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PROCEDE POUR L'AMELIORATION DE LA QUALITE DU COKE METALLURGIQUE.
Il est connu que Inaptitude à la cokéfaction de certaines catégo- ries de charbon peut être améliorée par un stockage d'une durée limitée. Mais, jusqu'ici, on n'a pas utilisé cette possibilité avec du charbon déjà broyé à la granulométrie d'enfournement, parce qu'on estimait généralement que ce charbon broyé devait être envoyé le plus vite possible au four à coke, parce que sans cela la qualité du coke risquait d'être altérée par l'oxydation.
Pour cette raison on a proposé récemment de remplacer,par une petite trémie intermédiaire la tour à charbon spacieuse existant dans les installations de fours à coke, qui sert de trémie de stockage.
On a aussi admis que Inaction du stockage sur l'am[lioration de Inaptitude à la cokéfaction n'agissait que sur le charbon fin, mais pas sur les noix, qui, par suite de leur faible surface, sont beaucoup moins aptes au vieillissement et à l'oxydation que le charbon fin.
La présente invention a trait à un procédé d'amélioration de la qualité physique du coke métallurgique obtenu à partir de charbons de degré de houillification faible ou moyen, comme par exemple les charbons à gaz, les flambants à gaz ou certains flambants d'une granulométrie supérieure à 3 mm environ. Elle repose sur le fait connu qu'on peut mettre à profit pour amé- liorer le coke Inaptitude au vieillissement des bitumes contenus dans l'exi- nite et la résinite présentés dans ces charbons; et simultanément on peut raccourcir considérablement le temps de stockage du charbon.
D'après cette découverte, le charbon est soumis avant ou après broyage à un court traite- ment thermique stimulant le viellissement des bitumes contenus dans l'exini- te ou la résinite; le vieillissement ainsi amorcé se poursuit par un 'stocka- ge faisant suite au broyage du charbon. Le traitement thermique du charbon consiste exclusivement en un échauffement à environ 200-330 Ce pendant un temps de 20-60 secondes, de telle sorte qu'il ne se produit pour les grains supérieurs à au moins 3 mm aucune oxydation accusée apparente.
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Le p@@c[d[ décrit est applicable en particulier à des charbons présentant un excédant de bitumes, dû soit à une fraction élevée de cla- rain ou de durain riches en exinite, soit à la présence de résinite dans le vitrain ou le clarain. Cet exéédent de bitume se montre souvent nuisible à la qualité du coke, car il entraine dans la structuré du coké de grands pores et même-, des zônes mousseuseso On a souvent proposé de pallier cet inconvénient par addition de matières inertes ou de charbons demi-gras' sans tenir compte du fait que ces charbons d'appoint sont souvent d'un approvi- sionnement difficile et augmentent le prix de revient du coke, cet appoint entraîne une perte de rendement en sous-produits.
Par contre, c'est un fait nouvellement connu qu'on obtiendrait une amélioration du coke par vieillissement des bitumes contenus dans ces charbons
Dans un mélange de différentes catégories de charbon, on peut soumettre séparément au traitement thermique et au vieillissement une ou plusieurs de ces catégories. En particulier , le broyage en fines des grosses catégories du charbon traité, enrichies en clairain-durain, conduit a un vieillissement progressif du bitume, puisque par le broyage on accroit sensiblement non seulement la surface des grains, mais encore' celle de l'exi- nite riche en bitume. On aboutit donc à un vieillissement très actif des bi- tumes d'exinite qui, une fois d[clanch[ par la préparation thermique, pour- suit son action jusqu'à l'entrée du charbon dans le four à coke.
La prépa- ration thermique peut aussi être remplacée pour cela par un-broyage particu- lièrement fin des catégories de charbon séparées.
Des essais ont montré que le vieillissement, très rapide pendant les-premières 24 heures, se poursuit ensuite plus ou moins progressivement.
C'est pour cela qu'il est utile de stocker le charbon préparé thermiquement après broyage; il est particulièrement recommandé pour le concentré clarain- durain broyé en fines, de le stocker en trémies avant mélange avec le char- bon à coke.
Dans ce but, le charbon broyé sera stocké dais plusieurs trémies ou compartiments de trémie avant son mélange avec le charbon à coke. La du- rée du séjour dépend du degré de houillification du charbon et des conditions de maturité de l'exinite contenue dans le clarain-durain ; peut varier de 2 à 36 heures. Pendant le temps de séjour, on peut ajouter au charbon à -' coke et suivant un cycle donné le charbon qui a été stocké dans une autre tré- mie ou compartiment de trémie de façon qu'il n'y ait pas d'interruption dans l'exploitation et que le charbon'à coke ne reçoive pas de charbon frais, mais qu'au contraire il ne reçoive constamment que du charbon vieilli dans une large mesure.
Le charbon broyé peut aussi etre directement mélangé avec -le. charbon à coke, à condition que le mélange de charbon à coke soit stocké après cela dans la tour à charbon de la cokerie. Celle-ci peut comporter plusieurs compartiments et on peut aussi prévoir plusieurs de ces tours, afin de pouvoir distribuer selon un cycle donné, le mélange de charbon à coke aux tours, c'est à dire aux fours à coke.
Des essais ont montré qu'en utilisant le procédé décrit, il est le plus souvent inutile que la durée de séjour dans les trémies dépasse 24 heures, pour obtenir une remarquable amélioration du coke. Un prolonge- ment du temps de séjour n'apporte en général qu'une amélioration insignifian- te, et entraine même partiellement une diminution de la qualité du coke.
Lors des essais industriels, on a obtenu en utilisant le procédé objet de la présente invention un coke métallurgique qui, éprouvé au trom- mel MICUM, a présenté un gain de 2 à 6 points pour le chiffre au-dessus de 40 mm et une diminution de 1 à 3 points pour le chiffre au-dessous de 10 mm, donc une amélioration sensible par rapport aux valeurs courantes.
L'effet de vieillissement améliorant le coke a une influence favorable sur la plasticité du charbon, c'est à dire augmente la viscosité du charbon en fusion au moment de la cokéfaction. Le...',procédé inventé s'ap- plique donc aussi aux charbons, qui, par suite d'un excédent de bitume, dé-
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viennent trop liquides dans leur état plastique.
On suppose que l'augmenta- tion de la viscosité du charbon en fusion obtenue par lé vieillissement est uniquement ou principalement imputable à l'effet-du bitume vieilli, tandis que le vieillissement de la masse fondamentale du charbon agit comme on le* sait d'une façon nuisible sur la .plasticité et aussi sur la qualité du co- ken
L'influence du vieillissement obtenu par le procédé objet de là présente invention, n'est décelable ni dans le gonflement des gâteaux obte- nus au creuset, ni par analyse rapide et élémentaire.
La courbe obtenue au dilatomètre présente après le maximum d'expansion un retrait plus faible pour les charbons vieillis par ce procédé que pour les charbons fraisa
Par contre, le vieillissement est nettement mis en évidence par les essais au plastomètreo C'est ainsi qu'un charbon à coke sarrois riche en bitume, broyé sélectivement et préparé thermiquement présente dans le plas- tomètre GIESELER-HOEHNE un maximum de plasticité de 70.000. Après une atten- te de 24 heures de ce même charbon broyé, le maximum de plasticité tombe' dé- jà à 47.000. Un stockage plus long entraînerait encore une diminution de'ce maximum, mais dans une proportion sensiblement plus faible.
Ainsi il s'élè- ve par exemple après 48 heures à 350000 après 60 " " 31.000 après 72 " Il 280000 après 96 " Il 250000
Mais, le domaine de température de la zone de plasticité ne su- bit pratiquement aucun changement jusqu'à un temps de séjour de 24 heures.
Une prolongation de la durée de vieillissement n'entraine aucune amélioration sensible du coke, bien que la viscosité du charbon en fusion soit augmentée ; par contre un stockage prolongé aurait plutôt pour conséquence d'oxyder la mas- se fondamentale du charbon, ce qui entraîne une-détérioration de la qualité du coke.
L'intérêt économique de l'invention repose sur le fait qu'on peut augmenter notablement la fraction actuellement admise pour la cokéfac- tion de certains charbons à gaz, de certains charbons flambants à gaz, et même de certaines catégories de gros flambants. On diminue en même'temps les appoints de matières inertes et de demi-gras.
De plus, on obtient une amélio- ration de la qualité du coke et une augmentation du rendement en soùs-pro- duits
RESUMEo
La présente invention a pour objet un procédé pour l'amélioration de la qualité physique-du cokermétallurgique à partir de charbons, de degré de houillification bas ou moyen, en particulier de ceux qui contiennent un ex- cédent de bitume caractérisé par les points suivants, pris séparément ou en combinaison
1. - Le vieillissement des bitumes d'exinite et de résinite con- tenus dans lesdits charbons est amorcé au moyen d'un traitement thermique précédant ou suivant le broyage de ces charbons; dans certains cas ce vieil- lissement sera continu par un stockage-plus ou moins long des charbons après leur broyage.
2. - La préparation thermique de-cas charbons consiste, en leur échauffement à une température de 100 à 330 C pendant environ 20 à 60 secon- des.
30 - Si l'on utilise dans le mélange à coke des'catégories diffé- rentes de charbons,une ou plusieurs de cas catégories séparéessont soumi- ses à un traitement thermique et à un vieillissement.
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PROCESS FOR IMPROVING THE QUALITY OF METALLURGIC COKE.
It is known that the coking ability of certain grades of coal can be improved by storage for a limited time. But, so far, this possibility has not been used with coal already crushed to the charging grain size, because it was generally considered that this crushed coal should be sent as quickly as possible to the coke oven, because otherwise the quality of the coke could be affected by oxidation.
For this reason it has recently been proposed to replace, by a small intermediate hopper, the spacious coal tower existing in the coke oven installations, which serves as a storage hopper.
It was also assumed that the inaction of storage on the improvement of Inability to coking only acted on fine charcoal, but not on nuts, which, owing to their small surface area, were much less suitable for aging and to oxidation than fine carbon.
The present invention relates to a process for improving the physical quality of metallurgical coke obtained from coals of low or medium degree of hardening, such as, for example, gas coals, gas flames or certain flambants of a particle size. greater than approximately 3 mm. It is based on the known fact that it is possible to make use of it to improve the coke Inability to aging of the bitumens contained in the exinite and the resinite presented in these coals; and at the same time the coal storage time can be considerably shortened.
According to this discovery, the coal is subjected before or after grinding to a short heat treatment stimulating the aging of the bitumens contained in the exine or the resinite; the aging thus initiated is continued with storage following the grinding of the coal. The heat treatment of the coal consists exclusively of heating to about 200-330 Ce for a time of 20-60 seconds, so that there is no apparent marked oxidation for grains larger than at least 3 mm.
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The p @@ c [d [described is applicable in particular to coals exhibiting an excess of bitumens, due either to a high fraction of cla- rain or durain rich in exinite, or to the presence of resinite in the vitrain or the resin. clarain. This excess bitumen is often shown to be detrimental to the quality of the coke, because it causes large pores in the structure of the coke and even foamy areas o It has often been proposed to overcome this drawback by adding inert materials or semi-carbonated coals. fat 'regardless of the fact that these make-up coals are often difficult to supply and increase the cost of the coke, this make-up results in a loss of by-product yield.
On the other hand, it is a newly known fact that an improvement of the coke would be obtained by aging the bitumens contained in these coals.
In a mixture of different categories of coal, one or more of these categories can be separately subjected to heat treatment and aging. In particular, the grinding into fines of large categories of treated coal, enriched in clairain-durain, leads to a gradual aging of the bitumen, since by grinding not only the surface of the grains, but also that of the exi. - nite rich in bitumen. This results in a very active aging of the exinite bitumen which, once released by the thermal preparation, continues its action until the coal enters the coke oven.
The thermal preparation can also be replaced for this by particularly fine grinding of the separate categories of coal.
Tests have shown that aging, very rapid during the first 24 hours, then continues more or less gradually.
This is why it is useful to store the thermally prepared charcoal after grinding; it is particularly recommended for the clarain-durain concentrate ground into fines, to store it in hoppers before mixing with the coking coal.
For this purpose, the crushed coal will be stored in several hoppers or hopper compartments before it is mixed with the coking coal. The duration of the stay depends on the degree of hardening of the coal and the conditions of maturity of the exinite contained in the clarain-durain; can vary from 2 to 36 hours. During the residence time, the carbon which has been stored in another hopper or hopper compartment can be added to the coking coal in a given cycle so that there is no interruption in the hopper. operation and that the coking coal does not receive fresh coal, but on the contrary it constantly receives only largely aged coal.
The crushed coal can also be directly mixed with it. coking coal, provided that the coking coal mixture is stored after that in the coal tower of the coking plant. This can include several compartments and it is also possible to provide several of these towers, in order to be able to distribute, according to a given cycle, the mixture of coking coal to the towers, that is to say to the coke ovens.
Tests have shown that, using the method described, it is most often unnecessary for the residence time in the hoppers to exceed 24 hours, in order to obtain a remarkable improvement in the coke. A prolongation of the residence time generally brings only an insignificant improvement, and even partially leads to a decrease in the quality of the coke.
During industrial tests, using the process which is the subject of the present invention, a metallurgical coke was obtained which, tested by MICUM, showed a gain of 2 to 6 points for the figure above 40 mm and a decrease. from 1 to 3 points for the figure below 10 mm, therefore a significant improvement compared to current values.
The coke-improving aging effect has a favorable influence on the plasticity of the charcoal, that is to say increases the viscosity of the molten charcoal at the time of coking. The ... ', invented process therefore also applies to coals, which, as a result of excess bitumen, de-
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come too liquid in their plastic state.
It is assumed that the increase in the viscosity of molten coal obtained by aging is solely or mainly attributable to the effect of aged bitumen, while the aging of the fundamental mass of the coal acts as is known from 'a detrimental effect on the plasticity and also on the quality of the co- ken
The influence of aging obtained by the process which is the subject of the present invention cannot be detected either in the swelling of the cakes obtained in the crucible, or by rapid and elementary analysis.
The curve obtained with the dilatometer shows, after the maximum of expansion, a lower shrinkage for coals aged by this process than for milled coals.
On the other hand, aging is clearly demonstrated by plastometer tests o This is how a Saar coking coal rich in bitumen, selectively crushed and thermally prepared, present in the GIESELER-HOEHNE plastometer with a maximum plasticity of 70,000 . After a 24 hour wait for the same crushed charcoal, the maximum plasticity already drops to 47,000. Longer storage would result in a further decrease in this maximum, but in a significantly smaller proportion.
So it rises for example after 48 hours to 350,000 after 60 "" 31,000 after 72 "Il 280,000 after 96" Il 250,000
However, the temperature range of the plasticity zone undergoes virtually no change up to a residence time of 24 hours.
An extension of the aging time does not lead to any appreciable improvement in the coke, although the viscosity of the molten coal is increased; on the other hand, prolonged storage would rather have the consequence of oxidizing the fundamental mass of the coal, which leads to a deterioration in the quality of the coke.
The economic advantage of the invention lies in the fact that it is possible to significantly increase the fraction currently admitted for the coking of certain gas coals, certain flaming gas coals, and even certain categories of large flaming coals. At the same time, the additions of inert matter and semi-fat are reduced.
In addition, an improvement in the quality of the coke and an increase in the yield of solids are obtained.
SUMMARY
The present invention relates to a process for improving the physical quality of the cokermetallurgical from coals, of low or medium degree of coalification, in particular those which contain an excess of bitumen characterized by the following points, taken separately or in combination
1. - The aging of the exinite and resinite bitumens contained in the said coals is initiated by means of a heat treatment preceding or following the grinding of these coals; in certain cases this aging will be continuous by a longer or shorter storage of the coals after their grinding.
2. - The thermal preparation of coals consists of heating them to a temperature of 100 to 330 C for approximately 20 to 60 seconds.
- If different grades of coals are used in the coke mix, one or more of the separate grades are subjected to heat treatment and aging.
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