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Les centrales thermiques à charbon pulvérisé produisent de gran- des quantités de cendres fines dénommées cendres volantes.
Ces cendres posent à la plupart des centrales de graves prbblè- mes pour leur évacuation.
Il est connu qu'on peut utiliser ces cendres pour la prépara- tion des bétons et des produits céramiques.
Constituées généralement de feldspaths ferrugineux qui ont su- bi une première cuisson dans le foyer à charbon pulvérisé, ces cendres peuvent se mélanger en toutes proportions avec les argiles. Si leur utili- sation en faibles proportions dans les pâtes céramiques ne pose guère de pro- blème, il n'en est pas de même pour l'utilisation d'importantes proportions de ces cendres, à savoir : a) la forte teneur en carbone de certaines des cendres considé- rées, qui atteint parfois 15% et plus et qui est. d'une façon générale rarement inférieure à 4%, rend la décarburation très laborieuse et quasi im- possible par les procédés habituels, ou la rend trop lente et incomplète;
b) la finesse des grains rend très difficile le pressage à sec des pâtes riches en cendres, car il est pratiquement impossible d'éviter le feuilletage, l'air n'étant que très difficilement éliminé, c) l'étirage des pâtes céramiques à forte teneur en cendres est rendu malaisé pour le même motif.
La présente invention permet de supprimer les défauts, énumérés ci-dessus et de résoudre les problèmes de décarburation, de pressage et d'é- tirage par les moyens suivants :
A. - Utilisation du carbone contenu dans les cendres de charbon pulvérisé incorporées dans les pâtes céramiques, pour la génération de la chaleur de cuisson et 'éventuellement du séchage de ces pâtes et/ou dans d'autres buts.
Suivant l'invention il y a donc non seulement intérêt à tirer parti du carbone restant dans les cendres, mais aussi avantage d'incorporer aux pâtes céramiques une quantité de cendres de charbon pulvérisé suffisan- te pour réaliser la cuisson, et éventuellement le séchage, sans combusti- ble d'appoint. Sous ce rapport il est à remarquer que pour cuire une ton- ne de produits céramiques à 1050 C, il faut de 40 à 60 kgs de charbon, sui- vant les fours et la qualité du charbon. Or, la quantité de carbone conte- nu dans les pâtes céramiques préparées suivant l'invention avec des cen- dres de charbon pulvérisé répond en général à ces données, de sorte que la cuisson de ces pâtes ne demande pas d'avoir recours à des calories d'ap- point.
On peut ainsi récupérer la totalité des combustibles qui sont, sans cela, perdus dans les cendres.
Cette élimination du carbone des cendres de charbon pulvérisé incorporées aux pâtes céramiques peut être exécutée de différentes manières et notamment soit en un stade, soit en deux stades, c'est-à-dire, soit en soumettant le carbone dans les pâtes céramiques a base de cendres de char- bon pulvérisé directement à une combustion complète au moyen d'une quantité d'air suffisante à cet effet (C + O2 = CO2), soit en produisant au moyen de ces pâtes céramiques agglomérées du gaz combustible (CO2 + C = 2 CO) qu'on utilise ensuite pour la cuisson, le séchage et/ou dans d'autres buts.
Ces deux modes de décarburation pourront être exécutés soit dans le four même de cuisson, tel qu'un four tunnel, un four à chambres, un four Hoffmann, ou un autre type de four, soit, dans le cas de la décar- buration en deux stades, le premier stade dans un gazogène et le second stade dans le four.
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Par exemple, pour réaliser la décarburation en deux stades dans un four tunnel, on peut se servir de la première partie du four comme gazogène en y envoyant, par exemple en sens inverse à la marche des wagonnets, sur les empilages qui y sont portés vers 800 C maximum, des gaz riches en CO2, provenant par exemple de la zone de grand feu, pour les faire réagir suivant l' équation CO2 + C = 2 CO. Les gaz riches en CO ainsi formés, seront aspirés immédiatement après la zone de sécha- ge et envoyés comme combustible dans la zone de grand feu, ou utilisés à l'extérieur.
Ce cycle peut être réalisé aussi dans des fours à chambres, ou dans des fours Hoffmann.
Lorsque on veut préparer des produits poreux on peut exécuter la combustion du carbone dans les pâtes céramiques depuis le début de la cuisson jusqu'au refroidissement, ou seulement dans la zone de grand feu.
Pour les produits grésifiés, par contre le carbone doit être éliminé des produits à cuire totalement avant la zone de grand feu pour éviter son emprisonnement dans la masse.
B. - Incorporation à la pâte céramique contenant, outre l'ar- gile, une proportion égale ou supérieure de cendres de charbon pulvérisé, d'un liant convenable permettant d'agglomérer les cendres pour les réduire en grains facilitant l'expulsion de l'air.
Parmi les liants convenant dans le but envisagé on peut citer notamment, par exemple :la lessive bisulfitique, la lignine, les mélasses, la bentonite,le goudron, ou autres liants ou agglomérants minéraux et/ou organiques.
C. - Mélange particulièrement soigné des cendres et de l'argi- le, notamment d'une argile très plastique, additionnées éventuellement d'un ou de plusieurs liants suivant B.
Dans ce qui suit, l'invention sera décrite à l'aide de deux exemples de préparation de pâtes céramiques et d'un exemple de cuisson.
EXEMPLE 1.
On ajoute à des cendres fines de charbon pulvérisé, (par exem- ple d'une finesse correspondant à 80% passant au tamis n 200), 10% d'ar- gile sèche et broyée et 2% de lessive bisulfitique. On en fait une pâte homogène en faisant passer ces ingrédients dans un malaxeur et une boudi- neuse. Puis on sèche les boudins pour obtenir une pâte à 3 à 5 % d'eau.
Les blocs sont concassés et broyés et tamisés pour obtenir des grains de grosseur variée, jusque 3 mm par exemple, La masse ainsi obtenue peut être pressée, avec ou sans vibrage préalable. On obtient des blocs très homo- gènes pouvant être soumis à une cuisson décarburante exécutée suivant A, jusqu'à grésification, sans déformation, et pouvant atteindre ainsi une résistance élevée à l'écrasement.
EXEMPLE 2.
On peut réaliser un étirage parfait en incorporant aux cendres de charbon pulvérisé 10 à 20% d'argile très plastique, (Ball Clay par exemple) avec ou sans ajoute de lignine, Le mélange doit être cependant particulièrement soigné, et il est préférable d'utiliser des étireuses à vide. Au lieu de lignine on peut utiliser d'autres agglomérants tels que par exemple les mélasses, la bentonite, ou analogues.
Les produits étirés obtenus de cette manière peuvent être sou- mis à une cuisson décarburante exécutée suivant A. On obtient- ainsi par exemple des briques de construction pouvant atteindre, selon la températu- re de cuisson appliquée, des résistances à l'écrasement de 1.000 kg/cm2 et plusa
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EXEMPLE 3.
Une pâte céramique préparée suivant l'exemple 2 à partir de cendres de charbon pulvérisé ayant une teneur en alcali d'environ 5 %, et soumise,dans un type de four courant, à une température d'environ 1150 C, d onne un grès de moins 5% de porosité et une résistance mécanique de 1000 kg/cm2 et plus.
La durée de cuisson est fonction de la teneur des cendres en carbone. Pour une teneur de 7% de C la cuisson est facilement réalisée par exemple en 30 heures environ.
Bien entendu la présente invention se prête à de nombreuses variantes d' exécution sans que l'on s'écarte de son principe, les formes d'exécution décrites ci-dessus n'étant données qu'à titre d'exemples non limitatifs.
REVENDICATIONS.
1. - Procédé de fabrication de produits céramiques à partir de pâtes céramiques contenant, outre l'argile, des cendres de charbon pulvérisé et éventuellement un liant, caractérisé en ce qu'on utilise le carbone inclus dans les cendres de charbon pulvérisé en une proportion suffisante pour réaliser une économie partielle ou totale de combustible d'appoint et qu'on élimine ce carbone en l'utilisant pour la génération de la chaleur de cuisson et éventuellement de séchage de ces pâtes et/ou dans d'autres buts.
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Pulverized coal-fired power stations produce large amounts of fine ash called fly ash.
These ashes pose serious problems for most power plants in their disposal.
It is known that these ashes can be used for the preparation of concrete and ceramic products.
Usually made up of ferruginous feldspars which have undergone a first firing in the pulverized charcoal hearth, these ashes can mix in all proportions with the clays. If their use in small proportions in ceramic pastes does not pose much of a problem, it is not the same for the use of large proportions of these ashes, namely: a) the high carbon content of some of the ash considered, which sometimes reaches 15% and more and that is. generally rarely less than 4%, makes the decarburization very laborious and almost impossible by the usual methods, or makes it too slow and incomplete;
b) the fineness of the grains makes it very difficult to dry pressing of pastes rich in ash, because it is practically impossible to avoid lamination, the air being only very difficult to remove, c) the stretching of ceramic pastes with high ash content is made difficult for the same reason.
The present invention makes it possible to eliminate the defects, listed above and to solve the problems of decarburization, pressing and drawing by the following means:
A. - Use of the carbon contained in the pulverized coal ash incorporated in the ceramic pastes, for the generation of the heat of cooking and 'possibly of the drying of these pastes and / or for other purposes.
According to the invention, there is therefore not only an advantage in taking advantage of the carbon remaining in the ashes, but also the advantage of incorporating into the ceramic pastes a sufficient quantity of pulverized charcoal ash to carry out the firing, and possibly the drying, without back-up fuel. In this respect, it should be noted that in order to bake a ton of ceramic products at 1050 C, 40 to 60 kg of charcoal are needed, depending on the furnaces and the quality of the charcoal. However, the quantity of carbon contained in the ceramic pastes prepared according to the invention with pulverized charcoal ash generally meets these data, so that the cooking of these pastes does not require recourse to supplemental calories.
We can thus recover all the fuels which are otherwise lost in the ashes.
This removal of the carbon from the pulverized charcoal ash incorporated into the ceramic pastes can be carried out in different ways and in particular either in one stage or in two stages, that is to say, or by subjecting the carbon in the ceramic pastes based on from coal ash pulverized directly to complete combustion by means of a sufficient quantity of air for this purpose (C + O2 = CO2), or by producing, by means of these agglomerated ceramic pastes, combustible gas (CO2 + C = 2 CO) which is then used for cooking, drying and / or for other purposes.
These two decarburization modes can be carried out either in the actual baking oven, such as a tunnel oven, a chamber oven, a Hoffmann oven, or another type of oven, or, in the case of decarburization in two stages, the first stage in a gasifier and the second stage in the oven.
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For example, to carry out decarburization in two stages in a tunnel kiln, the first part of the kiln can be used as a gasifier by sending there, for example in the opposite direction to the running of the wagons, on the stacks which are carried there towards 800 C maximum, gases rich in CO2, coming for example from the zone of great fire, to make them react according to the equation CO2 + C = 2 CO. The CO-rich gases thus formed will be sucked in immediately after the drying zone and sent as fuel to the large fire zone, or used outside.
This cycle can also be carried out in chamber furnaces, or in Hoffmann furnaces.
When it is desired to prepare porous products, it is possible to carry out the combustion of the carbon in the ceramic pastes from the start of firing until cooling, or only in the high fire zone.
For gresified products, on the other hand, the carbon must be completely eliminated from the products to be cooked before the high heat zone to avoid its imprisonment in the mass.
B. - Incorporation into the ceramic paste containing, in addition to the clay, an equal or greater proportion of pulverized coal ash, of a suitable binder allowing the ashes to agglomerate to reduce them to grains facilitating the expulsion of the powder. 'air.
Among the binders suitable for the intended purpose, there may be mentioned in particular, for example: bisulfite lye, lignin, molasses, bentonite, tar, or other inorganic and / or organic binders or agglomerants.
C. - Particularly careful mixture of ashes and clay, in particular of a very plastic clay, possibly with the addition of one or more binders according to B.
In what follows, the invention will be described with the aid of two examples of preparation of ceramic pastes and of an example of firing.
EXAMPLE 1.
To the fine pulverized coal ash (for example of a fineness corresponding to 80% passing through a No. 200 sieve), 10% dry and ground clay and 2% bisulphite lye are added. It is made into a homogeneous paste by passing these ingredients through a kneader and extruder. Then the sausages are dried to obtain a paste containing 3 to 5% water.
The blocks are crushed and ground and sieved to obtain grains of various sizes, up to 3 mm for example. The mass thus obtained can be pressed, with or without prior vibration. Very homogeneous blocks are obtained which can be subjected to a decarburizing firing carried out according to A, until gresification, without deformation, and which can thus achieve a high resistance to crushing.
EXAMPLE 2.
A perfect stretching can be achieved by incorporating 10 to 20% very plastic clay into the pulverized coal ash, (Ball Clay for example) with or without the addition of lignin, The mixture must however be particularly careful, and it is preferable to use vacuum stretchers. Instead of lignin, other binders can be used, such as, for example, molasses, bentonite, or the like.
The drawn products obtained in this way can be subjected to a decarburizing firing carried out according to A. This gives, for example, building bricks which can reach, depending on the firing temperature applied, crushing strengths of 1,000. kg / cm2 and more
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EXAMPLE 3.
A ceramic paste prepared according to Example 2 from pulverized charcoal ash having an alkali content of about 5%, and subjected, in a common type of furnace, to a temperature of about 1150 C, in a stoneware of less than 5% porosity and a mechanical resistance of 1000 kg / cm2 and more.
The cooking time depends on the carbon content of the ash. For a content of 7% C, cooking is easily carried out for example in about 30 hours.
Of course, the present invention lends itself to numerous variant embodiments without departing from its principle, the embodiments described above being given only by way of non-limiting examples.
CLAIMS.
1. - Process for manufacturing ceramic products from ceramic pastes containing, in addition to clay, pulverized charcoal ash and optionally a binder, characterized in that the carbon included in the pulverized charcoal ash is used in a proportion sufficient to achieve a partial or total saving of additional fuel and that this carbon is eliminated by using it for the generation of the heat for cooking and possibly drying these pastes and / or for other purposes.