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Le brevet principal a pour objet un procédé de fabrication de briquettes en charbon à l'état de fine division avec des liants, tels que le brai ou des mélanges de brai et d'huiles de goudron, et est caractérisé en ce qu'on forme avec le liant et de l'eau une émulsion qu'on mélange sous forme de mousse avec le charbon fin à agglomérer, et on forme des briquet- tes avec le mélange. Suivant une forme de réalisation du procédé du brevet principal on met le liant émulsionné sous forme de mousse et on ajoute la mousse au charbon fin à agglomérer.
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention du brevet principal on met le liant émulsionné sous forme de mousse en présence du charbon en appliquant l'émulsion de préférence chauffée par aspersion sur le charbon chauffé en mouvement, par exemple dans un mélangeur, et en maintenant le charbon à une température assez éle- vée pour que les gouttelettes de l'émulsion en venant en contact avec le charbon chauffé forment une mousse sous l'effet de la vaporisation de l'eau.
Suivant l'invention on opère en formant une masse fondue avec un mélange de brai et d'huiles de goudron, en transformant cette masse par addition d'une faible quantité d'eau en une émulsion du type "l'eau dans l'huile", en mélangeant cette émulsion à l'état de fine division, de préfé- rence sous forme de mousse ou bien sous forme de produits solides à traiter ultérieurement, avec le charbon à l'état de fine division et de répartition uniforme et en formant des briquettes avec ce mélange. Les proportions sont en général de 3 à 15 parties en poids environ d'huile de goudron pour 100 parties en poids de brai.
La teneur en huit:, de goudron qui convient le mieux dépend des propriétés du brai en ce qui concerne la qualité, la dureté, le point de fusion, etc.... : elle peut etre déterminée dans les di- vers cas particuliers par des essais préliminaires; on peut aussi la rempla- cer ou la compléter par du brai tendre.
La transformation du mélange de brai et d'huile de goudron en mas- se fondue peut s'effectuer de la manière la plus simple par chauffage et par malaxage. On incorpore à cette masse fondue la quantité d'eau à ajouter à l'émulsion en la répartissant uniformémert, par exemple en faisant arri - ver l'eau lentement dans la masse fondue de brai et d'huile de goudron et en l'agitant vigoureusement. On peut ajouter à 100 parties en poids de la masse fondue de brai et d'huile de goudron environ 10 à 40, et de préféren- ce environ 20 à 30, parties en poids d'eau. On peut éventuellement faire subir encore à l'émulsion ainsi obtenue un traitement ultérieur dans un ho- mogénéiseur. Au cours de l'addition de l'eau de l'émulsion à la masse fon- due, il y a lieu d'éviter les pertes nuisibles d'eau par vaporisation.
En conséquence il convient de chauffer la masse fondue sur ou au bain-marie.
Il a été découvert qu'on peut préparer 1'émulsion précitée du ty- pe "eau dans l'huile" sans faire intervenir des émulsifiants. Il est pro- bable> que ce résultat est dû au fait que le mélange de brai et d'huile de goudron contient du charbon ou de la suie à l'état de très fine division et que ces petites particules exercent une action émulsionnante. En outre les huiles de goudron peuvent éventuellement contenir des éléments exerçant une action émulsionnante, tels que des acides naphténiques par exemple.
On a constaté que dans certains cas, en particulier lorsqu'il s'agit d'incor- porer une proportion d'eau supérieur à 10%, par exemple d'environ 20 à 30%, il est avantageux de préparer l'émulsion en faisant intervenir des émul- sifiants, tels qae l'acide naphténique, l'acide résinique, l'acide alcoyle- naphtaline-sulfonique ou leurs sels alcalins, la colle etc. Une faible pro- portion, par exemple de 0,2 à 0,4% d'émulsifiant, par rapport au mélange de brai et d'huile de goudron, est suffisante.
Le mélange de l'émulsion du type "eau dans l'huile" préparé par le procédé précité, avecle charbon, peut s'effectuer conformément au brevet principal, par exemple en aspergeant avec l'émulsion le charbon en mouvement.
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En mettant l'émulsion sous forme de mousse, on peut obtenir une répartition particulièrement uniforme du liant sur les particules de charbon. On peut par exemple, opérer de la manière décrite dans le brevet principal, en chauf- fant l'émulsion dans un récipient sous pression, qui comporte un agitateur efficace et une tuyère de pulvérisation, et en pulvérisant l'émulsion par un jet de vapeur dans un récipient de mélange dans lequel le charbon à l'é- tat de fine division est maintenu en mouvement. Suivant une autre forme de réalisation, également décrite dans le brevet principal, on peut chauf- fer le charbon contenu dans le mélangeur à une température supérieure à 100 C et amener l'émulsion en contact avec le charbon, par exemple en la pulvérisant.
Lorsque les gouttelettes formées par la pulvérisation de l'é- mulsion viennent en contact avec le charbon, elles entrent en ébullition en formant de la mousse et les fines particules de liant contenues dans la mousse se mélangent uniformément avec les particules de charbon en mouve- ment.
La formation des briquettes avec le mélange ainsi préparé s'effec- tue aussi dans des presses à briquettes chauffées.
Il a été découvert qu'on peut opérer d'une manière particulière- ment avantageuse en faisant arriver et en répartissant uniformément l'émul- sion, par exemple par pulvérisation, sur le charbon maintenu en mouvement dans le mélangeur, et qui dans ce cas n'a pas besoin d'être chauffé, en fai- sant passer ce mélange dans un malaxeur disposé en avant de la presse à bri- quettes et en faisant mousser le liant par l'action de la chaleur dans le malaxeur. Cette opération s'effectue de préférence brusquement, par exem- ple en chauffant rapidement le produit dans le malaxeur par la vapeur sur- chauffée, dont la température peut être d'environ 200 à 250 C.
Lorsqu'on fait arriver dans le malaxeur le charbon fin en mélange avec l'émulsion du liant, à froid ou à une température inférieure à 100 C., la vapeur sur- chauffée provoque un brusque échauffement de l'ensemble du mélange, ce qui a pour effet de faire mousser les particules de l'émulsion dont la surface devient ainsi considérable. Le mélange sortant de ce malaxeur arrive dans la presse à briquettes, dans laquelle les briquettes sont formées à chaud, comme d'habitude.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, on ne mélange pas directement l'émulsion de brai et d'huile de goudron du type "eau dans l'huile", avec le charbon, mais on la met d'abord sous forme de très fines particules, on solidifie ces particules et on mélange les particules soli- difiées avec le charbon à l'état de fine division en les répartissant uni- formément. L'émulsion peut être transformée en fines particules d'une ma- nière simple, par exemple par soufflage, ou pulvérisation. Par exemple, on peut transformer l'émulsion en très fines gouttelettes par pulvérisation et les solidifier par refroidissement, par exemple en les faisant tomber dans l'eau froide. Les fines gouttelettes d'émulsion, en venant en con- tact avec l'eau, se solidifient en fines sphérules, qui restent séparées les unes des autres.
Les fines particules fixées de l'émulsion peuvent ê- tre débarrassées de l'eau qui y adhère, par exemple par décantation, sui- vie d'une centrifugation et être mélangées avec le charbon en poudre fine en s'y répartissant uniformément.
Ainsi qu'il a été découvert, l'air peut aussi servir au refroi- dissement et à la solidification des gouttelettes. On opère par exemple en pulvérisant l'émulsion de brai, d'huile de goudron et d'eau à l'état de fines particules qu'on fait arriver dans l'air froid, par exemple dans un courant d'air froid. Il se forme ainsi de préférence des éléments en forme de fils fins, dont la solidification peut être facilement provoquée par l'action de l'air froid. Les petites fibres fines qu'on obtient ainsi ont aussi l'avantageuse propriété de ne pas s'agglomérer fâcheusement, et
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par suite peuvent être incorporées et uniformément réparties dans le char- bon à l'état de fine division.
Dans certains cas particuliers, on peut aussi opérer en pulvéri- sant l'émulsion dans l'air froid, puis en faisant tomber les fines particu- les ainsi formées dans l'eau froide et/ou en faisant passer le courant d'air dans ou à travers l'eau froide. Les fines particules se solidifient déjà dans l'air, de préférence en formant des fibres très fines, tandis que les gouttelettes d'émulsion se solidifient en venant en contact avec l'eau froi- de,
Les particules d'émulsion solidifiées obtenues par le procédé pré- cité peuvent être mélangées avec le charbon fin, froid ou chaud, après les avoir débarrassées de l'eau qui a servi à les solidifier.
En faisant subir au mélange ainsi obtenu de charbon à l'état de fine division et de particu- les d'émulsion solides, de 1a Manière décrite ci-dessus, un chauffage, de préférence brusque, dans le malaxeur, par exemple en y faisant arriver de la vapeur surchauffée, les diverses particules de l'émulsion passent à l'é- tat de mousse en formant des éléments de surface très considérable qui, au cours de la compression du produit dans la presse à briquettes, enveloppent d'une manière très uniformé les particules adjacentes de charbon et qui, lorsque la pression cesse de s'exercer et que la briquette se refroidit progressivement, ont pour effet de coller et de réunir les particules de charbon en les faisant parfaitement adhérer entre elles.
Il a été découvert que des particules d'émulsion solidifiées par refroidissement sont faciles à pulvériser mécaniquement, sans perte nui- sible de l'eau d'émulsion. Par suite, suivant une forme de réalisation de l'invention, on peut broyer à l'état de fibres les particules solides obte- nues par pulvérisation et refroidissement de l'émulsion et incorporer la poudre ainsi obtenue à titre de liant au charbon en fines particules.
Le procédé de fabrication des briquettes actuellement en usage consiste à refroidir les résidus de distillation du goudron, c'est-à-dire le brai de goudron, à broyer ces résidus en gros grains, puis à les broyer en fines particules dans des désintégrateurs ou des broyeurs. Il est à peu près impossible d'empêcher dans des conditions suffisantes le dégagement de poussière qui résulte de cette opération. Etant donné que la poussière de goudron est carcinogène, la pénétration de la poussière de goudron dans les poumons du personnel risque de provoquer de graves maladies.
Ce risque est complètement et sûrement supprimé par le procédé de l'invention, en particulier sous sa forme de réalisation qui consiste à faire subir aux éléments solides de l'émulsion, tels que des sphérules, etc.. obtenus par pulvérisation de l'émulsion et par refroidissement, un broyage mécanique additionnel et à former les briquettes au moyen du liant ainsi obtenu.
Le broyage désagréable du brai en fines particules qu'on a effec- tué jusqu'à présent, est supprimé. Les résidus fondus de distillation du goudron peuvent servir encore chauds à préparer l'émulsion du liant, en transportant dans des wagons-citernes calorifuges les résidus chauds de distillation du goudron au point où ils doivent être émulsionnés encore chauds.
L'invention permet, en particulier en employant les particules solidifiées de l'émulsion et les produits de leur traitement complémentai- re, de réaliser un dosage très précis et une répartition très uniforme du liant dans le charbon à agglomérer.
Par comparaison avec les procédés connus et en usage de fabrica- tion des briquettes, le procédé de l'invention a le grand avantage de permettre de réduire la quantité de liant qui est nécessaire à la fabrica-
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tion de briquettes équivalentes de qualité irréprochable. Il suffit d'une proportion de moins de 5% de liant suivant l'invention par rapport à la quantité de charbon, et en général cette proportion n'est que d'environ 3 à 4 %. Les briquettes fabriquées par le procédé de l'invention se carac- térisent par des propriétés particulièrement satisfaisantes, en particulier par leur résistance mécanique et surtout par leur très forte résistance au frottement.
On a constaté à la suite d'autres essais, qu'il est avantageux dans certains cas d'ajouter aux émulsions préparées et utilisées suivant l'invention de brai, d'huile de goudron et d'eau du type "eau dans l'hui- le", une faible proportion de produits d'addition en poudre très fine, de préférence sous forme de poussier, uniformément répartis. Par exemple, on peut incorporer le poussier au mélange de brai et d'huile, puis émulsionner le mélange et la masse fondue avec de l'eau, ou mélanger en remuant le pous- sier à ajouter avec l'eau d'émulsion qui peut encore contenir éventuelle- ment un émulsifiant, et se servir du mélange ainsi obtenu pour émulsionner la masse fondue de brai et d'huile de goudron.
Les émulsions ainsi obte- nues peuvent être incorporées directement à titre de liant au charbon en fines particules, ou suivant les formes de réalisation décrites ci-dessus, on peut les pulvériser ou les atomiser et les transformer par brusque re- froidissement en particules solides, par exemple de forme sphérique ou de fibres, qui peuvent servir telles quelles ou éventuellement après un autre broyage mécanique de liant dans la fabrication des briquettes.
L'addition du poussier favorise, encore dans les liants précités l'augmentation de la surface du liant de brai provoquée par la formation de la mousse. 'On autre avantage consiste encore dans le fait que le poussier incorporé à l'émulsion empêche encore dans une large mesure les particules solides obtenues à partir de l'émulsion par pulvérisation et refroidisse- ment brusque de s'agglomérer ou de se coller par cuisson.
On peut ajouter à 100 parties du mélange de brai et d'huile de goudron environ 10 à 20 parties en poids de poussier le plus fin. Les pro- portions qui conviennent le mieux et qui dépendent dans une certaine mesure de la nature du brai choisi et des proportions relatives de brai et d'hui- le de goudron peuvent être déterminées par des essais préliminaires.
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, on opère en transformant l'émulsion préparée à partir de la masse fondue de brai et d'huile de goudron avec ou sans addition de poussier du type "eau dans l'hui- le", par pulvérisation et refroidissement brusque en fines particules d'é- mulsion solides et en appliquant une couche pulvérulente très mince adhérant à la surface des particules, c'est-à-dire en quelque sorte en les poudrant.
La couche de poudre qui convient à cet effet consiste également en très fi- nes poussières de charbon. On opère par exemple en pulvérisant l'émulsion à une température d'environ 90 à 95 C et en saupoudrant de poussier les fines particules qui se forment par refroidissement brusque. On peut pul- vériser l'émulsion chauffée à une température de 90 à 95 C sans perte nuisible d'eau d'émulsification. La transformation de l'émulsion en fines particules, saupoudrées en'même temps, peut s'effectuer par exemple en la pulvérisant dans une atmosphère contenant au poussier par exemple dans une chambre ou dans une tour dans laquelle les particules sont brusquement refroidies par de l'air froid, chargé de fine poudre de charbon.
Le re- froidissement brusque des particules d'émulsion en provoque la solidifica- tion et elles se recouvrent en même temps à la surface d'une couche très mince de poudre fine de charbon.
En saupoudrant la surface des particules solidifiées de l'émul- sion on les empêche avec certitude de coller entre elles en formant des
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amas plus gros. Il est ainsi possible de préparer les particules solides de 1'émulsion dans une usine centrale située de préférence au point où on recueille le brai, de l'émulsionner encore chaud et de transporter le liant préparé dans cette usine et se composant de fines particules d'émulsion dans l'usine de fabrication des briquettes.
Exemple 1.
On fond ensemble 97 parties en poids de brai et 3 parties en poids d'huile d'anthracène et on ajoute à la masse fondue, en la remuant au bain-marie, 35 parties en poids d'eau chaude contenant 0,1 partie en poids d'un alcoyle-aryle-sulfonate. Une fois l'eau uniformément répartie dans la masse fondue, on prépare, en agitant rapidement et vigoureusement une émulsion en fines particules qu'on applique en proportion dosée sur le charbon fin à agglomérer. Puis on fait subir au mélange dans un malaxeur une opération de mélange ou de malaxage. A cet effet, on fait arriver dans le malaxeur de la vapeur surchauffée à 2500 C environ.
La haute tem- pérature de la vapeur surchauffée provoque une brusque élévation de tempé- rature du produit, ce qui a pour effet de former brusquement une mousse avec les particules de l'émulsion qui, sous l'effet du malaxage, se dépo- sent et se répartissent uniformément sur la surface des particules de char- bon.
Ensuite, on transforme le produit, comme d'habitude, en briquettes dans une presse à briquettes chauffée. En n'ajoutant qu'une proportion d'environ 3,5 à 4 parties en poids de liant à 100 parties en poids de char- bon, on obtient des briquettes d'excellente qualité,
Exemple 2.
On fait fondre à l'état de mélange homogène 95 parties en poids de brai et 5 parties en poids d'huile de goudron, et on ajoute progressi- vement à la masse fondue, en l'agitant vigoureusement au bain-marie, 30 parties en poids d'eau contenant à titre d'agent émulsionnant, 0,2 parties en poids d'un sulfonate d'alcoyle benzol. Après avoir homogénéisé l'émul- sion ainsi obtenue, on la pulvérise au moyen d'un dispositif de pulvérisa- tion et on introduit les fines particules de l'émulsion ainsi obtenue dans l'eau froide pour les refroidir brusquement. On sépare de l'eau qui y adhère les fines particules solides d'émulsion ainsi formées par une dé- cantation suivie d'une centrifugation.
On ajoute au charbon fin à agglomé- rer et on répartit uniformément dans le charbon les fines particules soli- des du liant ainsi obtenu en proportion nécessaire pour la liaison, c'est- à-dire une quantité comprise entre environ 3 et au maximum 4,5%, de préfé- rence entre 3 et 4%, en poids. La suite du traitement peut s'effectuer comme dans l'exemple 1.
Exemple 3.
On forme une masse fondue homogène avec 95 parties en poids de brai et 5 parties en poids d'huile d'anthracène e,ton ajoute à cette masse fondue, en agitant convenablement peu à peu une bouillie se composant de 15 parties en poids de poussier très fin dans 30 parties en poids d'eau contenant 0,3 % d'un sulfonate d'alcoyle benzol.
On transforme l'émulsion homogénéisée, comme dans l'exemple 2, par pulvérisation et brusque refroi- dissement en particules solides d'émulsion qu'on débarrasse de l'eau qui y adhère et qu'on mélange, suivant l'exemple 2, avec le charbon fin à ag- glomérer en continuant le traitement comme précédemment, ou bien on trans- forme d'abord l'émulsion par un second broyage mécanique en fines particu- les, qu'on mélange à cet état avec le charbon fin qu'on fait mousser dans le mélange, suivant l'exemple 2, et on forme, avec le mélange ainsi obte- nu, desbriquettes dans des presses chauffées.
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Pour former la caene le loudre qui empêche les particules soli- des d'émulsion de coller entre elle on peut aussi remplacer ou compléter le poussier par d'autres poudres man collantes aussi fines que la poussiè- re. On peut employer à cet effet les impuretés anorganiques sous forme de boue, qu'on obtient dans les mines au cours de la préparation du charbon.
Mais état donné que si on remplace ou complète le poussier par des matié- res anorganiques en fines particules, telles que par exemple l'argile, etc. on fait augmenter la teneur en cendres des briquettes, il convient d'ef- fectuer le saupoudrage avec du poussier en particules extrêmement fines.
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The main patent relates to a process for manufacturing charcoal briquettes in the state of fine division with binders, such as pitch or mixtures of pitch and tar oils, and is characterized in that with the binder and water an emulsion which is mixed in the form of a foam with the fine charcoal to be agglomerated, and briquettes are formed with the mixture. According to one embodiment of the process of the main patent, the emulsified binder is foamed and the foam is added to the fine charcoal to be agglomerated.
According to another embodiment of the invention of the main patent, the emulsified binder in the form of a foam is placed in the presence of the charcoal by applying the emulsion, preferably heated by spraying on the heated charcoal in motion, for example in a mixer, and maintaining the charcoal at a temperature high enough so that the droplets of the emulsion on contact with the heated charcoal form a foam under the effect of the vaporization of the water.
According to the invention, the operation is carried out by forming a melt with a mixture of pitch and tar oils, by converting this mass by adding a small amount of water into an emulsion of the "water in oil" type. ", by mixing this emulsion in the state of fine division, preferably in the form of a foam or alternatively in the form of solid products to be treated subsequently, with the carbon in the state of fine division and uniform distribution and forming briquettes with this mixture. The proportions are generally from about 3 to 15 parts by weight of tar oil per 100 parts by weight of pitch.
The most suitable tar content of eight depends on the properties of the pitch with regard to quality, hardness, melting point, etc ...: it can be determined in the various special cases by preliminary tests; it can also be replaced or supplemented with soft pitch.
The transformation of the mixture of pitch and tar oil into a molten mass can be accomplished in the simplest manner by heating and mixing. The quantity of water to be added to the emulsion is incorporated into this melt, distributing it uniformly, for example by making the water flow slowly into the melt of pitch and tar oil and stirring it. vigorously. To 100 parts by weight of the melt of pitch and tar oil can be added about 10 to 40, and preferably about 20 to 30, parts by weight of water. The emulsion thus obtained can optionally be subjected to further treatment in a homogenizer. During the addition of the water from the emulsion to the melt, harmful losses of water by vaporization should be avoided.
Accordingly, the melt should be heated on or in a water bath.
It has been found that the above emulsion of the "water-in-oil" type can be prepared without the use of emulsifiers. It is probable that this result is due to the fact that the mixture of pitch and tar oil contains carbon or soot in a very finely divided state and that these small particles exert an emulsifying action. In addition, tar oils may optionally contain elements exerting an emulsifying action, such as naphthenic acids for example.
It has been found that in certain cases, in particular when it is a question of incorporating a proportion of water greater than 10%, for example of about 20 to 30%, it is advantageous to prepare the emulsion in involving emulsifiers, such as naphthenic acid, resin acid, alkyl-naphthalene-sulfonic acid or their alkali salts, glue etc. A small proportion, for example 0.2-0.4% emulsifier, relative to the mixture of pitch and tar oil, is sufficient.
The mixing of the emulsion of the "water in oil" type prepared by the aforementioned process with the charcoal can be carried out according to the main patent, for example by spraying the moving charcoal with the emulsion.
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By putting the emulsion in the form of a foam, it is possible to obtain a particularly uniform distribution of the binder on the carbon particles. It is possible, for example, to operate in the manner described in the main patent, by heating the emulsion in a pressure vessel, which comprises an efficient stirrer and a spray nozzle, and by spraying the emulsion with a jet of steam. in a mixing vessel in which the finely divided coal is kept in motion. According to another embodiment, also described in the main patent, it is possible to heat the coal contained in the mixer to a temperature above 100 ° C. and to bring the emulsion into contact with the coal, for example by pulverizing it.
When the droplets formed by the spraying of the emulsion come in contact with the charcoal, they come into a boil forming foam and the fine particles of binder contained in the foam mix evenly with the moving charcoal particles. is lying.
The formation of briquettes with the mixture thus prepared is also carried out in heated briquetting presses.
It has been found that one can operate in a particularly advantageous manner by uniformly passing and distributing the emulsion, for example by spraying, over the carbon kept in motion in the mixer, and which in this case does not need to be heated, by passing this mixture through a mixer arranged in front of the briquette press and by causing the binder to foam by the action of heat in the mixer. This is preferably carried out abruptly, for example by rapidly heating the product in the mixer with superheated steam, the temperature of which may be about 200 to 250 C.
When the fine carbon mixed with the emulsion of the binder is brought into the mixer, cold or at a temperature below 100 ° C., the overheated steam causes the whole mixture to heat up suddenly, which has the effect of foaming the particles of the emulsion, the surface of which thus becomes considerable. The mixture coming out of this mixer goes into the briquetting press, where the briquettes are hot formed, as usual.
According to one embodiment of the invention, the emulsion of pitch and tar oil of the "water in oil" type is not mixed directly with the charcoal, but it is first put in the form of very fine particles, these particles are solidified and the solidified particles are mixed with the finely divided carbon, distributing them evenly. The emulsion can be made into fine particles in a simple manner, for example by blowing or spraying. For example, the emulsion can be transformed into very fine droplets by spraying and solidified by cooling, for example by dropping them into cold water. The fine droplets of emulsion, on coming into contact with the water, solidify into fine spherules, which remain separate from each other.
The fixed fine particles of the emulsion can be freed from water adhering to them, for example by decantation, followed by centrifugation, and can be mixed with the fine powdered carbon by distributing evenly therein.
As has been discovered, air can also be used for cooling and solidifying the droplets. One operates for example by spraying the emulsion of pitch, tar oil and water in the form of fine particles which are made to arrive in cold air, for example in a current of cold air. This preferably forms elements in the form of fine threads, the solidification of which can be easily caused by the action of cold air. The small fine fibers that are thus obtained also have the advantage of not agglomerating annoyingly, and
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hence can be incorporated and evenly distributed in the finely divided carbon.
In certain particular cases, it is also possible to operate by spraying the emulsion in cold air, then by dropping the fine particles thus formed into cold water and / or by passing the air stream through. or through cold water. The fine particles already solidify in air, preferably forming very fine fibers, while the emulsion droplets solidify on contact with cold water,
The solidified emulsion particles obtained by the above process can be mixed with fine charcoal, cold or hot, after having freed them from the water which served to solidify them.
By subjecting the thus obtained mixture of finely divided carbon and solid emulsion particles, as described above, to heating, preferably abruptly, in the kneader, for example by heating therein. when superheated steam arrives, the various particles of the emulsion pass to the state of foam, forming very considerable surface elements which, during the compression of the product in the briquette press, envelop in a manner the adjacent carbon particles are very uniform and which, when the pressure ceases to be exerted and the briquette gradually cools, have the effect of sticking and bringing together the carbon particles making them adhere perfectly to each other.
It has been found that cooling-solidified emulsion particles are easy to spray mechanically without detrimental loss of emulsion water. As a result, according to one embodiment of the invention, the solid particles obtained by pulverizing and cooling the emulsion can be ground to the state of fibers and the powder thus obtained can be incorporated as a binder to the charcoal into fines. particles.
The briquette manufacturing process currently in use consists of cooling the tar distillation residues, i.e. the tar pitch, crushing these residues into coarse grains, then grinding them into fine particles in disintegrators or crushers. It is practically impossible to prevent under sufficient conditions the formation of dust which results from this operation. Since tar dust is carcinogenic, the entry of tar dust into the lungs of personnel can cause serious illness.
This risk is completely and surely eliminated by the process of the invention, in particular in its embodiment which consists in subjecting the solid elements of the emulsion, such as spherules, etc. obtained by spraying the emulsion. and by cooling, additional mechanical grinding and forming the briquettes by means of the binder thus obtained.
The unpleasant grinding of the pitch into fine particles which has hitherto been carried out is eliminated. The molten tar distillation residues can be used while still hot to prepare the binder emulsion, by transporting in heat-insulated tank cars the hot tar distillation residues to the point where they must be emulsified while still hot.
The invention makes it possible, in particular by using the solidified particles of the emulsion and the products of their additional treatment, to achieve a very precise dosage and a very uniform distribution of the binder in the carbon to be agglomerated.
Compared with the known and in use methods of making briquettes, the method of the invention has the great advantage of making it possible to reduce the quantity of binder which is necessary for the manufacture.
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tion of equivalent briquettes of irreproachable quality. A proportion of less than 5% of binder according to the invention relative to the quantity of carbon is sufficient, and in general this proportion is only about 3 to 4%. The briquettes produced by the process of the invention are characterized by particularly satisfactory properties, in particular by their mechanical strength and above all by their very high resistance to friction.
It was found, as a result of other tests, that it is advantageous in certain cases to add to the emulsions prepared and used according to the invention pitch, tar oil and water of the "water in the water" type. oil ", a small proportion of adducts in very fine powder, preferably in the form of dust, evenly distributed. For example, one can incorporate the dust into the mixture of pitch and oil, then emulsify the mixture and the melt with water, or mix by stirring the dust to be added with the emulsion water which can. possibly still contain an emulsifier, and using the mixture thus obtained to emulsify the melt of pitch and tar oil.
The emulsions thus obtained can be incorporated directly as a binder into the carbon in fine particles, or according to the embodiments described above, they can be pulverized or atomized and transformed by sudden cooling into solid particles, for example of spherical shape or of fibers, which can be used as such or optionally after another mechanical grinding of the binder in the manufacture of briquettes.
The addition of the dust promotes, again in the aforementioned binders, the increase in the surface area of the pitch binder caused by the formation of the foam. A still further advantage is that the dust incorporated in the emulsion still largely prevents the solid particles obtained from the emulsion by spraying and cooling sharply from agglomerating or sticking by cooking. .
About 10 to 20 parts by weight of the finest dust can be added to 100 parts of the pitch and tar oil mixture. The most suitable proportions which depend to some extent on the nature of the pitch chosen and the relative proportions of pitch and tar oil can be determined by preliminary tests.
According to another embodiment of the invention, the operation is carried out by transforming the emulsion prepared from the melt of pitch and tar oil with or without the addition of dust of the "water in oil" type. , by spraying and abruptly cooling into fine solid emulsion particles and by applying a very thin powder layer adhering to the surface of the particles, that is to say, in a way, by powdering them.
The powder coating which is suitable for this purpose also consists of very fine coal dust. The operation is carried out, for example, by spraying the emulsion at a temperature of about 90 to 95 ° C. and by dusting the fine particles which form on sudden cooling with dust. The heated emulsion can be sprayed at 90-95 ° C without deleterious loss of emulsifying water. The transformation of the emulsion into fine particles, sprinkled at the same time, can be carried out, for example, by spraying it in an atmosphere containing dust, for example in a chamber or in a tower in which the particles are suddenly cooled by water. cold air, charged with fine coal powder.
Abrupt cooling of the emulsion particles causes them to solidify and at the same time they become coated on the surface with a very thin layer of fine carbon powder.
By dusting the surface of the solidified particles with the emulsion they are sure to prevent them from sticking together, forming
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larger cluster. It is thus possible to prepare the solid particles of the emulsion in a central plant preferably located at the point where the pitch is collected, to emulsify the still hot and to transport the binder prepared in this plant and consisting of fine particles. emulsion in the briquette manufacturing plant.
Example 1.
97 parts by weight of pitch and 3 parts by weight of anthracene oil are melted together and to the melt are added, while stirring in a water bath, 35 parts by weight of hot water containing 0.1 part in weight of an alkyl aryl sulfonate. Once the water has been uniformly distributed in the melt, an emulsion in fine particles is prepared, by stirring quickly and vigorously, which is applied in metered proportion to the fine carbon to be agglomerated. Then the mixture is subjected to a mixing or kneading operation in a kneader. To this end, superheated steam is fed to the mixer at approximately 2500 C.
The high temperature of the superheated steam causes a sudden rise in the temperature of the product, which has the effect of suddenly forming a foam with the particles of the emulsion which, under the effect of kneading, are deposited. and distribute themselves evenly over the surface of the carbon particles.
Then, the product is processed, as usual, into briquettes in a heated briquette press. By adding only about 3.5 to 4 parts by weight of binder to 100 parts by weight of charcoal, briquettes of excellent quality are obtained.
Example 2.
95 parts by weight of pitch and 5 parts by weight of tar oil are melted as a homogeneous mixture, and 30 parts are gradually added to the melt, with vigorous stirring in a water bath. by weight of water containing, as emulsifying agent, 0.2 parts by weight of an alkyl benzol sulfonate. After having homogenized the emulsion thus obtained, it is pulverized by means of a pulverization device and the fine particles of the emulsion thus obtained are introduced into cold water in order to cool them suddenly. The fine solid particles of emulsion thus formed are separated from the water which adheres thereto by decantation followed by centrifugation.
The fine solid particles of the binder thus obtained are added to the fine carbon to be agglomerated and the fine solid particles of the binder thus obtained are distributed uniformly in the proportion necessary for the bond, that is to say an amount between about 3 and at most 4 , 5%, preferably between 3 and 4%, by weight. The rest of the treatment can be carried out as in Example 1.
Example 3.
A homogeneous melt is formed with 95 parts by weight of pitch and 5 parts by weight of anthracene oil and added to this melt, while gradually stirring well a slurry consisting of 15 parts by weight of dust. very fine in 30 parts by weight of water containing 0.3% of an alkyl benzol sulfonate.
The homogenized emulsion is converted, as in Example 2, by spraying and abruptly cooling into solid particles of emulsion which are freed from the water which adheres to them and which are mixed, according to Example 2, with the fine carbon to be agglomerated by continuing the treatment as before, or else the emulsion is first transformed by a second mechanical grinding into fine particles, which are mixed in this state with the fine carbon which The mixture is foamed according to Example 2, and the mixture thus obtained is formed into briquettes in heated presses.
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To form the powder which prevents the solid particles of emulsion from sticking together, the dust can also be replaced or supplemented by other sticky man powders as fine as dust. The inorganic impurities in the form of sludge, which are obtained in mines during the preparation of coal, can be used for this purpose.
But state that if one replaces or supplements the dust by inorganic matter in fine particles, such as for example clay, etc. the ash content of the briquettes is increased; the dusting should be carried out with extremely fine particulate dust.