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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.