Procédé pour augmenter la teneur d'un brai en carbone libre Lors de la pyrolyse de la houille pour la produc tion de gaz et de coke, des vapeurs diverses sont re cueillies et condensées en goudron de houille. On pense qu'au moment où ces vapeurs se développent, elles consistent pour une grande partie en substances paraffiniques et en alcools aliphatiques,
mais que ces substances primitives sont rapidement transfor mées pendant leur passage à travers la zone chaude de carbonisation. La transformation de ces subs tances primitives est en grande partie un processus d'aromatisation, et la constitution générale du gou dron recueilli comprend un grand nombre d'homo logues des diverses séries aromatiques. Pendant ce procédé de transformation, il se forme des substances polynucléaires dans lesquelles le rapport du carbone à l'hydrogène est très élevé, ainsi que du carbone même.
Le degré final de l'aromatisation d'un goudron de houille brut peut être estimé par sa teneur en carbone libre , qui est ordinairement définie com me la fraction du goudron qui est insoluble dans le toluène.
En fait, cette fraction n'est pas du carbone pur, mais consiste en grande partie en substances polynucléaires dont il est parlé ci-dessus. Selon le genre du procédé de carbonisation employé, le degré d'aromatisation varie considérablement ;
par exem ple un goudron brut de cornue verticale, produit avec un degré minimum d'aromatisation, peut contenir 5 % de carbone libre, tandis que des goudrons de houille de fours à coke, qui ont été soumis à des températures beaucoup plus hautes que les goudrons de houille de cornues verticales, contiennent généra lement 10 à 15 a/o de carbone libre.
Dans la distillation de goudron de houille brut, le résidu, qui n'est pas volatil jusqu'à une tempéra ture comprise en général entre 300 et 350 C à 1a pression. atmosphérique, est désigné sous le nom de brai , et ce brai contient non seulement le car bone libre présent dans le goudron original, mais encore du carbone libre qui s'est formé pendant l'opération de distillation et dont la quantité varie avec la façon dont celle-ci est effectuée.
Un tel pro duit a généralement un point d'amollissement mesuré par la méthode K et S, non inférieur à 350 C. La teneur en carbone libre d'un brai ordinaire <I>de</I> gou- dron de houille peut être comprise entre 10 et 30,
%. Si un brai qui a normalement un point d'amollis- cement de 65 à 750 C K et S, est distillé de façon à avoir un point d'amollissement plus élevé, la teneur en carbone libre est alors augmentée de façon cor respondante,
de nouveau comme résultat d'une con- centration du carbone libre original et de la produc tion de carbone libre additionnel pendant l'op6ra- tion de distillation.
Le brai est utilisé pour divers buts, et selon l'em ploi il doit avoir un point d'amollissement, une te neur en carbone libre et une capacité de formation de coke se trouvant dans chaque cas à une certaine hauteur.
Ainsi, par exemple, certaines installations de briquetage de houille ne peuvent fonctionner de façon satisfaisante qu'à la condition d'être approvi sionnées avec un brai ayant une haute teneur en car bone libre avec une faible teneur en matières volati les. Le brai employé pour la formation d'électrodes de fours électriques et de charbons de piles électri ques doit avoir une teneur en carbone libre très éle- vée, et une teneur en matières volatiles extraordi nairement faible.
Le brai employé comme source de carbone dans des réductions chimiques doit avoir un point d'amollissement élevé et une haute teneur en carbone libre. D'autre part, un brai utilisé pour la fabrication de dalles de mastic colorées doit avoir une teneur en carbone libre de moins de 5 % pour pou- voir être pigmenté de façon adéquate.
Evidemment un brai unique ne peut remplir ces diverses conditions; du fait que l'on adopte de plus en plus la distillation continue du goudron et la car bonisation continue en cornues verticales, la pro duction de brais à haute teneur en carbone libre va en diminuant. Il peut arriver que, malgré les grandes quantités de brai produites dans les distilleries de goudron, un usager ne puisse avoir immédiatement à sa disposition un brai qui convienne au but qu'il se propose.
Comme on l'a dit ci-dessus, le brai de goudron de houille peut être résolu en deux fractions que l'on désigne généralement comme fractions soluble et in soluble dans le toluène, la fraction insoluble étant la teneur en carbone libre. Ces deux fractions peu vent être obtenues l'une par filtration ou centrifu- gation et séchage subséquent, et l'autre par évapo ration du solvant. Dans la pratique, le brai de gou dron de houille est agité avec un solvant, de préfé rence du solvant naphta, et la fraction insoluble est séparée et séchée. Après séchage, cette fraction in soluble prend la forme d'une poudre, désignée pou dre de brai dans cet exposé.
On entend donc par poudre de brai une poudre insoluble dans le to luène et dans le solvant naphta.
La présente invention a pour objet un procédé pour augmenter la teneur en carbone libre d'un brai de point d'amollissement mesuré par la méthode K et S non inférieur à 350 C. Ce procédé est caracté risé en ce que l'on mélange moins d'une partie en poids de poudre de brai avec une partie en poids de ce brai.
Le produit constitue lui-même un brai, la poudre se dissolvant ou se dispersant de façon homo gène, et en choisissant convenablement le brai origi nal et la poudre de brai, on est à même d'augmen ter la teneur en carbone libre et de produire un brai ayant les propriétés désirées, qui de fait peuvent dif férer de celles d'un brai normal soit tel qu'il est pro duit, soit modifié avec d'autres substances d'addition.
L'invention peut être utilisée toutes les fois que la teneur en carbone libre des brais dont on dispose est insuffisante. Comme exemple d'une telle utilisa tion, dans la production d'aluminium métallique par électrolyse d'une solution d'oxyde d'aluminium dans de la cryolite fondue, on emploie de grandes élec trodes de carbone, qui doivent avoir une grande den sité, une bonne conductibilité électrique, être exemp tes de fissures ou ruptures et thermiquement stables. Ces électrodes sont faites à partir d'un mélange de brai et de coke finement moulu, que l'on cuit.
Pen dant une opération d'électrolyse, le mélange est ajouté au sommet d'une électrode déjà existante et dont la partie inférieure est consumée de façon con tinue, et il est cuit<I>in situ</I> de façon à former une nouvelle couche transversale d'électrode. Le brai doit contenir une quantité minimum déterminée de cons tituants de liaison.
Ces conditions sont satisfaites lorsque le brai a une teneur en carbone libre d'au moins 30'0/0, et de préférence de 35 0/0 ou plus, et une valeur de formation de coke - moins - carbone libre non inférieure à 20 '%, en association avec un point d'amollissement pas assez élevé pour empêcher le mélange de s'étendre convenablement sur la sur face de l'électrode existante. Un tel brai peut être avantageusement préparé selon l'invention.
Pour la fabrication de ces électrodes, la poudre de brai peut être d'abord mélangée avec le coke finement pulvérisé, avant l'adjonction du brai nor mal ; la poudre de brai et le brai peuvent cepen- dant être mélangés premièrement, si on le désire.
Par exemple, un brai avait initialement les pro priétés indiquées à la table ci-dessous ; quand il eut été mélangé d'abord avec de la poudre de brai en quantités correspondant respectivement à 10 ()/() et à 20 % de son poids,
le produit a présenté les pro- priétés indiquées. Tandis que la teneur en carbone libre était augmentée de façon désirable par l'addi tion de la poudre, le point d'amollissement s'était dé favorablement élevé. On a pu réduire le point d'amol lissement sans modifier sensiblement la teneur en carbone libre en huilant le brai, de préférence avec de la créosote, comme on peut le voir aussi sur cette table.
EMI0002.0071
<I>TABLE</I>
<tb> Poudre <SEP> de <SEP> brai, <SEP> en <SEP> 0/0 <SEP> . <SEP> . <SEP> 0 <SEP> 10 <SEP> 20 <SEP> 10
<tb> Créosote, <SEP> en <SEP> % <SEP> <B>......</B> <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 4
<tb> Point <SEP> d'amollissement
<tb> (K <SEP> et <SEP> S) <SEP> .......... <SEP> 70 <SEP> 76 <SEP> 82 <SEP> 70
<tb> Carbone <SEP> libre, <SEP> en <SEP> %- <SEP> . <SEP> . <SEP> 26 <SEP> 31 <SEP> 36 <SEP> 30
<tb> Pouvoir <SEP> cokéfiant* <SEP> en <SEP> 0/0
<tb> en <SEP> poids <SEP> du <SEP> brai <SEP> <B>....</B> <SEP> 52 <SEP> 54 <SEP> 57 <SEP> 53
<tb> Pouvoir <SEP> cokéfiant <SEP> moins
<tb> carbone <SEP> libre <SEP> en <SEP> % <SEP> . <SEP> . <SEP> 26 <SEP> 23 <SEP> 21 <SEP> 23
<tb> déterminé <SEP> par <SEP> la <SEP> méthode <SEP> de <SEP> Conradsen.
Comme autre exemple d'application du procédé selon l'invention, un brai de goudron de cornue ver ticale ayant une faible teneur en carbone libre et un point d'amollissement de 600 C (K et S) peut être rendu plus convenable pour la formation de bri quettes en lui ajoutant de la poudre de brai en une quantité de par exemple 30 % en poids du brai.
A titre d'exemple encore, pour produire un brai convenant à l'emploi pour les réductions chimi ques, de la poudre de brai en une quantité égale à 40 % en poids peut être ajoutée à un brai ayant un point d'amollissement de 1200 C pour produire un brai ayant un point d'amollissement de 140 C et une teneur <RTI
ID="0002.0101"> en carbone libre de 60,%.
Encore à titre d'exemple, la manière ordinaire pour fabriquer des électrodes de piles consiste à mélanger un brai mou à point d'amollissement de 400 C avec d'autres ingrédients, à extruder le mélange et à le cuire.
Pour augmenter la teneur en carbone du brai, on peut ajouter de la poudre de brai en une proportion de 30 % en poids pour former un brai ayant un point d'amollissement de 70o C, et le pro duit peut alors être huilé jusqu'à ce qu'il ait le même point d'amollissement que le brai usuel.