LU83261A1 - Procede pour fabriquer du coke metallurgique - Google Patents

Description

i ♦ * ' , BL-3116 -ΙΟ 2110/8103.

CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -CENTRUM V00R RESEARCH IN DE METALLURGIE,

Association sans but lucratif -Vereniging zonder winstoogmerk, à BRUXELLES, (Belgique) .

Procédé pour fabriquer du coke métallurgique.

La présente invention est relative à un procédé pour fabriquer du coke métallurgique de bonne qualité, à partir de pâtes à coke où les charbons dits cokéfiables ont été remplacés, en tout ou en partie, par des charbons dits peu ou 5 non cokéfiables.

Actuellement, le coke métallurgique, utilisable notamment comme constituant de la charge des hauts fourneaux, est généralement fabriqué par enfournement de matières premières, > 10 principalement du charbon dit cokéfiable, dans des cellules , de carbonisation et par chauffage de ces matières qui, par distillation et agglutination, donnent un produit ayant les propriétés bien connues du coke utilisé dans les usines sidérurgiques.

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Les cellules de carbonisation généralement utilisées sont Jj faites de briques réfractaires et sont chauffées extérieure-vjk ment par des fumées chaudes. Ces cellules de carbonisation ne

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- 2 - * sont jamais totalement étanches. En conséquence, afin d'éviter toute rentrée d'air dans les fours, tout en limitant les pertes de gaz vers l'extérieur, la pression des gaz de distillation doit être constamment maintenue à une valeur lêgè-5 rement supérieure à la pression atmosphérique (surpression de quelques millimètres de colonne d'eau).

Un autre inconvénient des cellules de carbonisation fonctionnant suivant le processus classique résulte du chauffage ex-10 térieur de ces cellules. En effet, de cette façon, le trans-v fer thermique mis en oeuvre en cours de processus dépend de la nature des parois. L'efficacité de ce transfert thermique ’ est réduite, ce qui a une répercussion défavorable sur la productivité des fours.

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La matière mise en oeuvre dans les procédés classiques de fabrication de coke métallurgique est généralement utilisée à l'état pulvérulent, ce qui présente les inconvénients bien connus d'un tel état aux points de vue de la pollution at-20-mosphérique et de la salubrité du travail auquel le personnel est affecté.

Les diverses modalités de la fabrication de coke métallurgique suivant les procédés classiques imposent un fonction-25 nement discontinu avec les ennuis inhérents à un tel genre de fonctionnement ; nombreuses répétitions, cadences interrompues, surveillance plus fréquente, frais supérieurs, variation de la qualité du coke produit et surtout moindre rendement énergétique, car l'ouverture des portes au moment du 30 défournement engendre des fortes déperditions calorifiques.

En ce qui concerne le contrôle de l’opération, la fabrication de coke métallurgique suivant les procédés classiques est effectuée dans un cadre extrêmement rigide avec possibilité Æs d'action sur un nombre très limité de paramètres. En consé- Λ-.

- 3 - 4 * quence, la fabrication de coke suivant le processus classique ne peut se faire qu'à partir de certains charbons dits cokéfiables ayant des propriétés bien déterminées. Ces charbons se font de plus en plus rares, leur coût augmente 5 et le prix de revient du coke fabriqué à partir de ces charbons s'accroît. Dans certains cas, la diminution des réserves de charbons dits cokéfiables peut rendre difficile, voire même impossible,, l'approvisionnement régulier des installations de production.

10 ' Afin de remédier à ces divers inconvénients, l'industrie a développé, depuis plusieurs années, des modalités telles que le pilonnage, le préchauffage, le briquettage partiel qui permettent, dans certaines conditions, de fabriquer du coke mé-15 tallurgique dans de meilleures conditions et à partir de charbons de moindre qualité. Cependant, avec tous ces perfectionnements, le processus de cokéfaction se déroule toujours à une pression voisine de la pression atmosphérique.

20 Dans une telle perspective, le demandeur a également préconisé un nouveau procédé de fabrication de coke à partir de charbons dits peu ou non cokéfiables. Ce procédé est notamment fondé sur_la constatation que le coke produit dans une cellule à l'intérieur de laquelle on fait régner une pression 25 gazeuse sensiblement supérieure à celle couramment utilisée j jusqu'à présent (pression atmosphérique + quelques millimètres de colonne d'eau) est pratiquement toujours de qualité forte- | ment améliorée.

î 30 Les résultats obtenus avec un tel procédé se sont avérés très satisfaisants et la présente invention a pour objet de pré-I ciser les modalités opératoires d'une telle fabrication de i coke sous pression.

35 Le procédé, objet de la présente invention, est essentielle- / ment caractérisé en ce qu'après avoir préparé la pâte à coke yrL par une ou plusieurs des opérations suivantes : broyage, - 4 - séchage, préchauffage et addition d'un liant-solvant, on soumet cette pâte à coke à un compactage sous une forme choisie, suivi de préférence d'une cuisson superficielle, ensuite à une cokéfaction sous une pression gazeuse sensi-5 blement supérieure à la pression atmosphérique, au moyen des gaz de distillation qui sont de préférence recyclés et pulsés à travers le lit d'agrégats et dont la température et la pression sont maintenues à des valeurs adéquates prédéterminées/ et enfin à une extinction du coke ainsi obtenu.

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En ce qui concerne le compactage, les formes possibles sont les suivantes : boulets (ovoïdes, sphéroïdes, coussinets, bananes, quartiers d'orange, selles de cheval etc...), splits, granulés, etc... La préférence est accordée aux formes don-15 nant un haut indice de vide à la matière en vrac après compactage.

En ce qui concerne l'opération de cokéfaction, l'apport thermique nécessaire est assuré en portant les gaz de distilla-20 tion à haute température dans un échangeur de chaleur extérieur avant leur recyclage et leur pulsion à travers le lit d'agrégats.

Comme le demandeur l'a déjà préconisé dans le brevet luxem-25 bourgeois N° 82.773, la pression gazeuse dans l'enceinte est maintenue à la valeur adéquate dépendant notamment de la nature du charbon et de la qualité de coke recherchée.

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Suivant une modalité avantageuse de l'invention, on effectue 30 l'opération de cokéfaction en deux étapes, dont la première avec circulation de gaz de distillation peu nobles, c'est-à-dire contenant des produits divers, gênants ou non, tels que par exemple goudron, benzol, etc... Ces derniers produits sont de préférence extraits des gaz de distillation avant 35 leur recyclage qui a lieu après réchauffage et évacuation i—- -—- “—“ - - 5 - de distillation nobles, c'est-à-dire riches en et CO.

Avec de tels gaz, la fraction recyclée après réchauffage ne nécessite aucun traitement d'épuration, tandis que la fraction évacuée pour maintenir la pression à une valeur adéquate 5 peut servir notamment comme gaz de synthèse pour l'industrie chimique.

En ce qui concerne l'opération d'extinction du coke, on peut la réaliser par voie humide à l'eau ou par voie sèche (gaz).

10 * Dans le cas d'une extinction à sec, on peut mettre cette opération en oeuvre à la suite de la deuxième étape de cokéfac-» tion, au moyen d'un gaz inerte dont on récupérerait les ther mies de préférence pour réaliser d'autres phases du processus 15 telles que séchage, préchauffage, cuisson externe et cokéfaction.

Suivant une variante particulièrement avantageuse de l'invention, on réalise une première partie de l'extinction à sec 20 au moyen de gaz de distillation produits au cours de la première étape de l'opération de cokéfaction, de la façon suivante : ces gaz, préférentiellement épurés, s’échauffent sur le coke incandescent avant d'être recyclés et de céder la chaleur accumulée aux agrégats en cours de carbonisation.

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Il est à noter que les pressions des différents circuits gazeux mis en oeuvre au cours de la cokéfaction et éventuellement de l'extinction sont à choisir pour éviter tout mé- s lange excessif de ces différents gaz.

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Les opérations préalables éventuelles de broyage, séchage, préchauffage et d'addition d'un liant-solvant sont reprises en détail ci-après.

35 Concernant le broyage, il faut tenir compte que le charbon * destiné à la cokéfaction doit être à une granulométrie adé-d-y quate, toujours inférieure à 10 mm de préférence inférieure - 6 - des matières inertes.

Après le broyage, le charbon est séché en utilisant l'un des nombreux procédés connus (four tournant, lit fluidisé, 5 sécheur multitubulaire, etc...) .

Le.charbon est ensuite préchauffé jusqu'à une température inférieure à sa température de ramollissement.

10 A ce moment, le charbon est alors mélangé intimement avec un liant-solvant adéquat tel que par exemple : brai de houille, brai de pétrole, goudron, bitume, huiles, etc...

' Ce liant-solvant est préférentiellement injecté sous forme liquide, afin d'obtenir une bonne dispersion dans la masse. 15

Il s'est avéré intéressant, suivant l'invention, d'utiliser comme liant-solvant, le goudron récupéré des gaz de distillation après traitement éventuel.

20 Suivant une modalité avantageuse de l'invention, à la sortie de la machine de compactage, les agrégats compactés sont cuits superficiellement dans une atmosphère à haute température (supérieure à 500°C) de telle sorte que seule leur couche superficielle externe soit portée à une température 25 supérieure à la température de ramollissement du charbon.

Le but de cette cuisson est d'éviter toute agglutination ultérieure des agrégats formés.

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La figure ci-jointe est donnée à titre d'exemple non limi-30 tatif, pour rappeler les différentes opérations du processus : 1. broyage 2. séchage 3. préchauffage 4. addition d'un liant-solvant 35 5. compactage vi 6. cuisson externe - 7 - 7. cokéfaction 8. extinction, seules les opérations de compactage (5), de cokéfaction (7) et d'extinction (8) sont indispensables; les autres sont 5 facultatives, mais néanmoins avantageuses.

Le procédé décrit ci-dessus constitue un moyen de fabriquer du coke métallurgique d'excellente qualité, dans les conditions avantageuses suivantes : 10 1. fabrication en continu, 2. utilisation de charbons réputés peu ou non cokéfiables, dont l'approvisionnement est plus facile et meilleur marché, 3. meilleur rendement énergétique, 15 4. meilleurs valorisation des gaz de distillation, 5. plus faible pollution, 6. travail moins pénible pour le personnel, 7. conduite souple avec possibilité d'action sur un nombre plus grand de paramètres.

20 8. prix de revient réduit.

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Claims (14)

1. Procédé pour fabriquer du coke métallurgique, caractérisé en ce qu'après avoir préparé la pâte à coke par une ou plu- 5 sieurs des opérations suivantes : broyage, séchage, préchauffage et addition d'un liant-solvant, on soumet cette pâte à coke à un compactage sous une forme choisie, suivi de préférence d'une cuisson superficielle, ensuite à une cokéfaction sous une pression gazeuse sensiblement supérieure à la pres-10 sion atmosphérique, au moyen des gaz de distillation qui sont de préférence recyclés et pulsés à travers le lit d'agrégats et dont la température et la pression sont maintenues à des ‘ valeurs adéquates prédéterminées, et enfin à une extinction du coke ainsi obtenu. 15

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on compacte le mélange sous une forme donnant un haut indice de vide à la matière en vrac après compactage.

3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on assure l'apport thermique nécessaire à l'opération de cokéfaction en portant les gaz de distillation à haute température dans un échangeur de chaleur extérieur avant leur recyclage et leur pulsion à travers le 25 lits d'agrégats.

4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on effectue l'opération de cokéfaction en deux étapes, dont la première avec circulation de 30 gaz de distillation peu nobles, c'est-à-dire contenant des produits divers, gênants ou non, tels que par exemple goudron, benzol, etc..., et la seconde avec circulation de gaz Il nobles, c'est-à-dire riches en H_ et CO. A - 2 -

5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les produits divers contenus dans les gaz de distillation peu nobles sont extraits avant leur recyclage qui a lieu après réchauffage et évacuation partielle. 5

6. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans le cas d'une extinction à sec, on peut mettre cette opération en oeuvre à la suite de la deuxième étape de cokéfaction, ail moyen d'un gaz inerte dont 10 on récupérerait les thermies, de préférence pour réaliser « d'autres phases du processus, telles .que séchage, préchauf fage, cuisson externe et cokéfaction. k

7. Procédé suivant l'une ou l’autre des revendications 1 à 15 6, caractérisé en ce qu'on réalise une première partie de l'extinction à sec, au moyen de gaz de distillation produits au cours de la première étape de l'opération de cokéfaction, de la façon suivante : ces gaz, préférentiellement épurés, s'échauffent sur le coke incandescent avant d' 20 être recyclés et de céder la chaleur accumulée aux agrégats en cours de carbonisation.

8. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendidations 1 à 7, caractérisé en ce que les pressions des différents cir- 25 cuits gazeux mis en oeuvre au cours de la cokéfaction et éventuellement de l'extinction sont à choisir pour éviter tout mélange excessif de ces différents gaz. ♦

9. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 30 8, caractérisé en ce que le broyage préalable éventuel est effectué de telle sorte que le charbon destiné à la cokéfaction soit à une granulométrie adéquate, toujours inférieure à 10 mm, de préférence inférieure à 5 mm et d’autant h plus fine que le dit charbon contient des matières inertes. - 3 -

10. Procédé suivant l’une ou l'autre des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le préchauffage préalable éventuel est effectué jusqu’à une température inférieure à la température de ramollissement du charbon. 5

11. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'après préchauffage, on mélange intimement le charbon avec un liant-solvant adéquat, tel que par exemple ï brai de houille, brai de pétrole, goudron, 10 bitume, huiles, etc... %

12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce * que ce liant-solvant est injecté sous forme liquide.

13. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'on utilise comme liant-solvant, le goudron récupéré des gaz de distillation après traitement éventuel.

14. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 13. caractérisé en ce qu'à la sortie de la machine de compactage, les agrégats compactés sont cuits superficiellement dans une atmosphère à haute température (supérieure à 500°C), de telle sorte que seule leur couche superfi- 25 cielle soit portée à une température supérieure à la tem-« pérature de ramollissement du charbon.