Brevet FR2251617A1 — publié le 19750613

La présente invention concerne un procédé de cokerie et,splus précisément, un procédé de préparation de briquettes plastiques de charbon. Les briquettes de charbon sont utilisées pour la production de coke moulé de haut fourneau. On connaît déjà plusieurs procédés de préparation de briquettes de charbon par briquetage à chaud du mélange de charbons initial sans mise en oeuvre d'agglomérant. Un inconvénient de ces procédés est qu'ils sont inapplicables à la production de coke de haut fourneau à partir de charbons à bas pouvoir agglomérant (notamment de charbons à gaz des-types 711 et 721 de la Classification internationale) ou d'un mélange de charbons à gaz et de charbons à bas pouvoir agglomérant (charbons du type 411 de la Classification internationale). Dans l'un des procédés indiqués il est indispensable de mettre en oeuvre, comme constituant du mélange, des charbons déficitaires à haut pouvoir agglomérant (cf. le procédé Lurgibergbauforschung, République Felérale d'Allemagne). On connaît d'autre part des procédés d'obtention de briquettes de charbon à partir de charbons à bas pouvoir agglomé-' rant ou d'un mélange de charbons à gaz et de charbons à bas pouvoir agglomérant sans mise en oeuvre de liants qui consiste à maintenir un charbon chauffé dans des conditions presque isothermiques jusqu'à ce que soit atteint le taux de dégradation thermique requis du charbon et à mouler ce charbon sous pression dans un appareil séparé. Les inconvénients de ces procédés tiennent à l'impossibilité de porter le charbon que l'on maintient dans des conditions presque isothermiques jusqu'au taux de dégradation requis, étant donné l'agglomération éventuelle du charbon et la nécessité de mener-à bonne fin sa dégradation au cours de~la formation de la masse plastique au stade de la mise des briquettes sous pression. Pour toutes ces raisons la durée de moulage des briquettes sous pression augmente ce qui compromet le rendement de la chaîne de fabrication. En outre à l'heure actuelle on connaît un procédé de préparation de briquettes plastiques à partir de charbons à gaz et de charbons faiblement agglomérants par moulage sous pression en un seul stade. Un inconvénient de ce procédé tient à la nécessité de maintenir les briquettessous pression pendant un laps de temps suffisamment prolongé, à savoir de 8 à 15 secondes, pour créer des conditions indispensables au développement de la dégradation thermochimique du charbon qui évolue dans le temps, ce qui entraI- ne aussi un faible rendement de la chaîne de fabrication. Le but de l'invention consiste à éliminer les inconvénients cités. On s'est donc proposé de créer un procédé de préparation de briquettes plastiques de charbon (utilisées dans la production du coke moulé de haut fourneau) dans lequel la durée du stade de moulage sous pression des briquettes de charbon soit indépendante de la durée du stade de formage sous pression de la masse de charbon plastique, nécessaire aux charbons du type considéré ; ce procédé permettant d'augmenter le rendement de la chaîne de fabrication en comparaison de procédés connus du même type. Le procédé consiste à produire des briquettes plastiques en charbons à gaz et en charbons à bas pouvoir agglomérant par chauffage desdits charbons jusqu'à leur point de ramollissement, à maintenir ensuite les charbons chauffés dans des conditions presque isothermiques et à les mouler ensuite sous pression. Suivant l'invention, on effectue le moulage sous pression du charbon chauffé en deux étapes, en formant au cours de la première étape un ruban plastique de charbon dont l'épaisseur est au moins égale à l'épaisseur imposée de la briquette et en moulant (pressant) au cours de la deuxième étape à partir dudit ruban de charbon des briquettes plastiques de charbon. I1 est avantageux de former le ruban plastique de charbon, suivant la présente invention, sous une pression de 2 à 2 15 kgf/cm pendant 5 à 15 secondes et de mouler sous pression des briquettes isolées sous une pression analogue à la pression indiquée ci-dessus pendant 0,05 à 0,4 seconde. Le procédé suivant l'invention permet d'ob8pen-i-r-ssdes briquettes de charbon pour la préparation de coke de haut fourneau moulé, à partir des charbons à gaz ou d'un mélange de charbons à gaz et de charbons à bas pouvoir agglomérant (types des charbons suivant la Classification internationale respectivement 711, 721 et 411) qui présentent un bas pouvoir agglomérant et qui demeurant pendant un court laps de temps à l'état plastique au cours de leur échauffement. En outre, il devient possible d'obtenir des briquet- tes de charbon dans une chaine de fabrication de haut rendement. On y parvient (sans mette en oeuvre de liants) par utilisation du faible pouvoir agglomérant naturel desdits charbons, par ajustement des phénomènes de dégradation, de synthèse et de polycondensation de la matière organique des charbons qui conduisent à la formation de la phase plastique, à la création dtune masse de charbon plastique imperméable et qui permettent d'obtenir des briquettes et du coke de haut fourneau moulé d'une structure suffisamment homogène. Suivant l'invention on broie au préalable le charbon de départ (les charbons à gaz ou un mélange de charbons à gaz et de charbons à bas pouvoir agglomérant) jusqu'à un état dans lequel 90% environ de l'ensemble du charbon est réduit en particules de 3 mm, après quoi on le chauffe jusqu'à son point de ramollissement. La durée d'un tel chauffage doit être, comme nous avons trouvé, inférieure au laps de temps nécessaire à l'évolu- tion dans la structure du charbon de sa dégradation thermique. On maintient le charbon chauffé pendant 15 secondes à 1,5 minute sans le mettre sous pression, dans des conditions proches des conditions isothermiques jusqu'à ce que la structure du charbon devienne le siège de processus de dégradation thermochimique. Pour atteindre ces conditions la température du milieu ambiant ot l'on maintient le charbon chauffé ne doit pas être inférieure de plus de 100-1500C au point de ramollissement du charbon considéré. Ensuite on soumet le charbon à un moulage sous pression (à un pressage) en deux étapes Au cours de la première étape on soumet le charbon à 2 une pression de 2 à 15 kgf/cm2 pendant 5 à 15 secondes, dans des conditions voisines des conditions isothermiques et on aboutit à un ruban plastique de charbon d'une épaisseur voisine de l'epais- seur imposée de la briquette. Au cours de cette étape le charbon est le siège de phénomène de dégradation, de synthèse et de polycondensation de sa matière organique, processus qui y évoluent et s'achèvent. D'autre part ce charbon finit par se convertir en une masse plastique carbonée. A partir dudit ruban plastique de charbon, prêt au point de vue structure, on forme en 0,05 à 0,4 seconde dés bri- quettes isolées au cours de la seconde étape de moulage, sous une pression analogue de 2 à 15 kgf/cm2. Nous avons trouvé que lors du séjour des charbons utilisés dans les conditions qui précèdent, l'application de la pression, et sous une certaine pression pendant un laps de temps insuffisant pour ledit charbon ou ledit mélange de charbons, les phénomènes de formage de la masse plastique restent inachevés, tandis qu'un séjour trop prolongé des charbons dans les conditions indiquées provoque dans la structure des charbons des phénomènes qui entraînent leur fragilité. Dans les deux cas la quaiité du coke formé à partir de ces briquettes est compromise (il devient fragile) et les rebuts de formage augmentent. Sous une pression insuffisante pour ledit charbon ou le mélange de charbons, la résistance mécanique des briquettes plastiques de charbon baisse. Au cours du transport et du traitement thermique ultérieur les briquettes risquent d'être partiellement désintégrées ce qui augmente la proportion des rebuts. Sous des pressions excessives les briquettes et le coke moulé qui en dérive, ont une porosité insuffisante qui compromet le comportement du coke moulé dans le HFut fourneau. Le plan annexé montre le schéma de principe de la mise en oeuvre de procédé suivant l'invention. On placé le charbon A porté jusqu'à son point de ramolissement, à l'état pulvérulent dans un dispositif 1 où on le maintient pendant un laps de temps imposé sans appliquer de pression, dans des conditions voisines des conditions isothermiques. La durée de maintien est fonction des particularités du charbon transformé. Le dispositif 1 peut être constitué par un appareil de type connu convenant à ce but, notamment par une vis d'archimède, par un convoyeur à palettes. A la sortie du dispositif 1, on transporte le charbon dans un appareil de moulage sous pression 2 où on le soumet à la première étape de pressage et où, d'état pulvérulent, il se transforme en ruban plastique. La durée de pressage (de maintient sous pression) et la valeur de la pression de pressage (moulage sous pression) sont choisies en fonction des caractéristiques du charbon transformé. L'appareil de moulage sous pression 2 peut être cons titué par un appareil connu, notamment une presse de formage. A la sortie de l'appareil de moulage sous pression 2 le ruban plastique (decharbon) arrive dans l'appareil de moulage sous pression 3 où on le soumet à une seconde étape de pressage c'est-a-dire la conversion en briquettes de charbon B. L'appareil de moulage sous pression 3 peut être constitué par un appareil connu, notamment une presse à briqueter. Les dimensions et le volume des briquettes B doivent être conformes aux conditions technologiques imposées au coke de haut fourneau moulé. Tous les dispositifs ou appareils cités peuvent être constitués par une machine unique. A la sortie de l'appareil de moulage sous pression 3 les briquettes de charbon plastiques parviennent dans des fours de calcination pour l'obtention du coke de haut fourneau moulé. On a fabriqué par le procédé de l'invention dans une unité expérimentale industrielle 15 000 tonnes de briquettes de charbon plastiques à partir de charbons à gaz et d'un mélange de charbons à gaz et de charbons à bas pouvoir agglomérant de marques diverses non déficitaires, dont il aurait été impossible d'obtenir le coke de haut fourneau. Le coke obtenu à partir de ces briquettes a subi avec succès des essais industriels en haut fourneau D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de deux exemples de réalisation. EXEMPLE 1 Pour transformer un charbon à gaz (du type de charbons 711 de la Classification internationaie-) on maintient ce charbon, préalablement porté à 4520C, dans un milieu à une température ambiante égale à 300 - 350"C, pendant un intervalle de temps de 50 secondes à 1 minute, sans appliquer de pression. Ensuite on soumet ce charbon à une compression sous une pression 2 égale à 2 - 3 kg/cm pendant 10 à 15 secondes et on aboutit à un ruban plastique de charbon d'une épaisseur maximale de 60 mm. On transforme ce ruban de charbon sous une pression maximale de 8 à 2 10 kgf/cm en briquettes en forme de coussins, d'un volume envi- 3 ron égal à 70 cm et d'une épaisseur de 35 à 40 mm. On soumet ces briquettes à chaud à un traitement ther mique (en les portant à 800 - 850 C) pour en éliminer les matières volatiles et on obtient du coke de haut fourneau moulé ayant une teneur en matières volatiles allant jusqu'à 1,5% , un indice M40 égal à environ 90% et un indice M10 égal à environ 6,5 - 7,0%. Un coke de ce genre permet d'obtenir au cours de l'élaboration de la fonte une réduction de la consommation de coke et une augmentation de la production du haut fourneau, en comparaison de l'éla- boration de la fonte sur coke obtenu à partir de charbons à grand pouvoir agglomérant, par un procédé traditionnel de cokéfaction par couches dans des fours à chambres. EXEMPLE 2 Pour transformer un mélange de 60% de charbons à gaz (du type des charbons 721 de la Classification internationale) et de 40% de charbons à bas pouvoir agglomérant (du type des charbons 411 de la Classification internationale), on porte ce mélange à 4600 + 40C, on le maintient à une température du milieu ambiant de 350 - 4000C pendant 30 + 2 secondes, on le soumet à une 2 pression de 5 à 6 kgf/cm2 pendant 6 à 8 secondes, et on aboutit à un ruban plastique de charbon d'une épaisseur de 40 à 50 mm. On transforme ce ruban sous une pression de 10 kgf/cm2 pendant 0,2 à 0,3 seconde en'briquettes plastiques en forme de coussins de 62 x 62 x 35 mm. On soumet ces briquettes à chaud à un traitement thermique pour en éliminer les matières volatiles et on obtient un coke moulé pour hauts fourneaux ayant une teneur en matières volatiles allant jusqu'à 1,5%, un indice M40 d'environ 90% et un indice M10 d'environ 7%. Un coke de ce genre permet de réaliser dans l'élaboration de la fonte une réduction de la consommation de coke et une augmentation de la production du haut fourneau, en comparaison de l'élaboration de la fonte sur coke obtenu à partir des charbons à fort pouvoir agglomérant, par un procédé traditionnel de cokéfaction par couches dans des fours à chambres. I1 est bien entendu que diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation de briquettes plastiques de charbon à partir de charbons à gaz et de charbons à bas pouvoir agglomérant, consistant à porter lesdits charbons jusqu leur point de ramollissement et à les maintenir ensuite dans des conditions voisines des conditions isothermiques et à les soumettre ensuite à une compression, caractérisé en ce que l'on effectue la compression des charbons chauffés en deux étapes en formant au cours de la premièreétape de compression un ruban plastique de charbon dont l'épaisseur est au moins égale à l'épaisseur imposée de la briquette et en formant au cours de la seconde étape par compression, à partir dudit ruban de charbon, des briquettes plastiques de charbon. 2. Procédé de production de briquettes plastiques de charbon suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on forme le ruban plastique de charbon sous une pression de 2 à 15 kgf/cm2 pendant 5 à 15 secondes, alors qu'on effectue la compression des briquettes isolées pendant 0,05 à 0,4 seconde, sous une pression analogue à celle qui vient d'etre indiquée.