Brevet FR2346431A1 — publié le 19771028

L'invention est relative à un procédé pour préparer du coke réducteur en petits morceaux, dune grande résistance électrique et d'une grande réactivité, destiné à entre utilisé dans des fours d'électrométallurgie. Pour l'exploitation de fours dlectrométallurgiques qui sont utilisés par exemple pour la préparation du carbure de calcium, pour la production du phosphore ou pour la production d'alliage ferreux, on a besoin comme agent réducteur dtun coke qui se présente en petits morceaux et qui possède en outre une grande résistivité électrique et une grande réactivité. A cet effet, le morcellement du coke contribue à sa grande réactivité car de faibles grosseurs de morceaux de celui-ci entraRnent des surfaces de contact relativement grandes. Aux cokes utilisés comme agents réducteurs dans les fours électrométallurgiques, on pose aussi, selon le cas d'utilisation, des considérations particulières relativement à leurs teneurs en cendres, en soufre et en fer, éventuellement aussi relativement à leurs teneurs en aluminium et en phosphore. On a trouvé que la résistance électrique et la réactivité du coke dépendent aussi bien des matières premières utilisées pour le processus de cokéfaction que des conditions de cokéfaction, qu'au contraire la teneur du coke en cendres, en soufre et en fer, ainsi quten aluminium et en phosphore, est presque exclusivement déterminée par les matières premières utilisées. L'expérience a montré d'autre part que les matières premières qui pourraient satisfaire aux conditions posées pour la composition du coke, se caractérisent fréquenlent par une insuffisance de leur pouvoir de cokéfaction. On sait (demande de brevet allemand publiée avant examen sous le numéro 2.164.474) que les matières premières appropriées, eu égard à leur teneur en cendres, en soufre, en fer, en aluminium et en phosphorevpour la préparation du coke d'électrométallurgie, peuvent alors être cokéfiées dans des conditions relativement favorables, lorsqu1 on leur ajoute des substances bittrneuses aromatiques. Le coke ainsi préparé ne satisfait pas cependant aux conditions de réactivité et de morcellement d'un agent réducteur pour fours d'électrométallurgie. L'invention a donc pour but de fournir un procédé pour préparer un coke réducteur, présentant une grande résistance électrique et une grande réactivité, destiné à autre utilisé dans des fours d'électrométallurgie, dans lequel procédé le coke déchargé du four à coke se présente immédiatement selon un morcellement relativement petit. Conformément à l'invention, ce problème est résolu, d'une part, par un procédé dans lequel des houilles hautement volatiles, faiblement agglutinantes, contenant plus de 35 d'éléments composants volatils, sont broyées à environ 95% selon un morcellement inférieur à 3 ri sont tassées dans une machine fouleuse jusqu'à une densité d'au moins 0,9 t/m3 (teneur en eau de 7 à 12%), et sont cokéfiées dans un four à coke agencé de manière à être chargé avec tassement. Dans ce cas, les houilles très volatiles faiblement agglutinantes présentent de préférence un degré de gonflement inférieur à 5. liais le problème que se pose l'invention est résolu d'autre part aussi, par un procédé dans lequel un mélange d'une part, de houilles agglutinantes à plus de 28% d'éléments composants volatils et,d'autre part, de supports de carbone hautement volatils faiblement agglutinantes et/ou non agglutinants, tels que de la tourbe, du lignite, des briquettes de lignite concassées ou du charbon flambant, est broyé à environ 95%, selon un morcellement inférieur à 3 mm, est tassé dans une machine fouleuse jusqu'à une densité d'au moins 0,9 t/m3 (teneur en eau de7 à 12%), et est cokéfié ensuite dans un four à coke agencé de manière a être chargé avec tassement.Dans ce cas, les houilles agglutinantes présentent avantageusement un degré de gonflement supérieur à 5. L'expérience a montré que le procédé mettant en oeuvre un mélange de houilles agglutinantes ainsi que de supports de carbone hautement volatils, faiblement agglutinants et/ou non agglutinants, se déroulait alors d'une manière particulièrement avantageuse, lorsque la teneur des houilles agglutinantes en éléments composants volatils était supérieure à 32%. Dans ce cas les supports de carbone hautement volatils, faiblement agglutinants, doivent 8tre utilisés à raison d'au moins 50% du mélange, et d'autre part, les supports de carbone non agglutinants doivent être utilisés à raison d'environ 5 à 50:o, de préférence de 10 à 20%, du mélange. Il est recommandé aussi, lorsque l'on utilise des houilles hautement volatiles, faiblement agglutinantes, aussi bien que lorsque l'on utilise un mélange de houilles agglutinantes et de supports de carbone hautement volatils, faiblement a@glutinants et/ou non agglutinants, que ces matières premières soient tasses jusqu'à une densité supérieure à 1,05 t/m3 (teneur en eau 7 8 12%) et ue la col: faction s'effectue à des températures des carneaux de chauffage d'au moins 1.350 C. Avec les deux procédés conformes à l'invention, le tassement des matières premières adoptées a pour conséquence que ces substances, malgré leur pouvoir de cokéfaction en soi insuffisant, peuvent être cokéfiées dans de bonnes conditions. D'autre part, le coke préparé à l'aide de ces substances se distingue précisément par une résistance électrique et par une réactivité élevées ; à ce sujet, la grande réactivité d-u coke obtenu provient manifestement aussi ce la fine configuration de son système de pores. Le tassement entrasse aussi une grande résistance à l'écrasement du coke produit. Enfin le coke préparé selon le procédé conforme à l'invention se caractérise surtout par un accroissement de la formation de lissures dans sa macrostructure.Avec le second procédé, le coke, dès son déchargement du four, se présente immédiatement en morceaux relativement petits, de sorte que les frais correspondant à un concassage ultérieur du coke jusqu'au morcellement, allant par exemple jusqu'à 60 mm, nécessaire pour utiliser ce coke dans des fours d'électrométallurgie, disparaissent complètement ou, pour autant que le coke, à sa sortie du four, ne se présente pas encore sous un morcellement suffisamment petit et qu'il doit être soumis un concassage ultérieur, se trouvent considérablement réduits. L'invention est expliquée plus en détail ci-après, @ l'aide de trois de ses modes de réalisation, pris à titre d'exemples illustratifs mais nullement limitatifs. EXEMPLE 1. Des houilles hautement volatiles contenant 39% (waf) d'éléments composants volatils, présentant un degré de gonflement de 5 et une dilatation d'environ 0% ont été concassées, à raison de 95% selon un morcellement inférieur à 3%, ont été humidifiés jusqu'à une teneur en eau de 10% et tasses jusqu' une densité de 1,05 t/m3. Le gâteau de houille ainsi produit a été chargé dans un four à chambre horizontale et cokéfié a une température de carneaux de chauffage de 1.350 C. Le contenu de la chambre, après une distillation de 2 heures, a été, de manière usuelle, déchargé et éteint. le coke obtenu se présentait alors en petits morceaux.Il présentait une résistance à l'écrassment M 40 de 30% et une résistivité électrique de 600 # .mm2.m-1. Sa réactivité était de 0,45 cm3/g.s, c'est-à-dire était plus que double de celle du coke normal de haut-fourneau. EXEMPLE 2. Comme matières premières, on a utilisé un mélange de 85% de coke bien agglutinant à 35% (waf) d'éléments composants volatils, d'un degré de gonflement de 8 et d'une dilatation de 100%, et de 15% de débris de tourbe végétale à 67% (waf) d'éléments composants volatils. Le mélange a été broyé, à jusqu'à un morcellement inférieur à 3 mm, tassé avec une teneur en eau de 11%, jusqu'à une densité de C,95 t/m3, chargé dans un four à chambre horizontale et cokéfié à une température de carneaux de chauffage de 1.300 C. le coke obtenu se présentait encore sous forme de petits morceaux, sa résistivité électrique était de 600# .mm2.m-1 et sa réactivité de 0,9 cm3/g.s. EXEMPLE 3. On a préparé un mélange de 80% de houille bien agglutinante à 35% (waf) d'éléments composants volatils et de 20% de briquettes de lignite concassées. Le mélange contenait 39% (waf) d'éléments composants volatils et, avec une dilatation de -20%, ne présen- tait qu'un faible pouvoir de cokéfaction. Le mélange a été broyé à 95% jusqu' un morcellement inférieur à 3 mm, humicifié à une teneur en eau de 10% et après avoir été tassé jusqu'à une densité de 1,05 t/m3, a été cokéfié à une température de carneaux de chauffage de 1.350 C. Le coke obtenu se présentait encore en petits morceaux. Malgré la haute température de cokéfaction, dans les conditions de distillation normales, il présentait une résistivité de 630 #.mm2.m-1 et une réactivité supérieure à 1,5 cm3/g.s. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé pour préparer du coke réducteur en petits morceaux, d'une grande résistance électrique et d'une grande réactivité, destiné à Btre utilisé dans des fours d'électrométallurgie, lequel procédé est caractérisé en ce que des houilles hautement volatiles, faiblement agglutinantes, contenant plus de 35% d'éléments composants volatils, sont broyées à environ 950 selon un morcellement inférieur à 3 mm, sont tassées dans une machine fouleuse jusqu'à une densité d'au moins 0,9 t/m3 (teneur en eau de 7 à 12%) et sont cokéfiées dans un four à coke agencé de manière à Rtre chargé avec tassement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les houilles hautement volatiles et faiblement agglutinantes présentent un degré de gonflement inférieur à 5. 3. Procédé pour préparer du coke réducteur en petits morceaux, d'une grande résistance électrique et d'une grande réactivité, destiné à être utilisé dans des fours d'électrométallurgie, lequel procédé est caractérisé en ce que un mélange, d'une part de houilles agglutinantes à plus de 28% d'éléments composants volatils at, d'autre part, de supports de carbone, hautement volatils, faiblement agglutinants et/ou non agglutinants tels que de la tourbe, du lignite, des briquettes de lignite concassées ou du charbon flambant est broyé à environ 95ç0 selon un morcellement inférieur à 3 mm, est tassé dans une machine fouleuse jusqu'à une densité d'au moins 0,9 t/m3 (teneur en eau de 7 à 12%) et est cokéfié ensuite dans un four à coke agencé de manière à être chargé avec tassement. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les houilles agglutinantes présentent un degré de gonflement supérieur à 5, 5. Procédé selon l'une quelconque. des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la teneur des houilles agglutinantes en éléments composants volatils est supérieure à 32%. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les supports de carbone hautement volatils, faiblement agglutinants sont utilisés à raison d'au moins 50ffi0 du mélange. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les supports de carbone non agglutinants sont utilisés à raison d'environ 5 à 50f'. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les supports de carbone non agglutinants sont utilisés à raison d'environ 10 à 20% du mélange. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les matières premières sont tassées jusqu'à une densité supérieure à 1,05 t/m3 (teneur en eau 7 à 12. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la cokéfaction s'effectue à des températures des carneaux de chauffage d'au moins 1.350 C.