Brevet FR2395305A1 — publié le 19790119

L'invention concerne un procédé de préparation de coke de houille qui, en substance, présente une conductibilité électrique sensiblement plus faible que celle d'autres sortes de coke connues tout en ayant les memes propriétés d'emploi. Un coke ayant une conductibilité électrique spécifique aussi faible que possible présente un grand intérêt dans les opérations électrothermiques, en particulier dans les opé rations d'électro-réduction5 c'est-à-dire dans toutes les opé- rations qui ont une relation avec une réduction et font appel à la chaleur fournie par un chauffage électrique direct. De nombreux essais ont été effectues pour obtenir du coke correspondant à ces conditions spéciales. A cette fin, on a suivi les deux voies suivantes - On a diminué la granulation du coke utilisé dans les opérations électrothermiques, ce qui a fait diminuer la conductibilité électrique spécifique du coke d'une manière correspondante. Mais cette disposition est limitée par le fait que le fonctionnement pratique des fours de réduction électriques exige invariablement que la masse réactionnelle soit bien perméable aux gaz, de sorte que cette diminution ne peut être pratiquement poussée que jusqu'à une certaine grandeur de granulation.La diminution de la conductibilité électrique spécifique du coke qu'il est possible d'obtenir par la diminution de la granulation a, en général, déjà été complètement exploitée dans les fours de réduction électriques travaillant d'une façon satisfaisante de sorte qu'on ne peut plus réaliser dans ce sens d'améliorations sensibles. - On a modifié certains paramètres du processus de cokéfaction du charbon, par exemple, en diminuant la température et la durée de la cokéfaction, de manière à obtenir un coke dnt la conductibilité électrique soit plus faible. Mais cette voie n'a donné qu'une faible diminution de la conductibilité électrique spécifique du coke. En outre, cette façon de procéder a donné lieu à l'apparition d'autres inconvénients. Ainsi, d'autres propriétés du coke également indispensables, comme par exemple la teneur résiduelle en constituants volatils, ont été défavorablement affectées. C'est pourquoi, cette voie nta pas été non plus suivie dans la pratique. D'autres voies pour la diminution de la conduc tibilité électrique spécifique du coke ne se sont pas, jusqu'à présent, fait jour. Le but de l'invention est donc de réduire la con ductibilité électrique spécifique du coke de charbon par la diminution de la conductibilité électrique de la substance meme du coke. L'objectif de l'invention est de conduire ltopération de cokéfaction du charbon de telle façon que la structure du coke se formant pendant cette opération assure une diminution de la conductibilité électrique de la substance même du coke, par rapport à la conductibilité du coke produit par les procédés habituels. Cet objectif est réalisé selon l'invention en mélangeant le charbon finement divisé avant la cokéfaction avec de l'oxyde ou l'hydroxyde de calcium et en soumettant ce mélange à la cokéfaction de la manière connue.La proportion d'oxyde de calcium dans le mélange sera de 1 à 50 o/o en poids, de préférence de 2 à 15 , calculée en CaO. I1 s'est avéré indiqué d'utiliser l'hydroxyde de calcium, étant donné que la teneur en eau du coke de charbon s'élève jusqu'à 10 % et que pour obtenir un gâteau de coke tassé de solidité suffisante, il est indispensable qu'il contienne une quantité d'eau déterminée. L'hydroxyde de calcium peut être utilisé par exemple sous forme d'hydrate de calcium du carbure qui se forme lors de la préparation d'acétylène à partir de carbure de calcium. Toutes les qualités de houille utilisées pour la préparation de coke de charbon normal conviennent en principe pour la préparation de ces sortes de coke composite. On peut utiliser des charbons gras qui s'agglutinent bien ainsi que des mélanges de ces charbons avec d'autres qui s'agglutinent moins bien, par exemple des charbons à gaz, éventuellement avec addition de charbons qui ne s'agglutinent pas.Il est avantageux d'utiliser des charbons dont les cendres possèdent déjà une teneur élevée en oxyde de calcium, dans la mesure où celle-ci se situe dans les limites indiquees plus haut. Les cokes composites préparés selon le procédé de l'invention à partir d'un mélange de charbon et d'hydroxyde de calcium présentent, dans l'intervalle de température de 20 à 18000C, une conductibilité électrique s'élevant en moyenne à 50 % de celle que possèdent les cokes de charbon normaux. Les différences de conductibilité électrique entre ces sortes de coke sont les plus importantes dans l'intervalle de température jusqu 5000C, puis ces différences diminuent avec l'augmentation de la température, et elles sont les plus faibles lorsque les températures-sont supérieures à 1600-18000C. Ainsi, par exemple, un coke composite ayant une teneur en calcium de 5 eyó présente par rapport à un coke de charbon normal les conductibilités spécifiques suivantes Temp.( C) 100C 5000C 1000C 15000C 1800C Rapport de la 0,2 0,4 0,55 0,8 1,0 conductibilité L'emploi d'un coke composite de ce genre dans les opérations de production reposant sur des procédés d'électro-réduction permet une amélioration sensible du processus d'électro-réduction ainsi qu'une augmentation notable du rendement et une amélioration de certains facteurs de la production, comme par exemple, un abaissement de la consommation d'énergie. Exemple de réalisation. Dans l'installation de préparation d'une cokerie, on broie dans un broyeur à marteaux du charbon qui s'agglutine bien, de manière à obtenir une granulation inférieure à 2 mm dans la proportion de 80 ouf0 et une granulation de 2-10 mm dans la proportion de 20 %. Le charbon finement divisé ayant une teneur en eau de 8 % est intimement mélangé avec 5 efo de CaO sous forme d'hydroxyde de calcium ayant une granulation de 1 mm jusqu'à obtention d'un mélange homogène d'hydroxyde de calcium et de charbon. Le mélange est fourni en couches dans une pilonneuse de coke, et est tassé jusqu'à une densité de 1050 kg/m3, puis le gâteau ainsi obtenu est introduit dans une chambre du four. Pendant la cuisson de 26 heures à la température de 1300 C, il se produit une cokéfaction avec formation de coke composite. La cuisson terminée, le gâteau de coke est poussé à l'aide d'une défourneuse dans un chariot d'extinction. Celui-ci est introduit dans un séchoir et refroidi au moyen d'un gaz inerte circulant, la chaleur contenue dans le coke étant utilisée pour la formation de vapeur d'eau. Le coke exempt d'eau est broyé dans une broyeuse-tamineuse de manière à obtenir une granulation de 3-25 mm, en moyenne de 15 mm, puis est mélange avec de la chaux cuite dans une proportion de 520 kg C pour 900 kg CaO et est fourni en continu dans un four d'électro-réduction à courant triphasé fermé symétrique ayant une puissance de 30 MW pour la production de carbure de calcium.Ainsi, on a pu réaliser une augmentation de la résistance effective de 38 '/o par rapport à l'alimentation de ce four à carbure avec du coke normal, en conservant la même distance entre les pointes des électrodes et le fond du four. Cette augmentation de la résistance a été utilisée pour l'intensification de la production de carbure par les mesures de rationalisation suivantes, en parts à peu près égales. - La distance moyenne entre les pointes des électrodes et le fond du four a été diminuée de 10 à 15 %. Ceci a permis un abaissement de la température des gaz résiduaires d'environ 2000cl une diminution sensible de l'usure de la tête et de l'armature du four et une augmentation de sa durée d'utilisation. En meme temps, le travail de la coulée a été amélioré, de même que la qualité du carbure de calcium. - La tension moyenne des phases a été augmentée de 12-15 %, en utilisant la réserve de tension des transformateurs, et en même temps l'intensité du courant, qui jusqu'à présent correspondait à l'intensité du courant limite des transformateurs, a été diminuée de 6-12 %0. De cette façon, on a pu réaliser une augmentation de la production de carbure de 7-13 ffi et une diminution de la consommation spécifique d'énergie électrique de 1-2 . Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'in- vention. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Procédé de préparation de coke de houille qui présente en substance, par rapport au coke normal, une conductibilité électrique spécifique plus faible, caractérisé en ce que le charbon finement broyé est mélangé uniformément avec de l'oxyde de calcium ou des composés de calcium donnant lieu à sa formation au cours de la cokéfaction, et notamment avec de lthydroxyde de calcium, dans une proportion de 1 à 50 % en poids de préférence de 2 à 15 96 calculée en CaO, et que ce mélange est ensuite soumis à une opération de cokéfaction de la manière connue. 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que comme composés de calcium, on utilise de préférence l'hydrate de calcium provenant de la production d'acétylène à partir de carbure, avec ou sans traitement préliminaire pour éliminer les impuretés. 30) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise surtout des qualités de charbon dont les cendres présentent dans les limites indiquées une teneur en oxyde de calcium aussi élevée que possible.