Brevet FR2468409A1 — publié le 19810508

La présente invention concerne une installation de traitement de charbon chargé de pyrite, comportant des moyens de broyage suivis d'un séparateur et des moyens pour recycler du broyat grenu, et dans laquelle un courant de gaz peut 8tre introduit dans lesdits moyens de broyage, et le broyat peut être introduit. avec ce courant de gaz, dans le séparateur, cette installation comportant en outre un dispositif de séparation, pour l'extraetion de eomposants stériles et de pyrite du broyat grenu, ce dispositif de séparation étant agencé sur le retour de recyclage de broyat grenu. De telles installations sont fréquemment associées aux foyers des chaudières des eentrales productrices d'énergie. Le charbon eoncassé dans les moyens de broyage peut toutefois être utilisé à d'autres fins (par exemple gazéification ou hydrogénation). Dans le cadre de la présente invention, le mot "pyrite" désigne la marcassite ou pyrite ferrugineuse (bisulfure de fer). Comme on le sait, une partie du soufre présent dans le charbon s'y trouve sous forme de pyrite qui contient plus de 50 % de soufre. Par exemple, dans le cas du charbon du bassin de la RUHR, la teneur en soufre de l pyrite est de 40 à 60 %. Les cristaux de pyrite sont présents purs dans le charbon et c'est soit par alluvionnement soit par croissance simultanée qu'ils sont associés au charbon ou aux éléments stériles incombustibles. L'élimination de la pyrite du charbon constitue done une importante contribution à la désulfuration du charbon. Dans le cadre des dispositions eonnues adoptées dans la pratique, on s'efforce d'utiliser, dans le dispositif de séparation, les propriétés magnétiques de la pyrite et de la séparer du charbon par des champs magnétiques. Cela exige un appareillage très complexe. En outre, les disposisitons connues en sont encore au stade des essais. I1 est impossible de savoir si elles pourront %tre mises en oeuvre à grande échelle sous la forme d'un procédé continu. De plus, le fait que les composants stériles restant dans le broyat ne soient pas séparés de layrite est gênant. De plus, comme on le sait, le soufre de la pyrite peut être traité de façon à donner de l'acide sulfurique, mais il n'exite toutefois pas d'installation ayant la structure fondamentale décrite au début et permettant de traiter directement la pyrite séparée pour obtenir un produit qui soit utilisable ou tout au moins non polluant et non nocif, et qui soit obtenu par des moyens techniquement et tbermodynamiquement intégrés à l'installation. C'est dans ce contexte que l'invention apporte un progrès. Il convient de remarquer que les dispositions prises à grande échelle dans l'art antérieur, pour le traitement du charbon, sont d'une nature différente. Elles concernent des procédés qui sont le plus souvent mis en oeuvre sur les lieux d'extraction du charbon. Ce sont essentiellement des hydrooyclones, des tables à secousses ou tables vibrantes et des opérations de flottation, c'est-à-dire des procédés par voie humide, qui sont alors utilisés. On classe ou trie ainsi, en fonction de l'utilisation ultérieure, différentes qualités de charbon commercialisable. Ces procédés de classement et triage ont certes pu 8tre notablement améliorés au cours de ces dernières années, mais leurs applications possibles sont néanmoins limitées, On a jusqu'à présent pas réussi, dans le cadre des dispositions et méthode*kises en oeuvre à grande échelle dans l'art antérieur pour le traitement du charbon, à éliminer aussi, dans une mesure suffisante> la pyrite imbriquée dans le charbon et/ou dans les composant*ttériles. La présente inention a pour ht de perfectionner une installation du genre mentionné au début, de façon que la pyrite extraite puisse être travaillée de façon à donner directement un produit qui soit utilisable ou soit du moins non polluant et sans nocivité, ce résultat devant être atteint en intégrant au maximum, tant du point de vue technologique que du point de vue thermodynamique, les moyens nécessaires à l'ensemble de l'installation. Pour atteindre ce but, l'invatkapréconise que le dispositif de séparation soit réalisé sous la forme de moyens de séparation-par la densité comportant une goulotte vibrante inclinée munie de moyens de fluidisation, et soit arrangé pour extraire un mélange combustible de charbon, pyrite et composants stériles, que ce dispositif de séparation soit suivi d'un foyer à lit tourbillonnaire pour ledit mélange combustible de charbonpyrite et composants stériles, ledit foyer étant apte à la réception de chaux et- à l'extraction d'un -Mélange de cendres et de sulfate de calcium, et qu'une conduite de fumées soit raccordée au foyer à lit-tourbillonnaire, conduite par laquelle les fumées de ce foyer sont amenées aux moyens de fluidisation dont la goulotte vibrante inclinée est munie et/ou aux moyens de broyage. En cas d'excédent de fumées ou gaz, celles-ci peuvent bien entendu etre aussi évacuées autrement, par exemple envoyées dans l'installation de dépoussierage- des fumées d'une centrale électrique. Il existe plusieurs dispositions et méthodes possibles pour éliminer les poussières des fumées du foyer à lit tourbillonnaire. On adoptera en général.un dispositif séparateur, opérant par voie sèche ou humide, monté sur la conduite de fumées, pour en éliminer les poussières. La présente invention tire parti de la reconnaissance du fait que, dans un dispositif de séparation avec goulotte vibrante inclinée et moyens de fluidisation, la matière la plus dense, c'est-à-dire le mélange comportant principalement de la pyrite lourde et des composants stériles concassés, est transporté vers le haut, tandis que la matière moins densec'est-à-dire le charbon broyé encore présent - peut, du fait de la fluidisation, s'écouler vers le bas. Les paramètres de fonctionnement de la goulotte vibrante inclinée et/ou des moyens de fluidisation peuvent alors etre réglés de façon que les matières transportées vers le haut comportent une quantité, suffisante et réglable, de charbon correspondant à ce qui est nécessaire à la marche du foyer à lit tourbgDnnaire. Les foyers ou fours à lit tourbillonnaire ou à lit de fluidisation sont connus, tout comme l'introduction de chaux dans un foyer pour fixer l'angydride sulfureux produit par les composants contenant du soufre. Sur ce point, les dispositions prévues par l'invention n'ont donc pas à être abordées en détail. Il va de soi que l'apport cechaux a lieu en fonctionde la teneur en soufre du mélange introduit dans le foyer à lit tourbillonnaire, la chaux étant amenée enquantité aussi proche que possible de la quantité stoechio- métrique, et même éventuellement en exédent. Les avantages obtenus résident en premier lieu lO dans le iit qu'avec une installation selon l'invention la pyrite est très efficacement extraite du charbon. L'invention tire partie du fait que la densité de la pyrite est de l'ordre de 5g/cm3, celle des composants stériles de l'ordre de 2 à 2,5 g/cm3, tandis que la densité du charbon eet, selo sa cm ition, de 1,2 à 1, 7 g/e oson i-09 ytinde1, 1,7 g/cm3. Les cristaux de pyrite/et ne sont broyés que difficilement. Cela autorise, comme décrit, une effraction très poussée de la pyrite: la différence de broyabilité des constituants conduit forcément,dans le retour de broyat grenu, à un erichissement en matières difficilement broyables, après que la pyrite initialement imbriquée dans -le charbon ou les stériles en a été séparée lors du broyage. L'enrichissement concerne donc en premier lieu la pyrite et les composants stériles quartzeux durs. La circulation du broyat grenu est maintenue Jusqu'à ce que celui-ci contienne une "composante pyrite" apte à être soumise, dans le dispositif de séparation, à une séparation économique comme décrit. Si la "composante pyrite" du charbon est importante la circulation peut être tout à fait interrompue. On obtient alors un premier lieu cet avantage que, dans le cadre d'un broyage-séchage habituel suivi d'une séparation, on peut aussi, sans complication particulière, effectuer une extraction sèche de la pyrite. Alors, les caractéristiques de la phase de broyage sont elles-mêmes mises à profit pour séparer la pyrite. On obtient en même temps une diminution de l'usure des moyens de broyage, à proportion de la mesure dans laquelle la pyrite et les autres matières difficilement broyables sont sorties de la circulation. La pyrite extraite est immédiatement traitée dans l'installation proprement dite, pour donner un produit qui est utilisable ou du moins non polluant ou sans nocivité. Les dispositifs nécessaires à cette fin sontintégrés à l'ensemble de l'installation, l'intégration étant réalisée à la fois du point de vue technologique et du point vue thermodynamique, comme on peut le voir dans la description ci-après. La description qui va suivre, en regard du dessin annexé à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut etre mise en pratique. La figure unique représente le schéma d'une installation selon l'invention pour le traitement de charbon chargé de pyrite. Sur le schéma, on reconnaît d'abord une ins- tallation de broyage 1. La houille ou charbon K à sécher et broyer, provenant d'un silo (ou d'une trémie) à charbon brut 2, est amenée à cette installation 1 par un distributeur ou doseur 3. Un courant de gaz pour le broyage peut être introduit dans l'installation de broyage 1, comme expliqué plus loin. La température de ce gaz G peut être réglée ou régulée selon les nécessités du broyage. Le broyat concassé parvient, avec le gaz G, dans un séparateur 4. Là, la partie fine du broyat, c'est-à-dire le poussier de charbon K résultant du broyage fin, est séparée des petits cristaux de pyrite P et des éventuels éléments stériles à grain plus fort, ainsi que des Do particules de charbon K à grain encore fort. Le charbon à grain fin peut, comme indiqué par une lfèche, être évacué deéparateur 4 et être amené à la gazéification. Les grains forts de charbon K et de composants stériles sont ramenés, via la conduite 5, aux moyens de broyage 1. Le broyat grenu comportant les fins cristaux de pyrite, les composants stériles àgrain un peu plus fort et, éventuellement, quelques particules de charbon encore présentes, peut être amené à la circulation par la conduite 5. Selon l'invention, l'agencement est toutefois tel que des moyens 6 de séparation par la densité sont raccordés au flux de retour de brouA t grenu (dans le présent exemple, cela est réalisé dès le séparateur 4) et partagent le broyat grenu en un mélange comportant principalement de la pyrite lourde P et des stériles présents, d'une part, et du charbon broyé amené en même temps, d'autre part, et séparent le mélange du charbon K. Cela s'effectue par réaspiration via la conduite 7. Le dispositif de séparation est réalisé sous la forme de moyens 6 de séparation en fonction de la densité. Il est constitué de façon particulière, à savoir en goulotte vibrante inclinée 8 avec moyens fluidiseurs 9. Au total, l'agencement et les moyens sont tels qutil y a extraction d'un mélange combustible ("brûlable") de charbon K, pyrite PMt composants stériles. Comme il s'agit d'une goulotte vibrante inclinée 8, c'est la matière la plus dense, c'est-à-dire le mélange comportant principalement de la pyrite lourde et des composants stérile broyés, qui est transporté vers le haut. A cela s'ajoute l'effet de flidisation ayant pour résultat que la matière moins dense, c'est-à-dire le charbon broyé K encore entraîné, s'écoule vers le bas. En agissant, d'une part, sur les paramètres de marche, fréquence et/ou amplitude, de la goulotte vibrante inclinée 8 et, d'autre part, sur le courant de gaz G dans les moyens fluidioeurs 9, on peut alors régler correctement le partage entre la fraction transportée vers le haut et celle transportée vers le bas, et parvenir à un réglage tel que le mélange s'écoulant vers le haut puisse être brêlé dans un foyer à lit tourbillonnaire , comme décrit. Le dispositif de séparation 6 est donc suivi d'un tel foyer 10 à lit tourbillonnaire pour le mélange combustible de charbon K. pyrite P et composants stériles. De la chaux peut être amenée,en qualité d'agent de fixation de SQ2, dans le foyer à lit tourbillonnaire (ou à lit fluidisé) 10 dont on peut alors extraire un mélange de cendres et de calcium lié à du soufre, par exemple sous forme de sulfate de calcium (Plâtre). Par ailleuri pour intégrer les moyens décrits à l'installation, on a adopté un agencement selon lequel une conduite de gaz ou fumées 1.1 est raccordée au foyer 10 à lit tourbillonnaire, conduite par laquelle ces fumées venant de ce foyer 10 peuvent être amenées aux moyens de fluidisation 9 dont la goulotte inclinée 8 est munie et/ou aux moyens de broyage 1. Afin d'éliminer les poussières, un épurateur 12, opérant par voie sèche ou humide, est disposé sur la conduite précitée 11 conduisant les fumées du foyer à lit tourbillonnaire 10. - 8 REVENDICATIONS 1.- Installation de traitement de charbon chargé de pyrite, comportant des moyens de broyage (1) suivis d'un séparateur (4) et des moyens (7) pour recycler du broyat grenu, et dans laquelle un courant de gaz peut 8tre introduit dans lesdits moyens de broyage (1), et le broyat peut 8tre introduit, avec ce courant de gaz, dans le séparateur(4), cette installation comportant en outre un dispositif de séparation (6), pour l'extraction de composants stériles et de pyrite du broyat grenu, ce dispositif de séparation étant agencé sur le retour de recyclage (7) de broyat grenu, ladite installation de traitement étant caractérisée par le fait que le dispositif de séparation (6) est réalisé sous la forme de moyens de séparation par la densité comportant une goulotte vibrante inclinée (8) munie de moyens de fluidisation (9), et est arrangé pour extraire un mélange combustible de charbon, pyrite et composants stériles, par le fait que ce dispositif de séparation (6) est suivi d'un foyer à lit tourbillonnaire (10) pour ledit mélange combustible de charbon, pyrite et composants stériles, ledit foyer (10) étant apte à la réception de chaux et à l'extraction d'un mélange de cendres et de sulfage de calcium, et par le fait qu'une conduite de fumées (11) est raccordée au foyer à lit tourbillonnaire (10), conduite (11) par laquelle les fumées de ce foyer (10) sont amenées aux moyens de fluidisation (9) dont la goulotte vibrante inclinée (8) est munie et/ou aux moyens de broyage (1). 2.- Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'un dispositif séparateur (12), opérant par voie sèche ou humide, est monté sur la conduite (ll) de fumées du foyer à lit tourbillonnaire (10), pour la séparation des poussières.