Brevet FR2498202A1 — publié le 19820723

I Procédé de fabrication d'agents carburants à vitesse de dissolution accrue. La présente invention concerne un procédé permettant de fabriquer, par compactage de poussiers de carbone avec l'aide d'un liant, des agents carburants qui présentent une vitesse de dissolution accrue et, par suite, également un meilleur rendement en carbone. les agents carburants sont utilisés dans des aciers et du fer fondus pour accroître leur teneur en carbone. Parmi les propriétés requises de ces agents figure, outre un haut degré de pureté, c'est-à-dire de faibles teneurs en impuretés nuisibles telles que soufre, hydrogène, azote, etc., une vitesse de dissolution élevée. La vitesse de dissolution peut être améliorée en agissant sur quatre paramètres: 1) par optimisation de la grosseur de grain 2) par une faible teneur en cendres 3) par un accroissement de la densité apparente 4) par un degré de graphitisation aussi élevé que possi- ble ou une grande facilité de graphitisation (A. Kihajlovic/B. L1arincek: Auflbsungskinetik von techni- schen Graphiten in Eisenschmelzen /Arch. EisenhUttenwesen 44, n0 7, page 507 et suivantes). Il a été établi que la grosseur de grain la plus favorable était celle correspondant à un diamètre de grain de 4 à 5 mm. Une proportion de poussier accrue produisait un effet particulièrement défavorable sur la vitesse de dissolution (B. Marincek:Beurteilung verschiedener Aufkoh- lungsmittel /Schweizer Archiv, mars 1968, page 89 et sui- vantes). Les vitesses de dissolution les plus élevées de gra- phites d'un haut degré de pureté ont été mesurées pour ceux présentant une teneur en carbone de 99,9 % et une grosseur de grain de 4 à 5 mm dans une atmosphère de gaz inerte. Du graphite de cette grosseur de grain présente une densité apparente d'environ 800 kg/m3. A structure granulo- métrique égale la densité apparente est un indice de la profondeur d'immBrsion.et donc de l'étendue de la surface de contact entre le fer fondu et l'agent carburant. Un ac- croissement de la densité apparente devrait donc permettre d'augmenter encore la vitesse de dissolution de l'agent car- burant dans des aciers ou du fer fondus. En conséquence, l'invention a pour objet de créer un procédé de fabrication d'agents carburants à densité appa- rente élevée qui, par rapport à des agents carburants com- parables, présente une vitesse de dissolution accrue dans des aciers ou du fer fondus. Ce but est atteint suivant l'invention, en ce qui concerne un procédé de fabrication d'agents carburants par compactage de poussiers de carbone avec l'aide de liants, par le fait que pour accroître la densité des agglomérés il est incorporé au mélange un constituant de forte densité présentant un diamètre de grain inférieur à 2 mm. Comme constituant de forte densité peuvent être u- tilisées, seules ou en mélange, des poudres des composants d'alliage de l'acier à élaborer dans chaque cas particulier comme par exemple Fe, Cr, Ni, W, Co, Mo, Mn, V ou Cu. Il est également possible d'utiliser des copeaux de métal com- me par exemple des copeaux de fonte grise ou des additions ne formant pas de scories comme par exemple le ferromanga- nèse et le ferrosilicium. En tant que poussiers de carbone peuvent être utili- sés les poussiers de tous les agents carburants usuels qui, à coté d'une forte teneur en carbone, ne contiennent que de faibles quantités d'impuretés nuisibles telles que du sou- fre, de l'hydrogène, de l'azote et des cendres. Des pous- siers obtenus à partir de matières à base de carbone pré- sentant une structure nettement graphitique telles que du coke de première qualité ou de l'électrographite sont ce- pendant particulièrement avantageux. Le compactage peut s'effectuer par extrusion, bri- quetage ou mise en forme de boulettes et doit être suivi, selon le type de liant utilisé, d'un séchage ou d'une cal- cination des agglomérés afin de réduire la teneur en matiè- res volatiles et/ou en hydrogène. Le liant ne doit pas aug- menter la proportion d'impuretés nuisibles dans l'agent car- burant. Suivant un mode de réalisation particulier du procé- dé du poussier de graphite présentant un diamètre de grain sité dans un rapport de_1: 10 à.10: l a v.e c adjonction de 1 % d'hydroxyéthylcellulose et est ensuite additionné de 10 à 20 % d'eau suivant le degré de finesse des constituants solides et de moins de 1 % d'une base d'un métal alcalin ou alcalino-terreux ou d'eau Ammoniacale, ces pourcentages étant rapportés au mélange sec. La matière ainsi obtenue est alors compactée de manière connue en soi de façon à obtenir des agglomérés de 3 à 15 mm qui sont en- suite séchés pendant 5 à 20 heures entre 80 et 1801C. Les exemples suivants servent à expliquer l'inven- tion plus en détail sans pour autant la limiter. EXEMPLE 1 129 parties en poids de copeaux de fonte grise pré- sentant une grosseur de grain inférieure à 2 mm sont mélan- gées à sec durant 5 minutes avec 69 parties en poids de poudre de graphite présentant une grosseur de grain de O à 2 mm (composition centésimale au Tableau I) et 2 parties en poids d'hydroxyéthyleellulose. Après adjonction de 40 par- ties en poids d'eau la matière ainsi obtenue est encore ho- mogénéisée durant 5 minutes. On ajoute alors 0,06 % en poids d'hydroxyde de sodium à 10 %. Après une durée de mélange supplémentaire de 2 minutes la matière ainsi obtenue est transformée, dans une presse à extrusion présentant une matrice de 35 mm d'épaisseur et des trous cylindriques de 5 mm de diamètre, en agglomérés qui sont ensuite séchés jusqu'à obtention d'une humidité résiduelle inférieure à 0,5 %. Les agglomérés séchés présentent une densité appa- rente de 1600 kg/m3 et une teneur en carbone de 37 % en poids. EXEMPLE 2 Conformément à l'exemple 1, des agglomérés sont fa- briqués à partir de 69 parties en poids de copeaux de fonte grise et de 129 parties en poids de poudre de graphite. Les agglomérés séchés présentent une densité apparente de 1100 kg/m3 et une teneur en carbone de 70 % en poids. Pour les agents carburants énumérés au Tableau II la quantité de carbone absorbée par l'acier fondu a été déterminée dans des conditions comparables pour servir d'indice de la vitesse de dissolution. Les essais ont été effectués dans un four à induction de 5 tonnes. La quantité de carbone ajoutée était chaque fois la même, à savoir kg. Le prélèvement d'échantillons s'effectuait chaque fois au bout de 5, 10 et 15 minutes. Sur le graphique an- nexé la quantité de carbone absorbée par le métal fondu par rapport à la quantité totale de carbone (rendement en carbone) est représentée en fonction du temps de réaction. Ainsi que le graphique le montre, la vitesse de dissolution des agents carburants fabriqués suivant l'in- vention ainsi que leur rendement en carbone au bout de 085 minutes sont supérieurs à ceux du meilleur agent carb1urant connu, à savoir le graphite. TABLEAU I: Composition centésimale du graphite à grains fins Teneur en carbone 99,92 % Teneur en hydrogène 0,013 % Teneur en azote 0,05 % Teneur en soufre 0,02 % Matières volatiles 0,57 % Cendres 0,15 % Humidité 0,2 % Les pourcentages indiqués sont des pourcentages en poids. TABLEAU II Agent carburant A 1 (suivant exemple 1) A 2 (suivant exemple 2) Graphite Coke de pétrole Coke de brai Grosseur de grain (mm) 3 à 5 3 à 5 3 à 5 Densité apparente (kg/m3) Teneur en carbone (% en poidS) 2498 â2 REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'agents carburants à vi- tesse de dissolution accrue par compactage de poussiers de carbone avec l'aide d'un liant, caractérisé en ce que pour augmenter la densité des agglomérés il est incorporé au mélange un constituant de forte densité dont le diamètre des particules est inférieur à 2 mm. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est utilisé en tant que constituant de forte densité des poudres de métal pur des composants d'alliage d'aciers. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des copeaux de métal fragmentés comme par exemple des copeaux de fonte grise sont utilisés en tant que con- stituant de forte densité. 4 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des fines particules d'alliages-utilisés couram- ment comme additions lourdes dans l'élaboration du fer et d'aciers, comme par exemple le ferromanganèse et le ferro- silicium, sont utilisées en tant que constituant de forte densité. Procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que du poussier de graphite dont le diamètre des particules est au maximum de 2 mm est mélangé à sec avec le constituant de forte densité dans un rapport:de 1: 10 à*10: 1 avec a d j o n c t i o n de 1 % d'hydroxyéthylcellulose, puis est additionné de 10 à % d'eau et de moins de 1 % d'une base d'un métal alcalin ou alcalino-terreux ou d'eau ammoniacale, ces pourcentages étant rapportés au mélange sec, et en ce que la matière ainsi obtenue est alors d'une manière connue en soi com- pactée de façon à obtenir des agglomérés de 3 à 15 mm qui sont ensuite séchés -de 80 à 1800C durant.5 à 20 heures.