Brevet FR2497821A1 — publié le 19820716

Procédé pour la fabridation d'agents carburants. La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'agents carburants de haute qualité par com- pactage de poussiers de carbone en présence d'un liant. Dans l'industrie sidérurgiquedes agents carburants sont ajoutés aux métaux fondus pour accroître leur teneur en carbone. Habituellement on utilise pour cela des matiè- res premières à base de carbone, -lles que de l'anthracite, du coke de brai ou de pétrole, broyées et classées ainsi que des déchets de graphite. Lors de la fabrication de ces agents carburants il se forme un produit sous tamis dont le diamètre des particules est inférieur à 1 mm et qui repré- sente de l'ordre de 50 % de la matière. Etant donné que d'une part en raison des règles imposées en matière de com- position notamment par les aciéries il est souvent néces- saire d'utiliser des matières premières de très haute qua- lité, c'est-à-dire pauvres en impuretés nuisibles telles que soufre, azote, hydrogène, etc. et donc coûteuses,et que d'autre part le produit sous tamis ne peut pas être utilisé directement en tant qu'agent carburant, de nombreuses ten- tatives ont été faites pour compacter le produit sous tamis. Outre le produit sous tamis, d'autres poussiers de carbone, comme par exemple du noir de carbone formé en tant que dé- chets au cours de processus chimiques, sont également transformés en agents carburants de haute valeur. En s'inspirant de la fabrication de briquettes, on utilise de manière connue des brais, des bitumes et des lessives sulfitiques en tant que liants pour poussiers de carbone. L'addition de 5 à 10 % de brai de goudron de houille conduit cependant à des teneurs excessivement éle- vées de l'agent carburant en matières volatiles de sorte que ce dernier doit être calciné à des températures élevées avant d'être utilisé. De ce fait le procédé n'est plu8 ren- table, en particulier en cas d'utilisation de matières pre- mières coûteuses. Il en est de même pour l'utilisation de bitumEe à propos desquels l'accroissement de la teneur en soufre est encore à prendre en considération. En cas d'utilisation de lessive sulfitique on peut certes se dispenser de la' calcination, qui peut être remplacée par un simple séchage, mais les agglomérés ne sont pas utilisables en tant qu'a- gentscarburants en raison de leur forte teneur en souzfre. En outre, il a déjà été tenté de compacter des pous- siers de carbone avec du silicate de sodium ou de potassium afin d'éviter la phase de calcination. Toutefois, du slili- cate de sodium ou de potassium a pour effet d'augmenter la teneur en cendres des agents carburants et ne convient donc pas en tant que liant. A cela s'ajoute que ces cendres for- ment des scories réactives qui attaquent le garnissage des fours de fusion. Il est également connu d'utiliser des liants à baie d'amidon. Des agents carburants ainsi obtenus sont utilisée par exemple pour la cémentation d'aciers. La résistance à l'abrasion des boulettes n'est cependant pas suffisante. La présente invention a pour objet de créer un pro- cédé simple et bon marché pour la fabrication d'agents car- burants de haute pureté en forme de grains à partir de poussiers de carbone, procédé dans lequel les valeurs rela- tives à la composition centésimale ne sont modifiées que de façon négligeable par rapport aux poussiers et qui permet d'obtenir des agglomérés à haute résistance à l'abrasion. Ce but est atteint suivant l'invention en utilisant en tant que liant, à une dose de 0,5 à 2 % en poids rappor- tés au poussier de carbone, de l'hydroxyéthylcellulose qui avant le compactage est homogénéisée, dans un mélangeur durant 5 à 20 minutes, avec du poussier de carbone à parti- cules d'un diamètre inférieur à 2 mm avec adjonction de 10 à 25 % en poids d'eau et d'un gélifiant auxiliaire, la mati- ère ainsi obtenue étant ensuite compactée par extrusion, briquetage ou mise en forme de boulettes de façon à obte- nir des agglomérés de 3 à 15 mm qui sont alors séchés entre et 1800C durant 5 à 20 heures. En tant que gélifiants sont utilisés du glyoxal à une dose d'au moins 20 % en poids rapportés à l'hydroxyé- thylcellulose et/ou des bases d'un métal alcalin ou alcali- no-terreux ou de l'eau ammoniacale à une dose de 1 à 5 % en poids rapportés à l'hydroxyéthylcellulose dans le cas d'une base à 10 %. Le glyoxal provoque la réticulation de l'hy- droxyéthylcellulose et rend ainsi l'agent carburant insen- sible à l'humidité. La base produit un effet accélérateur sur le processus de gélification. L'hydroxyéthylcellulose est mélangée de préférence à sec avec le poussier de carbone. C'est alors seulement que les autres constituants sont ajoutés sous forme de so- lutions aqueuses. Il est cependant également possible de laisser l'hydroxyéthylcellulose gonfler durant 5 à 10 minu- tes dans une quantité d'eau 10 à 20 fois plus grande et de la mélanger ensuite aux autres constituants. Comme appareil mélangeur peuvent être utilisés tous les mélangeurs habitu- ellement employés à ces fins, des malaxeurs à palettes en forme de socs s'étant avérés particulièrement satisfaisants. Dès que le processus de mélange est terminé la ma- tière peut être directement transformée, à partir du mélan- geur, en agglomérés par extrusion, briquetage ou mise en forme de boulettes. Pour cela il convient d'utiliser, hor- mis d'autres appareils connus, notamment une presse à com- pression dont la matrice présente des trous cylindriques d'un diamètre de 3 à 8 mm. Par suite du frottement la ma- trice s'échauffe, entraînant ui échauffement des agglomérés de sorte qu'une partie (environ 5 %) de l'eau s'évapore déjà. La température de la matrice ne doit cependant pas s'élever au-delà de 70 OC, sinon la matière sécherait trop et obstruerait les trous de la matrice. Les exemples suivants servent à illustrer les avan- tages des agents carburants fabriqués suivant l'invention, sans cependant limiter l'invention. EXELPTPLE 1 320 parties en poids de graphite à grains fins (gros- seur de grain I) sont mélangées, durant 2 minutes dans un malaxeur à pa- lettes en forme de socs, avec 3 parties en poids d'une so- lution aqueuse à 40 % de glyoxal et 7 parties en poids d'eau. Puis 3 parties en poids d'hydroxyéthylcellulose, dis- soutes dans 70 parties en poids d'eau, sont ajoutées au mé- lange après une durée de gonflement de 6 minutes. Après une durée de mélange supplémentaire de 3 minutes la matière ainsi obtenue est compactée dans une presse à compression présentant une matrice de 35 mm d'épaisseur et des trous cylindriques de 5 mm de diamètre. Les agglomérés sont sé- chés durant 5 heures à 150 OC dans un sécheur à claies. Les propriétés de l'agent carburant ainsi obtenu sont consignées au Tableau II en comparaison des valeurs exigées par des aciéries. La résistance à l'abrasion est déterminée sur une machine à tamiser de laboratoire équipée de deux tamis (présentant respectivement une largeur de mailles de 1,0 et 0,5 mm) pour une durée de marche de 1 minute. On détermine le refus et le produit passé à travers le tamis de 0,5 mm (correspondant respectivement à des grosseurs de grain de 0,5 à 1,0 mm et EXEMPLE 2 340 parties en poids de graphite à grains fins du même type que celui de l'exemple 1 sont mélangées à sec du- rant 2 minutes avec trois parties en poids d'hydroxyéthyl- cellulose. Puis sont ajoutées 65 parties en poids d'eau et on mélange durant 5 minutes. Enfin, 0,06 parties en poids d'hydroxyde de sodium à 10 % sont encore projetées dans le malaxeur. Après encore 2 minutes le processus de mélange est terminé. Comme dans l'exemple 1, des agglomérés sont formés à partir de la matière ainsi obtenue et séchés du- rant 5 heures à 150C. Les propriétés de l'agent carburant sont consignées au tableau II. EXEMPLE 3 (exemple comparatif) 300 parties en poids de graphite à grains fins du même type que celui de l'exemple 1 sont mélangées durant minutes avec une solution de 45 parties en poids d'eau et 20 parties en poids de silicate de soude présentant une densité de 1,36 g/cm3 et un rapport de SiO à Na 0 de 3,35. 2 2 A partir de la matière ainsi obtenue sont formés, comme dans l'exemple 1, des agglomérés qui sont ensuite séchés durant 5 heures à 1500C. Les propriétés de l'agent carbu- rant sont consignées à titre comparatif au Tableau II. EXEMPLE 4 (exemple comparatif) 297 parties en poids de graphite à grains fins du même type que celui de l'exemple 1 sont mélangées durant minutes avec 8 parties en poids de lessive sulfitique (densité: 1,2 g/cm3) et 53,4 parties en poids d'eau. Com- me dans l'exemple 1, la matière ainsi obtenue est trans- formée en agglomérés qui sont à nouveau séchés durant 5 heu- res à 1500C. Les propriétés des agglomérés sont consignées à titre comparatif au Tableau II. EXEMPLE 5 (exemple comparatif) 297 parties en poids de graphite à grains fins du même type que celui de l'exemple 1 sont mélangées à sec durant 2 minutes avec 3 parties en poids d'un liant à base d'amidon. Puis on ajoute 60 parties en poids d'eau à 2000. Après une durée de mélange supplémentaire de 5 minutes la matière ainsi obtenue est, comme dans l'exemple 1, mise en forme d'agglomérés qui sont séchés durant 5 heures à 15000. Les propriétés sont consignées à titre comparatif au Ta- bleau II. TABLEAU I: Composition centésimale du graphite à grains fins Teneur en carbone 99,2 % 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: Propriétés et composition centésimale de l'agent carburant Exemple 1 Agent carburant suivant Exemple 2 Exemple 3 Exemple 4 Exemple 5 Carbone (%) Hydrogène (%) Azote (%) Soufre (%) Matières volatiles (%) Cendres (%) Humidité (%) Résistance à l'abrasion 0,5 à 1,0 mm (%) 249?82 1 REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la fabrication d'agents carburants par compactage de poussiers de carbone à l'aide d'un liant, caractérisé en ce qu'on utilise en tant que liant, à une dose de 0,5 à 2 % en poids rapportés au poussier de carbone, de l'hydroxyéthylcellulose qui avant le compactage est homogénéisée, dans un mélangeur durant 5 à 20 minutes, avec du poussier de carbone à particules d'un diamètre in- férieur à 2 mm avec adjonction de 10 à 25 % en poids d'eau et d'un gélifiant auxiliaire et en ce que la matière ainsi obtenue est ensuite compactée par extrusion, briquetage ou mise en forme de boulettes de façon à obtenir des agglomé- rés de 3 à 15 mm qui sont subséquemment séchés entre 80 et 1800C durant 5 à 20 heures. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que du glyoxal destiné à réticuler l'hydroxyéthyl- cellulose est utilisé comme gélifiant auxiliaire à une dose d'au moins 20 % rapportés à l'hydroxyéthylcellulose. 3 - Procédé suivant la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que des bases d'un métal alcalin ou alcalino- terreux ou de l'eau ammoniacale sont utilisées en tant que gélifiants auxiliaires additionnels. 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que les poussiers de carbone sont préalablement mélangés à sec avec de l'hydroxyéthyl- cellulose. - Procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que l'hydroxyéthylcellulose est amenée à gonfler durant 5 à 10 minutes dans une quanti- té d'eau 10 à 20 fois plus grande et est ensuite mélangée avec les autres constituants. 6 - Procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ze que les constituants sont mélangés de manière homogène dans un malaxeur à palettes en forme de socs. 7 - Procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que la matière obtenue est compactée, à une température inférieure à 700C, dans une presse à compression dont la matrice présente des trous cylindriques de 3 à 8mm de diamètre.