Brevet FR2511388A1 — publié le 19830218

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 926 576 décrit des briquettes ayant une résistance Zrl'écrasement améliorée et formées-à partir de mélanges contenant du coke chaud, à des températures comprises entre 177 et 2880 C Ces briquettes sont réalisées par mélange de goudron de houille avec du coke chaud, puis formage sous pression des briquettes, par exemple sur une presse à rouleaux doubles Dans l'exemple 3 du brevet No 3 926 576 précité, il est indiqué que la résistance des briquettes refroidies est élevée à 15,8 106 Pa. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 969 088 décrit du charbon brut soumis à une distillation lente dans des unités de carbonisation de prétraitement et de retraitement, puis pulvérisé, mélangé à du brai, aggloméré en briquettes, recyclé dans les unités de carbonisation de prétraitement et de retraitement avec du charbon vierge arrivant alors, refroidi et finement séparé du charbon carbonisé non encore mis sous forme de briquettes. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 856 481 décrit un procédé de production de briquettes plastiques de charbon, dans lequel du charbon de départ est chauffé à une température de ramollissement, puis traité dans des conditions approximativement isothermiques Un formage sous pression est ensuite effectué en deux étapes Au cours de la première étape, une bande de charbon, dont l'épaisseur n'est pas inférieure à l'épaisseur demandée au produit final, c'est-à-dire à celle d'une briquette, est formée sous pression, tandis qu'au cours de la deuxième étape du formage sous pression, des briquettes plastiques de charbon sont produites à partir de cette bande. Elliott, dans "Chemistry of Coal Utilization, Second Supplementary Volume", 1981, pages 633-638, décrit un procédé de production de coke dans lequel du lignite est séché, carbonisé à basse température, refroidi, broyé, mélangé à du goudron et à des additifs, mis sous forme de briquettes et cokéfié Le lignite est un charbon non agglutinant qui ne possède pas de point de ramollisse- ment Les briquettes de coke ainsi obtenues ne constituent pas un produit à haute résistance, de qualité convenant pour les hauts-fourneaux. L'invention concerne un procédé de production de briquettes de coke à haute résistance, convenant à une uti- lisation comme coke de hauts-fourneaux, comprenant les étapes qui consistent: (a) à utiliser du charbon, (b) à chauffer le charbon à une température égale ou supé- rieure au point de ramollissement dudit charbon pour former du charbon partiellement carbonisé, (c) à refroidir lé charbon partiellement carbonisé au- dessous du point de ramollissement du charbon d'origine, (d) à mélanger le charbon partiellement carbonisé et re- froidi et du goudron pour former un mélange de goudron et de charbon partiellement carbonisé, (e) à mettre sous forme de briquettes le mélange de goudron et de charbon partiellement carbonisé afin d'en former des briquettes, et (f) à soumettre les briquettes à une calcination pour former des briquettes à haute résistance. Dans le procédé de l'invention, il est préférable que le refroidissement du charbon partiellement carbonisé s'effectue à une température comprise entre la température ambiante et 1160 C. Dans la production de briquettes de coke, la forma- tion des briquettes a soulevé jusqu'à présent des pro- blèmes Dans le cas d'un briquettage à chaud, le coke pré- sente des propriétés adhésives faisant adhérer les matières de charge à l'équipement transférant les charges jusqu'à la machine de briquettage Lorsqu'une matière charbonneuse froide est mise sous forme de briquettes, le produit obtenu est de faible résistance L'invention permet d'obtenir une charge améliorée pour machine de briquettage du coke, cette matière de charge présentant de meilleures caractéris- tiques de manipulation, et l'invention concerne également un procédé qui donne, comme produit, des briquettes de coke de qualité améliorée, convenant aux hauts-fourneaux. La plus grande résistance des briquettes produites conformément à l'invention est due au briquettage de charbon partiellement carbonisé Le charbon à mettre sous forme de briquettes, qui est de préférence un charbon agglutinant, peut être du charbon broyé traversant à 80 % un tamis à mailles de 3,2 mm. Dans le procédé de l'invention, le charbon, qui peut être du charbon de l'Est, est de préférence broyé, puis partiellement carbonisé par chauffage Dans la carbo- nisation partielle par chauffage du charbon broyé, ce dernier est porté à une température égale ou supérieure au point de ramollissement du charbon et inférieure à la température à laquelle il perd sa propriété agglutinante, le charbon étant porté de préférence à des températures is comprises entre 400 et 4550 C Le point de ramollissement du charbon est défini par la norme ASTM D-2639-71. Tandis que le charbon partiellement carbonisé est à une température comprise entre 400 et 4550 C (pendant, par exemple, 5 à 30 minutes), des gaz et des goudrons-se dégagent du charbon Ces gaz et goudrons sont séparés Le gaz constitue un produit gazeux combustible et certaines parties du goudron peuvent ensuite être recombinées, comme liant pour le briquettage, avec le charbon partiellement carbonisé Après chauffage du charbon à des températures de l'ordre de 400 à 4550 C, le charbon partiellement carbo- nisé est refroidi au-dessous du point de ramollissement du charbon d'origine Le charbon refroidi peut ensuite être mélangé à du goudron puis mis sous forme de briquettes. Etant donné que le briquettage est effectué à des tempéra- tures inférieures au point de ramollissement du charbon, on élimine les problèmes posés dans l'art antérieur, par l'adhérence du charbon collant à l'équipement d'alimenta- tion de la machine de briquettage La température à laquelle le charbon partiellement carbonisé est refroidi peut être toute température inférieure au point de ramollissement du charbon Des températures préférées sont comprises entre -180 C et 400 'C Il est encore plus préférable que le charbon soit refroidi à une température comprise entre la température ambiante et 1150 C La température ambiante peut être la température régnant dans une salle, c'est-à- dire 21 'C ou, par exemple, en été, elle peut être de 320 C ou, en hiver, de -70 C. Le charbon refroidi, qui a été mélangé au goudron, puis mis sous forme de briquettes, est ensuite calciné à une température comprise de préférence entre 816 et 9270 C Les briquettes calcinées constituent un coke à haute résistance, convenant à une utilisation comme coke de haut-fourneau. Dans une forme préférée de mise en oeuvre du procédé de l'invention, le coke partiellement carbonisé, qui a été refroidi, est ensuite broyé avant d'être mélangé à du goudron. La figure unique représente un système de briquet- tage de coke à haute résistance, indiqué globalement en 17 Le charbon 1 peut être du charbon broyé dont les parti- cules sont à 80 % inférieures à 3,2 mm Le charbon 1 contenu dans un conteneur 15 de stockage peut être dirigé par un transporteur 2 vers une unité 3 de carbonisation par- tielle En variante, le charbon broyé peut être fluidisé et transporté dans une conduite par un gaz porteur jusqu'à l'unité de carbonisation partielle L'unité 3 de carboni- sation partielle porte le charbon à des températures comprises entre 400 et 4550 C pour former du charbon par- tiellement carbonisé qui est transporté vers un refroidis- seur 6 L'unité 3 de carbonisation partielle peut, en variante, être un système de chauffage à deux étages dans lequel le charbon broyé est d'abord porté à environ 3150 C dans un premier étage, puis chauffé à des températures comprises entre 400 et 4550 C dans un second étage de chauffage Dans une forme préférée de réalisation de l'in- vention, de l'oxygène est introduit dans l'unité 3 de carbonisation partielle afin que le charbon soit partielle- ment oxydé dans cette unité Du gaz et du goudron résul- tent également du chauffage du charbon dans l'unité 3 de carbonisation partielle Le mélange de gaz et de goudron est ensuite séparé en un courant de gaz et un courant de 11388 goudron par un séparateur gaz-solides (non représenté sur la figure) Le gaz, qui est capté au moyen d'un conduit 16, peut être utilisé comme combustible de chauffage, et une partie du goudron, qui est captée par un conduit 4, peut être utilisée pour une recombinaison avec le charbon partiellement carbonisé, comme représenté sur la figure. Le charbon refroidi, qui est partiellement carbonisé, est transporté du refroidisseur 6 jusqu'à un mélangeur 8 par un conduit 7 Avant d'atteindre le mélangeur 8, le charbon partiellement carbonisé et refroidi peut être broyé Dans le mélangeur 8, le charbon partiellement carbo- nisé et refroidi est mélangé à du goudron pour former un mélange de charbon partiellement carbonisé et refroidi et de goudron qui est ensuite transporté par un conduit 9 jusqu'à la machine 10 de briquettage Les briquettes du mélange de charbon partiellement carbonisé et refroidi et de goudron sont amenées par un conduit il jusqu'à une unité 12 de calcination dans laquelle elles sont calcinées à des températures comprises entre 816 et 9270 C, et de préférence à une température d'environ 8700 C, pour former des briquettes 14 de coke à haute résistance, qui convien- nent à une utilisation comme coke de haut-fourneau Les briquettes de coke à haute résistance sont transportées par un conduit 13 jusqu'à un transporteur 18 qui les amène à un point d'utilisation et de stockage. Le tableau suivant montre un exemple de briquettes produites conformément à l'invention Dans cet exemple, du charbon de l'Est, à savoir du charbon de Pittsburgh, est broyé à une dimension telle que ses particules ont, à 80 %, une dimension inférieure à 3,2 mm Le charbon broyé est chauffé à une température de carbonisation par- tielle, indiquée en O C, puis refroidi à une température comprise entre 82 et 930 C, broyé, puis mélangé à du gou- dron dont la quantité est indiquée en pourcentage en poids (la partie restante étant du charbon partiellement carbo- nisé et broyé), et mis sous forme de briquettes avant d'être calciné à environ 9000 C La dureté du coke est mesurée au tambour ASTM à 1400 tours, et elle est exprimée 11388 par le pourcentage de briquettes ayant une section supé- rieure à 6,5 mm. En ce qui concerne l'exemple du tableau suivant, le coke ainsi produit est tout à fait acceptable aussi bien en ce qui concerne sa dureté qu'en ce qui concerne le pourcentage de briquettes se fondant les unes aux autres pendant la calcination. Il convient de noter que le coke produit dans cet exemple peut bien convenir à d'autres applications En outre, il est évident à l'homme de l'art qu'en utilisant d'autres charbons, on peut obtenir un coke convenant à une utilisation dans les hauts-fourneaux, à des tempéra- tures de carbonisation partielle d'environ 400 à 4550 C. Il est évident à l'homme de l'art qu'il est possible d'apporter de nombreuses modifications aux proportions du goudron au coke, en pourcentages en poids, sans sortir du cadre de l'invention. TABLEAU Température de carbonisation, OC Goudron utilisé (% en poids) Dureté du coke Pourcentage de briquettes se soudant les unes aux autres pendant la calci- nation Exemple 427 C 1 O 66,6 1,7 Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. I 1388 REVEND ICAT IONS 1 Procédé de production de briquettes de coke à haute résistance, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser du charbon ( 1), à chauffer ( 3) le charbon à des températures égales ou supérieures au point de ramollisse- vent dudit charbon pour former du charbon partiellement carbonisé, à refroidir ( 6) le charbon partiellement carbo- nisé à une température inférieure au point de ramollisse- ment du charbon d'origine, à mélanger ( 8) le charbon par- tiellement carbonisé et refroidi à du goudron pour former un mélange de goudron et de charbon partiellement carbonisé, à mettre en forme de briquettes ( 14) ledit mélange de goudron et de charbon partiellement carbonisé, à une tempé- rature inférieure au point de ramollissement du charbon de départ, afin de former les briquettes ( 14) de goudron et de charbon partiellement carbonisé, et à calciner ( 12) lesdites briquettes pour former les briquettes à haute résistance. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à retirer du goudron du charbon pendant le chauffage de ce dernier et en ce que ledit chauf- fage s'effectue à des températures comprises entre 400 et 4550 C. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à retirer du gaz du charbon pendant le chauffage de ce dernier et en ce que ledit chauffage s'effectue à des températures comprises entre 400 et 4550 C. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage s'effectue à des températures comprises entre 400 et 4550 C et en ce que le refroidissement du charbon partiellement carbonisé s'effectue à une tempé- rature inférieure à 400 'C. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le refroidissement du charbon partiellement car- bonisé s'effectue à une température comprise entre 116 et 4,50 C. 6 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la calcination s'effectue à une température comprise entre 816 et 9270 C. 7 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage comprend en outre une oxydation du charbon. 8 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le charbon utilisé au départ est du charbon broyé. 9 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à broyer le charbon par- tiellement carbonisé. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le charbon est un charbon agglutinant. 11 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que les briquettes de coke à haute résistance ont la résistance du coke pour hauts-fourneaux.