Brevet FR2527628A1 — publié le 19831202

L'invention concerne un procédé pour la production de coke, en particulier de coke sidérurgique et de coke de fonderie, un mélange de charbons de départ qui présente pour la cokéfaction dans les chambres de carbonisation une durée de cokéfaction prédéterminée étant réalisé à partir d'un ou de plusieurs charbons de départ et le mélange de charbons de départ étant mélangé avec un métal en grains, introduit, et de préférence compacté, dans les chambres de carbonisation d'un four à coke, cokéfié dans ce dernier et défourné en tant que gâteau de coke en fonction de la durée de cokéfaction Dans le cadre de l'invention, on entend essentiellement par granulation du métal des granulations moyennes à fines de l'ordre de quelques millimètres à environ 100 microns La notion de 'granuleux" s'applique alors également à des rognures, des sections de fils, etc Dans le procédé bien connu de ce genre (DE-PS 534 721), on ajoute comme métal, le métal de base ou des composés des 4 ème et 5 ème rangées de la classification périodique des éléments chimiques, en particulier du chrome, du manganèse ou du cuivre, et cela dans une propor- tion largement inférieure à 0,5 % en poids, à savoir dans une quantité de 0,01 à 0,02 % en poids Ces métaux doivent seulement agir comme catalyseur et réduire la teneur en soufre du coke dans le cas de l'utilisation decharbons riches en soufre La durée de cuisson n'en est pas affectée. Dans le coke, les métaux ajoutés ne sont plus guère décela- bles Afin d'augmenter la fermeté et la stabilité du coke sidérurgique, il est connu d'ajouter au mélange de charbons de départ de petits morceaux ou des fibres d'acier, d'acier austénitique ou de cuivre, à savoir dans une proportion de 0,01 à 0,5 % en poids Certes, on suppose que l'addition de ces matières améliore la conduction de chaleur dans le mélange de charbons de départ compacté, mais rien n'en a été déduit pour le réglage de la durée de cuisson On s'attend plutôt à une amélioration de la formation de graphite Dans le cadre de toutes ces mesures bien connues, le temps de cuisson correspond à la durée de cokéfaction du mélange de charbons de départ. La présente invention a pour objet de réaliser le procédé du genre précité de telle façon que la cokéfaction peut être effectuée en un temps considérablement réduit, et cela sans diminution de la qualité du coke produit en ce qui concerne la stabilité et la fermeté. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que de l'aluminium est ajouté au mélange de charbons de départ dans une proportion supérieure à 0,3 % en poids et que le gâteau de coke est défourné après une durée de cuis- son qui est inférieure d'au moins 10 % à la durée de coké- faction Selon l'invention, l'enseignement pour l'action technique fait une distinction entre la "durée de cuisson" d'une part et la "durée de cokéfaction" d'autre part La durée de cuisson est en quelque sorte la durée de cokéfac- tion que présenterait le gâteau de coke (le mélange de charbons de départ) sans addition d'aluminium Autrement dit, l'invention a pour objet d'ajouter de l'aluminium sous une forme granuleuse et dans une quantité supérieure à 0,3 % en poids à un mélange de charbons destiné à la cokéfaction en vue de réduire la durée de cuisson Par rapport à la durée de cokéfaction du mélange de charbons de départ, la durée de cuisson peut être réduite jusqu'à %, valeur qui dépend d'une part de la composition du mélange de charbons de départ et, d'autre part, de la quantité d'aluminium ajoutée Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'aluminium est ajouté dans le cadre de l'invention en une quantité de 0, 5 à 2,5 % en poids au maximum Des essais permettront au spécialiste de trouver la limite supérieure pour chaque mélange de char- bons de départ Dans le cadre de l'invention, on entend par aluminium, de l'aluminium techniquement pur et les alliages légers habituellement utilisés dans la technique et composés essentiellement d'aluminium tels qu'ils sont utilisés, par exemple, pour des tôles, des profilés, des récipients, des boîtes, des feuilles d'emballage Il est surprenant de constater que la quantité d'aluminium ajoutée selon l'invention ne modifie pas les propriétés que le coke doit présenter selon l'usage envisagé. L'addition d'aluminium au charbon destiné à la cokéfaction ou à la carbonisation à basse température est bien connue en soi (DE-PS 743 743) Toutefois, il ne s'agit pas ici de mesures de la distillation sèche dans des cham- bres de carbonisation mais de mesures de cokéfaction et de désulfuration en vue d'augmenter le rendement en gaz ou en essence de gaz naturel et de goudron L'aluminium est ajou- té en traces comme catalyseur, à savoir en complément des métaux lourds ou de leurs composés ajoutés essentiellement. En détail, l'invention prévoit différentes pos- sibilités de réalisation En particulier, il est possible, dans le cadre de l'invention, d'ajouter l'aluminium sous la forme de rognures de feuille d'aluminium et/ou de tôle d'aluminium Selon une autre caractéristique de l'invention l'aluminium est ajouté sous forme de poudre et les diffé- rents grains de charbon du mélange de charbons de départ sont alors enrobés d'un revêtement de poudre d'aluminium. Si l'on travaille avec de l'aluminium en poudre, il convient de choisir une granulation inférieure à 100 microns. Pour la production de coke de haut fourneau, l'invention prévoit une addition d'aluminium granulé autant que possible dans une proportion de 0,3 à 2 % en poids. Pour la production de coke de fonderie, de bons résultats ont été obtenus avec l'addition d'aluminium granulé dans une proportion de plus de 0,5 % en poids et de préférence d'environ 1-% en poids Dans le cadre de l'invention, on peut utiliser un mélange de charbons de départ composé essentiellement ou exclusivement de charbons à haute teneur en matières volatiles Néanmoins, le coke produit présente une grande fermeté et une haute stabilité. Les avantages obtenus résident essentiellement dans le fait qu'avec le procédé selon l'invention, le temps de cuisson jusqu'au détournement du gâteau de coke hors des chambres de carbonisation peut être réduit consi- dérablement par rapport au temps de cokéfaction prédéter- miné par le mélange de charbons de départ, et cela sans diminution de la qualité du coke produit en ce qui concerne la résistance au frottement et la fermeté A cela s'ajoutent des avantages supplémentaires: au fur et à mesure que la teneur en aluminium augmente, le charbon est de plus en plus déshydrogéné lorsqu'il est porté à la température de cokéfaction Dans le procédé selon l'invention, on obtient ainsi de l'hydrogène et du coke aux dépens du méthane et des hydrocarbures lourds Même si le mélange de charbons de départ se compose essentiellement de charbons à haute teneur en matières volatiles qui ne fournissent pas a priori un coke sidérurgique, on obtient, dans le cadre de l'inven- tion, un coke sidérurgique utilisable Selon l'invention, il est donc également possible de transformer en coke sidé- rurgique des charbons jusqu'ici inutilisables Par ailleurs, la réaction de l'aluminium avec le soufre apporte des avan- tages pariculiers Elle n'intervient qu'à des températures supérieures à 6001 C Cela offre tout d'abord l'avantage que lors de la mise en oeuvre de charbons riches en soufre-dans le mélange de charbons de départ, le soufre peut sortir des chambres de carbonisation comme dans le passé jusqu'à ce que la température monte à plus de 6000 C Cette expulsion du soufre est même favorisée par l'importante production d'hydrogène due à la présence de l'aluminium La teneur en soufre du coke est réduite Le coke produit selon l'inven- tion avec une durée de cuisson réduite contient l'aluminium ajouté sous la forme métallique, ce qui apporte des avantages lors de l'utilisation du coke Lorsque les températures dans le haut fourneau sont assez élevées, l'aluminium dans le coke se présente à l'état liquide Il se produit une réaction de l'aluminium avec la fonte brute qui provoque une combinaison en sulfure d'aluminium Le sulfure d'alu- minium passe dans le laitier et décharge l'opération de désulfuration après la coulée. La description qui va suivre, en regard d'un graphique annexé à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. Le graphique présente une famille de courbes pour trois mélanges de charbons de départ différents I, II et III L'abscisse indique la teneur en aluminium en % en poids qui a été ajouté au mélange de charbons de départ. L'ordonnée indique le temps de cokéfaction désigné part 1. moins, 5 % Par ailleurs, les temps de cuisson sont indiqués par t 1/ /moins 10 % et t 1 moins 15 % Les courbes permettent de déterminer la durée de cuisson réduite par rapport à la durée de cokéfaction qui peut être choisie pour l'addition des quantités d'aluminium indiquées. REVENDICATIONS 1 Procédé pour la production de coke, en parti- culier de coke sidérurgique et de coke de fonderie, un mélange de charbons de départ qui présente pour la cokéfac- tion dans les chambres de carbonisation une durée de coké- faction prédéterminée étant réalisé à partir d'un ou de plusieurs charbons de départ et le mélange de charbons de départ étant mélangé avec un métal en grains, introduit dans les chambres de carbonisation d'un four à coke, cokéfié dans celui-ci et défourné en tant que gâteau de coke en fonction de la durée de cokéfaction, caractérisé par le fait qu'au mélange de charbons de départ est ajouté de l'aluminium dans une proportion de plus de 0,3 % en poids et que le gâteau de coke est défourné après une durée de cuisson qui est inférieure d'au moins 10 % à la durée de cokéfaction. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fàit que l'aluminium est ajouté dans une proportion de 0,5 à 2,5 % en poids au maximum. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'aluminium est ajouté sous la forme de fines rognures de feuille d'aluminium et/ou de t 8 le d'aluminiumÉ. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'aluminium est ajouté sous - forme de poudre et que les différents grains de charbon du mélange de départ sont alors enrobés d'un revêtement de poudre d'aluminium. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'aluminium en poudre présente une granula- tion inférieure à 1 mm. 6 Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'aluminium en grains est ajou- té pour la production de coke de haut fourneau en une pro- portion de 0,3 à 2 % en poids. 7 Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'aluminium en grains est ajou- té pour la production de coke de fonderie en une proportion de plus de 0, 5 % en poids et de préférence d'environ 1 % ED 7628 en poids. 8 Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé par le fait que le mélange de charbons de départ utilisé se compose essentiellement ou exclusivement de charbons à haute teneur en matières volatiles.