Brevet FR2544327A1 — publié le 19841019

L'invention a pour objet un procédé d'agglomération en granulés de particules lignocellulosiques et notamment de particules fines, comme la sciure par exemple, qu'il est difficile de faire brûler en vrac de manière contrôlée dans des foyers à alimentation automatique. Il existe déjà des procédés connus -d'agglomé- ration de matières fibreuses végétales en vue de les transformer en corps solides aisément manipulables A cet égard, l'état de la technique est illustré par le brevet français nO 2 337 198.Dans ce dernier, on cite un procédé plus ancien tiré d'un brevet américain nO 3 227 530 selon lequel les particules doivent contenir au moins 15 % d'humidité pour être extrudées sous une pression élevée qui en chasse l'humidité par compression et par élévation de température. I1 y est cité un autre brevet américain nO 3 492 134 selon lequel les particules sont séchées jusqu'à une teneur en humidité de 7 à 9 % en poids avant d'être soumises à une pression allant de 500 à 8500 bars sans chauffage préalable. Dans le brevet français précité, on préconise de régler la teneur en humidité de la matière fibreuse entre 16 et 28 % en poids avant de la comprimer à une pression supérieure à 560 bars pouvant atteindre 2800 bars pour que sa température s'élève jusqu'à 163-1770C pendant son passage à travers la filière. Le procédé décrit dans ce brevet nécessite une opération finale de séchage à l'air libre des granulés obtenus jusqu'à ce que leur humidité se mette en équilibre avec celle de l'atmosphère, à une valeur qui est habituellement de 7 à 9 % environ, en poids. L'invention a pour but principal d'apporter un procédé plus économique d'agglomération en granules de particules lignocellulosiques, exigeant un plus faible apport d'énergie que les procédés connus, supprimant toute opération finale de séchage après compression, et procurant des granulés durs, peu friables, résistant bien à l'abrasion, susceptibles d'être conservés pendant plus de six mois sans rien perdre de leurs qualités. Apartir de particules fines, comme de la sciure ou des écorces broyées, selon l'invention, on traite ces particules de façon à parvenir à un produit prêt à alimenter une presse classique à granuler, ayant les caractéristiques suivantes - humidité comprise entre 9 et 15 %, de préférence entre 10 et 14 %, - température comprise entre 60 et 1300C, de préférence entre 1000 et 110 C. Ces caractéristiques doivent être combinées si l'on veut obtenir le produit recherché ayant les qualités voulues de résistance à la sortie de la filière et de conservation dans le temps, sans opération de séchage après la sortie de la presse. On peut employer diverses méthodes équivalentes pour parvenir au produit prêt à la granulation On peut lui donner le taux d'humidité voulu par toute méthode classique convenable de séchage. En pratique, il est souvent préférable de soumettre les particules à une opération de séchage jusqu'à une teneur résiduelle faible, par exemple entre 4 et 8 % -environ, puis de les humidifier jusqu'au taux recherché de 10 à 12 % par pulvérisation d'eau. Bien entendu, les particules sont malaxées afin que la masse sont homogène en humidité avant l'arrivée à la presse. Cette façon de procéder permet de parvenir plus sûrement et de manière plus constante au taux d'humidité désiré. Le chauffage à la température indiquée plus haut se fait également par tout moyen connu, soit avant, soit après, soit pendant l'humidification. I1 est plus avantageux de l'exécuter juste après la pulvérisation de l'eau, pendant le malaxage d'homogénéisation de l'humidité. Toute méthode d'apport de calories peut être utilisée mais il est prévu, conformément à un mode préféré de mise en oeuvre du procédé de l'invention, de se servir de vapeur d'eau surchauffée à une température suffisante pour qu'elle soit sèche et ne risque pas d'apporter de l'humidité supplémentaire à la matière à granuler.Généralement, de la vapeur surchauffée à une température de 1050 à- 2600C convient En procédant comme il vient d'être expliqué, en employant une presse classique de granulation, de marque CPM, ayant une filière à orifices de 8 mm de diamètre, on a constaté que l'on obtenait un débit élevé de granulés (1200 à 1400 kg/h) pour une intensité normale (125 à 130 A) tlon/au moteur électrique entrainant cette presse. Ce débit est appelé élevé en comparaison du débit de 800 à 900 kg/h de granulés que l'on obtenait lorsque le produit n'était pas chauffe à 100-1100C. Des essais plus complets ont montré que le produit humidifié (sciure de pin mise à un taux d'humidité de 10 à 11% en poids) envoyé dans la presse sans adjonction de liant et sans chauffage à la vapeur surchauffée nécessitait une intensité de 130 A pour un débit de 800 à 900 kg/h. L'adjonction de liqueur lignosulfitique (2,5% en poids) faisait baisser l'intensité à 115-120 A pour un même débit de granulés. Le chauffage à l'aide de vapeur surchauffée faisait baisser encore l'intensité à 100-105 A toujours pour le même débit; ce dernier résultat a été obtenu identiquement avec adjonction ou sans adjonction de liant. On constate donc que le procédé de l'invention a l'avantage de ne pas exiger d'adjonction de liant quand le produit traité contient à l'état naturel un minimum de résines ou de matieres cireuses. Bien entendu, l'invention n'exclut pas, cependant, l'adjonction d'un liant en complément aux matières naturelles. Le liant ajouté peut être de la liqueur lignosulfitique, une résine synthétique, urée-formol par exemple, ou un mélange des deux, ou encore une solution basique faisant apparaitre des lignosulfonates au sein du produit traité. En général, le liant peut être ajouté en proportion de 0,5 à 5 % en poids de matière sèche mais il y a lieu de tenir compte de la quantité d'eau qu'apporte cette adjonction afin de respecter le pourcentage d'humidité indiqué plus haut. Le liant a surtout pour effet, notamment quand il s'agit d'urée-formol, d'améliorer la conservation des granulés dans le temps. Cependant, l'adjonction de liant n'est pas obligatoire selon le procédé de l'invention; elle reste une opération facultative à laquelle il n'est pas utile de recourir quand les maties végétales traitées ont une teneur naturelle en résines ou en cires suffisante à conférer aux granulés la cohésion souhaitée pour l'usage envisagé.En fait le procédé de l'invention exploite au mieux les propriétés agglomérantes des matières naturelles, comme le montrent les mesures portées sur le tableau qui suit, relevées au cours d'essais prolongés effectués avec la sciure de pin définie plus haut ayant à l'entrée de la presse une humidité de 10 à 11 % et une température comprise entre 550C au début et 1000C à la fin des essais. Les granulés avaient une dureté moyenne de 37,15 mesurée au duromètre de la Société allemande Amandus -Kahl à Hambourg; à la sortie de la presse le taux moyen de fines passant au tamis de 2,5 mm d'ouverture de mailles était de 7,41 % en poids et de 1,35 t en poids de fines passant ensuite au tamis de 5 mm d'ouverture de mailles. Après élimination des poussières et remuage dans une boite d'agitation, le taux moyen de fines passant au tamis de 2,5 mm était de 5,4 % en poids. Tableau N s Temperature Dureté des Taux de fines Taux de Humidité des OC granulés des granulés fines des essais entrée de sortie de sortie de après granulés la presse la presse la presse agitation % en poids tamis tamis de de 2,5 mm 5 mm 1 55 36 4,99 3,49 5,20 8,20 2 75 34,1 7,86 1,39 6,70 8,70 3 80 36,1 10,48 1,49 S,20 8,70 4 85 33 13,74 1,80 6,00 8,20 5 70 42i2 6,87 0,96 5,40 7,90 6 83 39,3 6,47 0,61 4,60 8,80 7 ioe 39,7 6,36 0,76 5,40 7,60 8 65 36,8 2,57 0,35 4,70 8,69 Moyenne 37,15 7,41 1,35 5,4 8,34 L'humidité indiquée dans cette colonne est celle des granulés après leur refroidissement à la suite de leur sortie de la presse. On peut constater ainsi un avantage important de l'invention. I1 suffit d'un simple refroidissement à l'air pour que les granulés se trouvent à une humidité moyenne de 8,34 %, c'est-a-dire à un état d'équilibre avec l'atmosphère ambiante. I1 est donc inutile de les faire sécher ou de les laisser sécher. On peut les ensacher dès qu'ils se sont refroidis. Ensuite, ils se conservent bien dans le temps et peuvent servir à alimenter des chaudières à fonctionne ment automatique. On remarquera que ce résultat favorable est atteint selon l'invention grâce à des conditions initiales d'humidité et de température qui sont relativement douces et qui ne nécessitent qu'une consommation modérée d'énergie. Les chiffres portés sur le tableau correspondent à des températures plutôt basses, se situant dans la bande inférieure de la gamme de températures préconisée par l'invention. Même dans cette bande on obtient des résultats satisfaisants; toutefois, les chiffres deviennent plus favorables dans l'ensemble quand on se rapproche de 100 C, d'où les valeurs préférées de 100 à 1100C qui ont, en plus, l'avantage de ne pas faire courir le risque de condensations indésirables qui modifieraient le taux d'humidité. I1 est entendu que le procédé de l'invention est applicable aux particules lignocellulosiques de toutes natures qui ne se trouvent pas nécessairement sous forme de sciure mais aussi sous forme de morceaux corrme les écorces ou de tiges comme les bagasses de canne à sucre, etc..., du moment qu'elles peuvent être réduites en particules. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de granulés combustibles à partir de particules lignocellulosiques de toutes natures, en particulier la sciure et les écorces broyées, selon lequel on les comprime dans une presse classique à granuler, caractérisé en ce qu'on met ces particules, avant leur entrée dans la presse, à l'état suivant - humidité comprise entre 9 et 15%, de préférence entre 10% et 14%, - température comprise entre 600 et 13O0C, de préférence entre 100 et 110 Cm 2. Procédé selon la revendication 1 caractErisE en ce qu'on met les particules à leur teneur voulue en humidité en les séchant préalablement à une teneur inférieure puis enles réhumidifiant. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on met les particules à la température voulue les chauffant pendant une opération de malaxage pour l'homogénéisation de l'humidité. 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on utilise de la vapeur surchauffée pour porter les particules à la température voulue. 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'on emploie de la vapeur surchauffée à une température de 105 à 2600C. 6. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on laisse les granulés obtenus à la sortie de la presse se refroidir à la température du milieu ambiant après quoi on les met aussitôt en sacs. 7. Procédé selon la revendication L caractérisé en ce qu'on ajoute un liant à un pourcentage de Q,5- 5 % en poids de matière sèche, la quantité d'eau éventuellement apportée par cette adjonction ne devant pas modifier le taux d'humidité indique. 8.-Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que le liant est choisi entre de la liqueur ligno sulfitique, une résine synthétique, ou leur mélange. 9. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'on ajoute aux particules une solution basique faisant apparaître des lignosulfonates au sein du produit à granuler.