Brevet FR2552445A1 — publié le 19850329

La présente invention se rapporte à des agglomérés à base de combustible solide finement divisé, notamment de charbon Elle concerne aussi un procédé de fabrication de ces agglomérés. Dans diverses industries, on dispose de quantités importantes de produits combustibles en fines particules ou poussière C'est le cas notamment de l'industrie charbonnière, o du charbon fin est obtenu à la suite de diverses 10 opérations, telles que lavage et broyage du charbon extrait de la mine, ou même de la désagrégation pendant le stockage Du fait de l'état de fine division et des problèmes de manipulation qui en résultent, ces combustibles en petites particules n'ont qu'une faible valeur commercia15 le. Une méthode de valorisation de ces produits consiste à les agglomérer en briquettes de formes variées. A cet effet, on utilise des liants, tels que brai de goudron de houille, bitume, lignosulfonates, notamment 20 de calcium et/ou de magnésium, résines synthétiques et leurs mélanges. Les agglomérés ainsi obtenus ne donnent pas toujours entière satisfaction, car ils ont tendance à se dégrader au cours des opérations de manutention D'autre 25 part, certains d'entr'eux donnent généralement lieu à un dégagement important de fumée lors de la combustion Pour remédier à cet inconvénient, il est alors nécessaire de les soumettre à un traitement thermique préalable de défumage, ce qui nécessite des investissements élevés, 30 pose des problèmes de pollution et augmente le prix de revient. De plus, les techniques d'agglomération posent aussi des problèmes Avec certains liants, la teneur en eau de la matière à agglomérer doit être faible Or cer35 tains charbons fins peuvent contenir jusque 20 % environ d'eau Il en résulte donc des frais de séchage importants. D'autre part, les mélanges de fin combustible et de liant doivent souvent être soumis à une cuisson, afin d'obtenir un aggloméré possédant un minimum de résistance physique. Cette opération de cuisson entraîne généralement un dégage- ment de produits gazeux nocifs, par exemple (SO)x dans le cas d'utilisation de lignosulfonates comme liants, d'o investissements supplémentaires pour leur élimination. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients Elle a notamment pour objet des agglomérés, qui sont faciles à préparer et qui se présentent sous forme de produits à résistance mécanique élevée Elle a aussi pour objet des agglomérés qui ne nécessitent aucun traite10 ment préalable de défumage pour répondre aux normes usuelles relatives à la formation de fumées lors de leur combustion. A cet effet, les agglomérés de la présente invention consistent essentiellement en un mélange de combustible 15 solide finement divisé et de composé asphalténique. Le procédé de préparation de ces agglomérés consiste à mélanger le combustible solide finement divisé avec le composé asphalténique, puis à soumettre le mélange obtenu à une compression, notamment dans un moule pour obtenir des 20 agglomérés ayant la forme désirée. Plusieurs types de combustible solide peuvent être utilisés pour la production des agglomérés de la présente invention Il s'agit généralement de déchets de diverses industries, et notamment de charbon fin, parfois en pous25 sière Il est évident que l'invention n'est pas limitée à l'utilisation de fines particules: on peut notamment employer des copeaux de bois, des fibres cellulosiques ou des mélanges de différents produits dont la valeur commerciale est faible, du fait des difficultés de mani30 pulation chez les utilisateurs potentiels D'autre part, l'invention n'est pas limitée à la préparation d'agglomérés à partir de déchets et on peut évidemment fabriquer des agglomérés à partir de combustibles solides broyés spécialement à cet effet. Au point de vue de l'intérêt économique pour l'utilisateur, il est plus avantageux de préparer les agglomérés à partir de charbon, et notamment d'anthracite, éventuellement en mélange avec une quantité moindre d'un autre dombustible solide finement divisé Le plus souvent, 40 on utilisera de l'anthracite dont la majeure partie consiste -3 en particules dont la dimension moyenne ne dépasse pas environ 5 mm et qui est souvent inférieure à 2 ou 3 mm. Par les termes "composé asphalténique", on entend 5 le produit obtenu par traitement, à l'aide d'un solvant, du résidu de la distillation, à pression atmosphérique ou sous vide, du pétrole En tant que solvant, on utilise le plus souvent le propane, le butane, le pentane, soit à froid, soit à chaud La composition de ce composé asphal10 ténique dépend principabment du type de résidu traité et du taux d'extraction par le solvant En général, le composé asphalténique utilisé dans les agglomérés de l'invention aura une pénétration ASTM D 5 inférieure à 10 et, de préférence, égale à O Ceci correspond le plus souvent 15 à un composé asphalténique contenant un minimum en C-7 asphaltêne (asphaltène insoluble dans l'heptane, d'après IP.143) de l'ordre de 30 % et ayant une température de ramollissement comprise entre environ 90 et 1500 C Le composé asphalténique se présente sous forme de produit 20 noir, vitreux. On peut utiliser un composé asphalténique ayant un point de ramollissement-supérieur à 150 C, car les agglomérés obtenus en utilisant un tel composé dégagent peut de fumée lors de la combustion Cependant, de tels agglomérés présentent le risque d'être friables lorsqu'ils sont préparés à partir de combustible très finement divisé Le type de composé asphalténique et la quantité à mettre en oeuvre dépendent de la granulométrie du combustible solide utilisé, de la résistance désirée pour les agglomérés obtenus et 30 de leur indice de fumée à la combustion L'homme de métier peut facilement déterminer le type et la quantité de composé asphalténique à mettre en oeuvre en fonction du type et de la granulométrie du combustible solide Généralement, au départ de charbon dont la granulométrie ne dépasse pas 35 e Dviron 4 mm, on utilisera un composé asphalténique ayant une température de ramollissement de l'ordre de 90 à 1150 C, en une quantité d'environ 4 à 6 %, calculée sur le poids total de l'aggloméré. Pour la préparation des agglomérés de l'invention, 40 on mélange et on enrobe le combusible finement divisé avec le composé asphalténique, puis on soumet à compression dans un moule pour obtenir des agglomérés ayant la forme désirée. L'opération d'enrobage peut être effectuée soit à tempéra5 ture ambiante, en utilisant le composé asphalténique sous forme concassée, soit à chaud, le composé asphalténique étant fondu ou, du moins, porté à sa température de ramollissement. La quantité de chaleur contenue dans le composé asphalténique chaud est généralement suffisante pour permettre d'éliminer l'eau présente dans le combustible, de sorte qu'un séchage partiel de ce dernier n'est pas nécessaire Les agglomérés peuvent contenir certains constituants additionnels, tels que des huiles ou éventuellement 15 une quantité moindre d'autres liants. La quantité-de composé asphalténique à utiliser pour obtenir des agglomérés stables peut varier dans de larges limites Elle dépendnotamment du type de combustible solide utilisé, de sa finesse, de la composition du 20 composé asphalténique, de la présence éventuelle d'autres agents liants On obtient déjà des-résultats satisfaisants lorsque cette quantité est de l'ordre de 2,5 % en poids, calculée sur le poids total d'aggloméré On peut employer des quantités nettement plus importantes car le composé as25 phalténique possède lui-même un pouvoir calorifique élevé. Les agglomérés de la présente invention peuvent contenir % (calculé sur le poids total d'aggloméré) et même plus de composé asphalténique La limite supérieure en pourcentage de ce composé dépend notamment de la teneur en soufre 30 de ce produit, qui elle-même dépend de la teneur en soufre du résidu traité En général, on obtient des agglomérés résistants et à teneur limitée en soufre en utilisant le composé asphalténique en une quantité comprise entre environ 2,5 % et 15 % en poids, et notamment en une quantité de 35 l'ordre de 3 à 10 % en poids, calculé sur le poids total d'aggloméré. Les agglomérés de l'invention peuvent également contenir d'autres constituants, comme par exemple d'autres agents liants, des accélérateurs de combustion, des charges 40 et similaires. -5 Les caractéristiques et autres particularités de l'invention ressortiront des exemples donnés ci-après à titre d'illustration et ne comportant aucun caractère limitatif L'indice de fumée indiqué dans ces exemples a été détermine en utilisant la technique suivante: Une coupelle cylindrique de faible hauteur et dont le fond consiste en une fine toile métallique est surmontée d'un entonnoir en verre, inversé, jouant le rôle de hotte. 10 La tige de cet entonnoir est reliée à un tube en verre, agissant comme cheminée L'extrémité suprérieure de ce tube est reliée à un précipitateur électrostatique. L'échantillon de combustible est placé dans la coupelle et il est chauffé jusqu'à sa température d'igni15 tion par la chaleur irradiée par un brûleur électrique incandescent L'air de combustion est aspiréà travers la toile métallique et le combustible. L'entonnoir, le tube en verre et le précipitateur sont pesés avant et après combustion de l'échantillon examiner La quantité de produits de combustion recueillis dans ces trois parties de l'appareillage constituent la fumée La quantité recueillie ne doit pas dépasser 11 g par kilogramme de combustible pour que ce dernier soit considéré comme répondant aux normes actuelles relatives aux com25 bustibles "sans fumée". Les exemples donnés ci-après montrent que les agglomérés de la présente invention répondent à ces normeso Ces agglomérés présentent donc le grand avantage de pouvoir être utilisés directement comme combustibles, sans qu'il soit nécessaire de les soumettre a un traitement préalable de défumage De plus, ils sont facilement prépares au départ de charbon très finement divisé, qui constitue souvent un déchet dans l'industrie minière. Exemple 1: On a utilisé un composé asphalténique, contenant % d'asphaltène et ayant une pénétration ASTM D 5 égale à 0 On a mélangé ce composé fondu a environ 1150 C avec de l'anthracite finement divisé, ayant un indice de fumée de 3 La quantité de composé asphalténique était de 4,5 %, calculée sur le poids total du mélange On a ensuite in- troduit-le mélange dans des moules cylindriques et on a soumis à compression. On a obtenu des cylindres à surface lisse, bril5 lante Leur indice de fumée était de 7. On a soumis ces cylindres à un essai de résistance aux chocs, en comparaison avec des cylindres préparés à partir d'un mélange contenant le même charbon et 35 % de bitume Ces derniers ont donné lieu à la formation de nom10 breux éclats, tandis que ceux à base de composé anthracénique sont restés intacts De plus, ces derniers cylindres ont une résistance remarquable à l'attrition. Exemple 2: On a mélangé à froid de l'anthracite de la Ruhr, 15 d'une granuiométrie ne dépassant pas 4 mm et ayant un indice de fumée de 2, avec un composé asphalténique ayant une température de ramollissement de 1070 C On a utilisé ce mélange, contenant 95 % de charbon et 5 % de composé asphalténique, pour préparer des briquettes par compression 20 dans un moule. Les briquettes obtenues avaient un indice de fumée de 9. Exemple 3: On a procédé comme décrit dans l'exemple précédent 25 pour préparer des briquettes contenant 94 % de charbon du Pays de Galles, à indice de fumée 1, et 6 % de composé asphalténique à point de ramollissement de 95 C. L'indice de fumée des briquettes était 9. On a déterminé la résistance à l'écrasement des 30 agglomérés obtenus sous forme de cylindres. On a placé chaque cylindre entre un plateau fixe et un plateau mobile déplaçable vers le plateau fixe à une vitesse de 847 micromètres par seconde Le sens d'application de la force était perpendiculaire à l'axe des cylin35 dres La force d'écrasement a été 2 000 newtons. A titre de comparaison, on a déterminé la résistance à l'écrasement d'agglomérés commerciaux Le meilleur résultat obtenu a été 1 000 newtons. Revendications: 1 Agglomérés à base de combustible solide finement divisé, caractérisés en ce qu'ils consistent essentielle5 ment en un mélange de ce combustible solide et de composé asphalténique et peuvent être utilisés directement comme combustible sans traitement préalable de défumage. 2 Agglomérés selon la revendication 1, caractérisés en ce qu'il contiennent le composé asphaltênique en une quantité de l'ordre de 2,5 à 50 % en poids, calculée sur le poids total d'aggloméré. 3 Agglomérés selon la revendication 2, caractérisés en ce qu'ils contiennent le composé asphalténique en une quantité de l'ordre de 2,5 à 15 % et notamment 3 à 10 % en 15 poids, calculée sur le poids total d'aggloméré. 4 Agglomérés selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisés en ce que le combustible solide finement divisé consiste en majeure partie en charbon. Agglomérés selon l'une quelconque des revendica20 tions 1 à 4, caractérisés en ce que le composé asphalténique résulte du traitement, par un solvant hydrocarboné paraffinique, du résidu de distillation de pétrole à pression atmosphérique ou sub-atmosphérique. 6 Agglomérés selon l'une quelconque des revendica25 tions 1 à 5, caractérisés en ce que le composé asphalténique contient de 30 à 100 % en poids d'asphaltêne et a une pénétration inférieure à 10. 7 Agglomérés selon la revendication 6, caractérisés en ce que le composé asphalténique a une pénétration 30 égale à 0. 8 Agglomérés selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisés en ce que le composé asphalténique a une température de ramollissement de l'ordre de à 150 C. 9 Agglomérés selon la revendication 1, caractérisés en ce qu'ils consistent essentiellement en charbon ayant une granulométrie ne dépassant pas environ 4 mm et en composé asphalténique ayant une température de ramollissement de 90 à 115 C, la quantité de composé asphalténi40 que étant de l'ordre de 4 à 6 %, calculée sur le poids -8 de l'aggloméré. Procédé de préparation des agglomérés selon les revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on mélange le combustible solide finement divisé au composé asphalténique, puis on soumet le mélange obtenu à une compression pour obtenir les agglomérés ayant la forme désirée et pouvant être utilisés directement comme combustibles sans traitement préalable de défumage. 11 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on utilise le composé asphalténique en une quantité comprise entre 2,5 et 50 % en poids, calculée sur le poids total de mélange. 12 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on utilise le composé asphalténique en une quantité comprise entre 2,5 % et 15 % en poids, et notamment entre 3 et 10 % en poids, calculée sur le poids total de mélange. 13 Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu'on ut 9 ise un combustible solide qui consiste en majeure partie en charbon. 14 Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu'on utilise un composé asphalténique contenant de 30 à 100 % en poids d'asphaltène et ayant un indice de pénétration inférieur à 10. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'on utilise un composé asphalténique ayant un indice de pénétration égal à 0. 16 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on utilise un composé asphalténique ayant une température de ramollissement de l'ordre de 90 à 150 C. 17 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on mélange du charbon ayant une granulométrie 35 ne dépassant pas 4 mm environ avec un composé asphalténique ayant une température de ramollissement de l'ordre de 90 à 115 C, la quantité de composé asphalténique dans le mélange étant d'environ 4 a 6 %, puis on comprime le mélange pour obtenir des agglomérés. 40