Brevet FR2581076A1 — publié le 19861031

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de coke métallurgique, à partir de mélanges riches en charbons peu cokéfiants. On a déjà proposé divers procédés pour la fabrication de coke métallurgique à partir de charbons peu cokéfiants. L'un d'entre eux, connu sous le nom de technique du charbon moulé humide, consiste à mettre tout ou partie de la charge sous forme vd'agglomérés assez friables, et à déverser ces agglomérés, éventuellement en même temps que des fines. dans un four coke ou ils se brisent partiellement. Une telle technique a été décrite. par exemple. dans les brevets français N 1.068.266. 1.195.232. et 2.413.462. Un autre procédé pour améliorer la qualité du coke, et par conséquent pour carboniser des charges à forte teneur en charbons peu cokéfiants consiste à introduire dans les fours à coke des fines qui ont été au préalable séchées et/ou préchauffées. Un tel procédé est décrit dans les brevets français N 2.378.081, 2.464.984 et 2.481.187. Dans le brevet français N 2.464.984, il est prévu d'ajouter au charbon préchauffé une petite quantité d'un liant hydrocarboné, tel que du brai ou du bitume. dans le but d'améliorer la qualité du coke et de réduire les envols de poussière au moment du chargement. Il est particulièrement avantageux de combiner les deux techniques du charbon moulé et du séchage préchauffage. Une telle combinaison a déjà été suggérée dans les brevets français N 1.176.762 et 1.265.397 . Un procédé du même genre est décrit dans le brevet français N 2.364.262 ainsi que dans le brevet français N 2.456.772. dans lequel les agglomérés sont en outre rebroyés en tout ou en partie avant l enfournement. Le brevet français N 2.364.262 décrit un procédé de fabrication de coke métallurgique à partir de houilles, en particulier de houilles à caractéristiques de cokéfaction inférieures, dans lequel les charbons à cokéfier sont concassés, préalablement séchés ou préchauffés, mélangés avec un liant. densifiés ou transformés par moulage en briquettes de tenue inférieure puis déversés dans les chambres du four, procédé caractérisé en ce qu'on utilise des fines de charbon ou des mélanges de fines de charbon. dont l'indice de gonflement (selon la norme DIN 51471) sous forme de mélange est inférieur à 7, de préférence inférieur à 6, et qui contiennent plus de 50 Z de charbon non collant ou faiblement collant avec plus de 30 Z ou moins de 20 X de constituants volatils. et on les broie, jusqu'à atteindre une surface spécifique 2 (selon la norme DIN 66145) de 400 à 1200 cm par gramme; on les mélange avec 3 à 8 Z en poids de liants organiques et on densifie et briquette le mélange entre 70 et 300'C dans des presses à deux cylindres, puis on charge et on cokéfie la matière densifiée et briquetée dans les chambres du four. sans refroidissement intermédiaire, ou sans refroidissement notable. L'agglomération de charbon sec ou préchauffé est toutefois plus difficile à réaliser que celle du charbon humide. C'est pourquoi les procédés de l'art antérieur, et en particulier le procédé du brevet français N 2.364.262, proposent, pour faciliter l'agglomération, d'ajouter au charbon une quantité de brai relativement élevée, supérieure à 3 Z et en général de l'ordre de 6 Z . L'homme du métier sait que, pour obtenir de bons résultats, l'introduction du liant est réalisée par malaxage à la vapeur au moyen d'un mélangeur, tel qu'un mélangeur à pales. Les enseignements de l'art antérieur conduisaient donc à penser d une part qu'il était indispensable, pour obtenir un bon coke métallurgique, d'ajouter au moins 3 Z en poids de liant hydrocarboné aux fines préchauffées avant agglomération et d'appliquer une pression d'agglomération d'autant plus forte que le taux de liant est plus faible. et d'autre part qu'il fallait, pour incorporer le liant, procéder à un malaxage à la vapeur. Le demandeur a maintenant trouvé un procédé qui permet d'obtenir du coke métallurgique de qualité satisfaisante à partir de mélanges de charbons contenant jusqu'à 90 Z de charbons peu cokéfiants, en utilisant une quantité de liant comprise entre 1,5 et 2,8 Z et sans qu'il soit nécessaire de procéder à un malaxage à la vapeur pour incorporer le liant. Le fait d'utiliser une aussi faible quantité de liant est aussi intéressant parce que ce liant peut être obtenu en totalité à partir du goudron de houille produit dans l'installation. Ainsi, la présente invention a pour-objet un procédé pour la fabrication de coke métallurgique à partir de mélanges de charbons contenant jusqu à 90 Z en poids de charbons peu cokéfiants et comportant successivement des étapes de a) broyage, b) séchage, c) préchauffage, d) addition d'un liant hydrocarboné liquide. e) homogénéisation du mélange broyé, séché et préchauffé et du liant hydrocarboné. f) compactage de 50 à la0 Z du produit. homogénéisé, g) enfournement, et h) cokéfaction, procédé caractérisé en ce que, apres broyage, séchage et préchauffage, 80 z du mélange de charbons présente une granulométrie inférieure å 2 mm, en ce que le séchage et le préchauffage sont réalisés å une température comprise entre 100 et 150 C, en ce que le liant hydrocarboné liquide est utilisé å raison de 1,5 å 2,8 Z en poids par rapport au mélange de charbons préchauffé et en ce que l'homogénéisation du mélange broyé, séché et préchauffé et du liant hydrocarboné se fait en l absence de vapeur. Les opérations de séchage, broyage et préchauffage sont avantageusement réalisées aux environs de 120'C suivant le procédé qui utilise le sécheur-broyeur å lit fluidisé décrit dans le brevet français N t.555.546 et qui a notamment fait l'objet des brevets français N2.378.081, 2.462.467,, 2.464.984 et 2.481.147. Comme liant, on utilise avantageusement du brai de houille ou un mélange de brai et de goudron de houille contenant au moins un tiers de brai. Le brai de houille peut etre éventuellement remplacé par un bitume pétrolier. Le liant peut etre introduit par exemple au moyen d'une pompe doseuse. Pour le compactage, on utilise avantageusement une presse å cylindre ou å roues mouleuses. La pression å utiliser pour le compactage n'est pas critique : une pression de 2 tonnes par centimètre linéaire peut par exemple etre utilisée. La presse de compactage est susceptible d'entre equipee de plusieurs types de frettes, donnant des boulets de la dimension voulue, y compris des frettes lisses fournissant des laminés. On a constate qu'il n'est pas nécessaire de réaliser une véritable agglomération sous forme de briquettes, mais qu'un compactage fournissant par exemple des laminés å boutons est avantageux. On montre ainsi que l'addition d'une faible quantité de liant ne doit pas entre nécessairement suivie d'une agglomération poussée sous très forte pression. Selon une variante du procédé. les produits compactés ainsi obtenus sont rebroyés en tout ou en partie avant l'enfournement, suivant l'enseignement du brevet français N 2.456.772. L'enfournement a lieu par gravité dans la cellule de four à coke et la cokéfaction (carbonisation) est conduite comme il est connu en soi. Les exemples non limitatifs suivants ont pour but d'illustrer l'invention. Exemple 1 Le mélange utilisé contenait 10 7. en poids de charbon gras à coke A (classification internationale 435) et 90 7. de charbons faiblement cokéfiants se répartissant comme suit - 53 X de flambant gras A (classification internationale : 635), - 37 Z de gras B (classification internationale : 636/535). Ce mélange a été successivement - broyé à une granulométrie telle que 80 Z en poids soient inférieurs à 2 mm (40 Z. inférieurs à 0,5mm), - séché et préchauffé à 120'C, - additionné de liant à raison de 2,8 Z en poids. - compacté dans une presse à cylindre équipé de frettes lisses sous une pression de 2 tonnes par centimètre linéaire, de manière à etre transformé en un produit laminé. - chargé dans un four à coke expérimental de 400 kg, - carbonisé de façon conventionnelle. Le coke obtenu était caractérisé par les essais MICUM (norme NF M03-020) et IRSID (norme NF M03-023). Comme il est connu des spécialistes, ces essais consistent à soumettre un échantillon de coke à des rotations dans un tambour à axe horizontal et à mesurer le pourcentage de refus et de passant du coke traité sur des tamis d'ouverture donnée. pour déterminer les indices - M;o ou I40 : pourcentage de coke supérieur à 40 mm. Cet indice est d autant plus élevé que la résistance à la fragmentation ou la résistance au choc du coke est plus grande - M1o ou 110 : pourcentage de coke inférieur à 10 mm.Cet indice est d'autant plus faible que la résistance à l'abrasion ou la cohésion du coke est meilleure 120 : pourcentage de coke supérieur à 20 mm. Cet indice est d'autant plus grand que la cohésion du coke est meilleure Le tableau ci-dessous donne les résultats obtenus avec différents liants. On a indiqué en plus des indices MICUH et IRSID : - la densité de chargement. - l'indice de productivité (quantité de coke produit par mètre carré de surface -chauffante). - la granulométrie du coke (pourcentage en poids de morceaux plus grands que 80 mm et plus grands que 20 mml. Les résultats montrent que le coke obtenu a une qualité sidérurgique satisfaisante ; il est à noter que les caractéristiques obtenues en fours d'essais sont sensiblement inférieures à celles des fours industriels dans les mêmes conditions. L'essai réalisé avec le bitume pétrolier donne un résultat moins favorable, qui peut toutefois être encore considéré comme acceptable. I I i I i I \ ! 2,8 Z i 1,4 X 1 2,8 % 1 1,4 X 1 2,8 X ' 1,4 zizi$ jant Liant : | de brai I de brai I bitume I goudron j fuel goudron I 1,4 1 goudron pétrolier 1 l,d ; 1,4 % fuel I 1,4 goudron I I bitune 1,4 j fuel fuel - I I I I I i lourd I I---------I-----------1----------- - I I I I I I I ] I I Densité de J 0,845 J 0,79 1 0,79 1 0,79 1 0,77 | 0,78 ' I chargement I I I I I I Indice de 1 18,4 1 17,0 j 27,7 1 27,3 1 26,9 1 26,9 I J Productivité J I I I I I 1 40 J | 77,2 1 77,1 j 73,9 j 77,5 1 74,5 1 75,4 I I I J I - I M10 1 8,5. ! 8,0 1 8,9 1 9,1 1 10,3 ! 10,0 J J J J I I J 1 I20 1 75,7 ! 74,6 1 71,6 1 73,7 ! 71,2 ! 72,2 I J J i J J I10 1 21,0 1 21,8 J 23,7 J 23,0 | 1 | 25,3 1 25,0 J J J I J J I j 80 mm j 11,8 j 11,6 j 11,7 1 14,8 j 13,8 j 13,1 j I I I i I J 20 mm tj 93,4 j 95,1 1 91,4 1 91,9 J 91,5 1 92,0 I I I I I Exemple 2 Le mélange utilisé avait la composition suivante - 12,75 % de gras à coke A (classification internationale : 435), - 42.5 Z de flambant gras A (classification internationale : 635). - 29,75 Z de gras B (classification internationale : 636/535), - 15 % de coke de pétrole. On a opéré comme dans l'exemple 1, mais en utilisant successivement comme liant - 2,8 % de brai, - 2 % de brai, - 1 Z de brai et 1 Z de goudron. Les résultats indiqués dans le tableau ci-dessous montrent que la diminution du taux de liant de 2,8 à 2 % affecte peu la qualité du coke obtenu. m Mant: | 2,8 % brai 1 2 , brai | 1 '. goudr^n 1 cI 2,8 % brai Z 2 % brai J Ij ~~ J J Densité de j 0,84 ! 0,86 1 0,845 t I chargement I I indice de X 28,2 | 27 9 27,9 I 28,6 6 I Productivité I J I M40 1 78,4 J 78,7 J 77,5 | 1 M10 1 10,1 I 10,9 I 10,9 I 120 I 73,4 1 7s,s l 71,9 J 110 j 24,2 j 24,4 1 25,6 J 80 80 mm 1 13,4 J 17,8 J 17,9 | J > 20 mm J 90,2 1 89,6 1 90,2 J Exemple 3 Le pourcentage de charbon faiblement cokéfiant a été porté à 95 X par utilisation d'un mélange constitué par - 5 Z de gras à coke A (classification internationale : 435), - 55 Z de flambant gras A (classification internationale : 635). - 40 Z de gras B (classification internationale : 535). Simultanément, le taux de liant a été abaissé à 1.5 Z, quantité minimale au-dessous de laquelle il n'est pas possible de descendre sans risquer des envols de poussières de charbon. On a obtenu les résultats suivants I | Liant i Liant I I l 1,5 % goudron 1 1,5 ' brai | I40 18,3 19,5 I20 72,6 72,7 110 1 20,8 | 21,3 1 Densité chargement 0,84 0,82 | Indice de Productivité i 27,7 | 24,9 l ExemDle 4 On a opéré comme dans les exemples précédents, sur des mélanges contenant respectivement 2.8 Z et 1.5 Z de liant. en faisant varier la pression de compactage entre 2 tonnes par centimètre linéaire et 10 tonnes par centimètre linéaire. Ces essais ont montré que la qualité du coke n'était pas améliorée par une augmentation de la pression de compactage. En particulier, il n'est pas possible de compenser une diminution du taux de liant par un accroissement de la pression. Du point de vue économique, on a donc avantage à opérer sous une faible pression. soit par exemple 2 tonnes par centimètre linéaire. Exemple 5 Cet essai montre que le procédé selon l'invention. dans lequel le préchauffage est effectué à une température de 120il seulement, donne des résultats comparables à ceux du procédé industriel classique avec enfournement préchauffé à une température de beaucoup supérieure à 250'C et addition de 2 Z de fuel lourd. Le mélange utilisé avait la composition suivante - 80 X de flambant gras A (classification internationale : 635), - 15 Z de gras à coke A (classification internationale : 435), - 5 X de poussier de coke. Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau ci-dessous Préchauffé J Préch. laminé j Préch. laminé J Préch. laminé | 250 C + 2 % 120 C + 2 % 120 C 120 C fuel goudron + 2 % brai 1,4 % goudron lourd + 1,4 % brai Densité de 0,83 0,81 0,845 0,78 chargement Indice de 32,8 26,6 27,1 26,8 Productivité M40 73,3 71,5 72,0 76,7 M10 14,1 13,5 14,8 10,5 I20 66,1 75,0 67,1 70,8 I10 30,8 30,8 30,0 25,6 > 80 mm 39,5 21,3 23,4 25,1 > 20 mm 83,9 88,1 83,2 91,4 Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif et que toute modification, notamment au niveau des équivalences techniques, pourra y être apportée sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication de coke métallurgique à partir de mélanges de charbons contenant jusqu'à 90 Z en poids de charbons peu cokéfiants, comprenant successivement des étapes de a) broyage, b) séchage. c) préchauffage, d) addition d'un liant hydrocarboné liquide. e) homogénéisation du mélange broyé, séché et préchauffé et du liant hydrocarboné, f) compactage de 50 à 100 Z du produit homogénéisé. g) enfournement, et h) cokéfaction, caractérisé en ce que, après broyage, séchage et préchauffage, 80 Z du melange de charbons a une granulométrie inférieure à 2 mm, en ce que le séchage et le préchauffage sont réalisés à une température comprise entre 100 et 150-C, en ce que le liant hydrocarboné liquide est utilisé à raison de 1.5 à 2,8 Z en poids par rapport au melange de charbons préchauffé et en ce que l'homogénéisation du mélange broyé. séché et préchauffé et du liant hydrocarboné se fait en l'absence de vapeur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le préchauffage est effectué à environ 12OC. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le liant est un brai de houille. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2. caractérisé en ce que le liant est un mélange de goudron et de brai de houille contenant au moins 1/3 de brai. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le liant est un bitume pétrolier. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5. caractérisé en ce que les produits compactés sont rebroyés en tout ou partie avant l'enfournement. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 â 6, caractérisé en ce que les opérations de séchage. broyage et préchauffage sont réalisées à l'aide d'un sécheur-broyeur à lit fluidisé. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'homogénéisation est réalisée dans une vis mélangeuse.