COMPRESSION DES AGGLOMÉRÉS
La compression a pour but de transformer la pâte chaude et malaxée en briquettes dont la densité sera 1 .20 et qui, une fois refroidies, présenteront les conditions de solidité réclamées par la consommation.
Les appareils destinés à opérer cette compression sont des plus variés. On sait combien est vif, dans notre pays, le désir d'avoir une machine spéciale, aussi a-t-on épuisé toutes les combinaisons mécaniques qui peuvent servir de compresseurs.
Parmi cette multiplicité d'appareils brevetés, quelques-
uns seulement sont arrivés à obtenir une notoriété de bonne fabrication, démontrée par la bonne marche de plusieurs établissements ; nous citerons :
1*" Les presses hydrauliques, système le plus ancien, actuellement employées par la Compagnie de la Loire à Givors ; par celles de Blanzy, d'Anzin, de Portes.
Ces presses, quelle que soit la disposition de l'appareil, sont en général au nombre de deux. Tune pour comprimer et l'autre, moins forte, pour démouler. Dans quelques petits appareils, on opère le démoulage au moyen d'un balancier mis en mouvement par le piston comprimeur ;
2* Les presses Middleton, spécifiées par un brevet pris en France en 1844. La compression est obtenue par l'aotion d'un cylindre à vapeur sur des pistons ou marteaux qui agissent sur une série de moules, disposés dans l'épaisseur d'une plaque tournante, de telle sorte que les opérations de la compression dans un moule, du démoulage d'un autre et du remplissage dans un troisième, peuvent se faire simultanément.
De ce type, sont dérivés deux appareils actuellement en usage : l'appareil Dethombay, où le mouvement simultané d'un marteau comprimeur et d'un marteau démouleur est transmis par un levier articulé en forme de genou, dont l'extrémité supérieure est chargé d'un poids déterminé. En second lieu, l'appareil Mazeline, dans lequel le mouvement est transmis par un balancier qui comprime successivement tous les pistons de la plaque tournante, le
démoulage étant obtenu par la rotation même du plateau
et par Tasceiision successive des pistons sur un plan incliné.
La presse Dethombay est surtout en usage dans les fabriques de Charleroi ; la presse Mazeline est appliquée au Havre et à la Grande-Combe ;
3* L'appareil Evrard, employé à La Chazotte (Saint- Étienne), à Gosselies (Charleroi), à Épinac, à Brassac et dans toutes les fabriques de la compagnie des chemins de fer de Lyon-Méditerranée, consiste en une série de pistons qui foulent successivement la pâte dans des cylindres où elle se comprime par Teffet du frottement de sortie;
¥ Les roues où la compression s'obtient par la pénétration des dents saillantes que porte Tune, dans les moules que porte Tautre, système David, construit par Mazeline, et employé à Montchanin, au Havre, à Graissessac.
D'autres roues, sortes de cylindres tangents, dans lesquels des parties pleines de l'un correspondent à des vides pratiqués dans l'autre, refoulent la pâte par couches successives dans l'épaisseur d'une jante dont les briquettes sortent ainsi comme passées à la fihère (système Voruz), employé à Nantes.
On a même soumis la pâte à l'action de laminoirs disposés de manière à la soumettre à une pression proloi^ée.
Parmi ces appareils et en présence des rapports contradictoires produits pour les vanter tous, il est d'autant plus difficile de conseiller un choix, que tous les charbons ne se comportent pas de la même manière pour un même mode de compression. Les uns tendres et moureux, dans lesquels domine le pulvérulent, sont faciles à agglomé-
rer età comprimer; tandis que d'autres, composésdegrains anguleux qui s'enchevêtrent difBicilement de manière à ne pas laisser de vide, exigent, au contraire, les pressions les plus énergiques.
La compression par la presse hydraulique est lente et graduelle ; les menus charbons soumis à cette action ont le temps de se tasser et les vides de disparaître ; la briquette acquiert le maximum de densité et, par suite, de solidité que Ton puisse espérer. En un mot, la presse hydraulique peut déterminer des pressions plus énergiques que tout autre moyen, et de plus la lenteur de son action est favorable à l'agglomération.
Les presses à marteaux semblent au contraire avoir pour but d'opérer le plus rapidement possible. La vitesse est ici la négation de la bonne compression; le coup peut être très-fort, mais son action n'a pas le temps de se transmettre jusqu'au centre de la briquette, le tassement des grains ne s'opère pas, il reste des vides qui diminuent sa densité ; la briquette, s'^enant facilement, donne lieu à déchets notables, elle présente moins de résistance sur la grille et les fragments s'y réduisent plus ou moins facilement en poussière sous l'action du ringard. Aussi, ces presses sont-elles spécialement recommandées pour la vitesse avec laquelle elles peuvent opérer, plutôt que pour la qualité des produits.
Nous donnerons quelques détails sur les presses hydrauliques appliquées à la compression des briquettes, la plupart des autres procédés ayant été déjà décrits et notre préférence personneUe étant d'ailleurs acquise aux presses hydrauliques.
La qualité de leurs produits est sans doute achetée au prix d'une lenteur qui pourrait être un grand inconvénient, si M Marsais n'avait posé dès le principe le mode à employer -.comprimer à la fois de grandes masses et prolonger la compression le plus longtemps possible. Dès Tannée 1842, M. Marsais produisait des masses de 150 et 300 kilogrammes, ayant supporté pendant plusieurs minutes une pression de 150 kilogrammes par centimètre carré de surface. Des sillons étaient ménagés sur les côtés, de telle sorte que ces masses pouvaient être cassées à l'aiguille, avec un déchet à peine sensible. La cassure était compacte, la densité 1,30, et les morceaux concassés formaient une gailletterie de qualité supérieure, à laquelle les bateaux du Rhône durent autrefois la supériorité de \em service.
Les formes de gros blocs, ou de gaiUetteries concassées, qui avaient d'abord été adoptées par M. Marsais, ne conviennent pas toujours au commerce. On préfère dans beaucoup de cas, les agglomérés sous forme de briquettes rectangulaires de 5 à 8 kilogrammes, qui se manient facilement et qui s'empilent en murailles,' occupant le moins d'espace possible et sur lesquelles le moindre morceau dérobé est immédiatement trahi. La forme cylindrique mise en circulation par les appareils Evrard est également demandée par un grand nombre de consommateurs.
On doit à MM. RevoUier et C* de Saint-Étienne, l'étude et la construction de presses hydrauliques qui peuvent à la fois satisfaire aux principes posés par M. Marsais, et produire à volonté des briquettes rectangulaires ou cylindriques.
Cet appareil, composé de deux presses, Tune pour comprimer, Tautre pour démouler, est représenté FUnchM ZXXVII, XXXVIII et XZXIX.
La Planche XXXVII est le plan , et la Planche
XXXVIII représente les élévations, d'unatelier comprenant deux de ces appareils, alimentés par un malaxeur, et mises en mouvement par dix corps de pompe de compression, répartis sur trois bâtis distincts.
L'ensemble de chaque presse comprend, ainsi qu'on le voit sur le plan général, quatre moules qui se subdivisent eux-mêmes en séries de vingt et un moules à section rectangulaire, ou trente-six à section cylindrique.
La Planche XXXIX donne le détail de la presse de compression et de la composition d'un des moules à briquettes rectangulaires, représenté en plan, figure 3, et par les deux élévations, figures 1 et 2.
Chacun des vingt et un moules rectangulaires, porte son piston comprimeur. Ces vingtet-un pistons reposant sur un plateau guidé, qui sert à leur imprimer un mouvement simultané.
Ce moule complexe est destiné, ainsi qu'on le voit par les élévations, figures iet%k être comprimé entre le plateau du piston de la presse hydraulique et un chapeau supérieur réuni à la plaque de fondation par deux boulons ou tirans en fer forgé de 0",22 de diamètre.
Les figures qui sont à l'échelle, suffisent pour donner idée des dimensions des pièces de la presse ; nous nous bornerons à faire remarquer que le sommier supérieur ou chapeau, pèse plus de 7,000 kilogrammes, et que la plaque
de iaiAtÎQD qui porte à h tm h pwag à comprimer et h pRse k démouler, pesé cotîtoo 14,000 kilofrumiies. Ces dniMiisiaii> coosklerriiles soBi nmssû^ pour supporta* ki cffwts eieités par ks pistons.
On v<Mi par k pbn général, qa*au Hkûmeiil oà on moule Ti être comprime, un autre se présente sous un appareQ distributeur et remplisseur; de sorte que ks deux opératîons« compression et mnplissafse, sont simultanées,
Pendant que s>iecule cette doubk opération, un troisième mouk est soumis au démoulage par Tacticm de k seconde presse, et k quatrième mouk qui reste a décou- Teit et qui a reçu sa cfaar^ du distributeur, sous kqud il est passé, est soumis à k surreillance d*un oufrier qui régularise et égalise k charge, de telk sorte que tous ks moules aient reçu k même quantité, sous k même tassement.
Le pkteau qui porte ks quatre mouks doit &ire, après chaque opération, un quart de tour, mouTement obtenu par une roue dentée fixée autour du pkteau, et cmduite dans les conditions conTenabks par un pignon pkcé sur Farbre du distributeur.
Une opération com|dète, remplissage, égalisation des chari)ons, compression, démoulage et enkvraïait des bri* quettes, ex^ deux minutes. On iait de ffî à 30 pressées par heure.
L^ poids moyen de chaque pressée dans ks moules reclangukires ou cylindriques est de 180 kilogrammes.
Chaque presse débite donc une moyenne de 5 tonnes de briquettes par heure de trarail.
Les Plancliea XXXVII el XXXVIII expliquent
les conditions générales du mouvement de l'usine, au moyen d'un arbre moteur principal, qui la traverse dans toute sa longueur.
Cet arbre donne d'abord le mouvement aux norias qui montent le charbon et le brai broyés. Les godets de ces norias jettent ces deux matières, par couches successives et superposées, dans une trémie, au bas de laquelle le mélange est recueilli et poussé vers le malaxeur par une vis mélangeuse. Le mélange tombe du coursier de cette vis dans le malaxeur, qui l'achève par le pétrissage et le chauffage et le rend plus intime, conformément aux conditions qui ont été indiquées précédemment.
Le malaxeur verse la pâte ainsi formée dans les distributeurs.
Le mouvement des pistons comprimeurs et démouleurs est établi dans les conditions suivantes :
Six pompes de 0°,08 de diamètre compriment Teau à 40 atmosphères et soulèvent le piston d'un réservoir de pression, qui enunagasine amsi une partie considérable de la force, dans les moments où les presses hydrauliques n'agissent pas. Quatre pompes de petit diamètre achèvent la pression et sont mises, à volonté, en communication avec les cylindres compresseurs des presses. Ces petites pompes élèvent la pression à 600 atmosphères. La pression une fois atteinte, l'eau comprimée est rejetée par les soupapes de sûreté.
La pression de 40 atmosphères suffit pour démouler et pour faire parcourir aux pistons de compression la plus grande partie de leur course ; la pression de 600 atmo-
sphères achève la compression. Le mouvement de chaque presse est donc déterminé par un double appareil de soupapes qui appliquent à volonté et successivement la petite pression d'abord, puis la grande.
Le diamètre des pistons de compression est de 0°,420. Ces pistons sont en fonte ou en bronze, mais les cylindres sont en fer forgé , la fonte ne pouvant contenir Teau à 600 atmosphères.
Les pistons démouleurs ont 0'",280 de diamètre.
Les pistons de compression reçoivent et transmettent aux pistons des briquettes un effort de 830,824 kilogranmies.
La surface horizontale des briquettes comprimées, si, par exemple, on considère un modèle de 32 briquettes cylindriques de 0'",133 de diamètre, modèle employé à Montceau-les-Mines, est de 0,°^ 4448.
La pression est donc de 164 kilogrammes par centimètre carré. de surface de briquette.
Pour ce même modèle, la surface cyUndrique des briquettes, surface dont le frottement s'oppose au démoulage, est pour 0",33 de hauteur moyenne, de 4 mètres carrés
La pression qui détermine le démoulage est donc 0*,588 par centimètre carré.
MM. Revollier et C*% auteurs de toutes les dispositions de ces presses hydrauliques, ont pris un brevet pour s'en assurer la propriété ; ce qui parait surtout garantir ce brevet, c'est l'expérience qu'ils ont acquise dans la construction des détails pour des appareils dont les dimensions
sont telles que les expériences et les écoles y sont des plus coûteuses.
Nous avons indiqué les motifs qui nous font préférer la compression progressive et énergique des presses hydrauliques à celle des autres appareils ; mais cette préférence n'est pas exclusive, et nous sommes tout disposé à rendre hommage aux appareils bien étudiés et bien construits qui peuvent conduire aux mêmes résultats.
La presse à vapeur est capable de fournir des pressions considérables ; elle n'a d'autre inconvénient que de ne pas prolonger son action. Mais en comprimant une seule briquette à la fois et la comprimant à plat, c'est-à-dire sur une faible hauteur, la pression peut encore être suffisante.
Parmi les presses à vapeur que construit la Société des forges et chantiers de l'Océan, nous citerons comme exemple le modèle qui fabrique des briquettes rectangulaires de 5 kilogrammes.
Le piston à vapeur, de 0°,70 de diamètre, soulève un balancier du troisième genre de 0"',80 de longueur. A une distance de 0",30 du point fixe de ce balancier, est attachée la tringle du piston compresseur de la briquette. Ce piston est donc soulevé en même temps que le piston à vapeur, l'effort de celui-ci étant multipUé par le rapport de8à5.
La surface du piston à vapeur étant 0"*,384845, la pression exercée par 6 atmosphères effectives serait : 0,584845 X 10,330 x 6 = 23,850 kilogrammes.
La pression exercée par le balancier sur la briquette sera : 23850x5 = 63600.
La surface de la briquette est : 0-,25 x 0,16 = 0-^04,
moins les angles abattus ; soit 0"*,0396.
En supposant la pression exercée sur le piston à vapeur égale à celle de la vapeur dans les chaudières, soit 6 atmosphères effectives, la pression par centimètre carré de briquettes serait donc :-gg^= 160 kilogrammes.
Mais cette pression est considérablement réduite par la différence de pression de la vapeur dans le cylindre ; elle peut être évaluée à 120 kilogrammes, pression d'ailleurs suffisante pour une briquette de peu d'épaisseur.
Dans une fabrique d'agglomérés, l'appareil de compression semble le trait le plus essentiel, et cependant la préparation du mélange ou pâte à comprimer est évidemment plus importante.
Que l'on examine les prix de revient des usines placées dans nos bassins houillers du Nord, du Centre et du Midi, on verra que les manutentions et la compression ne représentent guère que 2 francs par tonne de briquettes, tandis que le brai nécessaire pour former la pâte figure pour 5, 6 et 7 francs.
L'économie de la fabrication doit donc être cherchée dans l'économie du brai. Réduire la consommation moyenne de 8 ou 10 pour cent à celle de 5 pour cent, serait un progrès plus sensible que tous ceux qu'on peut espérer du perfectionnement des appareils de compression. Sans renoncer encore à de nouveaux perfectionnements de ces appareils, il est donc essentiel de recommander en
première ligne tous ceux qui s'appliqueront à la pâte et à réconomie du brai.
Le goudron, le brai, les huiles lourdes ont été l'objet d'expériences multipliées sans que l'on soit arrivé à obtenir cette intimité de mélange et cette pénétration qui contiennent probablement la solution du problème.
Nous voudrions que le mélange ime fois fait et malaxé fût soumis à ime chaleur considérable, sous une pression de 10 ou 15 atmosphères, prolongée de telle sorte que les parties essentielles pussent pénétrer les molécules du charbon. On arriverait ainsi à une transformation plus complète des menus maigres et à ime plus grande malléabilité de la pâte, qui, sous une compression modérée, prendrait plus de sohdité
La chaleur, la pression , et surtout les actions prolongées, sont les moyens que la nature a mis en œuvre pour former les roches sédimentaires métamorphiques, et c'est réeUement une roche de cette nature que Ton cherche à produire dans la fabrication des agglomérés.
