Équipement de moulage de poussière de charbon

I. Quelles matières premières conviennent au formage de poudre de charbon ?

Les matières premières destinées au formage de poudre de charbon sont très variées : pratiquement toute matière pulvérulente riche en carbone peut être utilisée.

Poudre de charbon de biomasse (matière première principale)

Matériaux carbonisés primaires : Poudre de charbon issue de la carbonisation de déchets agricoles et forestiers (balles de riz, sciure, copeaux de bambou, paille, coques d’arachide, coques de coco, bagasse de canne à sucre) dans des fours de carbonisation continus.

Déchets recyclés : Poudre obtenue par broyage des fragments de charbon non conformes, rebuts et chutes de production. On y ajoute également la poudre de charbon actif et la poudre de graphite rebutées par les usines.

Matériaux minéraux et charbonneux (matières complémentaires)

Poussière de charbon : Poudre issue du broyage de charbon anthracite et de charbon bitumineux.
Poussière de coke / poudre de lignite : Coke pulvérulent et lignite issus des industries métallurgiques et chimiques.

Mélanges de matières premières

On peut ajouter une petite quantité de poussière de charbon ou de coke à une grande quantité de poudre de charbon de biomasse. Il est aussi possible d’incorporer des matières fibreuses (tiges de tabac, copeaux de bois) pour fabriquer du charbon synthétique aux propriétés de combustion améliorées.

II. Schéma de production complet (trois étapes clés)

Comparé à la fabrication traditionnelle de charbon mécanisé, ce procédé est plus court et plus simple. Il comporte trois étapes : prétraitement des matières premières, malaxage et formage à haute pression.

Étape 1 : Prétraitement des matières premières

Objectif : Ajuster la granulométrie pour répondre aux exigences du formage et assurer un mélange homogène.

Processus :
Broyage et tamisage : Les blocs (fragments de charbon, gros morceaux de coke) doivent d’abord passer dans un broyeur. La granulométrie finale doit être inférieure à 5 mm pour garantir une surface lisse et une densité uniforme aux produits finis. Cette étape est inutile pour les poudres fines naturelles (poudre de charbon, poussière de charbon).

Étape 2 : Malaxage dans un broyeur à cylindres (étape déterminante)

Objectif : Mélanger parfaitement la poudre de charbon, le liant et l’eau pour obtenir une pâte plastique homogène.

Principe : La poudre de charbon étant granuleuse et sans pouvoir liant naturel, le liant crée des liaisons entre les particules, qui se solidifient lors du séchage et du durcissement.

Processus :

1. Introduire la poudre de charbon prétraitée dans le malaxeur à cylindres.
2. Ajouter le liant et l’eau selon le dosage défini. Le choix et la quantité de liant sont des paramètres essentiels.

Référence de dosage du liant (variable selon le type de poudre) :

• Poudre de charbon classique : 6 %
• Poudre de charbon de bambou : 5 %
• Poudre de charbon de balle de riz : 4 % (riche en cendres et de structure poreuse)

1. Malaxer jusqu’à obtenir une pâte humide : elle se compacte à la pression mais se désagrège au frottement.

Étape 3 : Formage à haute pression (étape centrale)

Objectif : Compacter la pâte sous forte pression mécanique pour obtenir des produits aux formes souhaitées.

Différentes machines sont utilisées selon la forme et la pression requises :

1. Machine de formage de poudre de charbon (type extrudeuse à vis)

Formes adaptées : Principalement des bâtons pleins ou creux (hexagonaux, carrés, ronds).

Processus : La matière est poussée par une vis sans fin. Contrairement aux machines traditionnelles qui utilisent la chaleur pour plastifier la lignine, l’extrusion génère naturellement de la chaleur qui ramollit la matière, permettant une production continue de bâtons à travers la filière.

2. Presse hydraulique pour poudre de charbon

Formes adaptées : Nombreuses variétés : bâtons creux hexagonaux, cylindres pleins/creux, blocs carrés, formes en fleur de prunier, etc.

Processus : La matière est placée dans le moule. Un vérin hydraulique entraîne le poinçon pour compacter la matière sous très haute pression (compression double haut/bas). Fonctionnement discontinu : un produit par cycle. Les produits obtenus sont très denses, à surface lisse, résistants aux chocs et au transport.

3. Presse à boulets à double rouleau

Formes adaptées : Principalement des formes sphériques (rondes, ovales, en forme d’œuf ou d’oreiller) et des blocs allongés.

Processus : La matière arrive entre deux rouleaux tournant en sens inverse et munis de creux hémisphériques. Les rouleaux entraînent et compriment progressivement la matière, qui se forme en granulés au niveau de la jonction des creux puis est éjectée.

4. Presse polyvalente (type poinçonnage)

Formes adaptées : Charbon en nid d’abeille, briques poreuses et divers blocs irréguliers.

Processus : Similaire aux machines à charbon en nid d’abeille traditionnelles. La matière dans le cylindre de moulage est comprimée par un poinçon, puis évacuée par convoyeur.

III. Formes réalisables

Un atout majeur de cette technologie : il suffit de changer les moules (cylindres de formage, gaines de rouleaux, corps de moule) pour obtenir une grande diversité de formes.

• Formes en bâton : La plus courante, destinée à la cuisson au barbecue et au chauffage. Exemples : bâton rond plein, bâton carré/hexagonal creux, forme en fleur de prunier.
• Formes sphériques : Utilisées pour le barbecue, le charbon à chicha et le chauffage domestique. Exemples : sphères, ovales, œufs, formes en oreiller.
• Formes en bloc : Destinées aux chaudières industrielles, cheminées ou usages spécifiques (artisanat, métallurgie). Exemples : blocs carrés, disques, formes en éventail, briques poreuses type nid d’abeille.
• Formes en plaque : Principalement pour charbon à chicha, charbon pour encens et charbon de moxibustion.

IV. Caractéristiques du procédé

1. Cycle court et rendement élevé : Le procédé traditionnel en cinq étapes (broyage, séchage, formage, carbonisation) est simplifié principalement en broyage et malaxage. Il réduit la durée de production, les investissements et les coûts de main-d’œuvre.
2. Bonne adaptabilité aux matières premières, valorisation des déchets : Il traite aussi bien la poudre de charbon neuve que les rebuts, fragments et poussières carbonées industrielles, pour une valorisation totale des ressources.
3. Forte réduction de la consommation d’énergie : Suppression de l’étape de chauffage énergivore du formage traditionnel. La chaleur résiduelle des fours de carbonisation continus peut être récupérée pour le séchage, ce qui diminue la consommation électrique globale d’environ 70 %.
4. Produits personnalisables et variés : On ajuste librement la formulation et les moules selon l’usage (barbecue, chauffage, industrie) et la demande du marché. On obtient ainsi des produits aux formes, densités et propriétés de combustion variées, augmentant leur valeur ajoutée.
5. Polyvalence des équipements : Les machines (extrudeuse à vis, presse hydraulique, presse à double rouleau, poinçonneuse) s’adaptent à toutes les formes et capacités de production. Un simple aménagement permet d’utiliser une machine à poudre de charbon pour traiter la poussière de houille.

Grâce à ces étapes, la poudre et les fragments de charbon rebutés sont transformés en produits commerciaux propres et performants : charbon de barbecue, charbon de chauffage ou charbon industriel.