Etude de la fragmentation et de l'évolution texturale de grains de divers charbons dans des conditions voisines de celles régnant en lit fluidisé sous 1 et 10 bar : Essai de modélisation

Abstract

Ce travail concerne le problème de la fragmentation primaire de charbons aux premiers instants leur introduction en lit fluidisé. Il s’agit principalement de deux européens (le flambant de Provence ou Gardanne et l’anthracite de la Mure) et de deux charbons gondwaniens (Reitspruit et Ulan). Ces charbons ont été soumis à différents temps de réaction à 850°C en atmosphère d’azote ou légalement enrichie en oxygène (5%), soit à la pression atmosphérique, soit sous 10 bars en thermobalance haute pression. L’étude macérale met en évidence l’établissement d’un système de fissures. Leur nombre est proportionnel à la teneur en vitrinite de l’échantillon. La fragmentation et l’évolution des textures pour diverses coupes granulométriques ont ensuite été appréciées en fonction du temps. Les résultats montrent une tendance plus grande des charbons européens à fragmenter. L’oxygène joue en général un rôle promoteur qui semble freiné par le dégagement des matières volatiles. Deux mécanismes de rupture sont avancés. L’un serait dû au champ de pressions qui s’établit suite au dégagement des matières volatiles, le second pourrait être lié à des contraintes d’origine thermique. La pression extérieure semble n’avoir aucune influence sur le premier mécanisme (gardanne) alors qu’elle joue un rôle nettement promoteur sur le premier mécanisme (gardanne) alors qu’elle jour un rôle nettement promoteur sur le second (La Mure). On observe en outre sous pression un effondrement de la porosité et des aires spécifiques des semi cokes formés. Enfin, un modèle simulant en symétrie sphérique et en régime quasistationnaire, l’établissement du champ de pression au sein de particules poreux non élastiques est présenté. Il rend compte pendant la dévolatilisation des transferts de chaleur et de matière le long du rayon particulaire. Il est discuté en fonction de divers paramètres caractérisant la charbon (taille des pores, rayon des particules, paramètres cinétiques etc…).