Différents types des charbons de terre

Différents types des charbons de terre

Synthèse bibliographique 

Il y a plus de 300 millions d’années, le charbon de terre s’est formé à partir de l’accumulation de matière végétale de nature variable : fougères arborescentes de la forêt houillère, spores, mangroves, algues, déposée sur place (bassins autochtones) ou après transport (bassins allochtones). Ces bassins sont soit des zones marécageuses (tourbières actuelles), soit des lacs, soit des zones deltaïques, qui se sont enfoncés régulièrement, permettant à la forêt de continuer à prospérer sur de longues périodes. Les sédiments ont été enfouis jusqu’à des profondeurs variables de quelques 100 mètres pour les lignites, jusqu’à plusieurs kilomètres pour les anthracites. Durant cet enfouissement le carbone organique s’est transformé en carbone minéral par action des micro-organismes (carbonatation), l’eau a été expulsée en forte proportion et la roche s’est indurée. Les nombreux fossiles trouvés dans les gisements miniers et les schistes bordant les veines houillères permettent d’imaginer à cette époque une végétation forestière particulièrement florissante. Les végétaux, comme les fougères arborescentes, pouvaient atteindre 30 à 40 m de haut. Des mille-pattes de 50 cm de long et des libellules gigantesques peuplaient les arbustes. L’abondance de la végétation, des troncs d’arbres dépourvus de cernes et la taille géante de certains êtres vivants suggèrent un climat chaud et humide. Nos continents n’avaient alors pas la configuration qu’ils affichent aujourd’hui : l’Amérique du Nord ou l’Europe se situaient aux alentours de l’Equateur, les bassins houillers de ces continents se sont formés là au cours du temps.

Matériels et méthodes 

Cette méthode d’essai s’effectue à haute température dans un tube de combustion muni d’un four tubulaire pour la détermination rapide du soufre dans des échantillons de charbon. Il s’agit de faire une combustion à haute température avec détection infrarouge d’absorption. L’échantillon est brûlé dans un four tubulaire à une température minimale de fonctionnement de 1350 º C dans un flux d’oxygène pour oxyder le soufre. L’humidité et les particules sont éliminées par des pièges remplis de perchlorate de magnésium anhydre. Le flux gazeux est passé dans une cellule dans laquelle le dioxyde de soufre est mesuré par une connexion infrarouge (IR) détecteur d’absorption. Le dioxyde de soufre absorbe l’énergie infrarouge à une longueur d’onde précise dans le spectre IR. L’énergie est absorbée, le gaz passe par le corps de la cellule dans laquelle l’énergie infrarouge est transmise. Ainsi, au niveau du détecteur, moins d’énergie est reçue. L’absorption d’énergie IR peut être attribuée uniquement au dioxyde de soufre dont la concentration est proportionnelle à la variation d’énergie au niveau du détecteur.

L’échantillon doit être pulvérisé et passe par un tamis (250 μm) et soigneusement mélangés. On amène lentement la température du four tubulaire entre 1350 et 1354 ºC, à environ 3 à 4 h avant l’analyse. Ceci pour s’assurer qu’on a une température stable. A partir d’une balance de précision, prenons 0,1 g d’échantillon dans un bateau de combustion. On ouvre le robinet afin de libérer l’oxygène dans le tube de combustion. On retire la grille d’oxygène et puis on pousse le bateau avec l’échantillon de façon à toucher le fond du tube après la signalisation « push the boat ». Ensuite le tube de combustion sera fermé. Il faut attendre trois minutes pour que le résultat soit affiché sur le moniteur. On coupe l’arrivée de l’oxygène et le bateau peut être retiré du four.

Technique de lavage par flottation 

L’objectif de ce chapitre est le traitement des charbons bruts par la technique physico-chimique de lavage pour améliorer la qualité du charbon. Il est à admettre qu’aucun processus de lavage ne peut s’appliquer de façon universelle. Chaque procédé a ses limites et dépend d’une part des intérêts scientifique et commercial de l’exploitant et d’autre part de l’aspect géologique du charbon. La présente méthode d’essai que nous avions adopté décrit les procédures pour déterminer la qualité des charbons en fonction de leur propre densité. Chaque échantillon fractionné et testé peut avoir autant de particules de charbon à 25 mm que de particules fines à 0,5 mm Les réactifs et matériels étant mentionnés dans la partie méthodologique. La solution préalablement préparée, agitée et bien homogénéisée, pour une densité voulue est placée dans l’hydrocyclone.

Le charbon brut provenant de la salle de préparation est introduit dans la solution de l’hydrocyclone. Il faut attendre environ deux minutes avant que les échantillons qui ont une densité inferieure à la solution flottent et ceux qui ont une densité supérieure à la solution coulent. Afin de séparer les échantillons qui ont flottés de ceux qui ont coulés, on ferme le clapet de l’hydrocyclone. Les échantillons recueillis de la première fraction sont obtenus, notés F (Float) avec la densité correspondante Les échantillons qui ont coulés seront aussi recueillis et réutilisés dans une deuxième solution avec une autre densité qui est supérieure à la première, avec laquelle on remplace la solution dans l’hydrocyclone. Cette opération se répète jusqu’à ce qu’on obtienne le coulé final de plus haute densité, noté S (Sink). Avant de passer à l’analyse finale de contrôle qualité, une succession de pesage et séchage à l’air ambiant puis à l’étuve s’effectue jusqu’à ce que les fractions d’échantillons atteignent la masse constante.

CONCLUSION GENERALE

Dans ce travail, nous avons pu déterminer par la méthode Analyse d’approximation, la méthode Analyse Ultime, le test de la propriété thermale ainsi que la technique de lavage, les caractéristiques des charbons du bassin de Sakoa. Et nous avons pu constater que : -Le Charbon sur la zone de périmètre de Beroy est seulement de seam5 puisque il est peu profond dans le sol (open cast). Les Charbons de cette région ont à peu près les mêmes caractéristiques : le taux en cendres faible, le pourcentage en carbone élevé, donc nous avons de charbons semi-bitumineux de bonne qualité. -Pour le charbon du bassin de Sakoa, nous constatons pour les régions autres que Beroy des échantillons avec des seam4, seam5, seam6 qui se trouve à des profondeurs différentes. Nous avons pu constater que les valeurs calorifiques pour les seam 6 et 5 sont à peu près les mêmes : environ 4000-5000Kcal/Kg, alors que pour le seam4 un peu plus élevé : 5500-7000Kcal/Kg. Donc pour notre charbon on a en générale deux types : semi-bitumineux et lignite. –

En ce qui concerne la teneur en soufre total, elle est très déterminante dans l’octroi de permis d’exploitation pour les sites charbonniers puisque ce paramètre a un impact direct sur la santé humaine et l’environnement. Si un site charbonnier présente un taux en soufre supérieur à la norme [28], il ne pourra pas être exploité. Pour notre charbon dans le bassin de Sakoa, ce taux est de 1%. Donc notre charbon ne présente pas de risques environnemental et sanitaire. Par la technique de lavage, nous constatons que la teneur en soufre est descendue à 0,3%. La teneur en cendres (matières minérales) est inversement proportionnelle à valeur calorifique et la teneur en carbone, ce qui prouve que la qualité du charbon augmente lorsque la teneur en cendre diminue. Nous avons mis en évidence l’isolement d’une catégorie de charbon de faible densité et de bonne qualité « bitumineux » avec un rendement appréciable (>70%), en plus des charbons « semi-bitumineux » et « lignite » que nous avons avec le charbon brut. Ainsi, nous avons pu valoriser et faire le contrôle qualité du charbon du bassin de Sakoa et de comprendre que nous avons une richesse encore inexploitée sous notre sol.

Table des matières

LEXIQUE
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : GENERALITES
I-1. Introduction
I-2. Synthèse bibliographique
I-2-1. Origine du charbon de terre
I-2-2. Différents types des charbons de terre
I-2-3. Composition du charbon de terre
I-2-4. Constituants minéralogique s
I-2-5. Caractéristiques du charbon de terre
I-2-6. Classification du charbon de terre
I-2-7. Composés toxiques émis du charbon de terre
I-2-8. Intérêts du charbon de terre
I-2-9. Production mondiale de charbon de terre
CHAPITRE II : METHODOLOGIE
II-1. Cadre de l’étude
II-2. Les différentes méthodes d’Analyse
II-2-1. Analyse d’approximation
II-2-1-1. Détermination de l’humidité totale
II-2-1-2. Détermination de la teneur en cendre
II-2-1-3. Détermination de la teneur en matière volatile
II-2-1-4. Méthode pour la détermination du carbone
II-2-2. Analyse ultime
Détermination du taux du soufre total
II-2-3. Détermination de la propriété thermale
Détermination de la valeur calorifique
II-2-4. Technique de lavage par flottation du charbon
CHAPITRE III : RESULTATS EXPERIMENTAUX ET INTERPRETATIONS
III-1. Résultats expérimentaux suivant le site de prélèvement
III-1-1 Résultats d’analyse d’approximation
III-1-2. Résultats expérimentaux de l’analyse ultime
III-1-3. Résultats expérimentaux sur la propriété thermale
III-2. Tableaux récapitulatifs des résultats
III-3. Interprétations
III-3-1. Pour l’analyse d’approximation
III-3-2. Pour l’analyse ultime : La teneur en soufre.
III-3-3. Pour la propriété thermale : La valeur calorifique.
CHAPITRE IV : MISE EN PLACE D’UNE METHODE PERMETTANT D’AMELIORER LA QUALITE DU CHARBON
IV-1. Technique de lavage par flottation
IV-2. Résultats expérimentaux sur le lavage du charbon
IV-3. Discussions
CHAPITRE V : INFLUENCE DE LA TECHNIQUE DE LAVAGE SUR LES PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES
V-1. Etude comparative des résultats pour un contrôle qualité
V-2. Discussions
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES

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