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"Matière céramique, liant et procédé pour sa fabrication".
On connait depuis longtemps l'utilisation de la magnésite calcinée ou du talc (ptéatite à l'état pul- vérulent) oit pour fabriquer des matières céramiques, soit corarne liant pour assembler- ces matières. Les in- venteurs ont trouvé que l'on obtien des avantages très nets par rapport aux produits de cette nature déjà connus si le talc (stéatiotre à l'état pulvérulent) et la magné. site (magnésite calcinée spéciale) pont mélangés dans des proportions bien déterminées.
Ainsi que l'ont remarqué les inventeurs, on obtient des matières céramiques douées de propriétés particulièrement précieuses lorsque le rapport
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entre la quiantité d'acide silicique (silice) et des oxydes de nétaux diva-Lente (oxyde spécial de magnésium) est tel que la quantité d'oxydé métallique n'est pas inférieure à deux molécules par molécule d'acide eilicique et d'autre part que l'excès d'oxyde libre de magnésium contenu dans le produit calciné n'atteint pas une valeur telle que la produit se rapproche dans sa composition de la magnésie pure.
En application de cet observations, une caracté.. ritique essentielle de l'invention réside dans le fait que l'on constitue un mélange de talc et d'oxyde de ma- gnésium qui contiennent les proportions précitées, puis que l'on soumet ce mélange ultérieurement à un chauffage à une température suffisamment élevée et pendant un tempe suffisant pour obtenir par réaction chimique entre les composante un orthosilicate de magnésium. L'avantage qu'il y a à éviter que la proportion d'acide silicique ne dépasse la proportion voulue pour la formation d'un orthosilicate de magnésium réside dans le fait que l'orthosilicate de ma- gnésium possède un point de fusion plus élevé que tous mélanges de cet orthosilicate avec un silicate métallique.
L'avantage qu'il y a à ne pae augmenter par trop la quantité de magnésie réside dans le fait que la magnésie libre calcinée absorbe relativement plue facilement l'eau et l'acide carbonique, ce qui diminue la valeur du produit.
Dans le procédé qui va suivre, on aura pour but l'ob- tention d'un produit céramique ou d'un liant céramique dont la composition se rapproche du silicate Mg2 SiO4 et dans lequel l'oxyde de magnésium peut, pour une faible partie, être remplacé par de l'oxyde ferreux. On obtient ainsi un produit céramique ou un liant qui ne se compose, pour la plus grande partie, que d'un produit cristallin. Ce produit ne possède aucun point de transformation entre la température ordinaire et le point de fusion de sorte que
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l'on évite ainsi la formation de toutes tensions moléculai- res ou toutes variations de volume nuisibles dans l'em- ploi du produit.
Ce produit a, en outre, la propriété précieuse, par rapport aux produite céramiques connus jusqu'à ce jour et richee en silicate, qu'on peut lud incorporer une quantité appréciable de composés oxy- génés dufer provenant des résidus de fusion, tels que des scories, sans qu'il ne perde sa qualité réfrac- taire au même point que la brique d'argile.
La manière qui va être décrite dans ce qui suit peut, par exemple, être utilisée pour des ustensiles ménagera comme des plats allant au feu, pour des creusets destinés à la métallurgie et à d'autres uti- lisations industrielles, pour des brique? réfractaires, pour des tuyaux et, en général-, pour des produits destinés à être utilisés dans les industries électri- ques et électro-métallurgiques :
fours de fusion de divers types tels que fours métallurgiques ordinaires, fours chauffés ait charbon, au gaz, ou à l'huile, fours électro-métallurgiques et autres fours pour les procédés électro-thermiques, fours de trempe, fours à induc- tion, à résistance et à arc, etc.,. En outre, elle peut être utilisée comme liant ou comme ciment dans tous les autres produits céramiques et réfractaires spéciaux contenant du mégnésium.
EXEMPLES DE REALISATION :
I/- On mélange 60 kilos de magnésite caustique calcinée et 40 kilos de talc (stéatite pulvérisée).
On peut, soit mélanger les matières préalablement porphyrisées ou broyer finement la matière après le mélange. Le mélange sec est additionné d'eau jusqu'à. ce qu'il ait la plasticité nécessaire pour qu'on puisse lui donner la forme voulue. On peut ajouter à
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l'eau des liants organiques pour faciliter le moulage, par exemple du sirops La matière plastique ainsi ob- tenue est coulée ou moulée de manière appropriée et cuite à une température telle qu'on lui donne la ré- sistance qui convient à l'utilisation que l'on a en vue,
Par exemple, on peut la cuire à une température variant de 1.000 à 1.400 pendant 48 heures, de manière que le talc se combine avec la quantité nécessaire d'oxyde de magnésium pour donner de l'orthosilicate de magnésium*
Dans certains cas,
on peut se contenter d'une cuisson :soins intense si le produit, en cours de son utilisation ultérieure, doit être chauffé de temps à autre à des tem- pératures qui dépassent 1.000 ,,
II.- On mélange 30 parties en poids de talc et
70 parties en peids de magnésite et on les soumet au même traitement que celui qui a été décrit dans l'exem- ple I.
III.- On constitue un mélange comme il a été in- diqué dans l'exemple 1, on le moule, et on le cuit pendant 48 heures à une température variant de 1300 à 1450 .
La matière céramique qui vient d'être décrite peut être constituée avec du talc pur et de l'oxyde pur de magnésium. Elle peut aussi être fabriquée avec du talc impur et de la magnésite ordinaire calcinée in- dustriellement* Il sera avantageux d'utiliser de la ma- gnésite calcinée caustique pour augmenter la plasticité et l'adhésivité* D'ailleurs on peut varier la nature des matières crue$,la manière de les mélanger et de les mouler, et la manière de les cuire, dans certains cas, suivant qu'il sera jugé à propos par les techniciens.
La matière décrite peut être utilisée pure avec la composition qui vient d'être indiquée. On peut aussi
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lui ajouter des silicates riches en magnésium et anhydres comme moyen de "dégraissage" et cornue matières de charge bon marché* Ces matières de charge ne doivent toutefois pas contenir, par rapport aux oxydes de métaux divalents qu'elles contiennent, une quantité d'acide silicique telle -que le produit renferme sensiblement plus d'acide silicique que n'en renferme un orthosilicate.
Il est particulièrement avantageux d'utiliser comme dégraissant de l'olivine naturelle* On peut employer ce produit à l'état de grains de la grosseur désirée de manière que le liant constitue encore une des parties essentielles de l'ensemble* Ou bien'- on peut fabriquer un produit qui se compose principalement d'olivine dont les grains ont le diamètre convenable mélangée avec une quantité relati- vement faible du liant précité,* La proportion entre le liant et le produit dégraissant dépendra de l'utilisation auquel le produit fini est destiné et des rapports entre le prix du liant,
celui du dégraissant et la valeur que l'on désire donner au produit fini*
On obtient de bons résultats en mélangeant 20 à 50% en poids de liant et 50 à 80% de dégraissant mais on peut également faire varier elfes proportions en dehors de ces limites,@
Dans les travaux effectués jusqu'ici, la proportion qui a été prouvée la meilleure consiste à employer de 35 à 45 parties de liant et de 65 à 75 parties de dégraissant.
Il est particulièrement recommandable de mélanger les produits dans cette proportion car dans ce cas le liant, une fois terminée la réaction qui se produit à haute température entre ses constituants, remplit exactement les vides que laissent entre eux les grains du dégraissant qui doivent alors se toucher les uns les autres. De
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cette manière, on obtient des matières céramiques qui peuvent supporter des températures sensiblement supé- rieures à 1600 , si les matières-premières utilisées ont été suffisamment pures, On ne peut pas remplacer le talc ou la stéatite pulvérisée par d'autres sili- cates de magnésie aqueux parce que le talc, en raison de ses propriétés mécaniques spéciales,
augmente d'une manière remarquable la plasticité et l'adhésivité de la matière crue* Comme dégraissant ou comme matière de charge, on peut utiliser, au lieu de l'olivine natu- relle, des matières calcinées contenant du talc et de 1 oxyde de magnésium tel que par exemple les déchets de la fabrication de la matière précédemment décrite D'Après ce qui précède on voit que la matière composée comme il vient d'être indiqué peut être uti- lisée soit pour la fabrication d'objets divers,
soit pour agglomérer certaines parties de ces objets ou dautres matériaux tels que du mortier ou du ciment*
Ces mélanges peuvent être coulés en moule ou pilonnés dans des moules* Dans ces derniers cas il sera bon d'effectuer la cuisson au lieu même de l'emploie
On comprendra aisément qu'il est essentiel dans la fabrication d'objets réfractaires obtenus par cuisson d'un mélange tel que ceux qui ont été décrite, de chci- sir la température de cuisson de telle manière que le talc et la magnésie contenus dans le mélange puissent réagir chimiquement pour la plus grande partie.
Il est essentiel que, sinon la totalité, du moins une partie importante ou même la plus grande partie de la matière soit transformée pendant la cuisson de manière à donner comme produit final Mg2 SiO4; par suite il faudra ré- gler la température et la durée de la cuisson de ma- nière obtenir ce résultat.
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"Ceramic material, binder and process for its manufacture".
It has long been known the use of calcined magnesite or talc (pteatite in the pulverulent state) either to manufacture ceramic materials, or as a binder to assemble these materials. The inventors have found that very clear advantages are obtained over products of this nature already known if talc (steator in the powder state) and magnesium. site (special calcined magnesite) bridge mixed in well-defined proportions.
As noted by the inventors, ceramic materials endowed with particularly valuable properties are obtained when the ratio
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between the quantity of silicic acid (silica) and oxides of netal diva-Lente (special oxide of magnesium) is such that the quantity of metal oxide is not less than two molecules per molecule of eilicic acid and on the other hand that the excess of free oxide of magnesium contained in the calcined product does not reach a value such that the product approximates in its composition to pure magnesia.
In application of these observations, an essential characteristic of the invention lies in the fact that a mixture of talc and magnesium oxide which contain the aforementioned proportions is formed, then that this is subjected to mixing subsequently with heating at a sufficiently high temperature and for a sufficient time to obtain by chemical reaction between the components a magnesium orthosilicate. The advantage of preventing the proportion of silicic acid from exceeding the proportion required for the formation of a magnesium orthosilicate lies in the fact that magnesium orthosilicate has a higher melting point. that all mixtures of this orthosilicate with a metallic silicate.
The advantage of not increasing the quantity of magnesia too much is that the calcined free magnesia absorbs water and carbonic acid relatively easily, which lowers the value of the product.
In the process which follows, the aim will be to obtain a ceramic product or a ceramic binder, the composition of which is similar to the silicate Mg2 SiO4 and in which the magnesium oxide can, for a small part , be replaced by ferrous oxide. This gives a ceramic product or a binder which consists, for the most part, only of a crystalline product. This product has no transformation point between room temperature and melting point so that
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the formation of any molecular tensions or any harmful variations in volume in the use of the product is thus avoided.
This product has, moreover, the valuable property, compared to ceramic products known hitherto and rich in silicate, that it is possible to incorporate an appreciable quantity of oxygenated compounds of iron originating from the fusion residues, such as slag, without losing its refractory quality to the same extent as clay brick.
The manner which will be described in the following can, for example, be used for household utensils such as fire dishes, for crucibles for metallurgy and other industrial uses, for bricks. refractories, for pipes and, in general, for products intended for use in the electrical and electro-metallurgical industries:
melting furnaces of various types such as ordinary metallurgical furnaces, furnaces heated with coal, gas, or oil, electro-metallurgical furnaces and other furnaces for electro-thermal processes, quenching furnaces, induction furnaces, resistance and arc, etc.,. In addition, it can be used as a binder or as a cement in all other ceramic products and special refractories containing megnesium.
EXAMPLES OF REALIZATION:
I / - 60 kilos of calcined caustic magnesite and 40 kilos of talc (powdered soapstone) are mixed.
We can either mix the previously porphyrised materials or finely grind the material after mixing. To the dry mixture is added water until. that it has the necessary plasticity so that we can give it the desired shape. We can add to
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water from organic binders to facilitate molding, for example syrups The plastic material thus obtained is suitably cast or molded and fired at a temperature such as to give it the strength suitable for use that we have in view,
For example, it can be cooked at a temperature varying from 1,000 to 1,400 for 48 hours, so that the talc combines with the necessary amount of magnesium oxide to give magnesium orthosilicate *
In some cases,
one can be satisfied with cooking: intense care if the product, during its subsequent use, must be heated from time to time to temperatures exceeding 1,000 ,,
II.- 30 parts by weight of talc are mixed and
70 parts in weight of magnesite and subjected to the same treatment as that which was described in Example I.
III.- A mixture is formed as indicated in Example 1, it is molded, and it is baked for 48 hours at a temperature varying from 1300 to 1450.
The ceramic material which has just been described can be constituted with pure talc and pure magnesium oxide. It can also be manufactured with impure talc and industrially calcined ordinary magnesite * It will be advantageous to use caustic calcined magnesite to increase the plasticity and adhesiveness * Moreover, the nature of the materials can be varied. raw materials, the manner of mixing and molding them, and the manner of firing them, in certain cases, as deemed appropriate by the technicians.
The material described can be used pure with the composition which has just been indicated. Can also
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add silicates rich in magnesium and anhydrous as a means of "degreasing" and retort inexpensive fillers * These fillers must not, however, contain, compared to the oxides of divalent metals they contain, a quantity of acid silicic acid as the product contains significantly more silicic acid than does an orthosilicate.
It is particularly advantageous to use natural olivine as a degreaser * This product can be used in the form of grains of the desired size so that the binder still constitutes one of the essential parts of the whole * Or else'- a product can be produced which consists mainly of olivine, the grains of which have the correct diameter mixed with a relatively small amount of the aforementioned binder, * The proportion between the binder and the degreasing product will depend on the use for which the finished product is intended and the relationship between the price of the binder,
that of the degreaser and the value to be given to the finished product *
Good results are obtained by mixing 20 to 50% by weight of binder and 50 to 80% of degreaser, but the proportions can also be varied outside these limits.
In the work done so far, the proportion which has been proven to be best is to use 35 to 45 parts of binder and 65 to 75 parts of degreaser.
It is particularly advisable to mix the products in this proportion because in this case the binder, once the reaction which takes place at high temperature between its constituents has ended, exactly fills the voids left between them by the grains of the degreaser which must then touch each other. each other. Of
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In this way, ceramic materials are obtained which can withstand temperatures appreciably higher than 1600, if the raw materials used have been sufficiently pure. The talc or powdered soapstone cannot be replaced by other silicates of aqueous magnesia because talc, due to its special mechanical properties,
remarkably increases the plasticity and adhesiveness of the raw material. As a degreaser or as a filler, it is possible to use, instead of natural olivine, calcined substances containing talc and sodium oxide. magnesium such as, for example, waste from the manufacture of the material described above From the above it can be seen that the material composed as it has just been indicated can be used either for the manufacture of various objects,
either to agglomerate parts of these objects or other materials such as mortar or cement *
These mixtures can be poured in molds or pounded in molds * In these last cases it will be good to carry out the cooking instead of using it
It will easily be understood that it is essential in the manufacture of refractory articles obtained by firing a mixture such as those which have been described, to choose the firing temperature in such a way that the talc and magnesia contained in the mixture. mixture can react chemically for the most part.
It is essential that, if not all, at least a significant part or even most of the material is transformed during firing so as to give as the end product Mg2 SiO4; the temperature and the duration of the cooking must therefore be adjusted to obtain this result.