BE370531A

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Description

!!Traitement des scories!!.

La présente invention a pour objet le traitement des scories, et elle consiste plus spécialement à agiter une scorie fondue contenant des gaz en solution sursaturée, de façon à lui donner une structure cellulaire semblable à de l'écume, bien qu'en modifiant le traitement on puisse obtenir soit une structure compacte soit une structure spongieuse. L'invention concerne aussi la structure produi- te par ce traitement et l'appareil servant à réaliser le procédé. Certains techniciens estiment que le gaz qui se trouve dans la scorie est adsorbé plutôt que dissout, et si la description mentionne les gaz en solution dans la

scorie., il,est bien entendu qu'on doit entendre par là que le gaz peut-être adsorbé aussi bien que dissout.

On agite la scorie fondue qui contient des gaz en solution, de telle sorte que les gaz qu'elle contient à l'état de solution sursaturée à la température à laquelle elle est agitée s'agglomèrent pour former des bulles de gaz dans la scorie. La scorie est de préférence refroidie à une température réglée de telle manière qu'elle présente une viscosité suffisante pour maintenir les bulles dans la scorie fondue visqueuse ou plastique de façon à donner lieu à une masse cellulaire ou à une écume solidifiée. Si la tem- pérature est réglée de telle manière que la, scorie reste suffisamment fluide pour que les bulles que forment les gaz dégagés de sa solution sursaturée puissent s'échapper de la scorie, le produit résultant peut être compact et être sensiblement exempt de bulles de gaz.

En faisant varier la température on peut obtenir un produit variant d'une struc- ture cellulaire légère semblable à de l'écume, à une struc- ture compacte sans poches de gaz en passant par une struc- ture cellulaire plus dense.

Le présent procédé conduit notamment à la produc- tion de scorie pour la fabrication de blocs ou de briques de construction de faible poids, de grande résistance mécanique, imperméables à l'humidité, présentant de bonnes qualités isolantes de la chaleur et du son, et particulièrement pro- pres à être employés dans la constructions des bâtiments modernes et notamment des bâtiments à ossature métallique pour lesquels il est désirable d'employer des matériaux de construction de ce genre.

Dans les dessins annexés:

Fig. 1 est une vue en élévation partiellement en coupe d'une forme de construction d'appareil servant à réaliser le présent procédé.

Fig. 2 est une vue de détail de l'agitateur, et
Fig. 3 est une vue en perspective d'un bloc léger en scorie de la nature de l'écume susceptible d'être obtenu par ce procédé.

On va maintenant décrire le procédé en se référant particulièrement à l'appareil représenté sur les dessins, étant bien entendu toutefois que le procédé peut être réa- lisé à l'aide d'autres types d'appareil.

Dans la forme d'exécution représentée de l'inven- tion, 1 désigne un récipient dans lequel la scorie fondue est traitée. Le récipient comprend une enveloppe circulaire 2 fermée sur les côtés et ouverte au sommet pour recevoir la scorie fondue. L'enveloppe 2 est pourvue de saillies d'an- crage 2a s'étendant à 1''intérieur pour empêcher la masse de scorie solidifiée de tourner ou de se soulever. Le réci- pient est fermé à la partie inférieure par une plaque 3 pour- vue d'une ouverture centrale 4 à travers laquelle on peut décharger la scorie traitée. Le récipient est isolé thermi- quement par une matière mauvaise conductrice de la chaleur 5. Un agitateur 6 est destiné à agiter la scorie dans le récipient 1. L'agitateur comprend un tube creux 7 refroidi par une circulation d'eau, autour duquel est enroulée une bande hélicoïdale 8.

L'agitateur est également pourvu de bras 9 et 10 à'l'ouverture sup4rieure du récipient 1 pour briser et chasser toute croûte de scorie ou autre matière tendant à obstruer l'entrée.

Un écran 11 muni d'une sortie 12 entoure de préfé-

rence la partie supérieure du récipient pour recueillir toute matière en excès chassée par les bras 9 et 10 ou les scories volantes projetées. L'extrémité inférieure de la ti- ge de l'agitateur est aussi pourvue de préférence de bras 13 faisant saillie latéralement et d'une ailette crucifor- me 14 dirigée vers le bas pour contribuer à dégager l'ori- fice de décharge 4. L'extrémité inférieure de la tige est munie d'une plaque circulaire 15 qui ferme normalement l'ou- verture 4 lorsque la tige est abaissée.

La tige agitatrice 7 reçoit un mouvement de rota- tion continu par 1'intermédiaire d'un engrenage conique 16, d'une source d'énergie appropriée, telle qu'un arbre 17 actionné par une courroie. L'eau de refroidissement est amenée dans la tige agitatrice par un tuyau interne 18 qui s'étent jusqu'à la base de la tige et qui ne participe pas à la rotation, dans l'exemple représenté. De l'eau est ame- née au tuyau interne 18 par le tuyau flexible 19 et est éva- cuée par le tuyau flexible 20 raccordé à la partiesupé- rieure de la tige rotative 7 par l'intermédiaire du raccord rotatif 21.

L'agitateur 7 reçoit aussi un mouvement alternatif dans le sens vertical de manière à décharger par intermit- tence la scorie du récipient 1, et ce mouvement lui est imprimé au moyen du levier 22, actionné par la manivelle 23 et raccordé à la tige 7 en 24.

La scorie fondue est de préférence déchargée du haut-fourneau dans une bouche ou poche de transport ou de réception d'où elle est déversée dans le récipient 1 par la goulotte 25. En outre une goulotte 26 peut être employée

si on le désire pour mélanger d'autres matières à la scorie.

Le fonctionnement de l'appareil se fait comme suit: La scorie de la goulotte 25 tombe en 27 dans la partie supé- rieure du récipient. La scorie tend à se figer au contact de l'enveloppe 2, de manière à former une couche externe de scorie solidifiée 28. Elle tend aussi à se figer sur l'agi- tateur 7. en formant une couche de scorie interne 29, qui présente le contour général d'une vis hélicoidale épousant la forme de la bande hélicoidale 8. Entre la masse de scorie interne en rotation 27 et la masse de scorie externe enve- loppante 28, la scorie fondue descend en un courant 30.

On comprendra, évidemment qu'il n'existe pas de ligne de démarcation nettement définie entre la scorie solidifiée et la scorie fondue, mais qu'elles s'interpénètrent. Comme la scorie 30 descend sous l'action de la pesanteur et aussi sous la pression exercée par l'hélice 8, elle est soumise à une agitation qui est produite par le glissement entre les couches concentriques contiguës de scorie autour de l'agi- tateur.

On donne à la tige agitatrice 7 un mouvement de monte et baisse, en la tirant de bas en haut de la position représentée sur les dessins et en la repoussant de haut en bas. Ceci sert à éjecter par intermittence la scorie fondue visqueuse ou même plastique du fond du récipient.

La scorie, lorsqu'elle se forme dans le haut-four- neau, se trouve à la pression qui règne à l'intérieur de celui-ci, habituellement voisine de 10 kg. parcentimètre carré au dessus de la pression atmosphérique. En raison de cette pression supérieure, la scorie dans le haut-fourneau

peut contenir en solution plus de gaz qu'à la pression at- mosphérique. Lorsque la scorie est déchargée du fourneau dans unebouche où elle se trouve au repos, les gaz ne s'échappent pas facilement de la scorie fondue, mais demeu- rent à un état de sursaturation. Toutefois, l'agitation,de de la scorie permet la conglomération de l'excès de gaz contenu dans la solution supersaturée de manière à former des bulles qui constituent de petites poches de gaz dans la scorie visqueuse.

La tendance d'un liquide à tenir un gaz en solution sursaturée et le dégagement de ce gaz par agitation s'ob- servent dans le phénomène qui se produit habituellement lors- qu'on agite un verre d'eau gazeuse ou d'une boisson gazeuse telle que la bière de gingembre, au moyen d'une cuiller, cette agitation donnant lieu à la formation de bulles d'acide car- bonique provenant de l'anhydride carbonique qui existe à un état de solution supersaturée dans l'eau.

Lorsque la scorie s'écroule de haut en bas à tra- vers l'agitateur elle se refroidit et devient par suite plus visqueuse. La viscosité de la scorie tend à maintenir les bulles dans la masse de scorie à l'état de petites poches gazeuses et empêche leur échappement dans l'atmosphère ambiante ou leur réunion en des poches de gaz de plus gran- des dimensions.

En réglant le refroidissement de la scorie de telle façon qu'elle présente une consistance visqueuse ou plastique plutôt épaisse lorsqu'elle atteint le fond de l'agitateur, une quantité suffisante de gaz libéré de son état de solution sursaturée par l'agitation, peut être rete- nue dans la scorie sous forme de petites bulles ou de poches d'air de façon que la scorie soit déchargée à l'état d'écume liquide ou visqueuse qui se fige ou se solidifie en une écume solide formée de scorie constituant l'élément continu

ou enveloppant et de bulles ou poches de gaz constituant l'élément dispersé ou enveloppé.

La scorie visqueuse écumante déchargée de l'appa- reil agitateur peut être coulée dans des moules appropriés et moulée sous forme de briques ou de blocs, lorsqu'on désire obtenir des produits de ce genre, ou bien on peut la déverser sur un transporteur et la broyer ou la concasser ensuite pour former un aggrégat poreux, cellulaire, léger destiné à être employé comme aggrégat pour le béton.

L'observation des faits pousse à croire que l'apti- tude de la scorie fondue à retenir ses gaz diminue lorsque sa température baisse et que sa viscosité augmente comme cela se produit au cours du traitement suivant le présent procédé. Le refroidissement auquel elle y est soumise réduit son aptitude à retenir ses gaz et peut être tout à fait suffisant pour produire la supersaturation et la séparation des gaz dans une scorie qui n'était qu'incomplètement saturée de gaz à son entrée dans l'appareil. Bien qu'il soit préfé- rable que la scorie employée soit saturée de gaz comme c'est la cas lorsqu'elle est produite sous une pression plus élevée que celle qui règne dans l'appareil à écume, il parait pos- sible de faire écumer dans cet appareil une scorie qui ne soit pas ainsi sursaturée de gaz.

La fig. 3 montre un petit bloc de scorie produit par le présent procédé. Le bloc consiste en une masse de scorie qui contient de petites'bulles ou poches de gaz, com- me c'est représenté sur le dessin. Une analyse des gaz contenus dans les poches indique environ 80% d'azote et en- viron 15% d'oxyde de carbone lorsqu'on emploie de la scorie de haut-fourneau, montrant que les bulles sont formées par

le gaz qui était en solution dans la scorie du haut-fourneau.

Ces poches de gaz sont réparties d'une manière sen- siblement uniforme dans la matière, celle-ci se distinguant par sa structure homogène et l'absence de poches de gaz de grandes dimensions. La grandeur de ces-poches peut être réglée par le degré auquel l'agitation est poussée et par la température. Pour donner un exemple typique, la majeure parties des poches de gaz peuvent avoir en moyenne des dimensions comprises entre 3 mm. et 1,5 mm. de diamètre.

La scorie solidifiée qui forme l'élément consis- tant de la dispersion gaz-scorie, constitue une pellicule ou paroi continue enveloppant et emprisonnant les poches de gaz, de telle sorte que bien que la matière ait une structure cellulaire semblable à l'écume, elle n'est pas perméable à l'eau. Une brique de cette matière peut être placée dans un sceau d'eau et elle flottera indéfiniment.

Les propriétés d'imperméabilité de la matière la rendent particulièrement propre à la fabrication des blocs ou briques pour la construction..

Les cavités uniformément réparties dans la matière lui donnent des propriétés remarquables d'isolement thermi- que qui la rendent également très appropriée à la construc- tion des bâtiments.

La densité du produit dépend de la quantité de gaz retenue dans les bulles dans la matière et on peut faire varier cette quantité en réglant la température et par conséquent la viscosité et la capacité de Contenir des bulles que présente la scorie à sa sortie de l'appareil.

La quantité de gaz qui est dégagé et retenue dans la matière' et par conséquent le poids de celle-ci par unité

de volume peuvent être réglés par la quantité de gaz rete- nue à un état de sursaturation dans la scorie lorsque cel- le-ci est traitée dans l'agitateur et le réglage de la tem- pérature de la scorie qui fait varier sa viscosité et par conséquent sonaptitude à garder les bulles de gaz.

On a trouvé que le degré de sursaturation qu'on obtient naturellement pour les pressions régnant dans les hauts-fourneaux fournit une quantité suffisante de gaz qui peut être dégagé pendant l'agitation. Si une semblable scorie est versée dans l'agitateur et refroidie dans celui- ci,de manière à être déchargée à un état visqueux plutôt épais, une partie considérable du gaz dégagé peut être retenue dans la scorie et on obtient une structure cellulaire écumeuse légère. D'autre part, si le refroidissement pendant l'agita- tion est insuffisant pour produire une semblable viscosité, le gaz qui est dégagé par l'agitation de la scorie peut s'échapper de la scorie fluide et on peut obtenir une struc- ture compacte ne contenant pour ainsi dire aucune cavité ou poche de gaz.

On peut régler la viscosité de la scorie en faisant varier l'alimentation de l'appareil. Si celle-ci est relati- vement faible, la viscosité peut être augmentée tandis que si celle est relativement grande et que la scorie est , fortement chauffée la viscosité de cette dernière peut être diminuée lorsqu'elle traverse l'agitateur et est déchargée. La viscosité de la scorie peut aussi être réglée par l'action refroidissante résultant de l'addition par la-goulotte-26 de fine scorie froide sous forme de farine ou de grains de scorie. En faisant varier la quantité de ce mélange on'peut régler la température et la viscosité du produit déchargé.

On peut ajouter des liquides, si on le désire, pour régler la température. Lorsque la quantité de scorie déchargée doit être maintenue à peu près constante, le régla- ge de la température et de la viscosité est obtenu de pré- férence par ces additions. Si la production ne doit pas être constante, on peut assurer le réglage de la viscosité en faisant varier l'alimentation de scorie à l'appareil.

En réglant convenablement la viscosité de la scorie, lorsqu'on l'agite pour former des bulles de gaz, on peut faire varier'' la densité du produit résultant. On peut obte- nir une matière dont le poids peut varier de 260 kg. par m3 à 3.000 kg. par m 3 environ. Le poids préféré est d'envi- ron 750 kg. par m3, car alors la quantité de scorie présen- te dans le bloc est suffisante pour assurer la résistance nécessaire, et en même temps la quantité de gaz conservée suffit pour former une structure cellulaire légère, présen- tant l'aspect général du bloc représenté sur la Fig.3 du dessin.

Bien qu'il soit préférable pour des matériaux de construction de former la structure cellulaire de telle manière que les parois ne soient pas interrompues entre les poches de gaz de façon à la rendre imperméable à l'hwnidi- té, les cloisons intercellulaires peuvent être partiellement interrompues pour former une structure poreuse convenant pour l'obtention de matières filtrantes. On peut atteindre ce résultat en prolongeant le refroidissement de la scorie pen- dant l'agitation jusqu'à ce que la viscosité de la scorie soit augmentée dans une mesure telle que les parois entre les poches de gaz se rompent par leur tension superficielle sous l'effet de l'agitation.

On constatera par conséquent qu'on peut faire varier considérablement la nature du produit en réglant convena- blement la température. Par exemple, si on maintient la scorie à l'état fluide pendant l'agitation de manière que les bulles de gaz puissent s'échapper, on peut obte- nir un produit compact. Si l'on augmente la viscosité en réglant et en abaissant convenablement les températures, on peut accroître la quantité de bulles de gaz pour pro- duire un bloc de plus grande légèreté, mais présentant des parois enveloppantes continues autour des poches de gaz. Si on diminue la température encore davantage pen- dant l'agitation, ces parois finissent par se rompre, don- nant lieu à une structure spongieuse qui est perméable aux liquides.

Le produit est uniforme ou homogène, c'est-à-dire que les poches de gaz sont en moyenne du même ordre de grandeur et la matière est sensiblement exempte de grandes poches de gaz. Tout excès de gaz ou de grosses bulles développées pendant les premiers moments de l'agitation peuvent se dégager à travers la charge plus liquide au som- met de l'agitateur et s'échapper à l'atmosphère. L'agita- tion ou le malaxage auquel la scorie est soumise lorsqu' elle descend à travers l'agitateur sert à mélanger inti- mement et à malaxer la scorie, tendant ainsi à donner un produit homogène uniforme.

L'élimination des gaz de la scorie par l'agitation, même lorsqu'aucune bulle n'est retenue, facilite la coulée de la scorie. Les scories normales de hauts-fourneaux don- nent des produits qui, immédiatement après avoir été cou- lés et pendant la solidification de leur noyau, gonflent, se déforment et se rompent même, expulsant de la scorie

écumeuse de leur intérieur. L'agitation, qu'il y ait ou non des bulles retenues, tend à éviter ce gonflement et supprime ainsi ou réduit au minimum la déformation et le gon- flement des produits coulés.

Bien qu'on ait décrit le procédé en se référant particulièrement à la forme d'exécution décrite de l'appa- reil, il est évident qu'on peut employer d'autres formes d'appareils pour agiter ou malaxer la scorie en vue de dégager les gaz à une température convenablement réglée et dans les conditions de viscosité voulues, et que l'in- vention n'est par conséquent pas limitée à l'appareil spé- cial indiqué.

Bien que la scorie de haut-fourneau à sa sortie du trou de coulée constitue la scorie fondue préférée, par- cequ'elle peut être obtenue facilement et à un prix peu élevé et qu'elle contient par sa nature une quantité appro- priée de gaz en solution sursaturée, on peut employer d'au- tres scories soit des scories naturelles de foyers ou des scories préparées artificiellement, et il doit donc être enten- du que le terme Scorie Il est pris dans un sens général et n'a pas un caractère limitatif, qu'il signifie diverses ma- tières qui peuvent être obtenues artificiellement et présen- tent les caractéristiques de la scorie.

Quoiqu'on ait décrit en détail le mode d'exécution préférée de l'invention et le traitement de la scorie, il doit être entendu que l'invention peut être réalisée autre- ment sans sortir du cadre des revendications suivantes.

REVENDICATIONS.

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims

1. Procédé pour le traitement de scorie fondue con- tenant un gaz en solution sursaturée, consistant à l'agiter <Desc/Clms Page number 13> de manière à dégager le gaz.

2. Procédé pour le traitement de scorie fondue contenant un gaz en solution sursaturée, consistant à agiter la scorie pour dégager les gaz et former de l'écume et à retenir au moins une partie des gaz pendant la soli- dification de la scorie pour former une structure cellu- laire semblable à de l'écume.

3. Procédé pour le traitement de scorie fondue, consistant à l'agiter de manière à former des bulles à l'aide du gaz en solution dans la scorie.

4. Procédé pour le traitement de scorie fondue contenant un gaz, consistant à agiter la scorie fondue pour y produire des bulles de gaz pendant qu'on la re- froidit jusqu'à obtention d'une viscosité suffisante pour retenir au moins une partie des bulles de gaz dans la scorie en vue de former une écume.

5.-Procédé pour le traitement de scorie fondue, consistant à dégager les gaz maintenus en solution dans la scorie pour y former des bulles de gaz, pendant qu'on la refroidit à une température réglée de manière à former une écume solide homogène.

6. Procédé pour le traitement de scorie contenant un gaz en solution sursaturée, consistant à dégager le gaz pendant qu'on refroidit la scorie à une température réglée.

7. Procédé pour la préparation d'une scorie solide à structure cellulaire de la nature de l'écume, consistant à fondre la scorie sous pression de manière à former dans la scorie une solution gazeuse sursaturée à la pression atmosphérique et à agiter cette scorie fondue à la pres- sion atmosphérique pendant qu'on la refroidit pour lui <Desc/Clms Page number 14> donner une consistance visqueuse, afin de dégager le gaz en solution sursaturée et de former des bulles qui sont retenues dans la scorie solidifiée.

8.-Procédé pour le traitement de scorie, consis- tant à former sous pression une scorie fondue contenant du gaz, et à agiter ensuite la scorie sous une pression moindre de manière à en dégager le gaz de sa solution sursaturée.

9. Procédé pour la préparation d'une scorie solide à structure cellulaire de la nature de l'écume, consis- tant à former sous pression une scorie fondue contenant des gaz, et à agiter ensuite cette scorie sous une pression moindre pendant qu'on la refroidit de manière à dégager le gaz en solution et à former des bulles qui sont retenues dans la masse visqueuse de la scorie lorsqu'elle se solidifie.

10. Procédé pour le traitement de scorie, consis- tant à agiter celle-ci de manière à en dégager les gaz et ensuite à couler cette scorie.

11. Appareil pour traiter la scorie fondue, com- portant un dispositif pour agiter la scorie de manière à dégager le gaz qui s'y trouve en solution et un disposi- tif pour la refroidir simultanément.

12. Appareil pour traiter la scorie fondue, com- prenant un dispositif pour agiter la scorie de manière à dégager le gaz qui s'y trouve en solution et pour mélan- ger intimement l'écume de scorie ainsi produite pendant qu'on la refroidit à une température réglée de manière à former une structure cellulaire homogène de la nature de l'écume. <Desc/Clms Page number 15>

13.- A titre de produit industriel nouveau, l'écume de scorie solidifiée telle qu'on l'obtient en agitant une scorie fondue contenant un gaz en solution sursaturée tout en la refroidissant de manière à lui don- ner une consistance visqueuse.

14. A titre de produit industriel nouveau, un bloc ,de scorie moulée léger, sensiblement imperméable à l'humidité et présentant une structure cellulaire sen- siblement homogène de la nature de l'écume.

15. A titre de produit industriel nouveau, un bloc de scorie moulée léger, sensiblement imperméable à l'humidité et présentant une structure cellulaire sen- siblement homogène de la nature de l'écume, qu'on peut ob- tenir en agitant et en mélangeant intimement une scorie fondue contenant un gaz en solution sursaturée, tout en la refroidissant pour lui donner une consistance visqueuse.

16. Procédé pour le traitement de scorie, en subs- tance tel qu'il est décrit ci-dessus.

17. Appareil pour traiter de la scorie fondue, en substance tel qu'il est décrit ci-dessus et représenté sur le dessin annexé.

18. La structure de scorie produite par le pro- cédé décrit ci-dessus.