<Desc/Clms Page number 1>
Coulis réfractaire résistant à des températures peu élevées.
Dans les installations de fours de natures diverses u- tilisées dans l'industrie chimique, par exemple dans le cas des cylindres de séchage, d'installations de calcination,etc. on a besoin d'un coulis réfractaire, qui devient suffisamment solide et dur aux températures relativement basses, auxquel- les les substances chimiques traitées peuvent être exposées, qui en même temps n'est pas détruit par l'attaque chimique de ces substances et qui possède également une résistance méca- nique suffisante.
ne
Les coulis réfractaires utilisés habituellement/répon- dent pas à ces conditions parée que ce n'est qu'à des tempé- ratures, qui dépassent de beaucoup 1000 C, qu'ils acquièrent de @
<Desc/Clms Page number 2>
la consistance par la concrétion ou l'agglomération de l'ar- gile qu'ils contiennent et qu'ils sont attaqués par les pro- duits chimiques les plus différents. on a essayé d'effectuer une concrétion à des températures peu élevées en ajoutant des fondants à ces coulis réfractaires. Des coulis de ce genre sont d'usage courant, par exemple sous la designation "ciment de cornues" et "ciment de moufles". Toutefois, même en vue de durcir ce coulis, il faut toujours des températures supérieu- res à 800 qui très souvent ne sont pas atteintes dans les fours chimiques mentionnés ci-dessus.
En vue de remédier à cet inconvénient on a donc conçu d'idée de maçonner les fours chimiques avec des ciments ou des coulis à base de silicate de potasse ou de soude, c'est à dire avec des mélanges de quartz pulvérisé et de matières analogues et d'une solution de silicate de potasse; des cou- lis de ce genre à base de silicate de potasse se sont toute- fois rarement conservés.
Il est vrai qu'un certain nombre de briques aspirent, grâce à leur porosité, assez d'humidité du coulis, de sorte qu'il se produit un certain durcissement; toutefois déjà quand on chauffe avec précaution, mais au plus tard quand on arrive à des températures relativement élevées, il se produit des fissures et des fentes, qui entrainent jusqu'à la destruction de toute la maçonnerie et qui la ren- dent perméable. Si, à côté de la formation de fissures de cet- te nature il se produisait encore de fortes attaques par les substances chimiques traitées ou par des gaz de fours à action destructrice, les installations de fours deviendraient bien vite inutilisables.
La raison principale de cet inconvénient est que le quartz ou le sable de quartz, qui est généralement utilisé comme composant principal du coulis et aussi d'autres matières de remplissage utilisables, ont une dilatation complètement différente sous l'action de la chaleur et se comportent thermiquement très d'une façon très différente en comparaison
<Desc/Clms Page number 3>
des briques de la maçonnerie elle-même, qui doivent souvent être très denses, presque comme en poterie. En outre il faut ajouter que justement dans le cas des briques denses et peu poreuses, qui présentent des avantages pour des utilisations de ce genre, le coulis qui contient du silicate de potasse, ne durcit que très difficilement.
En effet, ce coulis parait dans une certaine mesure solide en réalité à la surface, mais reste toutefois complètement mou et pâteux à l'intérieur des joints. La conséquence de la prise défectueuse et surtout de la dilatation thermique variable du coulis et des briques est alors une destruction de la maçonnerie, même quand le .chauffage est effectué avec précaution.
La présente invention évite ces inconvénients en ce sens que l'on choisit comme substance de remplissage pour le cou- lis à base de silicate de potasse des substances dont la dila- tation à la chaleur, après traitement avec du silicate de po- tasse est bien adaptée à la dilatation à la chaleur de la ma- tière à brique traitée. En outre, il peut s'agir de mélanges de substances de même dilatation sous l'action de la chaleur que de mélanges de substances de dilatation différente sous l'action de la chaleur, dont la coopération donne à l'ensemble du coulis à peu près la même dilatation sous l'action de la cha- leur que la matière à briques. Le coulis se concrefie à des tem- pératures assez basses ; il conserve sa résistance même à une tem- pérature relativement élevée, et il résiste bien à des attaques chimiques.
Les matières de remplissage et les matières additionnel- les du coulis sont choisies ou composées avantageusement de façon conhue, de telle sorte qu'il se produit un durcissement complet avec le silicate de potasse, même à l'abri de l'air, On peut par exemple mélanger de l'acide silicique ou bien des silicates, qui réagissent très facilement avec l'alcali du si- lieate de potasse en formant des masses, qui durcissent bien;
<Desc/Clms Page number 4>
on peut ajouter cependant aussi d'autres substances connues, qui peuvent durcir d'elles-mêmes ou qui accélèrent la phase de dur- cissement en troublant l'équilibre chimique dans le silicate de potasse, comme par exemple le silicium, les alliages de sili- cium, les métaux légers en mélange, les sels acides, les sels d'ammonium et les sels de bases d'ammonium.
Pour la prépara- tion du coulis on peut utiliser aussi d'une manière connue des solutions de silicate de potasse, dans lesquelles la proportion moléculaire de SiO2 : R 0 est plus grande que 3,5 : 1.
On peut utiliser aussi pour préparer du coulis des sili- cates de potasse, qui ne sont pas ajoutés de la manière ordi- naire à l'état de solution, mais sous forme de poudre solide de silicate de potasse facilement qoluble dans l'eau froide.
Ces silicates de potasse solides se dissolvent quand le coulis est préparé et déterminent une liaison aussi favorable des substances de remplissage que les solutions commerciales de si- licate de potasse. En général, les silicates de potasse aoli- des ont un point de fusion plus élevé que les silicates de po- tasse contenus dans les solutions commerciales et conviennent pour cette raison surtout pour des coulis, qui doivent résis- ter à des températures relativement élevées.
Dans le but de produire la concrétion à des températures relativement élevées on ajoute au coulis, en cas de besoin,des fondants appropriés, comme du feldspath, de la baryte, etc.
Exemples d'exécution:
Les briques du revêtement intérieur se dilatent d'en- viron 0,2 % jusqu'à 600 , tandis que, par exemple, le sable de quartz se dilate d'environ 1 % jusqu'à cette température. On a donc préparé des mélanges, dans lesquels, on a ajoute au quartz à forte dilatation du verre de quartz à dilatation très faible ou bien on a mélangé des matières constituants ayant une dila- tation moyenne à la chaleur:
<Desc/Clms Page number 5>
a) 50 parties de verre de quartz amorphe pulvérisé,
40 " de poudre de ciment de silicate de potasse (poudre de quartz avec additions, dont le ré- sultat est que le ciment se durcit lui-même),
10 " de baryte. b) 70 parties de brisure résistant aux acides finement pul- vérisée,
20 " de poudre de verre,
10 " de baryte.
Les dilatations à la chaleur du coulis produit suivant l'invention et ces dilatations comparées à celles des briquas de revêtement intérieur et d'un coulis ordinaire contenantdu quartz sont les suivantes:
EMI5.1
<tb> température <SEP> coulis <SEP> suivant <SEP> briques <SEP> de <SEP> coulis <SEP> de <SEP> poudre
<tb>
<tb> mélange <SEP> a) <SEP> revêtement'' <SEP> de <SEP> quartz <SEP> et <SEP> sili-
<tb>
<tb> ou <SEP> b <SEP> ) <SEP> intérieur: <SEP> eate <SEP> de <SEP> potasse,é-
<tb>
<tb> ventuellement <SEP> avec
<tb>
<tb> additions <SEP> afin <SEP> que
<tb>
<tb> le <SEP> mélange <SEP> se <SEP> dur-
<tb>
EMI5.2
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ cisse lui-même.
EMI5.3
<tb>
0 <SEP> - <SEP> 3002 <SEP> 0,05 <SEP> % <SEP> 0,07 <SEP> % <SEP> 0,17 <SEP> %
<tb>
<tb> 0 <SEP> - <SEP> 400 <SEP> 0,09% <SEP> 0,11% <SEP> 0,34 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> 0 <SEP> - <SEP> 500 <SEP> 0,20 <SEP> % <SEP> 0, <SEP> 16 <SEP> % <SEP> 0, <SEP> 69 <SEP> %
<tb>
<tb> 0 <SEP> - <SEP> 6002 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> % <SEP> 0,20 <SEP> % <SEP> 1,02 <SEP> %
<tb>
Le mélange a) doit être préparé avec une solution commerciale de silicate de potasse et le mélange a) est sé- paré avec une solution de silicate de potasse, dont la pro- portion moléculaire de SiO2 : R20 est plus grande que 3, 5 : .
Pour des températures élevées (au-dessus de 6002) on se sert pour le traitement du mélange a) au lieu d'une solution de silicate de potasse d'un silicate solide facilement soluble, pulvérisé finement, la quantité est à peu près égale à 5 % du mélange sec. coulis
A titre de comparaison, on a aussi préparé/du/composé de poudre de quartz et d'une solution de silicate de potasse et on a utilisé ce coulis pour la maçonnerie. Tandis que la prise du coulis produit suivant l'invention commençait déjà, après peu de temps et que ce coulis était déjà bien durci a- près 24 heures, la prise des coulis de poudre de quartzite et de silicate de potasse seul n'était pas encore finie même après dix semaines.
<Desc/Clms Page number 6>
Les coulis préparés suivant l'invention se sont conser- vés également lorsque l'on a chauffé la maçonnerie terminée.
Ils devenaient durs comme la pierre et ne présentaient pas de fissures d'aucune sorte. Des coulis à base de poudre de quartz et d'une solution de silicate de potasse présentaient déjà de fortes fissures après le premier chauffage, même quand le coulis se durcissait déjà de lui-même par suite d'additions spéciales ou d'un choix correspondant du silicate de potasse.
EMI6.1
$ E V : N '9 I Ç A T I 0 N S .
1/ Coulis réfractaire résistant à des températures peu élevées composé de substances de remplissage ou de mélanges de substan- ces de remplissage et d'une solution de silicate de potasse, caractérisé en ce que les substances de remplissage employées ou les mélanges de substances de remplissage possèdent après leur traitement avec le silicate de potasse, à peu près la même dilatation sous l'action de la chaleur que les matériaux formant les briques de la maçonnerie.
<Desc / Clms Page number 1>
Refractory grout resistant to low temperatures.
In furnace installations of various kinds used in the chemical industry, for example in the case of drying cylinders, calcination installations, etc. what is needed is a refractory grout, which becomes sufficiently strong and hard at relatively low temperatures, to which the treated chemicals can be exposed, which at the same time is not destroyed by chemical attack of these substances and which also has sufficient mechanical strength.
born
The refractory grouts usually used / do not meet these conditions because it is only at temperatures, which greatly exceed 1000 C, that they acquire from @
<Desc / Clms Page number 2>
the consistency by the concretion or agglomeration of the clay they contain and that they are attacked by the most different chemicals. attempts have been made to concretize at low temperatures by adding fluxes to these refractory grouts. Grouts of this kind are in common use, eg under the designation "retort cement" and "muffle cement". However, even in order to harden this grout, temperatures above 800 are still required, which very often are not achieved in the chemical ovens mentioned above.
In order to remedy this drawback, the idea was therefore conceived of masonry the chemical ovens with cements or grouts based on potassium silicate or soda, that is to say with mixtures of pulverized quartz and similar materials. and a solution of potash silicate; coatings of this kind based on potash silicate have, however, rarely been preserved.
It is true that a certain number of bricks suck, thanks to their porosity, enough moisture from the grout, so that a certain hardening takes place; however, already when heated carefully, but at the latest when the temperature is relatively high, cracks and cracks occur, which lead to the destruction of all the masonry and make it permeable. If, in addition to the formation of cracks of this nature, there were still strong attacks by the treated chemicals or by destructive furnace gases, the furnace installations would very quickly become unusable.
The main reason for this disadvantage is that quartz or quartz sand, which is generally used as the main component of grout and also other usable fillers, have completely different expansion under the action of heat and behave thermally very in a very different way in comparison
<Desc / Clms Page number 3>
bricks from the masonry itself, which often have to be very dense, almost like pottery. In addition, it should be added that precisely in the case of dense and not very porous bricks, which have advantages for uses of this kind, the grout which contains potash silicate only hardens with great difficulty.
Indeed, this grout appears to a certain extent solid in reality on the surface, but nevertheless remains completely soft and pasty inside the joints. The consequence of the defective setting and especially of the variable thermal expansion of the grout and the bricks is then a destruction of the masonry, even when the heating is carried out with care.
The present invention avoids these drawbacks in the sense that substances are chosen as the filler for the potash silicate base coat, the heat-expansion of which after treatment with potash silicate is low. well suited to heat expansion of treated brick material. In addition, it may be mixtures of substances of the same expansion under the action of heat as mixtures of substances of different expansion under the action of heat, the cooperation of which gives the whole grout to little nearly the same expansion under the action of heat as the brick material. The coulis concentrates at fairly low temperatures; it retains its strength even at relatively high temperature, and it resists chemical attack well.
The fillers and the additional grout materials are advantageously chosen or composed in such a way that complete hardening takes place with the potassium silicate, even in the absence of air. for example, mixing silicic acid or silicates, which react very easily with the alkali of the potash silicate, forming masses, which harden well;
<Desc / Clms Page number 4>
However, it is also possible to add other known substances which can harden on their own or which accelerate the hardening phase by disturbing the chemical equilibrium in the potash silicate, such as for example silicon, silicon alloys. - cium, mixed light metals, acid salts, ammonium salts and base ammonium salts.
Potash silicate solutions in which the molecular proportion of SiO2: R0 is greater than 3.5: 1 can also be used in the preparation of the slurry in a known manner.
Potash silicates, which are not added in the usual way in solution, but in the form of solid powder of potash silicate readily soluble in cold water, can also be used for the preparation of the slurry. .
These solid potash silicates dissolve when the grout is prepared and cause the fillers to bind as favorably as commercial potash silicate solutions. In general, ally potash silicates have a higher melting point than the pot silicates contained in commercial solutions and are therefore especially suitable for grouts, which must withstand relatively high temperatures.
In order to produce the concretion at relatively high temperatures, suitable fluxes, such as feldspar, barite, etc., are added to the grout, if necessary.
Execution examples:
The interior facing bricks expand by about 0.2% up to 600, while, for example, quartz sand expands by about 1% up to this temperature. Mixtures were therefore prepared, in which either high-expansion quartz glass was added to very low-expansion quartz glass or component materials with medium heat expansion were mixed:
<Desc / Clms Page number 5>
(a) 50 parts of powdered amorphous quartz glass,
40 "of potash silicate cement powder (quartz powder with additions, the result of which is that the cement hardens itself),
10 "of barite. B) 70 parts of finely powdered acid-resistant breakage,
20 "of glass powder,
10 "of barite.
The heat expansions of the grout produced according to the invention and these expansions compared to those of the interior lining briquas and of an ordinary grout containing quartz are as follows:
EMI5.1
<tb> temperature <SEP> grout <SEP> following <SEP> bricks <SEP> of <SEP> grout <SEP> of <SEP> powder
<tb>
<tb> mixture <SEP> a) <SEP> coating '' <SEP> of <SEP> quartz <SEP> and <SEP> sili-
<tb>
<tb> or <SEP> b <SEP>) <SEP> inside: <SEP> eate <SEP> of <SEP> potash, é-
<tb>
<tb> possibly <SEP> with
<tb>
<tb> additions <SEP> so <SEP> that
<tb>
<tb> the <SEP> mix <SEP> gets <SEP> hard-
<tb>
EMI5.2
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ cisse himself.
EMI5.3
<tb>
0 <SEP> - <SEP> 3002 <SEP> 0.05 <SEP>% <SEP> 0.07 <SEP>% <SEP> 0.17 <SEP>%
<tb>
<tb> 0 <SEP> - <SEP> 400 <SEP> 0.09% <SEP> 0.11% <SEP> 0.34 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> 0 <SEP> - <SEP> 500 <SEP> 0.20 <SEP>% <SEP> 0, <SEP> 16 <SEP>% <SEP> 0, <SEP> 69 <SEP>%
<tb>
<tb> 0 <SEP> - <SEP> 6002 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP>% <SEP> 0.20 <SEP>% <SEP> 1.02 <SEP>%
<tb>
The mixture a) must be prepared with a commercial solution of potassium silicate and the mixture a) is separated with a solution of potassium silicate, the molecular proportion of SiO2: R20 of which is greater than 3.5: .
For high temperatures (above 6002) mixture a) is used for the treatment instead of a potassium silicate solution of an easily soluble solid silicate, finely pulverized, the quantity is approximately equal to 5% of the dry mixture. grout
For comparison, a / compound of quartz powder and a solution of potassium silicate was also prepared and this grout was used for masonry. While the setting of the grout produced according to the invention had already started, after a short time and this grout had already hardened well within 24 hours, the setting of the grouts of quartzite powder and of potash silicate alone was not. still finished even after ten weeks.
<Desc / Clms Page number 6>
The grouts prepared according to the invention were also preserved when the finished masonry was heated.
They were getting hard as a rock and had no cracks of any kind. Grouts based on quartz powder and potash silicate solution already showed strong cracks after the first heating, even when the grout was already hardening on its own as a result of special additions or a corresponding choice. potash silicate.
EMI6.1
$ E V: N '9 I Ç A T I 0 N S.
1 / Refractory grout resistant to low temperatures composed of filling substances or mixtures of filling substances and a solution of potash silicate, characterized in that the filling substances used or mixtures of filling substances have after their treatment with silicate of potash, about the same expansion under the action of heat as the materials forming the bricks of the masonry.