<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
procédé d'aggiomérs,tlon de silicates de calcium.
#:, Messieurs Norlilan peroy PITE et Ernest Gruntham BATCJ1JR, respectivement: à ottawa, ontario, Canada, et
EMI1.2
à Kilrnar, quebea, Canada.
La présente invention est relative a un procédé pour agglomérer les silicatesde calcium et plus particulière-
EMI1.3
ment pour lier les réfractaires contenant des silicates de calcium .substantiellement non-hydratants..
EMI1.4
L'objet de l'invention est ue prévoir une méthode ap- propriée et économique pour agglomérer des matières du 1µen- re décrit,. qui donne un produit aggloméré qui soit substan-
EMI1.5
tellement aussi résistant à l'état non cuit qu l'état cuit,, et apte à retenir une partie appréciable de sa rosis- tance 4 toutes températures en-dessous Ci8 celle du comfnen- cement de fusion.
L'invention s'applique aux matériaux qui doivent âtre moulés sur place et à des ciments réfractaires,. de même qu'aux briques,,. Elle a en vue un mélange non-cuit, lequel lorsqu'il estcoulé ou placé et séché,,possède une résistance fortement augmentée, qui soit suffisamment dur pour être manipulé facilement sans se crevasser,, qui ait
<Desc/Clms Page number 2>
une haute résistance d'écrasement à froid et qui retienne les caractéristiques réfractaires et autres caracteristi- ques désirables de la matière dont il est fait..
En réalisant l'Invention dans la pratique, on incor- pore à la substance réfractaire, contenant du silicate cal- cique substantiellement non-hydratant) un agent liant anor- ganique soluble,. lequel devient pratiquement insoluble lors- que le mélange est séché. Du carbonate sodique normal est l' agent liant préfères Mais on peut aussi employer des carbo- nates, bicarbonates, hydroxydes, fluorures, sulfures, chro- mates et arséniates solubles des métaux alcalins* La propor- tion d'agent liant pour les applications pratiques est de 0, 5 à 10% de la matière à agglomérer, mais normalement l à 3% suffisent. La quantité à employer dépend de la résistan- ce et autres propriétés qu'on désire obtenir.
Des solutions saluées de l'agent liant propulsent une résistance plus grande que les solutions non saturées, mais d'ordinaire la quantité d'agent liant employé ne sature pas la quantité d' eau requise pour tremper la masse. En effet, une objection contre l'emploi de solutions très concentrées est le f@it que la matière agglomérée est si dense que l'eau ne peut pas être chassée facilement sans que la matière ne se crevasse.
L'invention peut s'appliquer 6 toutes substances réfrac- taires qui contiennent une proportion appréciable, 20-25% par exemple ou plus, de silicate calcique substantiellement non-hydratant, c'est-à-dire un silicate calcique qui soit stabilisé contre l'hydratation et contre sa transformation en poussière. La présence d'une proportion substantielle de Ces silicate calciques est essentielle. Les curps réfrac- taires mentionnée par exemple dons le brevet belge No 411.548 contenant plus de 10% de chaux contiennent suffisamment de
<Desc/Clms Page number 3>
silicates de calcium stabilisés non-hydratants, tels que des silicates bi-calciques et tri-calciques pour pouvoir être uti- lisés suivant l'invention.
Des agrégats tels que des particu- les grossières de silicate calcique ou des matières inertes, telles que de la silice ou des minerais de chrome, peuvent être Incorporés dans la matière sans détruire le pouvoir ag- glomerant de l'agent li@nt et dans de tels cas,, la teneur du mélange en liant de silicate calcique peut descendre jusque 3 ou 4%.
Du silicate mono calcique ne se lie pas à ces réactifs, mais des mâchefers contenant des silicates bi-calciques et tri-calciques, s'ils sont stabilisés contre hydratation et contre la transformation en poussière, s'agglomèrent facile- ment.. Des silicates non-hydratants ayant un.rapport en poids chaux ; silice de 1,4 à 5,o forment le constituant essentiel de matières pouvant âtre agglomérées suivant l'invention.Une certaine proportion de matière fine doit être présente comme d'ordinaire dans les procédés (L'agglomération du genre décrite Les silicates Calcique; fins agissent avec le composé anorga- nique soluble en présence de l'eau avec ce résultat qu'en sè- chant,;
la masse devient dure- et résistante. par exemple,, dans le mode de réalisation préféré de l' invention,, une substance réfractaire cuite à mort fabriquée comme décrit dans le brevet belge No 411.548 avec une compo- sition :
EMI3.1
OaO 6102 < .c.2oa F&20S 8' Yg0 ' ----- ---- ----- ----- -- 20 , o^ '?8% 2,% SJ6% 3,% 6.Z ,6µ ayant 25% ou plus de silicate de calcium stabiliser et broyée par exemple en grains de 2,5mm jusque poussière, est trempée dans le récipient humide employé ordinairement avec une quan- tité suffisante d'eau pour permettre le moulage et avec 1 à 2% de carbonate sodique anhydre.
Le carbonate sodique peut
<Desc/Clms Page number 4>
être ajouté à l'état de solution dans l'eau (lA tremp@ge ou bien sous forme solide, finement divisé ,en même temps que l'eau.. Lorsque la masse est mélangée de manière uniforme elle peut être moulée, pressée et séchée par tous moyens ordinaires et est apte à être employée comme briques, ou pour être moulée sur place, ou comme ciment refractaire.
Tandis que l'agent liant anorganique peut être employé seul,, de préférence, il est ordinairement employé avec une petite 'quantité,. 1% par exemple, d'une substance liante organique, telle que in dextrine ou le résidu concentré provenant de l' évaporation de liqueur de sulfite.. Cette addition facilite le moulage de la matière et permet l'emploi de moins d'agent liant anorganique,. en réduisant sinsi la possibilité d'en- nuis dus aux fissures..
Des agents liants anorganiques mentionnés, on profère employer le carbonate sodique et le carbonate potassique et quoique ce dernier soit plus cher que le premier, il peut être préféré, à cause de sa plus haute solubilité, lorsqu'on doit employer une quantité relativement grande de liant avec peu d'eau. Dans certains cas, des combinaisons de carbonates de sodium et de potassium peuvent être avantageusement @tili- sées, à cause du degré de solubilité ae mélanges des deux sels.
Tandis que la raison pour l'efficacité spéciale de ces agents liants anorganiques avec des matières contenant du si- licate calcique comme décrit n'est pas clairement comprise, on peut dire qu'on ne peut pas obtenir un tel effet avec des matières contenant du silicate de magnesium ou avec de la ser- pentine sans le silicate calcique stabilisé. Non seulement la résistance obtenue en séchant des mélanges de ces matières est faible, mais leur immersion dans l'eau suffit pour désagréger la masse ou pour réduire sa cohésion au point qu'elle peut s' émietter entre les doigts..
D'autre part, les produits fabri
<Desc/Clms Page number 5>
qués suivant 1'invention peuvent être complètement plongés dans l'eau pendant des mois sans aucune désagrégation,, ou bien après séchage,, sans aucune perte appréciable de résis- tance. Des briques ayant une resistance à l'écrasement à froid de 800 Kilos par cm2 ou davantage peuvent facilement être obtenues par la présente invention..
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
process of aggiomers, tlon of calcium silicates.
# :, Messrs Norlilan peroy PITE and Ernest Gruntham BATCJ1JR, respectively: in ottawa, ontario, Canada, and
EMI1.2
in Kilrnar, Quebea, Canada.
The present invention relates to a process for agglomerating calcium silicates and more particularly
EMI1.3
ment for binding refractories containing calcium silicates .substantially non-hydrating ..
EMI1.4
The object of the invention is to provide a suitable and economical method for agglomerating materials of the first described. which gives an agglomerated product which is substantial
EMI1.5
so much as strong in the uncooked as in the fired state, and able to retain an appreciable portion of its pinkness at all temperatures below that of the melt comfnent.
The invention applies to materials which must be molded on site and to refractory cements. as well as bricks ,,. It has in view an uncooked mixture, which when poured or placed and dried, possesses greatly increased strength, which is hard enough to be easily handled without cracking, which has
<Desc / Clms Page number 2>
high resistance to cold crushing and which retains the refractory and other desirable characteristics of the material of which it is made.
In carrying out the invention in practice, the refractory substance containing substantially non-hydrating calcium silicate is incorporated with a soluble abnormal binding agent. which becomes practically insoluble when the mixture is dried. Normal sodium carbonate is the preferred binding agent. However, soluble carbonates, bicarbonates, hydroxides, fluorides, sulfides, chromates and arsenates of alkali metals can also be used. * Proportion of binding agent for practical applications is 0.5-10% of the material to be bonded, but normally 1-3% is sufficient. The amount to be used depends on the strength and other properties desired.
Approved solutions of the binding agent provide greater resistance than unsaturated solutions, but usually the amount of binding agent employed does not saturate the amount of water required to quench the mass. Indeed, an objection against the use of highly concentrated solutions is the fact that the agglomerated material is so dense that the water cannot be easily removed without the material cracking.
The invention is applicable to any refractory material which contains an appreciable proportion, for example 20-25% or more, of substantially non-hydrating calcium silicate, i.e. a calcium silicate which is stabilized against. hydration and against its transformation into dust. The presence of a substantial proportion of these calcium silicates is essential. The refractory curps mentioned for example in Belgian Patent No. 411,548 containing more than 10% lime contain sufficient
<Desc / Clms Page number 3>
stabilized non-hydrating calcium silicates, such as bicalcium and tri-calcium silicates, so that they can be used according to the invention.
Aggregates such as coarse particles of calcium silicate or inert materials, such as silica or chromium ores, can be incorporated into the material without destroying the binding power of the li @ nt agent and in the material. in such cases, the content of the mixture of calcium silicate binder may drop to 3 or 4%.
Monocalcium silicate does not bind to these reagents, but bottom ash containing bicalcium and tri-calcium silicates, if they are stabilized against hydration and against transformation into dust, easily agglomerate. Silicates non-moisturizers having a lime weight ratio; silica of 1.4 to 5, o form the essential constituent of materials capable of being agglomerated according to the invention. A certain proportion of fine matter should be present as usual in the processes (The agglomeration of the kind described Calcium silicates; fines act with the soluble anorganic compound in the presence of water with this result that when dried;
the mass becomes hard and resistant. for example, in the preferred embodiment of the invention, a death-fired refractory substance made as described in Belgian Patent No. 411,548 with a composition:
EMI3.1
OaO 6102 <.c.2oa F & 20S 8 'Yg0' ----- ---- ----- ----- - 20, o ^ '? 8% 2,% SJ6% 3,% 6 .Z, 6µ having 25% or more of calcium silicate to stabilize and ground, for example in grains of 2.5mm until dust, is soaked in the humid container usually employed with a sufficient quantity of water to allow the molding and with 1 to 2% anhydrous sodium carbonate.
Sodium carbonate can
<Desc / Clms Page number 4>
be added in the state of solution in water (the quenching or in solid form, finely divided, at the same time as the water. When the mass is mixed uniformly it can be molded, pressed and dried by any ordinary means and is suitable for use as bricks, or for being cast in place, or as refractory cement.
While the inorganic binding agent can be employed alone, preferably, it is ordinarily employed in a small amount. 1%, for example, of an organic binding substance, such as dextrin or the concentrated residue from evaporation of sulphite liquor. This addition facilitates the molding of the material and allows the use of less binding agent. inorganic ,. thus reducing the possibility of damage due to cracks.
Of the inorganic binding agents mentioned, sodium carbonate and potassium carbonate are employed, and although the latter is more expensive than the former, it may be preferred, because of its higher solubility, when a relatively large amount of sodium is to be employed. binding with little water. In some cases, combinations of sodium and potassium carbonates can be advantageously used, because of the degree of solubility of the mixtures of the two salts.
While the reason for the special effectiveness of these inorganic binding agents with materials containing calcium silicate as described is not clearly understood, it can be said that such an effect cannot be obtained with materials containing calcium. magnesium silicate or with ser- pentine without the stabilized calcium silicate. Not only is the resistance obtained by drying mixtures of these materials low, but their immersion in water is enough to break up the mass or to reduce its cohesion to the point that it can crumble between the fingers.
On the other hand, the products made
<Desc / Clms Page number 5>
Those according to the invention can be completely immersed in water for months without any disintegration, or after drying, without any appreciable loss of strength. Bricks having a cold crush resistance of 800 Kilos per cm2 or more can easily be obtained by the present invention.