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" Procédé pour améliorer l'agglomération ou le dessèchement de matières pulvérulentes.. par vibration "
L'on connaît.un procédé au moyen duquel on peut augmenter la compacité etpar suite la.. résistance à la traction et/ou à la compression,, de certains-agglomérés et qui consiste à soumettre à une action de vibration, par exem- ple de l'ordre de 3.000 à 6.000 vibrations à la minute, le mélange des substances qui doivent former finalement l'agglo- ' mère. Cette action de vibration est communiquée à ce mélange avant que 11 agglomération soit réalisée ou même qu'elle soit pratiquement commencée.
L'action de vibration dopne en géné-, ral de meilleurs résultats lors.que le mouvement vibratoire
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a une direction parallèle à celle de la force qui tendrait à déplacer les dites substances si celles-ci étaient libres dans l'espace. Cette action vibratoire est appliquée à la ou aux substances à traiter au moyen d'appareils vibreurs, par exemple des appareils électriques, à balourd ou à excen- trique, que l'on fixe sur le récipient qui contient cette ou ces substances, ou mieux, en plaçant ce récipient sur une table vibrante.
C'est ainsi, par exemple, qu'en faisant agir des vibrations dans le sons vertical sur un mélange de cailloux, de sable, de ciment et d'eau, propre à former un béton après qu'il a fait prise, on arrive à doubler la résistance méca- nique de ce béton. Les vibrations appliquées à la masse du mélange se transmettent aux substances composant celui-ci et les font glisser les unes par rapport aux autres de telle manière que de l'eau remonte à la surface et que les cailloux et les grains de sable s'orientent et glissent les uns par rapport- aux autres do mnnièro à diminuer la volume des espa- ces compris entre eux et à en éliminer l'air occlus, ces espaces se remplissant plus complètement de ciment et d'eau que si aucune action vibratoire n'était communiquée au mé- lange.
Malg les résultats remarquables obtenus par le dit procédé, il y aurait avantage à augmenter encore, dans pres- que tous les cas de la pratique, la résistance des bétons.
De même, dans la fabrication des dents artificiel- les à partir de porcelaine en poudre que l'on soumet ensuite à une cuisson entraînant une fusion plus ou moins complète, l'application d'une action vibratoire a pour effet d'assurer un arrangement granulaire réciproque des grains du mélange de porcelaine pulvérisée et d'eau que l'on met en oeuvre,
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qui comporte alors entre les grains des espaces moins nombreux et plus petits que s'il n'avait pas été appliqué d'action vibratoire.
L'on sait également-combien !il est difficile et coûteux d'agglomére ou même seulement de dessécher des, ma- tières solides qui se trouvent à l'état collofdal dans un excipient ou véhicule liquide. Il en est ainsi, par exemple, de la tourbe et.aussi des schlamms dont on rencontre, comme déchets industriels, des quantités considérables'que les conditions économiques ne permettent pais d'agglomérer avec avantage.
S'il était possible, par un procédé simple et bon marché, de débarrasser ces matières d'une partie impor- tante de leur eau, leur agglomération serait grandement faci- litée et valoriserait notamment ces matière's. Or, dans, le cas de tourbes fraîchement extraites des marais, et qui con- tiennent, tant à l'extérieur qu'à l'intérieur des cellules qui les composent, une quantité-d'eau pouvant aller au total jusqu'à 90% en poids de leur masse globale, l'emploi de presses hydrauliques puissantes'et de certains dispositifs filtrant permet tout au plus de réduire cette quantité à 50 %. l'eau des cellules n'étant pas expulsée. L'application d'une action de vibration à ces matières 'ne permet pas davan- tage, à elle seule, de conduire à ce but.
L'agglomération d'autres matières encore, que l'on mélange avec un liquide ou une solution liquide, pour en faire une pâte moulable ou boudinable, serait décerne rèndue plus avantageuse et les produits'obtenus-seraient de meilleure qualité si la quantité de liquidé ou de' solution, par exemple d'eau ou de solution de silicate de soude, de dextrine, de mélasse, de produits d'lmydrolsde des matières cellulosiques,
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do gommes, de sucres, de protéines, do collc, de résines naturelles ou synthétiques utilisée pour former la pâte qui doit être moulée ou boudinée, était diminuée et si, en même temps, l'arrangement granulaire réciproque des grains à agglomérerse trouvaitfacilité pendant qu'une vibration leur est appliquée.
La présente invention a pour objet un procédé qui permet d'obtenir ce résultat dans tous los cas où l'on veut former, avec l'intervention d'une action de vibration, un aggloméré avec une matière solide qui se trouve sous forme de grains, morne lorsque ces grains sont mélangés à de l'eau sous forme d'une dispersion ou d'une émulsion ou encore se trouvent totalement ou partiellement à l'état colloïdal comme c'est, par exemple, le cas pour la tourbe, les schlamms, les résidus de la vinification, de la sucrerie ou de la sucrate- rie.
Le procédé suivant l'invention facilite l'agglomé- ration des matières du genre défini ci-dessus et permet d'ob- tenir des agglomérés plus compacts, plus denses, moins poreux et ayant une résistance mécanique accrue pour une même puis- sance des appareils d'agglomération. Il donne la possibilité de réduire la quantité d'eau mise en oeuvre et par suite le vo-lume des appareils de mélange, le poids des substances à transporter aux appareils de moulage, l'encombrement de ces derniers et leur puissance pour une même densité finale des agglomérés. Dans -Le cns de matières en suspension colloïdale comme la tourbe, ce procédé assure l'évacuation d'une grande proportion, non seulement de l'eau servant d'excipient, mais également de=l'eau contenue à l'intérieur des cellules.
Dans tous les cas, il permet de réduire le temps d'application de
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l'action vi.bratoire pour l'obtention d'un même arrangement granulaire de la ou les matières traitées, ou bien. pour une même durée de vibration, d'améliorer ledit arrangement gra- nulaire avec tous les avantages.en résultant.
Ce procédé consiste essentiellement à incorporer à la masse que l'on veut¯,agglomérer ou simplement dessécher - et qui comprend la matière pulvérulente à agglomérer ou à dessécher, un liquide, une solution ou une émulsion, et, éventuellement un ou plusieurs liants - un dispersant mouil- lant en quantité suffisamment grande pour que l'arrangement granulaire prenne, sous l'effet de la vibration, une struc- turé améliorée, selon laquelle'la distance moyenne entre les centres de gravité ou de figure des grains de matière.solide à agglomérer ou à desséch'er est diminuée,.ce' qui a pour effet d'augmenter la quantité de liquide, par exemple d'eau, qui est expulsée du mélange par la vibration.
La proportion de mouillant dispersant que, 1,'.on met en oeuvre pour obtenir ce résultat ne peut être fixée, d'une manière générale, par aucune loi.'L'on fera pour chaque cas particulier des expériences préliminaires'-pour déterminer la proportion qui donne le résultat que l'on veut obtenir. Si l'on part d'une quantité égale à des traces de dispersant-mouillant et que l'on augmente progres- sivement la quantité .on remarque que pour chaque cas d'appli- cation d'une même action de vibration l'amélioration de l'arrangement granulaire cr.oît'généralement mais que l'amé- lioration devient constante à pàrtir d'une certaine quantité.
Il n'y aura donc pas avantage à dépasser cette' quantité puisque en l'utilisant on aura déjà atteint le meilleur
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résultat. Une adjonction de dispersant-àouillantb corbes-
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pondant à 0,05 à 0,25 % en poids de la matière pulvérulente à agglomérer conviendra en général pour obtenir un bon ré- sultat.
Les dispersants-mouillants qui conviennent pcur l'application du procédé sont ceux qui ne forment pas, avec les substances et composés chimiques en présence, des combi- naisons qui détruiraient ces dispersants-mouillants et diminueraient par trop ou annihileraient leur action. Là encore des essais préliminaires permettent de déterminer si tel dispersant-mouillant connu peut être adopté ou doit être rejeté . D'une maniere générale les dispersants- mouillants utilisés dans l'industrie textile conviennent pour l'application du procédé. On mettra par exemple en oeuvre des dérivés que l'or. obtient par la sulfonation des corps gras, des acides gras, des alcools gras, des dérivés des acides gras tels que les esters ou les amides de ces acides.
On peut ainsi utiliser des dispersants-mouillants du commerce qui sont à base de produits obtenus par la condensation et la sulfonation d'hydrocarbures aromatiques avec. une ou plusieurs aldéhydes, ou encore des produits du même genre obtenus à partir des dérivés de ces hydrocarbures ou, do même, des produits que l'on obtient en faisant agir un corps insoluble dans.l'eau contenant de l'hydrogène actif, sur l'oxyde d'éthylène, en choisissant les pro- duits de cette classe qui sont solubles dans l'eau, ainsi que des composés obtenus par la sulfonation des résidus qui sont laissés lors de la distillation de l'aldéhyde benzoique,
Un autre genre de produits convient également pour l'application du procédé,
à savoir les produits d'origine végétale qui ont une propriété'mouillante lorsqu'ils sont
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dissous dans l'eau, tels par exemple que la saponine la ré- glisse ou les lessives provenant du traitementdes matières cellulosiques par les sulfites .ou bisulfites.
L'action de vibration' utilisée dans la mise en oeuvre du procédé suivant, l'invention peut 'être de de celle normalement utilisée dans la.fabrication d'agglomérés par vibration, par exemple de 3000 à 6000 vibrations l'ordre minute. à la
Par l'application du procédé ci-dessus décrit, on peut réduire de 40 %, ou.même davantage la proportion de l'eau dans un mélange riche destiné à former un béton,, et aug- menter parallèlement la .résistance mécanique dubéton, en met- tant en oeuvre une proportion de dispersant-mouillant de 2 à 4 % (deux à quatre pour mille) par rapport au poides de l'eau.
Voici des exemples non limitatifs de réalisation de l'invention.
Exemple 1.
En partant, suivant la technique usuelle, d'un mé- lange riche ayant la composition suivante :
Gravillon 0,800 m3
Sable de rivière .................. 0.400 m3
Ciment Portland de lère qualité ... 400 kg. on obtient, après vibration, un béton ayant une résistance à la compression de 350 kg par cm2.
Si, conformément à l'invention, on fait intervenir, avec les mêmes quantités de matières solides, 150 gr d'un dis- persant-mouillant tel que le sel de soude d'un produit de con- densation sulfoné de la naphtaline avec le formol',, et¯ une quantité d'eau réduite à 50 1, on obtient après.vibration un
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béton possédant une résistance à la compression supérieure à 700 kg par cm2. La porosité d'un tel béton est en outre trois fois moins élevée qué celle du béton précédent.
Exemple 2.
Dans l'agglomération de schlamms provenant du la- vage de charbon et contenant 25 à 30 % d'eau, la vibration aven adjonction de 0,05 à 0,1% du poids de l'eau à extraire de dis- persant-mcuillant donne un produit ne contenant plus que 5 à 6% d'eau. En faisant intervenir alors 3 à 5% de ciment par rapport au poids des schlamms ainsi concentrés, on obtient des briquettes très solides.
Exemple 3.
A un mètre cube d'une tourbe à 80% d'oau, contenant 200 kg de matière sèche, on ajoute 400 gr du dispersant-mouil- lant indiqué à l'exemple 1, dissous dansde l'eau provenant d'une extraction précédente. On laisse macérer, puis on vibre pendant une durée de 70 à 140secondes suivant la puissance colloïdale de la tourbe, en prenant soin, suivant une techriqu, déjà connue en soi, de placer à la surface supérieure de la tourbe une tôle libre épousant le contour intérieur du réci- pient qui c.ontient la tourbe. L'eau est expulsée. On retire un tourteau de tourbe de ?40 à 280 kg qui ne contient plus que 20 à 25% d'eau. Les eaux d'extraction sont envoyées dans les ma- laxeurs ou dans des bacs d'attente en vue d'économiser le dis- persant-mouillant mis en oeuvre.
Exemple 4.
En incorporant à des charbons flottés sortant de laverie un dispersant-mouillant tel que celui utilisé à l'exem- ple 1, danr la proportion de 0,005% du poids de l'eau à ex- traire, on ramène par vibration la teneur en eau de ces char-
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bons à 2 à 4%.
Des résultats analogues sont 'obtenus en traitant de la même façon des minerais métalliques..
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"Method for improving the agglomeration or drying out of powdery materials .. by vibration"
A process is known by means of which the compactness and consequently the tensile and / or compressive strength of certain agglomerates can be increased, and which consists in subjecting to a vibrating action, for example. Ple of the order of 3,000 to 6,000 vibrations per minute, the mixture of substances which must ultimately form the agglomerate. This vibrating action is imparted to this mixture before agglomeration is achieved or even substantially started.
Vibrating action generally produces better results than vibratory movement.
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has a direction parallel to that of the force which would tend to move the said substances if they were free in space. This vibratory action is applied to the substance (s) to be treated by means of vibrating devices, for example electric, unbalance or eccentric devices, which are fixed on the container which contains this or these substances, or better , by placing this container on a vibrating table.
Thus, for example, by making vibrations in the vertical sound act on a mixture of pebbles, sand, cement and water, suitable for forming a concrete after it has set, we arrive to double the mechanical resistance of this concrete. The vibrations applied to the mass of the mixture are transmitted to the substances composing it and cause them to slide relative to each other in such a way that water rises to the surface and the pebbles and grains of sand orient themselves. and slide relative to each other so as to decrease the volume of the spaces between them and to eliminate the occluded air therefrom, these spaces filling more completely with cement and water than if no vibratory action is taken. was communicated to the mixture.
Despite the remarkable results obtained by the said process, it would be advantageous to further increase, in almost all cases of practice, the strength of the concrete.
Likewise, in the manufacture of artificial teeth from powdered porcelain which is then subjected to a firing resulting in a more or less complete fusion, the application of a vibratory action has the effect of ensuring an arrangement reciprocal granular of the grains of the mixture of powdered porcelain and water which is used,
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which then comprises spaces between the grains less numerous and smaller than if it had not been applied to vibratory action.
It is also known how difficult and expensive it is to agglomerate or even only to dry out solids which are in the collofdal state in a liquid carrier or vehicle. This is the case, for example, with peat and also with slurries, of which considerable quantities are encountered as industrial waste which economic conditions do not permit to agglomerate with advantage.
If it were possible, by a simple and inexpensive process, to rid these materials of a large part of their water, their agglomeration would be greatly facilitated and in particular would enhance these materials. Now, in the case of peat freshly extracted from the marshes, and which contain, both outside and inside the cells which compose them, a quantity of water which may in total go up to 90 % by weight of their overall mass, the use of powerful hydraulic presses and certain filtering devices makes it possible at most to reduce this quantity to 50%. the water from the cells is not expelled. Applying a vibrating action to these materials does not, on its own, further accomplish this goal.
The agglomeration of still other materials, which are mixed with a liquid or a liquid solution, to make a moldable or plodding paste, would be awarded more advantageous and the products obtained would be of better quality if the quantity of liquid or solution, for example water or sodium silicate solution, dextrin, molasses, hydrol products of cellulosic materials,
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of gums, sugars, proteins, collc, natural or synthetic resins used to form the dough which is to be molded or sausage, was reduced and if, at the same time, the reciprocal granular arrangement of the grains to agglomerate was found to be easier while 'a vibration is applied to them.
The present invention relates to a process which makes it possible to obtain this result in all cases where it is desired to form, with the intervention of a vibrating action, an agglomerate with a solid material which is in the form of grains. , dull when these grains are mixed with water in the form of a dispersion or an emulsion or else are found totally or partially in the colloidal state as is, for example, the case for peat, schlamms, residues from winemaking, sugar refinery or sugar refinery.
The process according to the invention facilitates the agglomeration of materials of the type defined above and makes it possible to obtain agglomerates that are more compact, more dense, less porous and having increased mechanical resistance for the same power of the materials. agglomeration devices. It gives the possibility of reducing the quantity of water used and consequently the volume of the mixing devices, the weight of the substances to be transported to the molding devices, the size of the latter and their power for the same density. final agglomerates. In -Cns of colloidal suspended matter such as peat, this process ensures the evacuation of a large proportion, not only of the water serving as an excipient, but also of = the water contained inside the cells .
In all cases, it makes it possible to reduce the application time of
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the vi.bratoire action to obtain the same granular arrangement of the material (s) treated, or else. for the same duration of vibration, to improve said granular arrangement with all the resulting advantages.
This process consists essentially in incorporating into the mass that one wants, to agglomerate or simply to dry - and which comprises the pulverulent material to be agglomerated or to dry out, a liquid, a solution or an emulsion, and, optionally one or more binders - a dispersant wetting in an amount large enough so that the granular arrangement, under the effect of vibration, assumes an improved structure, according to the mean distance between the centers of gravity or of shape of the grains of matter. solid to be agglomerated or dried is reduced, which has the effect of increasing the quantity of liquid, for example water, which is expelled from the mixture by the vibration.
The proportion of dispersant wetting agent which is used to obtain this result cannot be fixed, in general, by any law. "Preliminary experiments will be carried out for each particular case" - to determine the proportion that gives the result that we want to obtain. If we start with a quantity equal to traces of dispersant-wetting agent and that we gradually increase the quantity, we notice that for each case of application of the same vibrating action the improvement The granular arrangement usually grows, but the improvement becomes constant from a certain amount.
There will therefore be no advantage in exceeding this quantity since by using it we will have already achieved the best
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result. An addition of dispersant-to-wettingb corbes-
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0.05 to 0.25% by weight of the powdery material to be agglomerated will generally be suitable for obtaining a good result.
The dispersant-wetting agents which are suitable for the application of the process are those which do not form, with the chemical substances and compounds present, combinations which would destroy these dispersant-wetting agents and would diminish or annihilate their action too much. Here again, preliminary tests make it possible to determine whether such a known dispersant-wetting agent can be adopted or must be rejected. In general, the dispersants-wetting agents used in the textile industry are suitable for the application of the process. For example, derivatives such as gold will be used. obtained by sulfonation of fatty substances, fatty acids, fatty alcohols, fatty acid derivatives such as esters or amides of these acids.
It is thus possible to use commercial dispersants-wetting agents which are based on products obtained by the condensation and sulfonation of aromatic hydrocarbons with. one or more aldehydes, or even products of the same type obtained from derivatives of these hydrocarbons or, likewise, products which are obtained by causing an insoluble body to act in water containing active hydrogen, on ethylene oxide, by choosing products of this class which are soluble in water, as well as compounds obtained by the sulphonation of the residues which are left during the distillation of benzoic aldehyde,
Another type of product is also suitable for the application of the process,
namely products of plant origin which have a wetting property when they are
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dissolved in water, such as, for example, saponin slurries or the lyes resulting from the treatment of cellulosic materials with sulphites or bisulphites.
The vibrating action used in carrying out the following process, the invention may be of that normally used in the manufacture of agglomerates by vibration, for example from 3000 to 6000 vibrations per minute. to the
By applying the process described above, it is possible to reduce by 40%, or even further, the proportion of water in a rich mixture intended to form a concrete, and at the same time increase the mechanical resistance of the concrete, using a proportion of dispersant-wetting agent of 2 to 4% (two to four per thousand) relative to the weight of the water.
Here are non-limiting examples of embodiment of the invention.
Example 1.
Starting, according to the usual technique, from a rich mixture having the following composition:
0.800 m3 gravel
River sand .................. 0.400 m3
1st quality Portland cement ... 400 kg. a concrete having a compressive strength of 350 kg per cm2 is obtained after vibration.
If, in accordance with the invention, 150 g of a dispersant-wetting agent such as the sodium hydroxide of a sulfonated condensate of naphthalene with sodium hydroxide are used with the same quantities of solids. formalin ',, and ¯ a quantity of water reduced to 50 1, one obtains after vibration a
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concrete with a compressive strength greater than 700 kg per cm2. The porosity of such concrete is also three times lower than that of the previous concrete.
Example 2.
In the agglomeration of slurries coming from the washing of coal and containing 25 to 30% of water, the vibration with the addition of 0.05 to 0.1% of the weight of the water to be extracted from dispersant-moisturizer. gives a product containing only 5 to 6% water. By then bringing in 3 to 5% of cement relative to the weight of the slurries thus concentrated, very solid briquettes are obtained.
Example 3.
To one cubic meter of an 80% water peat, containing 200 kg of dry matter, 400 g of the dispersant-wetting agent indicated in Example 1, dissolved in water from a previous extraction, are added. . We let macerate, then we vibrate for a period of 70 to 140 seconds depending on the colloidal power of the peat, taking care, following a technique, already known in itself, to place on the upper surface of the peat a free sheet matching the contour inside the container which contains the peat. The water is expelled. A peat cake weighing 40 to 280 kg is removed which contains only 20 to 25% water. The extraction water is sent to the mixers or to waiting tanks in order to save on the dispersant-wetting agent used.
Example 4.
By incorporating a dispersant-wetting agent such as that used in Example 1 into the float coals coming out of the laundry, in the proportion of 0.005% of the weight of the water to be extracted, the water content is reduced by vibration. of these char-
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good at 2 to 4%.
Similar results are obtained by treating metal ores in the same way.