BE497488A - - Google Patents

Description

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  PERFECTIONNEMENTS RELATIFS A UN PROCEDE'DE FABRICATION DE SILICATES
INORGANIQUES   SYNTHETIQUES.   



     L'invention   concerne la fabrication de mullite synthétique. 



   La mullite pure est une matière réfractaire très avantageuse parce qu'elle consiste en cristaux qui s'enchevêtrent étroitement et qui lui donnent une bonne résistance mécanique, et parce qu'elle ne contient pas de réseau vitreux ayant tendance à se séparer de la matière en service comme conséquence de l'abaissement de sa fusibilité par une attaque chimi- que extérieureo      
Par calcination à haute température, d'ordinaire supérieure à 
1400 C. de kaolin (AlO3.2SiO2.2H2O) ou de cyanite ou sillimanite (qui re- présentent deux formes cristallines différentes de Al2O3.SiO2). ou d'autres silicates d'aluminium, il est relativement facile de favoriser la croissance de cristaux de mullite, dont la formule est   approximativement.,   3 Al2O3.2SiO2;

   mais dans les matières ainsi produites, il existe un résidu de silice (SiO2) en excès, d'ordinaire sous la forme   d'un   réseau vitreux. Ce réseau vitreux de silice est nuisible dans les réfractaires pour fours à bassins servant à la fusion du verre à partir des matières premières parce que, dans les condi- tions existant dans ces fours,il a tendance à être attaqué par les   poussiè-   res alcalines et les gaz du four, ce qui a pour résultat un abaissement de sa fusibilité et sa séparation de la matière réfractaire en laissant une structure poreuse ouverte qui peut se désagréger en service. 



   Ainsi, si on peut préparer un réfractaire de mullite qui ne con- tient pas de réseau vitreux pouvant produire des endroits faibles par sa sé- paration de la masse en présence de poussières alcalines,   etc.,   on peut pro- fiter entièrement des propriétés mécaniques et chimiques particulièrement bonnes de la mullite pure comme réfractaire pour des conditions de marche à températures élevées. 

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   Des essais de fabrication de réfractaires entièrement en mullite par introduction de la quantité correcte d'alumine   (A1203)   nécessaire à sa combinaison avec cet excès de silice, aboutissant d'ordinaire à un mélange 
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 de muuiteg corindon (forme cristalline particulière de l'alumine) et sili- ce. On a constaté par exemple que la calcination d'un mélange de   sillimani-   te (roche naturelle) broyée et   d'alumine,   dans les proportions existant dans la mullite, donne une matière qui contient de la mullite et du corindon. 



   Ao BRADLEY et A.L. ROUSSIN (voir Transactions of the Ceramic Society, (1932), 31, 422) décrivent des mélanges pour porcelaines qui., par un examen aux rayons   X,   donnent des spectres semblables mais non-identiques   àcelui   de la mullite et ils proposent de dénommer la matière   "Porzite"o     H.P.ROOKSBY   et J.H.

   PARTRIDGE (voir Journal of the Society of Glass Technology, (1939) 23,338) décrivent les résultats d'un examen aux rayons X de la structure de mullite et sillimanite artificielles et natu- relleso Ils contestent l'idée de BRADLEY & ROUSSIN que leur Porzite soit un nouveau silicate d'aluminiumet identifient trois formes de mullite à   savoirs   
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 1 - Alpha -mullite o- Elle contient 72% de Al 2 03 et 28% de Si02 en poids; sa formule est 3   Il 203 .2   SiO2. 



   On n'a décelé cette forme dans aucun échantillon naturel mais on l'a préparée synthétiquement en broyant ensemble de la silice pure   (Si02)   et de l'alumine pur (Al2O3) dans les proportions voulues, et en calcinant le mélange à   1750 Ga   On n'a pas connaissance que cette matière ait été moulée en articles formés. 
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  2.- Bta-mullte.- Elle contient 72% à 78, de A1203 et 28% & 22% de Si02 en poids; sa formule est approximativement 3 A1203o2Si02a 
Le spectre aux rayons X de cette matière correspond à celui trouvé pour les cristaux de mullite existant dans ces blocs de fours à bas- sin fondus électriquement   (électro-coulés),   et à celui de la mullite natu- 
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 relle de l'Amérique du Nord. On prépare artificiellement une substance très semblable au point de vue cristallographique en mélangeant de la silice pure (SiO2) avec de l'alumine pure (1.203) en excès sur ce qui correspond au rap- port de 72 d'alumine à 28 de silice, et en calcinant le mélange à 180000. 



  30- Gamma-mullite o - On la trouve dans des échantillons de ma- tière naturelle de l'île de Mull (d'où le nom de   mullite)o   On a préparé une matière très analogue en suivant le procédé décrit dans-le primo plus 
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 haut pour la synthèse de l'alpha-mullitee mais en--remplaçant 1% de l'alumine (Al2 03) par 1% de titanie (i02) ou par moins de 1% d'oxyde ferrique (Fe2O3). 



   La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de mullite synthétique suivant lequel on calcine à une température d'au moins   1500 C   un mélange intime d'alumine et de silicate d'aluminium lié au moyen d'un composé organique de silicium, mélange dans lequel les proportions des ingrédients sont telles que le rapport de l'alumine à la silice dans le mélange calciné soit compris entre 72% et 78% en poids d'alumine et entre 28% et 22 % en poids de silice. 



   La température de calcination doit être d'au moins   1500    mais on peut atteindre une température plus élevée, par exemple de 1650 à   1700 C   

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 lorsqu'on veut produire une matière très denseo 
Le silicate d'aluminium (tel que la cyanite ou sillimanite) doit être de grande pureté, et il faut broyer finement le silicate   d'alumi-   nium et   l'alumine,   c'est-à-dire qu'ils doivent passer à travers des tamis   dont les mailles ont une ouverture de 0,076 mm (200 mesh) ou moins o   
Le composé organique de silicium consiste de préférence en si- licate d'éthyle ou un mélange de silicates   d'éthyle,

     telle la matière ven- due sous l'appellation Ester de silicium et contenant   d'ordinaire   40 à 47% en poids de silice (SiO2).   Onpeut   avantageusement utiliser l'ester de si-   licium   en solution dans l'eau ou sous forme de dispersion dans un mélange alcool-eau, et on peut régler la quantité d'ester de silicium ainsi intro- duite dans le mélange de façon correspondant à la consistance voulue pour rendre le mélange final solide, aussi peu que 1% en poids du mélange sec pouvant convenir dans certains casa et des expériences ont montré qu'une quantité de 5% en poids du mélange sec donne des résultats très   efficaces.   



   Il faut mélanger les ingrédients très intimement. Lorsque l'ester de silicium se   décompose;,   la silice pure produite se trouve sous un état très finement divisé et est plus réactive que la silice ordinaire fi- nement broyée. Cette silice étant introduite sous forme de solution ou de dispersion, on peut admettre qu'elle est distribuée de façon très uniforme. 



   L'exemple suivant montre comment le procédé de l'invention peut être mis à   exécution-.   



   On mélange 500 grs de sillimanite sous forme de roche naturel- le contenant 58% (= 290   grs)de   Al2O3 et 39% (= 195 grs) de Sio2, broyée pour passer au tamis à ouvertures de mailles de   0,076   mm (200   mesh),   avec 500 grs d'alumine calcinée, Al2o3,broyée de manière à passer au même ta- mis et 247 cm3 d'ester de silicium (contenant 46,5% en poids de silice, équivalant à 112 grs de   SiO)   dans une solution   alcool-eau   qui consiste en 60 cm3   d'alcool,   et 27 cm3 d'eau. Ainsi, le rapport de l'alumine totale à la, silice totale dans le mélange est de 72 sur 28.

   On calcine le mélan-   ge   après lui avoir donné la forme de l'objet désiré, à une température com- prise entre 1650 C et   1700Ce   en le chauffant dans un four chauffé au gaz et à Pair. Le produit consiste en alpha-mullite synthétiqueo 
En augmentant légèrement le rapport de l'alumine à la silice, on peut préparer la bêa-mullite d'une manière analogue. 



   Pour la fabrication de produits réfractaires destinés à être utilisés dans la fabrication du verre, l'expérience montre que le composé d'aluminium ici décrit doit être calciné à une température d'au moins 1500 C. 



   Le mélange convient éminement bien pour être pressée pilonnée vibré ou coulé à la forme voulue avant la calcination. On obtient la teneur en humidité qui convient au procédé de moulage utilisé en réglant la quanti- té d'eau dans le mélange et en soumettant le mélange à un séchage si   néces-   saire; il durcit très rapidement dans l'air chaud. 



   La porosité de la matière produite peut être réduite par broyage après calcination, puis nouvelle agglomération au moyen d'un liant organique tel que l'alcool polyvinylique, puis moulage et recalcination. 



   On peut utiliser une mullite synthétique préparée suivant la pré- sente invention comme liant pour certains autres produits   réfractairess   par 

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 exemple le corindon, mais pas avec des matières telles que le   zirconium   avec lequel la mullité réagirait pour abaisser le point de fusion du mélange. 
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 REVENDICATIONS c," 
1) Procédé de fabrication de mullite synthétique caractérisé en ce qu'on calcine à une température d'au moins 1500 C un mélange intime d'alumine et de silicate d'aluminium. lié au moyen d'un composé organique de silicium,, les proportions des ingrédients étant telles que le rapport de l'alumine à la silice dans le mélange calciné soit compris entre 72 et   78%   en poids de   Al203   et entre 28% et 22% en poids de SiO2.

Claims (1)

1. 2) Procédé suivant la revendication l, caractérisé en ce que le composé organique de silicium est un silicate d'éthyle.

   3) Procédé pour la fabrication de mullite synthétiques en substance comme décrit avec référence à l'exemple citée 4) Matière réfractaire entièrement en mullite, préparée par le procédé suivant l'une quelconque des revendications précédenteso 5) Article réfractaire entièrement en mullite., par exemple un bloc ou pote comprenant des silicates inorganiques synthétiques en soi.