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PROCEDE'POUR .LE TRAITEMENT,DE LA TOURBE.
La présente invention se rapporte à un procédé pour le traite- ment de la tourbe.
La tourbe que l'on rencontre dans la nature, comportant encore toute son humidité naturelle, n'est pas homogène. Les couches marécageuses les plus profondes, ont perdu leur structure fibreuse dans une mesure plus ou moins large, elles ont une coloration foncée et sont de ce fait dénommées tourbes noires. Dans les couches supérieures, les fibres sont encore en par- tie intactes. Elles peuvent être enlevées et être utilisées dans des buts divers. Elles sont d'une coloration claire qui va jusqu'au brun foncé. Cette tourbe, dénommée tourbe blanche est, après séchage à l'air libre, une masse meuble, donc inutilisable pour la combustion, et de plus, elle contient en- viron 25% d'eau. Elle est défibrée, comprimée en balles de 75 Kgs environ et utilisée comme tourbe d'épandage ainsi que dans l'horticulture.
Elle est fortement hygroscopique, son volume augmentant considérablement lors de 1' absorption de l'eau. Des sols sablonneux mélangés à de la tourbe deviennent imperméables à l'eau de pluie et le sel ferme devient-meuble. Dans les marais la tourbe contient 900% d'eau. Alors que le bois séché à l'air contient envi- ron 10% d'eau, la tourbe, dans les mêmes conditions, en contient 25%. L'eau est liée colloidalement à la fibre et ne peut être éliminée que par chauffage à environ 100 C. Mais dès que la tourbe séchée de cette manière vient en con- tact avec de l'eau, elle absorbe cette dernière et la lie. Il est clair que même sous de hautes pressions, l'eau de liaison ne peut être expulsée. Une grande partie de l'eau, même non liée, ne peut être éliminée par pression.
Parfois, une certaine quantité d'eau reste après la fibres dans d'autres cas ce sont les propriétés de la tourbe qui empêchent l'élimination de l'eau par pression. L'exemple suivant servira d'explications
D'un échantillon de tourbe aux taux d'humidité qu'elle avait dans le marécage, pesant 350 gr. et de 35 gr. de tourbe sèche, on peut élimi- ner par simple pression à la main, 125 gr. d'eau, c'est-à-dire 40%. Mais la
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teneur en eau est encore égale au quintuple de la touxbeo Si l'on comprime les 225 gr. restant à une pression de 400 Kgs par Cm2, 85 gr. environ subsis- tent encore qui se composent de 40% de tourbe sèche et de 60% d'eau.
Etalée par pression sur une surface de 72 cm2 la galette a une épaisseur de 10mm. environ, mais se détend à la sortie du moule à 25 mm., et se comporte donc comme une éponge. La tourbe séchée à l'air ayant un poids par unité de volu- me d'environ 0,2, augmente considérablement son volume. C'est précisément cette propriété qui est utilisée dans la tourbe d'épandage et dans son addi- tion au sol dans l'horticuLture. Plus la couche dont l'eau est à éliminer par pression est épaisse, plus est défavorable le rapport tourbe sèche à eau. Qu'il soit mentionné pour la comparaison avec le bois, que le bois de hêtre déroulé perd environ 10% de sa longueur au séchage.
Ces propriétés de la¯.tourbe empêchent sa mise en valeur pra- tique.
La présente invention a pour objet un procédé de traitement de la tourbe à l'aide duquel ces propriétés désavantage¯uses de cette derniè- re sont éliminées.
Conformément à l'invention, la tourbe, au taux d'humidité qu' elle comporte dans les marais est libérée, sans traitement préalable, par pr.ession, d'une partie'aussi grande que possible de l'eau qu'elle contient, elle est ensuite introduite dans un autoclave,, chauffée dans ce dernier à une température supéreure à 100 C tout en étant soumise à une pression supérieu- re a une atmosphère.
A titre d'exemples on décrira ci-dessous certains modes d'exé- cution du procédé.
La tourbe, produit de départ, comportant encore le taux d'hu- midité qui lui est propre dans les marais;, est libérée de la moitié de son eau par un traitement entre des cylindres d'écrasement. 'La tourbe qui ne comporte qu'à ce stade que 20% de substances sèches, est chauffée dans un autoclave à 170 à 180 , la pression de cet autoclave croissant à 7 à 8 atmos- phères. La transformation de la tourbe ne peut être réalisée que dans une solution acide. Des acides forts, tels que l'acide chloridrique, accélèrent le processus. Ils présentent toutefois l'inconvénient d'attaquer fortement les appareils. Très souvent il est inutile d'ajouter des acides faibles étant donné que la tourbe est toujours légèrement acide, de sorte que l'attaque aci- de des appareils n'est que très faible.
Les 350 gr. de tourbe humide mentionnée ci-dessus, traités dans l'autoclave peuvent facilement être réduits, par pression manuelle, de 225 gr. à 120 gr. Dans les mêmes conditions que celles indiquées ci-dessus si l'on comprime sous pression, il subsiste 55 gr. avec 35 gr. de tourbe sèche et 20 gr. d'eau;, c'est à dire 62% de tourbe et 38% d'eau. Si on laisse ces 55 gr. exposés à l'air pendant une nuit, l'eau s'évapore complètemer @ et on obtient 35 gr. de tourbe sèche.
Un gonflement par l'eau ne se produit plus.
Par chauffage à 180 on détruit complètement la structure fi- breuse. A 150 , et l'on peut même dire à 120 C, la transformation de la tour- be est réalisée, sans que la structure fibreuse soit détruite. Pour- plusieurs usages, par exemple pour des briquettes, les fibres ne sont point gênantes et l'on peut même dire que pour des plaques destinées à l'industrie du meuble, il est intéressant de conserver la structure fibreuse car dans ces conditions les plaques peuvent être clouées et travaillées plus facilement. Toutefois, il faut indiquer que dans ce cas là, l'allongement n'est pas complètement éli- miné lorsque la plaque se trouve être humidifiée. Le comportement se rapproche de celui du bois.
Si l'on prépare la tourbe à environ 140 à 150 , si L'on éva- cue l'eau par pression et si l'on sèche par évaporation ou encore par chauf- fage à 100 à 120 , on obtient alors une poudre qui se laisse travailler comme de la poudre de bakélite. Par traitement sous pression et à une température de l'ordre de 170 à 180 , la transformation de la tourbe se poursuit comme si
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l'on avait chauffé d'un seul coup à 180 dans l'autoclave.
Il en résulte plusieurs possibilités de fabrication très importantes pour la pratique. La teneur en eau est très importante lors du chauffage dans l'autoclave. S'il n'existe pratiquement point d'eau, la transformation ne se fait que très difficilement. Pour réaliser la transformation assez rapi- dement, ainsi que dans une mesure suffisante, il suffit qu'il y ait une partie d'eau pour une partie de tourbe sèche. Une teneur supérieure en eau est favorable pour la transformation.
Avant le chargement d'un autoclave, on peut préchauffer la tourbe mouillée à 100 C, et ce préchauffage pourrait être éxécuté avanta- geusement par utilisation de la chaleur des eaux chaudes d'écoulement.
L'exécution pratique du procédé conforme à l'invention peut également se faire de la façon suivante
Exemple 1 -
La tourbe humide comportant environ 20% de substances sèches est introduite dans des moules et soumise à une pression. Dans ce cas le poids par unité de volume peut au maximum être de 1,0 car une compression plus impor- tante est rendue impossible du fait de l'existence de l'eau. Pour des plaques à poids par unité de volume de 0,5, la pression est à peine de 3 Kg par cm2.
Cette pression est la même que celle utilisée dans la fabrication de plaques légères pour constructiono Pour un poids par unité de volume de 0,9 il faut utiliser environ 60 Kg par cm20 Environ 20 plaques sont introduites simul- tanément dans l'autoclave et chauffées à environ 150 à 180 C. Après transfor- mation, on évacue par pression l'eau qui s'est assemblée et l'on provoque la volatilisation de l'eau résiduelle dans l'autoclave utilisé comme appareil à vidéo
Exemple 2 -
La tourbe mouillée, éventuellement préchauffée à 100 C, est in- troduite dans l'autoclave et¯portée à environ 140à 150 , la pression se ré- glant automatiquement sous forme de pression de vapeurAprès transformation. la majorité de l'eau est évacuée par 'pression et le matériau est séché soit dans un vide ou à des températures allant jusqu'à 120 .
On obtient alors une poudre sèche de couleur griseo Cette poudre se laisse travailler en plaque comme de la poudre de bakéliteo La poudre ou les plaques peuvent être pres- sées, dans une presse à profiler en éléments ayant des profils diverso A l' aide d'une presse étagée on peut fabriquer des plaques d'épaisseur et de di- mensions désirées. Le poids par unité de volume dépend de la pression alors que la qualité est fonction de la températureo Des plaques destinées par ex- emple à l'industrie du meuble n'ont pas besoin d'être chauffées à des tempé- ratures supérieures à 120 a Dans ce cas la structure fibreuse reste en géné- ral intacte; elle n'est détruite que vers 170 à 180 ce qui fait que les plaques deviennent alors plus résistantes contre certaines influences.
Le poudre ou les plaques peuvent être travaillées pour constituer des corps formés de diverses natures tout-comme avec la bakélite. La masse coule mieux que de la bakélite ordinaire., de sorte que l'on doit faire attention à ne pas refouler du moule une masse trop importante. Cette condition est à respec- ter lors de la construction d'objets formés et la poudre doit éventuellement être travaillée comme une matière thermo-plastique.Dans certains cas il est indiquée ou même nécessaire, d'éliminer les faibles quantités d'acides fai- bles, ou de les neutraliserd'ajouter des matières facilitant le glissement ainsi qu'éventuellement des colorants. Les propriétés dépendent du degré de compression et de la température à laquelle est exécuté le travail.
Les con- ditions les plus favorables se rencontrent pour des compressions les plus élevées,, c'est à dire environ 1,4 pour le poids spécifique et 180 pour la température de la phase opératoire de la pression,, et elles correspondent alors;, tout au moins presque., aux propriétés d'une masse de bakélite.
Il est bien entendu que l'on peut également ajouter en quan- tités variables une résine artificielle, cette addition se faisant avanta- geusement après la préparation dans l'autoclave
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Exemple 3
Dans des presses à profiler, on peut travailler de la bakélite sous pression ainsi que par chauffage;, de manière à produire d'une façon con- tinue des profilés.
Ainsi que cela est indiqué ci-dessus une production semblable peut être réalisée avec de la tourbe traitée. On peut même aller plus loin, entasser la tourbe mouillée, la préparer sous pression et chaleur et éliminer immédia- tement l'eau. Si l'on désire par la suite préparer des profilés, on déshy- drate, suivant le poids spécifique que l'on veut atteindre, non pas en tota- lité, et l'on forme les profilés. Si l'on désire obtenir une poudre, on réa- lise la déshydratation restante sans application de pression. Grâce à ce mo- de de réalisation, il est possible de passer,en une seule opération, de la tourbe mouillée au profilé ou à la poudre même telle qu'elle a été indiquée dans l'exemple 2.
Il semble qu'il se produit pendant l'exécution du procédé con- forme à l'invention, une distillation lente, éventuellement une saccharifi- cation d'une partie de la tourbe.
Suivant la durée du traitement de la tourbe dans l'autoclave, la pression utilisée et la température mise en oeuvre, la masse obtenue de- vient, lors du pressage, plus ou moins dense et dure sans qu'il soit be- soin de faire appel à un liant.
Exemple 4 :
Lors du traitement de la tourbe mouillée avec addition de produits alcalins tels que de la lessive, de la soude, de la chaux, on peut constater l'apparition de propriétés nouvelles du produit. Il est vrai que la fibre est partiellement détruite, ainsi que cela résulte de la constata- tion sur certains essais, mais .il faut indiquer que ces fibres sont de toure façon détruites dans une mesure plus ou moins importante lors de l'opération de pressage. Ceci ne constitue toutefois pas un inconvénient, mais présente au contraire un avantage dans certains cas d'utilisation. En premier il faut indiquer qu'il en résulte, sans addition de matières colorantes, une colora- tion tout à fait uniforme et régulière du corps obtenu par pression.
Un autre résultat consiste en ce que le produit séché est beau- coup plus dur que le produit obtenu en réaction acide., et la densité augmen- te. Du point de vue de la technique de pressage, on obtient, dans les produits préparés suivant le processus alcalin, des résultats très précieux : 1 / le danger de formation de poches d'air est diminuée 2 / la brillance de la sur- face de l'objet pressé est plus prononcée sans qu'il soit besoin d'une addi- tion quelconque, 3 / la préparation de la tourbe se sépare plus facilement du moule, 4 / on augmente considérablement la faculté d'écoulement ainsi que la dureté.
Une tourbe préparée suivant le procédé sus-indicué se prêter du fait de sa grande résistance, à la fabrication d'éléments ayant à supporter de fortes charges, par exemple elle se prête pour la construction et particu- lièrement bien toutes les fois que l'inaction de la forme est de prime impor- tance. On a également pu constater qu'une préparation de tourbe ainsi traitée présente un caractère d'incombustibilité supérieur à celui que possède la pré- paration acide, c'est à dire que l'ignition dangereuse qui est plus grande dans le cas de la tourbe rouge que dans la lignite, peut être évitée.
La préparation dans l'autoclave se fait comme dans les exemples 1 à 3, avec toutefois la différence qui consiste dans l'addition de composants alcalins. Le traitement ultérieur du produit se fait également de la même façon.
Exemple 5
Le traitement de la tourbe dans cet exemple se distingue des précédents uniquement en ce que ledit traitement est neutre.
Exemple 6 :
Dans cet exemple le traitement de la tourbe se distingue des
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traitements précédents en ce qu'après la préparation acide ou neutre dans l'autoclave, on ajoute des alcalis.
Les produits fabriqués suivant les procédés décrits ci-dessus peuvent servir de produits de remplacement pour le bois, pour des plaques, pour des plaques de construction, ainsi que pour des corps moulés de divers genres. Les préparations de tourbe sous forme de poudre peuvent également servir, quand elles sont mélangées avec de la bakélite ou des résines arti- ficielles, à la fabrication de produits les plus variés.
De la même manière, on peut également fabriquer des plaques et des profilés.
Comprimée sous forme de briquettes, la tourbe traitée suivant le procédé décrit peut être utilisée, avec de grands avantages économiques, comme combustible. Dans ce cas on peut utiliser un autoclave pourvu d'une vis d'Archimède ou d'un autre élément semblable à l'aide duquel la tourbe est déshydratée et comprimée.
Les eaux chaudes d'écoulement peuvent en outre être utilisées pour le préchauffage des autoclaves ainsi que pour l'élimination de l'eau résiduelle de la tourbe préparée.
Ainsi que cela a déjà été mentionné, la tourbe humide telle qu'on la trouve dans la nature, n'est pas homogène. C'est pour cette raison que le procédé doit être adapté aux conditions variables si l'on veut que la tourbe,suivant son caractère propre, qu'il s'agisse de la tourbe blanche ou de la'tourbe.. noire;, présente, après le traitement dans l'autoclaves des carac- téristiques constantes, Particulierement dans le cas ou la tourbe préparée doit être utilisée pour des opérations de moulage, on a pu constater qu'il est avan- tageux de la soumettre à un traitement supplémentaire d'oxydation. Dans ce cas, le procédé consiste à oxyder la masse après la préparation par ad- dition par exemple d'eau oxygénée, d'hypochlorure calcique, d'hypochlorite de sodium, d'oxygène atmosphérique et autres corps semblables.
La réaction entamée ainsi se poursuit très rapidement, et après séchage la masse possè- de des propriétés nouvelles et précieuses. Pour obtenir des propriétés par- ticulières on peut également ajouter des produits chimiques tels que la glycérine. Si dans ce cas on provoque un chauffage très élevé, la glycérine n'est pas éliminée lors de l'opération de pressage., contrairement à ce qui se passe par exemple avec la paraffine. Ceci montre que la glycérine est liée dans une mesure plus ou moins importante.
Suivant le but d'utilisation, il est en outre souvent nécessai- re de soumettre la tourbe préparée à un nettoyage. En effets chaque genre de tourbe comporte des matières composantes solubles à l'eau. Dans certains cas., ces matières sont indésirables. Elles peuvent toutefois être éliminées par distillation dans un Soxhlett. On doit veiller à ce que la masse ne de- vienne pas sèche. On peut également soumettre à un tel traitement les corps moulés lorsqu'ils sont chauffés dans l'autoclave avec une faible quantité d'eau. L'eau dissout les matières composantes solubles et provoque un dur- cissement simultané du corps moulée de sorte que ce dernier devient alors insensible à l'eau.
La déshydratation de la tourbe est de très grande importance.
On a pu constater qu'il est avantageux d'opérer d'abord avec une pression fai- ble et d'augmenter cette pression vers la fin. La tourbe marécageuse mouillée ne se laisse déshydrater ni avec des pressions faibles, ni avec des pressions élevées. Ce n'est qu'après la préparation qu'il est aisé d'éliminer l'eau.
L'utilisation d'une pression faible présente l'avantage qui consiste en ce que la masse de tourbe ne peut s'échapper ni à travers des pores, ni à tra- vers les interstices.La plus grande partie de l'eau peut être éliminée à l'aide d'une pression faible. La cohésion de la matière ainsi obtenue est tellement élevée, qu'on peut par exemple la scier ou bien la travailler avec des moyens mécaniques.
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L'élimination de l'eau de la tourbe peut également être ob- tenue par centrifugation, les centrifugeuses pouvant être utilisées en mê- me temps comme autoclaves .Pour certains buts, il est avantageux de mouler la tourbe préparée sèche dans une presse à faible température, d'environ 100 C., et d'exécuter ensuite une phase de durcissement dans une étuve à une tempé- rature élevée de, par exemple, 140 C, On peut également réaliser le durcis- sement dans l'autoclave avec une quantité plus ou moins importante d'eau.
La tourbe préparée dans la vis d'Archimède est ensuite déshydra- tée à chaud de manière telle, par exemple, que l'eau s'écoule par des fentes très fines prévues à cet effet. On peut également éliminer de manière con- tinue l'eau d'une tourbe préparée dans un autoclave classique.
La tourbe préparée suivant le procédé ci-dessus peut servir à réaliser des objets divers tels que des petites boites, des étuis à cigares et à cigarettes, des empaquetages, et des récipients pour accumulateurs.
Dans la fabrication de plaques de tourbe destinées à divers usa- ges, on peut, sans avoir à prévoir une phase de pressage supplémentaire, pré- voir sur ces dernières des plaquages, des plaques de caoutchouc, des revête- ments artificiels...
REVENDICATIONS.
Ayant ainsi décrit mon invention et me réservant d'y apporter tous perfectionnements ou modifications qui me paraîtraient nécessaires, je revendique comme ma propriété exclusive et privative"
1 - Procédé pour le traitement de la tourbe, caractérisé par le fait, que la tourbe contenant le taux d'humidité qu'elle possède dans les marais est déshydratée, sans aucun traitement préalable, par simple pression, de manière à éliminer la plus grande partie de l'eau qu'elle contient, qu'el- le est introduite dans un autoclave et chauffée dans ce dernier à une tempé- rature supérieure à 100 C tout en y étant soumise à une pression supérieure à une atmosphère.