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PATES INDUSTRIELLES A TENEUR EN HUMIDITE REDUITE PAR RAPPORT A LA VISCOSITE ET
PROCEDE DE PREPARATION DE CES PATES.
La présente invention a pour objet des pâtes industrielles d'une teneur en humidité réduite par rapport à la viscosité et la préparation de telles pâtes.
Dans les pâtes industrielles, telles que les pâtes destinées à la préparation de ciment, les pâtes de strontianite obtenues dans les sucre- ries, etc. des tentatives ont déjà été faites pour diminuer la teneur en hu- midité afin d'éviter une charge d'eau inutile au cours du traitement ultérieur, et,en particulier, pour économiser dans une mesure aussi grande que possible la quantité de chaleur requise pour l'élimination de l'eau par évaporation.
Il est toutefois essentiel que la viscosité des pâtes soit maintenue à la va- leur habituelle ou que, au moins, elle ne change pas au point de provoquer des difficultés lors du traitement ultérieur, en particulier lors du passage des pâtes à travers les tuyauteries.
On connaît déjà de nombreux procédés qui permettent l'amoindris- sement de la teneur en humidité de pâtes destinées à la préparation de ci- ment, sans altération sérieuse de la viscosité. Ainsi, de nombreuses tentati- ves ont déjà été faites pour utiliser, à cet effet, des mouillants ou des substances tensio-actives de toutes sortes, en particulier des composés or- ganiques ayant un rapport intime avec les tannants ; a utilisé ces substan- ces telles quelles ou en combinaison avec d'autres substances à action liqué- fiante. On rencontre,cependant, un inconvénient;
l'action sur les pâtes des- tinées à la préparation de ciment est limitée par des phénomènes de thixotro- pie qui se manifestent simultanément, ou l'efficacité est limitée à des pâtes d'une origine et d'une composition exactement définies, et elle est absente s'il s'agit d'autres pâtes pour la préparation de ciment.,
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Or, les demandeurs ont trouvé qu'il était possible d'assurer une réduction effective de la teneur en humidité de pâtes par exemple de cel- les destinées à la préparation de ciment, et de maintenir la même viscosité à peu près intacte, lorsqu'on incorporait dans les pâtes de ce genre un sel alcalin, tel qu'un sel de sodium ou de potassium, d'un polyacide minéral, par exemple les sels alcalins d'acides polyphosphoriques, a'acides polythio- phosphoriques, d'acides polysilliciques,
d'acides polymolybdiques, d'acides polyvanadiques, d'acides polyborophosphoriques etc... On peut utiliser une ou plusieurs des substances en question. Par exemple, on peut utiliser les polyphosphates de sodium, tels que Na6P4O13 (verre de polyphosphate de sodium ou Na5P3O10), le trithio-phosphate de sodium (Na6P4O10S3), les polyvanadates de sodium répondant à la formule générale (NaVO3)n, les boro-phosphates de so- dium répondant à la formule générale C (NaB03) x (NaPO3)y@n, les polymolybdates de sodium répondant à la formule générale [(Na2MoO4) x (MoO3)y] n et d'autres, ou d'autres sels alcalins correspondants, tels que les sels de po- tassium.
La formation de ces p oly-composés s'effectue suivant les procédés généralement connus dans la littérature et, à cet effet, on fait fondre en- semble les constituants individuels correspondants. Le degré de polymérisa- tion, c'est-à-dire les valeurs respectives de x, Z et n, dépend des rapports respectifs des constituants utilisés et de la température appliquée pendant la fusion.
Dans certains cas, on a trouvé qu'il était avantageux d'appli- quer des mélanges de plusieurs de ces substances. Dans la plupart des cas, on se sert des sels de sodium mais on peut utiliser, avec des résultats simi- laires, les autres sels alcalins, en particulier les sels de potassium. Dans la série des sels alcalins de poly-acides minéraux utilisés suivant la pré- sente invention, la substance qu'il est préférable d'employer dans une pâte ainsi que la quantité à appliquer varient dans chaque cas particulier mais on peut les déterminer facilement suivant la nature de la pâte à traiter.
SI, par exemple, on a l'intention de réduire la teneur en humidité d'une pâte destinée à la fabrication de ciment, par l'addition de substances du type considéré ici, il y a avantage à amener le pH de la pâte, après l'addition de cette substance, par exemple par l'introduction de carbonate de sodium., à une valeur d'environ 6,5 à environ 9,5.
On a trouvé, suivant la présente invention, qu'avec des quanti- tés assez petites et dans certains cas des quantités vraiment, minimes des sels énumérés ci-dessus, il était possible de réduire considérablement la teneur en humidité des pâtes sans préjudice pour leur viscosité. Avec une quantité d'environ 0,003 jusqu'à environ 0,1 en poids, et en particu- lier avec une quantité de 0,01 % à 0,02 % en poids, calculée sur la quanti- té de la pâte, on assure une réduction de la teneur en humidité qui convient pour les buts de la pratique.
Les phénomènes de thixotropie qui se rencontrent fréquemment et sont désavantageux dans les procédés connus jusqu'ici ne se présentent plus lorsqu'on utilise les substances spécifiées dans le présent mémoire. Ces sub- stances additionnelles gardent leur efficacité lorsqu'on les applique conjoin- tement avec des substances organiques tensio-actives. Par une addition appro- priée, on peut augmenter considérablement l'effet de ces agents organiques tensio-actifs. L'application de méthylène-naphtalène-sulfonates solubles dans l'eau, ou de leurs produits de substitution, par exemple s'est révélée avan- tageuse. Ces méthylène-naphtalène-sulfonates sont des corps ou dérivent des corps dans lesquels deux radicaux de naphtalène portant SO3H comme substi- tuant sont liés par un pont de méthylène.
On peut les obtenir, par exemple, par condensation de formaldéhyde avec du naphtalène en présence d'un mélange d'acide sulfurique et d'oléum et par transformation du produit de condensa- tion obtenu en sels
Par exemple, dans une pâte destinée à la préparation de ciment, on peut utiliser un polyphosphate de sodium tel que NaoP4013 (verre à base de polyphosphate de sodium}, à raison d'environ 0,003 à environ 0,02 % en poids, par rapport à la quantité de la pâte, ainsi qu'un méthylène-naphta- @
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lene-sulfonate soluble dans l'eau, par exemple le méthylène-naphtalène- sulfonate de sodium, également en petite quantité, par exemple à raison d'environ 0,02 % en poids.
Dans certains cas,,il y a avantage à ajouter, en outre, du méta-silicate de sodium ou de potassium à raison d'environ 0,003 à environ 0,05 % en poidso Par l'addition de carbonate de sodium en quanti- tés appropriées, par exemple 0,005 à 0,03 %, on peut augmenter davantage l'efficacité des mélangeso
Les substances à utiliser suivant la présente invention, peuvent, dans le cas de pâtes destinées à la préparation de ciment, être ajoutées à tout instant désiré pendant la production de ces pâtes, c'est-à-dire, avant ou pendant le broyage de la roche ou au cours de la préparation de la pâte après le broyage. Si l'on effectue l'addition pendant le broyage de la roche, il en résulte une amélioration considérable de l'efficacité du concassage par le broyeur.
Cette amélioration se traduit par les moindres dimensions des particules de la pâte.
On peut appliquer l'invention avec avantage lorsqu'il s'agit de diminuer la teneur en eau de pâtes destinées à la préparation de ciment,ain- si que d'autres pâtes, par exemple de pâtes de strontianite obtenues dans la fabrication du sucre.
Au tourteau de strontianite recueilli lors de la filtration,on ajoute, par exemple, environ 0,003 à environ 0,01 % de son poids de polyphos- phate de sodium ou de potassium et dans certains cas on ajoute, en outre, en- viron 0,005 à environ 0,05 % en poids de métasilicate de sodium ou de potas- siumo De plus, on ajoute un méthylène-naphtalène-sulfonate soluble dans l'eau, par exemple un sel d'ammonium, à raison d'environ 0,05 % en poids. Une addi- tion de carbonate de sodium en quantité appropriée, (0,005 à 0,03 %) augmente également l'efficacité des mélanges.
EXEMPLE 1: On mélange, pegdant ou après le broyage, 0,02 partie en poids de polyphosphate de sodium (Na6P4O13) et 100 parties en poids d'une pâte obtenue par le broyage de pierre calcaire argileuse et ayant une teneur en eau de 32 %, pâte qui est destinée à la préparation de ciment.La viscosité de cette pâte ayant une teneur en eau de 32 % et à laquelle on a ajouté l'ingrédient mentionné, correspond à celle d'une pâte normale contenant 38 % d'eau mais pas de substance additionnelle. Ainsi l'on assure un abaissement de la teneur en eau de 38 % à 32 % tout en maintenant la même viscosité. Le pH de la pâte a été amené à une valeur de 8,0.
EXEMPLE 2
Partant d'une pâte qui a une teneur en eau de 30 % et a été ob- tenue par broyage de pierre calcaire argileuse en vue de la préparation de ciment, on en mélange 100 parties en poids pendant ou après le broyage avec 0,01 partie en poids de polyphosphate de sodium, (Na5P3O10) 0,01 partie en poids de métasilicate de sodium, 0,01 partie en poids de carbonate de sodium et 0,02 partie en poids de méthylène-naphtalène-sulfonate de sodium. La visco- sité de la pâte contenant 30 % d'eau et les substances additionnelles corres- pond à celle d'une pâte normale contenant 39 % d'eau mais pas d'ingrédients supplémentaires. Ainsi a-t-on réussi à abaisser la.teneur en humidité de 39 % à 30 % sans altérer la viscosité. Le pH de la pâte a été amené à une valeur de 8,8.
EXEMPLE 3 ;
On mélange avec de l'eau, de manière à former une pâte, 100 par- ties en poids d'un tourteau de strontianite recueilli par filtration dans une installation de saturation à cette eau, on a ajouté au préalable 0,01 partie en poids d'hexamétaphosphate de sodium et 0,05 partie en poids de métasili- cate de sodium. En outre, on peut aussi ajouter 0,05 partie en poids de méthy- lène-naphtalène-sulfonate d'ammonium et 0,05 partie en poids de tétraphospha- te de sodium. Grâce à ces additions la proportion d'eau requise pour former
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la pâte peut être réduite de 20-25 %.
EXEMPLE
On mélange 100 parties en poids d'une pâte destinée à la prépara- tion de ciment et ayant une teneur en eau de 29 %, après le broyage, avec 0,015 partie en poids de trithio-phosphate de sodium répondant à la formule Na6P4O10S3, 0,02 partie en poids de carbonate de sodium et 0,03 partie en poids de méthylène-naphtalène-sulfonate de sodium. La viscosité de cette pâte à 29% d'eau correspond à celle d'une pâte normale ayant une teneur en eau de 37 % mais ne contenant pas les substances additionnelles indiquées. La teneur en humidité a été diminuée de cette manière de 37 % à 29 %. Le pH de la pâte de ciment a été amené à une valeur de 8,4.
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INDUSTRIAL PASTA WITH REDUCED HUMIDITY CONTENT IN RELATION TO VISCOSITY AND
PROCESS FOR PREPARING THESE PASTA.
The present invention relates to industrial pastes with a moisture content reduced in relation to the viscosity and the preparation of such pastes.
In industrial pastes, such as pastes intended for the preparation of cement, strontianite pastes obtained in sugar factories, etc. attempts have already been made to decrease the moisture content in order to avoid unnecessary water loading during subsequent processing, and in particular to save as much as possible the amount of heat required for removal of water by evaporation.
It is, however, essential that the viscosity of the doughs is kept at the usual value or at least that it does not change to the point of causing difficulties in subsequent processing, in particular when passing the doughs through the pipes.
Numerous processes are already known which make it possible to reduce the moisture content of pastes intended for the preparation of cement without serious deterioration of the viscosity. Thus, many attempts have already been made to use, for this purpose, wetting agents or surface-active substances of all kinds, in particular organic compounds having an intimate relationship with tanning agents; has used these substances as such or in combination with other substances with a liquefying action. There is, however, a drawback;
the action on pastes intended for the preparation of cement is limited by thixotropy phenomena which appear simultaneously, or the effectiveness is limited to pastes of an exactly defined origin and composition, and it is absent in the case of other pastes for the preparation of cement.,
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However, the applicants have found that it is possible to ensure an effective reduction in the moisture content of pastes, for example those intended for the preparation of cement, and to maintain the same viscosity more or less intact, when an alkali salt, such as a sodium or potassium salt, of an inorganic polyacid, for example the alkali salts of polyphosphoric acids, polythiophosphoric acids, polysillic acids, was incorporated in the pastes of this kind. ,
polymolybdic acids, polyvanadic acids, polyborophosphoric acids, etc. One or more of the substances in question can be used. For example, sodium polyphosphates can be used, such as Na6P4O13 (glass of sodium polyphosphate or Na5P3O10), sodium trithio-phosphate (Na6P4O10S3), sodium polyvanadates corresponding to the general formula (NaVO3) n, boro -sodium phosphates having the general formula C (NaB03) x (NaPO3) y @ n, sodium polymolybdates having the general formula [(Na2MoO4) x (MoO3) y] n and others, or d other corresponding alkali salts, such as the potassium salts.
The formation of these poly-compounds takes place according to methods generally known in the literature, and for this purpose the corresponding individual constituents are melted together. The degree of polymerization, i.e. the respective values of x, Z and n, depends on the respective ratios of the constituents used and the temperature applied during melting.
In some cases it has been found to be advantageous to apply mixtures of more than one of these substances. In most cases, sodium salts are used, but other alkali salts, especially potassium salts, can be used with similar results. In the series of alkaline salts of inorganic polyacids used in accordance with the present invention, the substance which is preferable to use in a paste as well as the amount to be applied vary in each particular case, but can be easily determined according to the nature of the dough to be treated.
If, for example, it is intended to reduce the moisture content of a paste intended for the manufacture of cement, by the addition of substances of the type considered here, it is advantageous to bring the pH of the paste, after the addition of this substance, for example by the introduction of sodium carbonate., to a value of from about 6.5 to about 9.5.
It has been found, according to the present invention, that with rather small amounts and in some cases really minimal amounts of the salts listed above, it is possible to considerably reduce the moisture content of the doughs without prejudice to their. viscosity. With an amount of from about 0.003 to about 0.1 by weight, and in particular with an amount of 0.01% to 0.02% by weight, calculated on the amount of dough, it is ensured a reduction in moisture content suitable for the purposes of the practice.
The thixotropy phenomena which are frequently encountered and are disadvantageous in the hitherto known methods no longer occur when the substances specified in the present specification are used. These additional substances retain their effectiveness when applied in conjunction with organic surfactants. By appropriate addition, the effect of these organic surfactants can be considerably increased. The application of water-soluble methylene naphthalene sulfonates, or their substitutes, for example, has been found to be advantageous. These methylene naphthalene sulfonates are bodies or are derived from bodies in which two naphthalene radicals carrying SO3H as a substituent are linked by a methylene bridge.
They can be obtained, for example, by condensing formaldehyde with naphthalene in the presence of a mixture of sulfuric acid and oleum and by converting the condensate obtained into salts.
For example, in a paste intended for the preparation of cement, a sodium polyphosphate such as NaoP4013 (sodium polyphosphate glass} can be used in an amount of from about 0.003 to about 0.02% by weight, relative to to the quantity of the paste, as well as a methylene-naphtha- @
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Water soluble lene sulfonate, for example sodium methylene naphthalene sulfonate, also in small amount, for example about 0.02% by weight.
In some cases, it is advantageous to additionally add sodium or potassium metasilicate in an amount of from about 0.003 to about 0.05% by weight. By the addition of sodium carbonate in quantities suitable, for example 0.005 to 0.03%, the efficiency of the mixtures can be further increased.
The substances to be used according to the present invention can, in the case of pastes intended for the preparation of cement, be added at any desired time during the production of these pastes, that is to say, before or during the grinding of the cement. the rock or during the preparation of the paste after grinding. If the addition is carried out during the crushing of the rock, it results in a considerable improvement in the efficiency of the crushing by the crusher.
This improvement is reflected in the smaller dimensions of the particles of the dough.
The invention can be applied with advantage when it comes to reducing the water content of pastes intended for the preparation of cement, as well as other pastes, for example strontianite pastes obtained in the manufacture of sugar. .
To the strontianite cake collected during filtration, for example, about 0.003 to about 0.01% of its weight of sodium or potassium polyphosphate is added, and in some cases, in addition, about 0.005 is added. to about 0.05% by weight of sodium or potassium metasilicate In addition, a water soluble methylene naphthalene sulfonate, for example an ammonium salt, is added in an amount of about 0.05 % in weight. Addition of sodium carbonate in the appropriate amount (0.005 to 0.03%) also increases the efficiency of the mixtures.
EXAMPLE 1 Are mixed, pegdant or after grinding, 0.02 part by weight of sodium polyphosphate (Na6P4O13) and 100 parts by weight of a paste obtained by grinding clay limestone and having a water content of 32 %, paste which is intended for the preparation of cement.The viscosity of this paste having a water content of 32% and to which the mentioned ingredient has been added, corresponds to that of a normal paste containing 38% water but no additional substance. This ensures a reduction in the water content from 38% to 32% while maintaining the same viscosity. The pH of the paste was brought to a value of 8.0.
EXAMPLE 2
Starting from a paste which has a water content of 30% and has been obtained by grinding clayey limestone for the preparation of cement, 100 parts by weight are mixed during or after grinding with 0.01 part by weight of sodium polyphosphate, (Na5P3O10) 0.01 part by weight of sodium metasilicate, 0.01 part by weight of sodium carbonate and 0.02 part by weight of sodium methylene-naphthalene-sulfonate. The viscosity of the dough containing 30% water and the additional substances corresponds to that of a normal dough containing 39% water but no additional ingredients. Thus we have succeeded in lowering the moisture content from 39% to 30% without altering the viscosity. The pH of the paste was brought to a value of 8.8.
EXAMPLE 3;
100 parts by weight of a strontianite cake collected by filtration in a saturation installation with this water are mixed with water, so as to form a paste, 0.01 part by weight has been added beforehand. of sodium hexametaphosphate and 0.05 part by weight of sodium metasilicate. Further, 0.05 part by weight of ammonium methylene naphthalene sulfonate and 0.05 part by weight of sodium tetraphosphate can also be added. Thanks to these additions the proportion of water required to form
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the dough can be reduced by 20-25%.
EXAMPLE
100 parts by weight of a paste intended for the preparation of cement and having a water content of 29%, after grinding, are mixed with 0.015 part by weight of sodium trithio-phosphate corresponding to the formula Na6P4O10S3, 0 02 part by weight of sodium carbonate and 0.03 part by weight of sodium methylene-naphthalene-sulfonate. The viscosity of this paste at 29% water corresponds to that of a normal paste having a water content of 37% but not containing the additional substances indicated. The moisture content was reduced in this way from 37% to 29%. The pH of the cement paste was brought to a value of 8.4.