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" Blocs réfractaires et leur procédé de fabrication."
La présente invention se rapporte à des blocs réfractai - res résistant à l'humidité, d'une dureté élevée convenant à l'iso- lement des fours, et à un procédé nouveau de fabrication de ces blocs.
Les blocs isolants utilisés dans les revêtements des fours sont de préférence résistant à l'humidité au cours de lopé- ration d'agglomération. On utilise pour leur fabrication des matières diverses telles que l'oxyde de fer, la laine minérale, l'amiante, l'argile. Le liant utilisé est généralement l'amidon.
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On peut également introduire de la bentonite, qui possède d'excel- lentes propriétés liantes aux temperatures élevées. Les bloes isolants fabriqués par les procédés actuels ne sont pas entière- ment satisfaisants en ce qu'ils ne sont pas suffisamment imper- mèables à l'humidité et en ce que leurs surfaces en sont pas assez dures pour éviter des ruptures ou la formation d'éclats.
En outre, en cours d'usage, ils dégagent de grandes quantités de gaz lacrymogènes au contact des hautes températures rencontrées dans les opérations de chauffage industriel.
La demanderesse a découvert qu'on peut fabriquer des blocs isolants très améliorés et très résistant à l'hunmidité, à partir de matières réfractaires et d'un liant consistant essen tiellement en sucre et en adjuvant chimique, et elle a également découvert que ces blocs possèdent une dureté et unerésistance à la rupture et à la formation d'éclats que ne possèdent pas les blocs réfractaires du commerce dont on dispose actuellement. La présente invention se propose donc principalement de fournir des blocs réfractaires possédant ces propriétés très intéressantes ainsi que leur procédé de fabrication. D'autres buts apparaîtront dans la suite.
Dans la description qui suit, on entend par "sucre" les mono- et les di-saccharides possédant le caractère des aldoses ou des cétoses ou de saccharides non-réducteurs de ce type qui peuvent être hydrolysés dans les conditions dtutilisation ici décrites avec formation de sac'charides du type aldose ou cétose.
C'est ainsi que le saccharose, qui est un saccharide, s'hydrolyse dans les conditions ici décrites et qu'il est efficace à titre de constituant du liant décrit et appartient ainsi à l'invention.
Dans la mise en oeuvre de l'invention.les sucres en- trant dans la définition précédente et qutl est préférable d'u- tiliser sont le dextrose, le.saccharose et le fructose, ou leurs
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mélanges, mais le maltose et le lactose sont également satisfai- sants bien que moins pratiques par suite de leur prix.
On peut de même utiliser de manière satisfaisante les mélasses de bette- raves et de cannes à sucre (liqueurs mères'de la fabrication du sucre) et les égouts et hydrols (liqueurs mères de la fabrica- tion du dextrose) conjointement avec les produits additionnels ci-après spécifiés, bien qu'il soit manifeste que les mélasses et les hydrols soient d'une manipulation moins facile, en raison de leur nature visqueuse, que les sucres susmentionnés. Les si- rops susceptibles d'être préparés par hydrolyse de l'amidon ou du sucre de canne par des traitements convenables sont également efficaces dans la mise en oeuvre de l'invention.
On peut faire bouillir les égouts et les hydrols avec un acide ou une base, con formément aux procédés connus, pour empêcher que le dextrose qu' ils contiennent ne cristallise. La quantité de sucre présente dans la formule peut varier de 0,5 à 6 parties environ pour 100 parties de matière réfractaire (en matière, sèche ).
Le produit chimique additionnel préféré est le sulfate d'ammonium, mais on peut également utiliser l'acide sulfurique et ses sels, comme le bisulfate d'ammonium, les aluns, comme le sul, fate d'aluminium et d'ammonium, qui produisent de l'acide sulfu- rique dans les -conditions d'application. Les matières acides tel- les que l'acide chlorhydrique et l'acide phosphorique, et leurs sels qui mettent en liberté'les acides correspondants dans les conditions d'application, sont également satisfaisants pour la mise en oeuvre de l'invention. La quantité de produit additionnel figurant dans la formule peut varier d'environ 0,03 à 0,9 partie pour 100 parties de matière réfractaire, en matière sèche.
Les exemples suivants illustrent la présente invention, mais ne sont fournis qu'à titre d'information et ne sont pas li-. mitatifs.
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EXEMPLE 1
On utilise la formule suivante .
EMI4.1
<tb>
Parties <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb> Laine <SEP> minérale <SEP> 90
<tb>
<tb>
<tb> Fines <SEP> d'amiante <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb> Bentonite <SEP> <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb> Hydrate <SEP> de <SEP> dextrose <SEP> 2,82
<tb>
<tb>
<tb> Sulfate <SEP> d'ammonium <SEP> 0,18
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> fer <SEP> . <SEP> 1
<tb>
Pour fabriquer le bloc isolant, on délaye la totalité des composants ci-dessus dans 600 à 1000 parties d'eau. On fait passer la bouillie entre deux courroies mobiles perforées pour enlever l'excès d'eau et tasser les ingrédients non dissous. On coupe la masse comprimée en blocs de la dimension désirée. Les blocs, qui contiennent encore des quantités importantes d'humi- dité, par exemple jusqu'à 75%, sont alors cuits dans des fours à 150 - 260 C.
L'eau sortant après pressage est réutilisée aprèa rétablissement des pourcentages voulus de sucre et de produit additionnel pour obtenir les concentrations appropriées dans le .bloc terminé..
Les blocs fabriqués à l'aide de la formule ci-dessus sont beaucoup plus résistants à l'eau que les blocs fabriqués conformément aux anciens procédés. Ces derniers bloca,plongés dans l'eau, se délitent au bout de deux heures-, ou moins, alors que ceux fabriqués comme ci-dessus tiennent encore au bout de vingt-quatre heures. C'est là un résultat et un avantage inatten- dus sur les blocs antérieurs...
Les blocs fabriqués par le procédé ci-dessus manifestent, également une dureté superficielle supérieure à celle des blocs dont on disposait antérieurement, c'est-à-dire qu'ils ne présen- tent pas'd'éclats et ne sont pas écornés après transport, alors que les blocs antérieurs n'étaient fréquemment pas satisfaisants. à ce point de vue.
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Dans un essai d'usage, les blocs fabriqués cosfocmé- ment à l'exemple ci-dessus ne mettent en liberté qu'une quantité négligeable de fumée lorsqu'on les soumet à une te@péreture de 760 C alors que des blocs similaires préparés suivant les ancien procédés fument abondamment dans les mêmes conditions.
EXEMPLE 2
On prépare un bloc réfractaire d'une forte résistance à l'hwnidité et d'une grande dureté, conformément au procédé de l'exemple 1, à l'aide de la composition suivante :
EMI5.1
<tb> Parties <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Laine <SEP> minérale. <SEP> 90
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Bentonite <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fines <SEP> d'amiante <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Saccharose <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sulfate <SEP> d'ammonium <SEP> 0,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> fer <SEP> 1
<tb>
EXEMPLE 3
On prépare un bloc réfractaire possédant des propriété analogues à celles des exemples 1 et 2, conformément au procédé .de l'exemple 1, à l'aide de la composition suivante :
EMI5.2
<tb> Parties <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb> Laine <SEP> minérale <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb> Fines <SEP> d'amiante <SEP> , <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb> Bentonite <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb> Mélasses <SEP> 6
<tb>
<tb>
<tb> Sulfate <SEP> d'ammonium <SEP> 0.8
<tb>
<tb>
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> fer <SEP> 1
<tb>
EXEMPLE 4
Le remplacement des mélasses par de l'hydrol dans l'exemple 3 donne des blocs ayant essentiellement les mêmes pro' priétés que dans les exemples pr écédents.
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"Refractory blocks and their manufacturing process."
The present invention relates to moisture resistant refractory blocks of high hardness suitable for the insulation of furnaces, and to a novel method of manufacturing such blocks.
The insulating blocks used in the linings of the furnaces are preferably resistant to moisture during the agglomeration process. Various materials such as iron oxide, mineral wool, asbestos and clay are used for their manufacture. The binder used is generally starch.
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It is also possible to introduce bentonite, which has excellent binding properties at high temperatures. Insulating blocks made by present methods are not entirely satisfactory in that they are not sufficiently impermeable to moisture and that their surfaces are not hard enough to prevent breakage or the formation of moisture. shards.
In addition, during use, they release large quantities of tear gas on contact with the high temperatures encountered in industrial heating operations.
The Applicant has discovered that very improved, highly moisture resistant insulating blocks can be made from refractory materials and a binder consisting essentially of sugar and a chemical adjuvant, and has also found that these blocks have a hardness and resistance to breaking and splintering not present in commercially available refractory blocks. The present invention therefore mainly proposes to provide refractory blocks having these very interesting properties as well as their manufacturing process. Other purposes will appear in the following.
In the following description, the term "sugar" is understood to mean mono- and disaccharides having the character of aldoses or ketoses or of non-reducing saccharides of this type which can be hydrolyzed under the conditions of use described here with formation of sac'charides of the aldose or ketosis type.
Thus, sucrose, which is a saccharide, hydrolyzes under the conditions described here and is effective as a constituent of the binder described and thus belongs to the invention.
In the practice of the invention, the sugars falling within the preceding definition and which it is preferable to use are dextrose, sucrose and fructose, or their
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mixtures, but maltose and lactose are also satisfactory, although less practical because of their cost.
Likewise, beet and sugar cane molasses (mother liquors from the manufacture of sugar) and sewers and hydrols (mother liquors from the manufacture of dextrose) can be used satisfactorily together with the additional products. specified below, although it is obvious that molasses and hydrols are less easy to handle, due to their viscous nature, than the above-mentioned sugars. Syrups capable of being prepared by hydrolysis of starch or cane sugar by suitable treatments are also effective in the practice of the invention.
Sewers and hydrols can be boiled with an acid or a base, according to known methods, to prevent the dextrose they contain from crystallizing. The amount of sugar present in the formula can vary from about 0.5 to 6 parts per 100 parts of refractory material (in matter, dry).
The preferred additional chemical is ammonium sulfate, but sulfuric acid and its salts, such as ammonium bisulfate, alums, such as aluminum and ammonium sulfate, can also be used which produce sulfuric acid under the application conditions. Acidic materials such as hydrochloric acid and phosphoric acid, and their salts which release the corresponding acids under the conditions of application, are also satisfactory for the practice of the invention. The amount of additional product in the formula may vary from about 0.03 to 0.9 part per 100 parts of refractory material, dry matter.
The following examples illustrate the present invention, but are provided for information only and are not intended. mitative.
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EXAMPLE 1
We use the following formula.
EMI4.1
<tb>
Parts <SEP> in <SEP> weight
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> mineral wool <SEP> 90
<tb>
<tb>
<tb> Fine <SEP> asbestos <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb> Bentonite <SEP> <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb> Hydrate <SEP> of <SEP> dextrose <SEP> 2.82
<tb>
<tb>
<tb> Ammonium <SEP> <SEP> 0.18
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxide <SEP> of <SEP> iron <SEP>. <SEP> 1
<tb>
To manufacture the insulating block, all of the above components are diluted in 600 to 1000 parts of water. The slurry is passed between two perforated moving belts to remove excess water and compact the undissolved ingredients. The compressed mass is cut into blocks of the desired size. The blocks, which still contain significant amounts of moisture, for example up to 75%, are then fired in ovens at 150 - 260 C.
The water leaving after pressing is reused after reestablishing the desired percentages of sugar and additional product to obtain the appropriate concentrations in the finished block.
Blocks made using the above formula are much more water resistant than blocks made using old methods. The latter bloca, immersed in water, disintegrate after two hours or less, while those made as above still hold after twenty-four hours. This is an unexpected result and advantage over previous blocks ...
The blocks produced by the above process also exhibit a surface hardness greater than that of the blocks previously available, that is to say they do not show splinters and are not chipped afterwards. transport, while earlier blocks were frequently unsatisfactory. from this point of view.
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In a use test, the blocks manufactured according to the example above only set free a negligible quantity of smoke when subjected to a temperature of 760 ° C., whereas similar blocks prepared. according to the old procedures smoke abundantly under the same conditions.
EXAMPLE 2
A refractory block of high humidity resistance and great hardness is prepared, in accordance with the process of Example 1, using the following composition:
EMI5.1
<tb> Parts <SEP> in <SEP> weight
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Mineral <SEP> wool. <SEP> 90
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Bentonite <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fine <SEP> asbestos <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sucrose <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ammonium <SEP> <SEP> 0.2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxide <SEP> of <SEP> iron <SEP> 1
<tb>
EXAMPLE 3
A refractory block having properties similar to those of Examples 1 and 2 is prepared, according to the process of Example 1, using the following composition:
EMI5.2
<tb> Parts <SEP> in <SEP> weight
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> mineral wool <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb> Fine <SEP> asbestos <SEP>, <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb> Bentonite <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb> Molasses <SEP> 6
<tb>
<tb>
<tb> Ammonium <SEP> <SEP> 0.8
<tb>
<tb>
<tb> Oxide <SEP> of <SEP> iron <SEP> 1
<tb>
EXAMPLE 4
The replacement of the molasses by hydrol in Example 3 gives blocks having essentially the same properties as in the previous examples.