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PROCEDE D'ABAISSEMENT UNIFORMISE DU POUVOIR DE RETENTION D'EAU D'UNE MATIERE PULVERULENTE, ET PRODUIT EN RESULTANT.
La présente invention est relative à un procédé d'abaissement uniformisé du pouvoir de rétention d'eau d'une matière pulvérulente disposée en tas; elle concerne éga- lement le produit obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé,
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L'industrie utilise des quantités considérables de matières pulvérulentes ou poudreuses, soit telle.
quelles, soit en mélange avec d'autres matières solides, ces dernières se présentant en masses plus ou moins volumineuses, Certaines de ces matières, mélangées ou non, sont direotement desti- nées à être venduea après des traitements divers, tels que classification, tamisage, déferrisation, séchage, C'est le cas notamment des carrières qui fournissent aprêa extrao- tion, traitements physiques et entreposage, des produits de granulométrie et do formule déterminées, qui sont dès lors mis à disposition dea acheteurs,
La plupart du temps, ces matières sont destinées à être mises en oeuvre dans des stades ultérieurs de fa- brication, souvent complexes, et qui impliquent notamment des opérations d'entreposage, de séchage,
de mélange, de réactions de fusion et autres.
Un des facteurs les plus importants et qui cons- titue un souci constant pour l'industriel, est la concen- tration en eau des matières, notamment celles se présentait à l'état pulvérulent, cette concentration pouvant varier non seulement d'un endroit à l'autre, ou d'un niveau à un autre dans un tas de matière, mais aussi, d'une façon plus ou moins régulière, aveo les conditions de température et d'humidité atmosphérique, et la durée des opérations que l'on fait subir à cette matière.
Il en résulte que si la matière est destinée à la vente, par exemple en sacs, ou en wagons, l'irrégularité de la concentration ou de la teneur en eau provoquera des
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erreurs de pesage et constituera une source de contesta- tions de la part du client. En générale l'industriel se livre à une série de sondages par des méthodes chimiques ou physiques afin d'établir une moyenne de la teneur en eau, mais on sait que ces méthodes sont en général imprécises et ne sont en tout cas pas toujours représentatives de l'en- semble du lot.
Les inconvénients provenant de différences dans la teneur en eau sont encore beaucoup plus sensibles si la matière doit faire l'objet d'une mise en oeuvre dans des stades ultérieurs de fabrication .laquelle risque d'8tre compromise non seulement du fait de la présence d'humidité sous forme liquide, qui exige notamment une grande quantité de calories dans le cas de séchage ou de fusion avant d'être éliminée, mais encore du fait que cette humidité étant va- riable d'un moment à un autre et d'un endroit à un autre, les charges préparées soit en continu soit en discontinu n'ont pas une teneur constante en éléments utiles} autre- ment dit, si l'on connaît exactement le poids brut d'une charge humide, on ne peut qu'estimer le poids net, souvent avec une erreur de quelques pouroents.
Dans l'industrie verrière par exemple, on utilise entre autres matières pulvérulentes, du sable de carrière peu ferrugineux. La présence d'une quantité de quelques pourcents d'eau dans ce sable exige en vue de la fusion une quantité appréciable de calories sans effet utile; d'au- tre part, les variations de la teneur en eau d'un endroit à un autre, malgré l'utilisation de mélangeurs, provoquent
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,d'un endroit à un autre du mélange des variations des teneurs en matière, hautement préjudiciables à la conti- nuité de la fusion dans le four et à l'homogénéité du verre élaboré.
On sait en effet que le mélange des constituants d'un mélange à verre doit se faire de façon intime de façon à ce que les diverses phases solides soient en contact et ce dans les proportions voulues, afin de réaliser le début de la fusion à une tempéra ure constante et aussi de main- tenir l'homogénéité chimique du mélange fondu. Des diffé- renoes infimes de concentration des matières utiles, telles que sable, feldspath, carbone et autres, occasionnent des défauts dits "de pàte" se traduisant dans le verre élabo- ré par des variations d'épaisseur intempestives, des va- riations d'indice de réfraction, voire même par des "pierres" constituées de matériaux infondus.
Des inconvénients similaires, bien que peut-être moins graves que dans le cas du verre lequel doit être optiquement sans défaut, se rencontrent par exemple dans les industries chimiques en général et en particulier dans les industries des ciments et céramiques, de la métallurgie, des matières plastiques, des mines et des carrières. Tous les produits traités par ces industries ne sont pas tou- jours soumis à fusion, mais on y retrouve toujours cette nécessité de la constance de la ou des teneurs utiles et par conséquent de la constance de la teneur en humidité.
De plus, dans la majorité des cas, cette teneur en humidi- té doit non seulement être maintenue constante, mais doit aussi être abaissée au seuil le plus bas, de façon notamment
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à réduire le temps et les calories nécessaires au séchage, à éliminer l'eau, qui constitue souvent un réactif chimique nuisible, ou parfois à empêcher la corrosion ou la détério- ration des récipients contenant les matières trop humides.
On a constaté que si l'on mouille abondamment au moyen 6'eau un tas épais d'une matière pulvérulente ou d'un mélange contenant une ou plusieurs matières pulvéru- lentes, on recueille a. la base du tas, après un temps relativement important, une certaine quantité d'eau, qui est en tous cas inférieure à la quantité d'eau de mouillage) on a constaté également que l'eau retenue par la matière pulvérulente n'était pas répartie uniformément dans toute la masse, même si l'on attend un temps suffisant pour atteindre l'équilibre, autrement dit la stabilisation de l'état d'humidité de la masse. D'une manière générale, il existe en surface du tas une couche de faible épaisseur dont l'humidité est très faible, probablement par suite d'une évaporation superficielle.
L'humidité des couches sous la couche superficielle s'accroît fortement avec la profondeur de celles-ci, de sorte que la différence entre les teneurs en eau de la couche superficielle et la couche inférieure peut atteindre voire dépasser 25% (les teneurs étant mesurées en kilogrammes d'eau par kilogramme de ma- tière sèche). Il est d'ailleurs commode de définir le pouvoir de rétention d'eau d'une matière comme le rapport du poids de la quantité d'eau retenue, au poids de la matière sèche qui retient la quantité d'eau ci-dessus. Ce pouvoir de rétention dépend entre autres facteurs de la température, de la granulométrie et de la composition'
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chimique de la matière et de l'endroit considéré dans la masse du tas.
A ce point de vue, on se référera avantageu- sement au texte et aux figures dans une partie subséquente de l'exposé où l'invention est illustrée par des exemples.
Comme dit ci-dessus, après un temps relativement important, l'équilibre C'humidité est atteint, et varie d'un endroit à l'autre de la masse: ai celle-ci a la forme d'un tas parallélépipédique par exemple, les surfaces d'égale humidité seront sensiblement des plans horizon- taux et l'humidité sera de plus en plus élevée au fur et à mesure que l'on considère des couches de plus en plus profondes* , 'On a également constaté que ai l'on superposait au hase 1 des.couches plus ou moins humides, mais qui ont atteint leur stabilisation en humidité, plus aucun échange d'humidité n'avait pratiquement lieu dans la suite, autre- ment dit, une couche humide n'a aucune tendance sensible à s'assécher, même si elle est déposée en contact.direct sur une couche d'humidité moindre.
Le pouvoir de rétention d'eau de la matière n'est donc guère modifié par la superposition de couches alternativement humides et sèches. Ceci illustre le fait que jusqu'à ce,jour, il était nécessaire, pour uniformiser l'humidité d'une matière pulvérulente, de pro- céder à uri mélange excessivement méticuleux. Il est toute- fois à remarquer que la couche superficielle en contact avec l'atmosphère a toujours tendance à s'assécher très fortement, à moins que l'atmosphère ne soit rendue très humide.
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On a essayé par divers procédés d'uniformiser le pouvoir de rétention d'eau, de manière économique et rapide par exemple au moyen de séchoirs combinant ou non l'action d'une sole fixe ou mobile telle qu'une courroie transpor- teuse avec l'action d'un fluide gazeux, chaud ou animé d'une vitesse élevée, mais ces installations sont encombrantes et onéreuses, par suite des frais d'installation et de la consommation de calories. Ces appareils sont aussi difficile- ment réglables, car les variation d'humidité dans la masse alimentée exigent une réponse rapide et adéquate pour assurer la correction voulue.
Des séjours en étuve conditionnée sont seulement réalisables dans le cas de petits échantillon s de labora- toire, et nullement adaptés aux tonnages considérables de matières en poudre journellement mises en oeuvres par les industries chimiques, verrières, etc....
L'invention décrite ci-dessous permet d'évitar ces divers Inconvénients, et apporte en outre un certain nombre d'avantages qui apparaîtront plus clairement dans la suite de l'exposé.
Selon l'invention, on ajoute à la matière pulvé-
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rulente un produit tensio-actlr, o'est-àd1re un produit susceptible de modifier la tension superficielle de l'eau si on le dissout dans cette dernière. Le plus souvent, ces produits, généralement solides ou liquides, modifient en même temps certaines caractéristiques physiques de l'eau dans laquelle ils sont dissous ou à l'état de suspension, telles que les pointa de congélation et d'ébullition ou
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encore la viscosité. De nombreuses matières tensio-aotives sont Actuellement universellement connues et mises dans le commerce sous les dénominations de "détergents" et d'"anti- gels", par exemple constituées par du tripolyphosphate de sodium, de la glycérine ou encore des agents sulfonés.
La mise en oeuvre de ce procédé confére à la ma- tière pulvérulente ainsi traitée des caractéristiques nou- velles. On constate d'abord que son pouvoir de rétention d'eau est abaissé, de sorte que lorsque l'équilibre est obte. nu, ce pouvoir de rétention est moindre que si la matière contenait uniquement de l'humidité.
On remarque également que le pouvoir de rétention d'eau est uniformisé dans toute la masse de sorte que l'humidité des diverses couches se stabilise à une valeur sensiblement constante tandis que lea variations d'humidité d'une couche à l'autre sont pra- tiquement nulles on a également constaté que l'état d'équilibre ou de stabilisation de l'humidité au sein de la masse était obtenu après un temps nettement iunférieur à celui qui se- rait nécessairement en l'absence de produit tesioo-actif.
Ces avantages seront mieux mis en lumière dans une partie subséquente de l'exposé où des exemples sont décrits et illustrés par des figures.
L'état -le dilution de ces matières, parfois en concentrations infimes dans un diluant, aqueux notamment, n'affecte pas sensiblement la capacité d'abaissement unifor- me du pouvoir de rétention d'eau, et est avantageux du fait du moindre prix de revient de la solution ajoutée au tas
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de matière pulvérulente mais aussi du fait que cette der- nière matière ne risque pas d'être modifiée par des teneurs aussi faibles en produits tensio-actifs.
Il est souvent indiqua d'ajouter à la matière pulvérulente à extraire d'un gisement de carrière, un pro- duit tensio-actif en aolution diluée dans les eaux d'extrac- tion. C'eat notamment le cas de matiéres à granulométrie fine, telles que des sables. Que ces matières soient ex- traites de leur gisement sous l'eau d'un lac, ou au oon- traire en surface, dans ce dernier cas au moyen d'un jet d'eau sous pression, l'application du procédé permettra de disposer, après l'extraction, d'une masse pulvérulente con- tenant un produit tensio-actif intimement dispersé et dont le pouvoir de rétention d'eau est donc uniformément abaissé.
On peut aussi avantageusement ajouter à la ma- tiére pulvérulente un produit tensio-actif en solution diluée dans les eaux de lavage. En effet, les matières pulvérylen. tes contiennent souvent des impuretés que l'on élimine par immersion dans l'eau et débordement, ce qui a l'inconvé- nient de mouiller ces matières, des sables par exemple, de façon difficilement réversible. Ici enoore, l'incorporation d'un produit tenaio-aotif aux eaux de lavage permettra de réduire après l'opération de lavage, le taux d'humidité . en un temps très court.
De préférence, on évacue la phase liquide cons- tituée par le produit tensio-actif dont la dilution a augmenté au contact de la matière pulvérulente humide, lorsque le niveau de ia phase liquide décantée dépasse une valeur dé-
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terminée,
Comme expliqué ci-dessus, l'addition du produit tensio-actif même à l'état de traces, pur ou déjà dilué dans un solvant, a pour effet de diminuer uniformément le pouvoir de rétention d'eau de la matière pulvérulente hu- mide, de sorte que cette humidité primitivement prisonnière de la matière pulvérulente sera maintenant en excès et ruissellera en quantité plus ou moins importante, en en.
traînant avec elle le produittensio-actif, vers les couches basses du tas de matière pulvérulente, ou elle aura tendance à s'accumuler. Il est dès lors intéressant de limiter à une valeur convenable le niveau de cette phase liquide accumu- lée, ce qui se fera aisément soit par débordement par des- sus leb parois verticales du bac contenant la matière, soit par passage à travers des orifices garnis ou non de tamis, ménagés dans ces mêmes parois à un niveau choisi, soit aussi par drainage au moyen de tubes horizontaux perforés traver- sant la matière de part en part en-dessous d'un niveau dé- terminé, soit par absorption dans une couche plus ou moins épaisse de matériaux à granulométrie importante tels que graviers, galets, déchets de briques, sable rude,
cette couche pouvant d'ailleurs être mélangée avec une propor- tion plus ou moins importante de la matière pulvérulente.
Il va de soi que l'on pourra fixer comme niveau déterminé d'évacuation, la cote zéro, c'est-à-dire le fond même du tas de matière pulvérulente; il suffira à cet effet de disposer d'un système d'évacuation ou de draï= nage suffisant pour absorber le débit de phase liquide .
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qui parvient au fond du tas, Dans certains cas, l'importance du débit ou certaines considérations locales rendront indi. qué l'usage d'une ou de plusieurs pompes.
Un procédé avantageux consiste à réajuster la concentration en produit tensio-aotif de la phase liquide évacuée d'un tas et à ajouter cette phaae liquide réajustée à un autre tas.
En effet, on recueille à la base d'un tas de matiè- re pulvérulente, une quantité de liquide supérieure à la quantité de produit tesio-actif, dilué ou non, qui a été ajoutée à ce tas. Si l'on désire procéder au traitement successif de plusieurs tas en série, il suffira de réoup-é- rer au moins une partie de la phase liquide évacuée d'un tas et de la réutiliser pour le traitement d'un deuxième tas, et ainsi de suite.
Comme il est souvent utile d'addition- ner chaque tas d'une phase titrant exactement la marne te. neur en produit tensio-actif, et comme de toute façon il arrivera un moment où ce produit, par suite de ses passages répétés dans des tas de matière pulvérulente humide, sera absolument trop dilué, on conçoit l'intérêt de réajuster le titre en produit tensio-actif, soit après chaque passage, soit après un certain nombre de passages à travers la ma- tière pulvérulente ;
il est clair que l'on peut réajuster ce titre soit en éliminant tout ou partie de l'eau entral- née, par exemple par évaportaiont naturelle ou provoquée au moyen d'un apport de calories, ou par cristallisation fractionnée au moyen d'un apport de frigories, ou en addi- tionnant à la phase diluée évacuée d'un tas de matière pulvérulente, une quantité déterminée, par calcul ou par
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analyse, du produit tensio-aotif,
Le produit tensio-actif est avantageusement mélangé intimement à la matière pulvérulente.
Cette opération peut s'effectuer facilement soit avant soit au moment de la mise en tas, On peut par exemple disposer au-dessus de la matière pulvérulente transportée par courroie Jusqu'à l'en- droit de la mise en tas, un distributeur répartissant réguliè- rement le produit tensio-stif sur cette matière. On peut également constituer 'la tas au moyen d'un ensemble de fines couches superposées entre les galles on prend la préoau- tion d'alimenter par exemple par aspersion ou par pulvé- risation, des quantités détermindes du produit tensio-ac- tif, celui-ci gagnant de proche en proche toute l'épaisseur do chaque fine couche de matière pulvérulente.
Ce procédé procure un dosage parfaitement régulier du produit tesio-actif et l'on constate dans ce cas une accélération notable du début de la décantation.
Suivant un autre mode avantageux de l'invention, le produit tensio-actif est répandu uniformément sur la couche supérieure de la matière pulvérulente. Le procédé est donc applicable si l'on désire traiter des masses volumineuses qui ont déjà été rassemblées en tas, sans traitement antérieur, ces tas étant trop importants ou encombrants que pour. pouvoir être manipulés à nouveau.
Ceci est partioyuliérement utile lorsque l'on constate, en opérant des sondages en divers points du tas de matière pulvérulente, que celle-ci présente une humidité trop élevée ou des différences d'humidité d'un point à un
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autre,
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Le produit oensio-actif peut être alimenté au sommet du tas, soit tel quel, éventuellement dilue par après au moyen d'un liquide également distribué au sommet du tas, soit à l'état diasous cu de suspension dans un
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liquide. la pénétration du produit tfnsio-actif du sommet vers les couches inférieures du tas est très rapide et en tout oas de loin supérieure â la vitesse de che1nent d'eau non ad11t1or"é de produit; tensioactif, vers les couches inférieures de ce même tas.
Un procédé avantageux consiste à ajouter le pro-
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duit tensio -actif à la mat1r pulvérulente disposée sur une aire fixe due stockage. Cg66tg aire fixe existe pratt- quement toujours dans les industries manipulant des matières pulvérulentes et est dénommée suivant les cas :cours, si- los, carreaux, entrepôts. Le procédé offre l'avantage de pouvoir être appliqué sans perte de .place, sans Installa-
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tion coûteuse et aussi sans m4r,uto0ltion supp16nontaire à celles qui seraient normalement requises en l'absence d'une opération d'uniformisation d'humidité.
Il est toutefois commode, bien que non indispen- sable de prévoir sur les aires fixes de stockage des dis- positifs d'absorption, de drainage ou en général d'évacua- tion de la phase liquide qui se déplacera vers la base des tas, ainsi qu'on l'a décrit ci-dessus.
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On ajoute avantageusement, le produit teLs1o-aot1r à la matière pulvérulente disposée sur une aire fixe de stockage, constituée par une fosse de décantation. En effet,
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certaines industries, telles que carrières, sablières, dispo- sent; de fosses de décantation nécessaires pour l'évacuation des eaux excédentaires, provenant par exemple de l'endroit d'extraction ou de lavage. On sait que la décantation est lente, irrégulière et souvent incomplète. Le procédé suivant l'invention remédie à ces inconvénients et est applicable aux fosses de décantation existantes, sans aucune modifioa- tion de celiles-ci,.
On peut aussi, avantageusement, ajouter le pro- duit tensio-actif à la matière pulvérulente, pendant le transport de celle-ci sur véhicule.
Certaines installations industrielles, telles que minières et carrières ont résolu des problèmes de manuten- tion, u encombrement et de gain de temps en acheminant les matières pulvérulentes, directement depuis l'endroit d'ex- traction ou depuis une réserve de stockage, jusqu'à des véhicules tels que camions, wagons de chemins de fer, par exemple au moyen d'une courroie transporteuse.
Ces véhiou- les convoient dès lors la matière jusqu'au destinataire,
Le procédé ici décrit est particulièrement utile dans ce cas, puisque la matière pulvérulente peut être addi- tionnée de produit tensio-aotif soit pendant le chargement de chaque véhicule, au moyen d'un distributeur de produit tenslo-aotif faisant partie des installations du fournisseur de matières pulvérulentes ou faisant partie de l'équipement du véhicule. Dans les deux cas, l'incorporation du produit ,à la matière pourra s'opérer soit de manière intime au fur et à mesure du remplissage du véhicule, soit en surface de
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la matière lorsque le véhicule est complètement rempli, ou encore en appliquant successivement ces deux méthodes.
Si l'appareil distributeur de produit tenslo-aotif fait partie de l'équipement du véhicule, une ou plusieurs opérations d'addition peuvent s'effectuer pendant le trans- port proprement dit, o'est-à-dire lorsque le véhicule a quitté le lieu de chargement.
On constate donc que la mise en oeuvre du pro- oédé permet d'effectuer l'abaissment du pouvoir do réten- tion d'eau, sans augmenter aucunement la durée de l'opé- ration de chargement.
L'on évacue avantageusement la phase liquide constituée par le produit tensio-actif dont la dilution a augmenté au contact de la matière pulvérulente humide, pendant le transport de celle-ci aur véhicule.
On prévoit généralement à cet effet que le fond du véhicule forme une aire de drainage, constituée par exemple de panneaux horizontaux percés de trous ou munis de tamis, ou formés par un entrelacement de tiges en métal ou en bois, ou encore d'une couche relativement épaisse de galets, graviers, briquaillons, sable rude ou autres, cette couche étant elle-même disposée sur un fond solide ajouré, constitué par exemple par une série de planches disjointes. Sous ce fond, qui permet l'évacuation de la phase liquide on dispose un réservoir étanche qui empêche ladite phase liquide de se répandre sur la voie publique ou la voie ferrée.
Un système adéquat de pompes permet éventuellement de récupérer le liquide et de le réinoor- .porer à la masse pulvérulente, en circuit fermé, et après
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un réajustage éventuel du titre, pendant le transport pro- prement dit.
De cette façon, le client reçoit une matière pulvérulente dont le pouvoir de rétention d'eau a été abais- sé uniformément pendant le transport, c'est-à-dire sans aucune perte de temps. Si le voyage a été relativement court, et que l'abaissement du pouvoir de rétention n'est pas terminé, il n'y a aucun inconvénient à décharger la matière par exemple sur une aire fixe de stockage où l'opération se continuera d'elle-même. On constate que même dans ce dernier cas, on économise en temps la durée du transport.
L'invention concerne également toute matière pulvérulente à laquelle on a ajouté un produit tensio-ao- tif lorsqu'elle contenait de l'humidité à l'état liquide distribuée plus ou moins uniformément d'un endroit à l'autre de sa masse, ainsi que toute matière pulvérulente dont le pouvoir de rétention d'eau a été uniformément abaissé, telle qu'obtenue par la mise en oeuvre d'un ou plusieurs des modes avantageux,,pris séparément ou en combinaison, du procédé décrit ci-dessus.
L'invention est de plus relative à un produit industrie.1 constitué par un mélange de matières dont une au moins se présente à l'état pulvérulent et contient un produit tensio-actif L'invention se comprendra mieux et l'on en appré- oiera les avantages à la lecture des exemples non limita- tifs exposés ci-dessous et illustrés par le dessin a savoir
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- la figure 1 est un diagramme représentant l'évo- lution en fonction du temps, du pouvoir de rétention d'eau, d'un tas de sable mouillé, avant l'équilibre et à l'équili- bre, puis traité par le procédé de l'invention.
- la figure 2 est un diagramme représentant l'évo- lution en fonction du temps, du pouvoir de rétention d'eau, d'un tas de sable mouillé d'une manière identique à oelle représentée à la figure 1, mais auquel on applique le procédé de l'invention peu après la constitution du tas.
- la figure 3 est un diagramme représentant l'évolution en fonction du temps, du pouvoir de rétention d'eau, d'un tas de gravillons constitué d'une succession de couches horizontales alternativement peu et fortement humides, avant et après application du procédé.
- la figure 4 est un diagramme représentant l'évolution en fonction du temps, du pouvoir de rétention d'eau, d'un tas de sable pour verrerie, auquel on a incor- poré intimement un produit tensio-actif.
- la figure 5 est un diagramme représentant l'évolution en fonction du temps, du pouvoir de rétention d'eau, d'un tas de sable,pour verrerie, de caractéristiques identiques au sable dont question à la figure 4, mais auquel le produit tensio-actif a été ajouté uniquement en surface.
Bien que les exemples choisis ci-dessous se rapportent à certains types bien spécifiques de matières pulvérulentes, le procédé est applicable à n'importe quel- le combinaison de matières pulvérulentes et de produits tensio-actifs, avec un résultat toujours avantageux. La
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seule limitation possible du caractère pratique de l'in- vention résiderait dans le fait d'incompatibilité entre la matière pulvérulente d'une part et le type de produit tensio- aotif choisi, ou d'incompatibilité entre la matière pul. vérulente après application du procédé et lea exigences de son utilisation ultérieure.
C'est ainsi notamment que la prudence s'impose dans le choix du produit tensio-actif à ajouter à \'ne masse de poudres devant servir de support de catalyseur, car celui-ci est sensiblement affecté par la présence de certaines substances, même à l'état de tra- ces, ai ces substances constituent un "poison" pour ce catalyseur.
Exemple n'1.
On a constitué deux tas identiques, sensiblement parallélipiopédiques. d'ur. sable couramment utilisé dans l'industrie du bâtiment pour la oonfeotion des mortiers et bétons, en déversant de minces couches successives de ce sable alternativement dans un premier et un deuxième si- los cubiques identiques et adjacents, dont chaque o8té mesu- rait 10 mètres. Le déversement s'est effectué au moyen d'un dispositif classique de courroies transporteuses h chemin de roulement mobile de façon à ce que les couches sucoessi- ves de sable déversé soient convenablement étalées suivant des plans horizontaux, et ce jusqu'à ce que le niveau du sable dans les silos ait atteint huit mètres.
Le fond des silos était constitué d'un châssis métallique rigide, supportant des panneaux horizontaux de t8les percées d'orifices de deux millimètres de diamètre.
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Ce fond reposait par l'intermédiaire du châssis métallique ci-dessus sur un soubassement métallique susceptible de recevoir le liquide sortant des orifices et de conduire ce. lui-ci vers une station de pesage.
Il est entendu que le niveau zéro est celui de la base des parallélépipèdes de sable, c'est-à-dire aussi le niveau de la tôle percée d'orifices.
On a disposé d'une manière identique dans les deux silos des sondes mesureuse d'humidité, basées sur le principe bien connu de la conductibilité électrique, les- quelles donnant des résultats suffisamment précis pour l'application envisagée, réparties sur la hauteur, de 40 en 40 am à partir du niveau zéro, et de façon À mesurer l'humidité à proximité des parois. ainsi qu'en divers en- droits au sein de la masse de sable.
Le sable avait été abondamment mouillé avant d'être déversé dans les premier et deuxième silos, On a attendu 24 heures avant d'effectuer les mesures, de façon à permettre une certaine homogénéisation de l'humidité, notamment dans chaque plan horizontal, A ce Moment, des sondages d'humidité permettaient d'attribuer une humidité moyenne dans chacun des silo* de 14%.
La figure 1 est un diagrarme représentant les courbes d'évolution à divers moments, du pouvoir de réten- tion d'eau, indiqué en abscisses, aux divers niveaux, menu. rés de 40 en 40 em. et indiqu4a en ordonnées, du tas de sable contenu dans le premier silo. La courbe 1 est rela- tive à l'état du sable après 24 heures, la courbe 2 après
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50 heures, la courbe 3 après 80 heures.
On. constate par la comparaison des courbes carac- téristiques 1, 2 et 3 que le pouvoir de rétention d'eau ne varie plus d'une maniére sensible après 80 heures, et que l'on atteint paratiquement à ce moment l'équilibre ou la stabilisation du pouvoir de rétention d'eau, lequel est défini comme étant la rapport du poids de la quantité d'eau retenue, au poids de la matière séche qui retient ladite quantité d'eau. et s'exprime en kilogs d'eau par kilog de sable sec.
Aprs 80 heures de décantation naturelle, c'est- à-dire lorsque l'état du sable (tilt représenté par la cour- be 3 . on a pulvérisé à la surface du premier silo, d'une manière régulière, en une soûle opération d'une durée d'une heure, 30 tonnes d'une solution à 1%0- (1 gramme de matié- re active par litre de solution) de tripolyphosphate de soude.
La pénétration de cette solution a été immédiate, c'est-à-dire qu'elle a été absorbée par les couches superfi- cielles du sabla aussi rapidemant qu'elle était alimentée.
On a constaté une évolution également rapide de l'humidité du sabla aux divers niveaux, évolution d'ailleurs diffici- lement représentalbe sur un graphique, de sorte que quaran- te minutes après le début de la pulvérisation un flot abon- dant de phase liquide était recueilli par le soubassement en-dessous de la tôle perforée du tond du silo. La courbe 4 est relative 4 l'état de la matiére dix heures après l'état représenté à la courbe 3, Entre les moments rela-
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tifs aux courbes 3 et 4 (c'est-à-dire respectivement 80 et; 90 heures après le début des essais) on a recueilli de la sorte 99,6 tonnes de phase liquide, laquelle titrait encore 0,25%o de tripolyphosphate de sodium.
Après filtra- tion, on a évaporé un litre de ce liquide de façon à ce qu' après évaporation, il reste 1 litre x 30/99,6 - 0,301 litre.
Ce dernier liquide titrait 0,7%o en tripolyphosphate de soude, de sorte que seulement 30 tonnes x 0,3% soit 9 kilogs de ce dernier composé ont été retenus par la masse de sable, ce qui représenta des traces de l'ordre de un cent millième es tripolyphosphate retenu par le sable, On remarquera, à l'examen des courbes 3 et 4 que le pouvoir de rétention d'eau a été non seulement abaissé mais aussi uniformisa, puisque la totalité du sable a une humidité comprise entre 4 et 6% après traitement par l'in- vention, alors que ce même sable, décanté naturellement avait une humidité comprise entre des limites aussi éloi- gnées que 4 et 26%.
La figure 2 est un diagramme représentant les courbes d'évolution, à. divers moments, du pouvoir de réten- tion d'eau, indiqué en abscisses, aux divers niveaux, me- surés de 40 en 40 om, et indiqués en ordonnée, du tas de sable contenu dans le deuxième silo, auquel l'addition de produit tensio-actif a été effectuée après 24 heures d'une décantation naturelle, laquelle avait pour but d'homogénéiser les humidités dans chaque couche horizontale de sable.
La courbe 5 représente le pouvoir de rétention du sable après 24 heures de décantation naturelle; on constate
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que cette courbe est pratiquement identique à la courbe 1 de la figure 1, relative au premier silo. La courbe 6 re- présente le pouvoir de rétention 1 heure après l'ajoute du tensio-actif, la courbe 7 indique cette même oaraoté- , riatique âpres 3 heures, la courbe 8 après 6 heures, la courbe 9 âpres 15 heures, On a prolongé l'essai pendant encore 24 heures, mais on n'a plus constaté d'évolution ultérieure du pouvoir de rétention.
Il est à remarquer que la courbe 9 de la figure 2 est sensiblement la même que la courbe 4 de la figure 1, ce qui montre que le mo- ment auquel on applique le traitement par produit tensio. actif importe peu quant à l'abaissement final du pouvoir de rétention d'eau, On constate également que dans le pre- mier silo, décanté naturellement pendant 80 heures, il a suffi de 10 heures de traitement pour obtenir l'améliora- tion souhaitée, tandis que cette même amélioration a été obtenue dans le deuxième silo après 24 heures de décanta- tion naturelle et 15 heures de traitement. On conçoit donc le gain de temps procuré par une addition précoce du pro. duit tensio-actif.
Exemple 2.
La figure 3 est un diagramme représentant, en fonction du temps, l'évolution du pouvoir de rétention d'eau, indiqué en abscisses, à divers niveaux, indiqués en ordon- nées, d'un tas de gravillons constitué d'une succession de couches horizontales, alternativement peu et fortement humides. La courbe 10 est relative au temps zéro, o'est-à- dire à partir du moment où le tas, répandu sur une aire circulaire de 4 mètres de diamètre, est entièrement cons-
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titué et atteint une hauteur de 3 mètres. Les gravillons, d'une qualité couramment utilisée pour la confection des bétons, comportait 90% de pierres d'une granulométrie com - prise entre 0,5 et 2 centimètres.
Dans les 10% restant, on constatait la présence de matériaux pierreux dont les di- mensions variaient de 1 millimétre à 5 centimètres, '
On a opéré de fréquents prélèvements de matière à diverses hauteurs et divers emplacements dans le tas; les échantillons ont été traités à l'étuve pour la détermination de leur humidité.
Le tas de gravillons était disposé sur une assise de drainage constituée par une épaisseur de 50 centimètre de galets pierreux et de déchets de briques, dont une grande partie des vides était remplie de sable rude.
On a saupoudré régulièrement la surface supérieure du tas au moyen d'une poudre détergente commercialisée pour le lavage du linga, à la dose de 100 grammes de poudre pour une tonne de gravillons. Dix minutes après la fin de cette opération, on a déversé uniformément à la surface du tas, une pluie d'eua, à raison de dix litres d'eau, par tonne de gravillons.
La courbe 11 est relative à l'état du tas de gravillons après 3 heures de traitement. La courbe 12 est relative à cet état après 8 heures. Aucune modification sensible n'a pu être observée après ce laps de temps en ce qui concerne le pouvoir de rétention d'eau. La courbe 12, comparée a. la courbe 10, illustre bien que le pouvoir de rétention a été non seulement abaissé dans chacune des . couches, mais encore uniformisé.
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On a d'autre part recueilli une partie de la phase liquide à la base de 1'assise de drainage, et on a aspergé à nouveau la surface supérieure du tas au moyen de cette phase liquide, laquelle fut instantanément absorbée par le tas. Des mesures d'humidité effectuées trois heures aprba cette aspersion, ont montré une nouvelle diminution du pou- voir de rétention qui atteignait 2,5 au-dessus du tas et 4,5 à la base du tas.
Exemple 3,
Cet exemple a pour but de comparer l'abaissement et l'uniformisation du pouvoir de rétention de deux masses de sable utilisé en verrerie, et traitées selon le procédé de l'invention, la premiere étant intimement mélangée au produit tensiondctif. la deuxième recevant superficielle- ment ce même produit tensio-actif.
Le sable pour verrerie utilisé avait une granulo- métrie indiquée au tableau 1.
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<tb>
Diamètre <SEP> des <SEP> grains <SEP> Pourcentage* <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb> en <SEP> millimètres
<tb>
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<tb> supérieur <SEP> à <SEP> 0,7 <SEP> 0,7
<tb>
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<tb>
<tb> entre <SEP> 0,7 <SEP> et <SEP> 0,5 <SEP> 21
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> entre <SEP> 0,5 <SEP> et <SEP> 0,3 <SEP> 70
<tb>
<tb>
<tb> entre <SEP> 0,3 <SEP> et <SEP> 0,1 <SEP> 70
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> inférieur <SEP> à <SEP> 0,1 <SEP> 0,3
<tb>
TABLEAU 1, Il s'agit d'un sable pauvre en oxyde de fer
EMI24.2
-Fe203 - 0,03%).
La première et le, deuxième masses de sable, iden- tiques en qualité, quantité et humidité, ont été déversées
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respectivement dans un premier et un deuxième compartiment d'une péniche fluviale, au moyen de courroies transporteu- ses installées à quai, Au-dessus de la courroie alimentant la masse de sable vers le premier compartiment, était dia- posé un distributeur qui pulvérisait sur le mince tapis de sable en voie d'alimentation, et pendant toute la durée du chargement, une solution diluée d'un agent tensio-actif de marque "Tensia", Parmi les divers produits de cette marque,
notamment "Tensagex DP 24" "Tensaryl S 60 P" "Tentranal C x 25" on a choisi celui dénommé commercialement "Tensaryl 8 60 P" qui se présente sous forme solide et contient 60% en poids d'une matière modifiant effectivement la tension superficielle de l'eau dans laquelle on le dissout.
Pour préparer la solution, titrant 0,5%0 en matière active, on a opéré en deux étapes, la première consistant à préparer une solution titrant 10%0. A cet effet, on a dissout par litre d'eau 10 grammes de "Tensaryl", soit 16,65 gram-
0,6 mes, On a effectué une deuxième étape similaire en diluant 20 fois le liquide obtenu par la première étape, de facon à obtenir un titre de 0,5% en matière active. Au delà d'une concentration de 10%0. la mise en solution devient diffici- le, la solution obtenue étant visqueuse; le produit non dissous a tendance à se déposer au fond du récipient et il est difficile de la rendre homogène par agitation, car il se forme une mousse abondante. Il est parfois utile de chauffer légèrement pour faciliter la dilution.
On pourrait évidemment dissoudre le produit soli- de en une seule opération dans une quantité d'eau suffisante pour atteindre un titre de 0,5%0, mais les manipulations
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sont plus faciles et mieux contrôlables si l'on procède en deux étapes.
On a additionné le sable d'une quantité de aolu.. tion à 0,5%0 en matière active préparée comme ci-dessus, égale à 10 centimètres cubes par kilog de aable humide, aon humidité moyenne étant d'environ 10% au moment du remplissa- ge des compartimenta.
Le deuxième compartiment a été rempli simultané- ment et de la même façon que ie premier compartiment, maia sans addition de "Tensaryl. C'eat seulement lorsque le deuxième compartiment a été rempli que l'on a arrosé la masse de sable qu'il contenait au moyen de la même solution à 0,5%o de matière active de "Tenaaryl" que ci-dessus,la quantité liquide totale ajoutée étant identique à celle in- oorporée au sable du premier compartiment.
L'action de la solution tensio-active, déjà en cours tandis que la péniche se trouvait à quai, s'est pour- suivie alors que la péniche effectuait le trajet qui la séparait de l'endroit de déchargement chez l'utilisateur de sable.
Les fonds des compartiments étaient constitués de claies en tamis métalliques à mailles carrées de lmm. L'hu- midité moyenne était mesurée par des appareils classiques comme dans l'exemple 1, et des recoupements étaient effec- tués au moyen de prélèvements d'échantillons séchés à l'étu- ve.
Chaque tas de sable occupait une surface d'environ 3m sur 3m et leur hauteur était de 1m40.
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La figure 4 est un diagramme représentant l'évo- lution au cours du temps du pouvoir de rétention d'eau du sable du premier compartiment en fonction du niveau., compté à partir du tamis du fond, Les courbes 13, 14,15, 16, 17 représentent cette évolution respectivement 0, 1, 2, 3, 4 heures après la fin du remplissage.
La figure 5 est le diagramme représentant l'évo- lution du pouvoir de rétention relativement au deuxième oompartiment, les courbes 18, 19, 20,21, 22 montrent l'évo- lution respectivement 0, 1, 2,3 t 4 heures après la fin du remplissage mais avant arrosage par la solution.
Les courbes de la figure 4 illustrent le fait que dans le premier compartiment, le départ de phase liquide est déjà important dans la première heure, puis s'accélère au cours de la deuxième heure, pour ralentir et s'arrêter pro- gressivement, l'arrêt étant pratiquement complet après 4 heures.
Le sable traité de cette façon possède une humidité moyenne de 4,1% et l'écart entre l'humidité des couches au- périeures et celle des couches inférieures dépasse à peine 1%.
Les courbes de la figure 5 indiquent un compor- tement quelque peu différent du sable du deuxième comparti- ment. Les courbes 19 et 20 notamment montrent une pénétra- tion assez rapide de la solution dans les couches supérieures, alors que pendant plus de deux heures on n'enregistre aucun écoulement de phase liquide la base de ce compartiment.
Après deux heures, la pénétration s'accentue, tandis que
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le liquide commence à s'écouler par les tamis du fond. Après trois heures, le pouvoir de rétention est déjà stabilisé dans les couches supérieures, alors qu'il diminue encore dans les couches inférieures.
Quatre heures après le début du traitement, le Phénomène est pratiquement arrêté et l'état du sable du deuxième compartiment est représenté par la courbe 22; il faut remarquer que cette courbe 22 est prati quement la même que la courbe 17 de la figure 4, ce qui montre que, malgré l'évolution quelque peu différente du pouvoir de rétention dans les premier et deuxième oompar- timents, le résultat final, à savoir l'abaissement unifor- misé du pouvoir de rétention est le même, que le produit tensio-aotit soit mélangé intimement à la masse de sable, ou qu'il soit ajouté en aurfaoe du tas de sable.
D'autres essais comparatifs ont été effectuée, à petite échelle, à partir de produits tensio-actifs dilués dans de l'eau dure ou de l'eau distillée. On n'a pas noté de différence dans les résultats obtenus à partir de ces deux types d'eau.
Bien entendu, les modes de mises en oeuvre du procédé décrits ci-dessus, le sont à titre d'exemples nullement limitatifs, et l'on ne sortirait pas du cadre de l'invention en y apportant des modifications.
REVENDICATIONS.
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UNIFORMED PROCESS FOR LOWERING THE WATER RETENTION POWER OF A PULVERULENT MATERIAL, AND PRODUCED AS A RESULT.
The present invention relates to a method for uniformly lowering the water retention power of a pulverulent material placed in a heap; it also relates to the product obtained by carrying out this process,
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Industry uses considerable amounts of powdery or powdery materials, either.
which, either in mixture with other solid materials, the latter appearing in more or less voluminous masses, Some of these materials, mixed or not, are clearly intended to be sold after various treatments, such as classification, sieving iron removal, drying, This is the case in particular for quarries which provide, after extraction, physical treatments and storage, products of determined grain size and formula, which are therefore made available to buyers,
Most of the time, these materials are intended to be used in subsequent stages of manufacture, which are often complex, and which in particular involve storage, drying, etc.
mixing, fusion reactions and the like.
One of the most important factors and which constitutes a constant concern for the industrialist, is the water concentration of the materials, in particular those present in the pulverulent state, this concentration being able to vary not only from place to place. the other, or from one level to another in a heap of matter, but also, in a more or less regular way, with the conditions of temperature and atmospheric humidity, and the duration of the operations which one subjected to this material.
It follows that if the material is intended for sale, for example in bags, or in wagons, the irregularity of the concentration or the water content will cause
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weighing errors and will constitute a source of dispute on the part of the customer. In general, the manufacturer engages in a series of soundings by chemical or physical methods in order to establish an average of the water content, but we know that these methods are generally imprecise and in any case are not always representative of the whole lot.
The drawbacks arising from differences in the water content are even more appreciable if the material is to be processed in later stages of manufacture. Which risks being compromised not only by the presence of moisture in liquid form, which requires in particular a large quantity of calories in the case of drying or melting before being removed, but also because this humidity is variable from one moment to another and from one moment to another. one place to another, feeds prepared either continuously or discontinuously do not have a constant useful element content; in other words, if one knows exactly the gross weight of a wet load, one can only estimate the net weight, often with an error of a few percent.
In the glass industry, for example, one uses among other powdery materials, low-ferruginous quarry sand. The presence of a quantity of a few percent of water in this sand requires for the purpose of fusion an appreciable quantity of calories without useful effect; on the other hand, variations in the water content from one place to another, despite the use of mixers, cause
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, from one place to another in the mixture, variations in the material contents, highly prejudicial to the continuity of the melting in the furnace and to the homogeneity of the glass produced.
It is in fact known that the mixing of the constituents of a glass mixture must be carried out intimately so that the various solid phases are in contact and this in the desired proportions, in order to achieve the start of the melting at a constant temperature and also to maintain the chemical homogeneity of the molten mixture. Minute differences in the concentration of useful materials, such as sand, feldspar, carbon and others, cause so-called "paste" defects which in the produced glass result in untimely variations in thickness, variations in thickness. refractive index, or even by "stones" made of unfused materials.
Similar drawbacks, although perhaps less serious than in the case of glass which must be optically flawless, are encountered for example in the chemical industries in general and in particular in the cement and ceramic industries, metallurgy, plastics, mining and quarrying. All the products treated by these industries are not always subjected to melting, but there is always this need for the constancy of the useful content (s) and consequently of the constancy of the moisture content.
In addition, in the majority of cases, this moisture content must not only be kept constant, but must also be reduced to the lowest threshold, in particular
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to reduce the time and calories required for drying, to remove water, which is often a harmful chemical reagent, or sometimes to prevent corrosion or deterioration of containers containing excessively wet materials.
It has been found that if a thick pile of a powdery material or a mixture containing one or more powdery materials is wetted abundantly with water, a. the base of the heap, after a relatively long time, a certain amount of water, which is in any case less than the amount of wetting water) it was also found that the water retained by the pulverulent material was not evenly distributed throughout the mass, even if sufficient time is allowed to reach equilibrium, in other words stabilization of the moisture state of the mass. In general, there is a thin layer on the surface of the pile, the humidity of which is very low, probably as a result of surface evaporation.
The humidity of the layers under the surface layer increases strongly with the depth of the latter, so that the difference between the water contents of the surface layer and the lower layer can reach or even exceed 25% (the contents being measured in kilograms of water per kilogram of dry matter). It is moreover convenient to define the water retention capacity of a material as the ratio of the weight of the quantity of water retained to the weight of the dry material which retains the above quantity of water. This retention power depends, among other factors, on the temperature, the particle size and the composition.
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chemical of the material and the place considered in the mass of the heap.
From this point of view, reference will advantageously be made to the text and to the figures in a subsequent part of the description where the invention is illustrated by examples.
As said above, after a relatively long time, the humidity equilibrium is reached, and varies from one place to another of the mass: ai this one has the shape of a parallelepipedal heap for example, surfaces of equal humidity will be appreciably horizontal planes and the humidity will be higher and higher as more and more deep layers are considered *. It has also been found that more or less wet layers were superimposed on base 1, but which reached their humidity stabilization, practically no humidity exchange took place thereafter, in other words, a wet layer has no sensitive tendency to dry out, even if deposited in direct contact on a layer of less moisture.
The water retention power of the material is therefore hardly modified by the superposition of alternately wet and dry layers. This illustrates the fact that until now it has been necessary, in order to even out the humidity of a powdery material, to proceed to an excessively meticulous mixing. However, it should be noted that the surface layer in contact with the atmosphere always tends to dry out very strongly, unless the atmosphere is made very humid.
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Various methods have tried to standardize the water retention power, economically and rapidly, for example by means of dryers combining or not the action of a fixed or movable sole such as a conveyor belt with the action of a gaseous fluid, hot or driven at a high speed, but these installations are bulky and expensive, owing to the installation costs and the consumption of calories. These devices are also difficult to adjust, since variations in humidity in the mass supplied require a rapid and adequate response to ensure the desired correction.
Stays in a conditioned oven are only possible in the case of small laboratory samples, and in no way adapted to the considerable tonnages of powdered materials used daily by the chemical, glass-making industries, etc.
The invention described below makes it possible to avoid these various drawbacks, and also provides a certain number of advantages which will appear more clearly in the remainder of the description.
According to the invention, to the pulverized material is added
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Rulente a product tensio-actlr, oest-àd1re a product capable of modifying the surface tension of water if it is dissolved in the latter. Most often, these products, generally solid or liquid, simultaneously modify certain physical characteristics of the water in which they are dissolved or in the state of suspension, such as the freezing and boiling points or
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still viscosity. Numerous surface-active materials are currently universally known and marketed under the names of “detergents” and “anti-gels”, for example consisting of sodium tripolyphosphate, glycerin or else sulfonated agents.
The implementation of this process confers new characteristics on the pulverulent material thus treated. We first notice that its water retention power is lowered, so that when the balance is obtained. naked, this retention power is less than if the material contained only moisture.
It is also noted that the water retention power is uniform throughout the mass so that the humidity of the various layers stabilizes at a substantially constant value while the variations in humidity from one layer to another are pra - tically zero, it has also been observed that the state of equilibrium or stabilization of the humidity within the mass was obtained after a time markedly less than that which would necessarily be in the absence of thesioactive product.
These advantages will be better highlighted in a subsequent part of the description where examples are described and illustrated by figures.
The state of dilution of these materials, sometimes in minute concentrations in a diluent, especially aqueous, does not appreciably affect the capacity for uniform lowering of the water-holding power, and is advantageous because of the lower cost. cost of the solution added to the heap
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of pulverulent material but also of the fact that this latter material does not run the risk of being modified by such low contents of surfactant products.
It is often indicated to add to the pulverulent material to be extracted from a quarry deposit, a surfactant in solution diluted in the extraction water. This is particularly the case with fine-grained materials, such as sands. Whether these materials are extracted from their deposit under the water of a lake, or on the other hand on the surface, in the latter case by means of a pressurized water jet, the application of the process will make it possible to have, after the extraction, a pulverulent mass containing an intimately dispersed surfactant product, the water retention capacity of which is therefore uniformly reduced.
It is also advantageously possible to add to the pulverulent material a surface-active product in dilute solution in the washing water. Indeed, the pulverylen materials. These often contain impurities which are removed by immersion in water and overflow, which has the drawback of wetting these materials, for example sands, in a manner which is difficult to reverse. Here again, the incorporation of a tenaio-aotif product into the washing water will reduce the humidity level after the washing operation. in a very short time.
Preferably, the liquid phase consisting of the surfactant, the dilution of which has increased on contact with the wet pulverulent material, is discharged when the level of the decanted liquid phase exceeds a defined value.
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finished,
As explained above, the addition of the surfactant, even in trace amounts, pure or already diluted in a solvent, has the effect of uniformly reducing the water retention capacity of the wet pulverulent material. , so that this humidity originally trapped in the pulverulent material will now be in excess and will run off in greater or lesser quantity, in.
dragging the surfactant with it, towards the lower layers of the heap of pulverulent material, where it will tend to accumulate. It is therefore advantageous to limit the level of this accumulated liquid phase to a suitable value, which will easily be done either by overflow from above the vertical walls of the tank containing the material, or by passage through lined orifices. screen or not, formed in these same walls at a chosen level, either also by drainage by means of perforated horizontal tubes passing through the material right through below a defined level, or by absorption in a more or less thick layer of material with large grain size such as gravel, pebbles, brick waste, rough sand,
this layer can moreover be mixed with a greater or lesser proportion of the pulverulent material.
It goes without saying that we can fix as a determined level of evacuation, the zero level, that is to say the very bottom of the pile of pulverulent material; it will suffice for this purpose to have an evacuation or drainage system sufficient to absorb the liquid phase flow.
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which reaches the bottom of the heap. In some cases, the importance of the throughput or certain local considerations will make it indi. qué the use of one or more pumps.
An advantageous method is to readjust the concentration of surfactant in the liquid phase discharged from one pile and to add this readjusted liquid phase to another pile.
In fact, a quantity of liquid greater than the quantity of tesioactive product, diluted or not, which has been added to this pile, is collected at the base of a pile of pulverulent material. If it is desired to proceed with the successive treatment of several heaps in series, it will suffice to re-cut at least part of the liquid phase discharged from one heap and to reuse it for the treatment of a second heap, and and so on.
As it is often useful to add each pile of a phase exactly titrating the marl te. neur in surfactant product, and as in any case there will come a time when this product, as a result of its repeated passages in heaps of wet pulverulent material, will be absolutely too diluted, we can imagine the interest of readjusting the title in product surfactant, either after each pass or after a certain number of passes through the pulverulent material;
it is clear that this titer can be readjusted either by eliminating all or part of the entrained water, for example by natural evaporation or caused by means of a supply of calories, or by fractional crystallization by means of a addition of frigories, or by adding to the dilute phase discharged from a heap of pulverulent material, a quantity determined, by calculation or by
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analysis of the surfactant product,
The surfactant is advantageously intimately mixed with the pulverulent material.
This operation can be carried out easily either before or at the time of stacking. For example, it is possible to place above the pulverulent material transported by belt up to the place of stacking, a distributor distributing regularly the surfactant on this material. It is also possible to constitute the pile by means of a set of thin layers superimposed between the galls; the precaution is taken to feed, for example by sprinkling or by spraying, specific quantities of the surface-active product, the latter gradually gaining the entire thickness of each fine layer of pulverulent material.
This process provides a perfectly regular dosage of the tesioactive product and in this case a notable acceleration of the start of settling is observed.
According to another advantageous embodiment of the invention, the surface-active product is spread uniformly over the upper layer of the pulverulent material. The method is therefore applicable if it is desired to treat bulky masses which have already been gathered in a heap, without prior treatment, these heaps being too large or bulky for that. be able to be manipulated again.
This is particularly useful when it is observed, by carrying out soundings at various points of the pile of pulverulent material, that the latter has too high a humidity or differences in humidity from point to point.
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other,
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The oensio-active product can be fed to the top of the heap, either as it is, optionally subsequently diluted by means of a liquid also distributed at the top of the heap, or in the state of suspension in a
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liquid. the penetration of the surfactant from the top to the lower layers of the pile is very rapid and in any case far greater than the rate of the non-surfactant water stream to the lower layers of the same pile .
An advantageous method is to add the pro
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surface-active product to the pulverulent material placed on a fixed area due to storage. Cg66tg fixed area almost always exists in industries handling powdery materials and is called according to the case: courtyards, silos, tiles, warehouses. The process offers the advantage of being able to be applied without loss of .place, without installation.
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costly and also without m4r, uto0ltion additional to those which would normally be required in the absence of a moisture leveling operation.
It is however convenient, although not essential to provide on the fixed storage areas of the absorption, drainage or in general evacuation devices of the liquid phase which will move towards the base of the piles, as described above.
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The product teLs1o-aot1r is advantageously added to the pulverulent material placed on a fixed storage area, consisting of a settling tank. Indeed,
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certain industries, such as quarries, sand pits, have; settling tanks necessary for the disposal of excess water, for example from the extraction or washing place. We know that settling is slow, irregular and often incomplete. The process according to the invention overcomes these drawbacks and is applicable to existing settling pits, without any modification of the latter.
It is also possible, advantageously, to add the surface-active product to the pulverulent material, during the transport of the latter on the vehicle.
Certain industrial installations, such as mining and quarrying, have solved handling, space and time-saving problems by conveying powdery materials, directly from the extraction point or from a storage reserve, to to vehicles such as trucks, railroad cars, for example by means of a conveyor belt.
These vehicles then convey the material to the recipient,
The process described here is particularly useful in this case, since the powder material can be added with surfactant either during the loading of each vehicle, by means of a surfactant dispenser forming part of the supplier's facilities. powdery or part of the vehicle equipment. In both cases, the incorporation of the product into the material can take place either intimately as the vehicle is filled, or on the surface of the vehicle.
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material when the vehicle is completely full, or by successively applying these two methods.
If the tensor product dispenser is part of the vehicle equipment, one or more addition operations can be carried out during the actual transport, that is to say when the vehicle has left. the place of loading.
It can therefore be seen that the implementation of the process makes it possible to reduce the water retention capacity without in any way increasing the duration of the loading operation.
The liquid phase consisting of the surfactant, the dilution of which has increased on contact with the wet pulverulent material, during transport of the latter to the vehicle, is advantageously removed.
For this purpose, provision is generally made for the bottom of the vehicle to form a drainage area, consisting for example of horizontal panels pierced with holes or provided with sieves, or formed by an interlacing of metal or wooden rods, or even of a layer relatively thick pebbles, gravel, briquaillons, coarse sand or others, this layer itself being placed on a solid perforated bottom, constituted for example by a series of disjointed boards. Under this bottom, which allows the evacuation of the liquid phase, there is a sealed reservoir which prevents said liquid phase from spilling onto the public road or the railroad.
An adequate system of pumps makes it possible to recover the liquid and return it to the pulverulent mass, in a closed circuit, and afterwards
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a possible readjustment of the ticket, during the transport itself.
In this way, the customer receives a powdery material whose water retention power has been reduced uniformly during transport, that is to say without any loss of time. If the trip has been relatively short, and the lowering of the retention power is not completed, there is no problem in unloading the material, for example on a fixed storage area where the operation will continue to be carried out. herself. It can be seen that even in the latter case, time is saved in transport time.
The invention also relates to any pulverulent material to which a surfactant has been added when it contains moisture in the liquid state distributed more or less uniformly from one place to another of its mass, as well as any pulverulent material whose water retention capacity has been uniformly lowered, as obtained by the implementation of one or more of the advantageous modes, taken separately or in combination, of the process described above.
The invention further relates to an industrial product consisting of a mixture of materials, at least one of which is in the pulverulent state and contains a surface-active product. The invention will be better understood and appreciated. oiera the advantages on reading the nonlimiting examples set out below and illustrated by the drawing, namely
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- Figure 1 is a diagram representing the change as a function of time, of the water retention power, of a wet sand heap, before equilibrium and at equilibrium, then treated by the method of the invention.
FIG. 2 is a diagram representing the change as a function of time, of the water retention capacity, of a pile of wet sand in a manner identical to that shown in FIG. 1, but to which is applied the method of the invention shortly after the constitution of the heap.
- Figure 3 is a diagram showing the change over time, the water retention power, of a pile of gravel consisting of a succession of horizontal layers alternately low and highly humid, before and after application of the process .
FIG. 4 is a diagram showing the development over time of the water retention capacity of a pile of sand for glassware, in which a surface-active product has been intimately incorporated.
- Figure 5 is a diagram representing the change over time, the water retention power, of a pile of sand, for glassware, of identical characteristics to the sand in question in Figure 4, but to which the product surfactant was added only at the surface.
Although the examples selected below relate to certain very specific types of powder materials, the process is applicable to any combination of powder materials and surfactants, always with advantageous results. The
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The only possible limitation of the practical nature of the invention lies in the fact of incompatibility between the pulverulent material on the one hand and the type of surfactant product chosen, or of incompatibility between the pulp material. verulent after application of the process and the requirements for its subsequent use.
Thus, in particular, caution should be exercised in the choice of the surfactant product to be added to the mass of powders to serve as a catalyst support, because the latter is appreciably affected by the presence of certain substances, even as traced these substances constitute a "poison" to this catalyst.
Example n1.
Two identical, substantially parallelepipiopedic piles were formed. hard. sand commonly used in the building industry for the oonfeotion of mortars and concrete, by pouring successive thin layers of this sand alternately into a first and a second identical and adjacent cubic silos, each o8té measuring 10 meters. The dumping was carried out by means of a conventional device of conveyor belts h movable track so that the sucoessive layers of sand poured out are suitably spread in horizontal planes, and this until the sand level in the silos reached eight meters.
The bottom of the silos was made up of a rigid metal frame, supporting horizontal panels of t8les pierced with holes two millimeters in diameter.
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This bottom rested by means of the above metal frame on a metal base capable of receiving the liquid coming out of the orifices and of conducting this. it to a weighing station.
It is understood that the zero level is that of the base of the sand parallelepipeds, that is to say also the level of the sheet pierced with orifices.
Humidity measuring probes, based on the well-known principle of electrical conductivity, were placed in the two silos in an identical manner, giving sufficiently precise results for the envisaged application, distributed over the height, of 40 in 40 am from zero level, and so as to measure humidity near the walls. as well as in various places within the mass of sand.
The sand had been abundantly wet before being poured into the first and second silos. We waited 24 hours before carrying out the measurements, so as to allow a certain homogenization of the humidity, in particular in each horizontal plane. At this time, humidity surveys allowed to assign an average humidity in each of the silos * of 14%.
FIG. 1 is a diagram representing the evolution curves at various times of the water retention capacity, indicated on the abscissa, at the various levels, menu. res of 40 in 40 em. and indicates in ordinate, the pile of sand contained in the first silo. Curve 1 is relative to the state of the sand after 24 hours, curve 2 after
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50 hours, curve 3 after 80 hours.
We. observes by the comparison of characteristic curves 1, 2 and 3 that the water retention capacity does not vary significantly after 80 hours, and that equilibrium or stabilization is reached paratically at this time the water retention capacity, which is defined as being the ratio of the weight of the quantity of water retained, to the weight of the dry material which retains said quantity of water. and is expressed in kilograms of water per kilog of dry sand.
After 80 hours of natural settling, that is to say when the state of the sand (tilt represented by the curve 3. The surface of the first silo has been sprayed, in a regular manner, in a single operation for one hour, 30 tonnes of a 1% 0- solution (1 gram of active material per liter of solution) of sodium tripolyphosphate.
The penetration of this solution was immediate, ie it was absorbed by the surface layers of the sand as quickly as it was fed.
An equally rapid change in the humidity of the sand was observed at various levels, an evolution which is moreover difficult to represent on a graph, so that forty minutes after the start of the spraying an abundant flow of liquid phase was collected by the base below the perforated sheet metal of the silo mow. Curve 4 relates to the state of matter ten hours after the state represented in curve 3, between the relative moments
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tives to curves 3 and 4 (that is to say 80 and 90 hours after the start of the tests respectively), 99.6 tonnes of liquid phase were collected in this way, which still titrated 0.25% o of tripolyphosphate sodium.
After filtration, 1 liter of this liquid was evaporated so that after evaporation 1 liter x 30 / 99.6 - 0.301 liter remained.
This last liquid titrated 0.7% o in sodium tripolyphosphate, so that only 30 tonnes x 0.3% or 9 kilogs of the latter compound were retained by the mass of sand, which represented traces of the order of one hundred thousandth is tripolyphosphate retained by the sand, It will be noted, on examination of curves 3 and 4 that the water retention capacity was not only lowered but also uniformized, since the totality of the sand has a humidity between 4 and 6% after treatment with the invention, whereas this same sand, naturally settled, had a humidity between limits as far apart as 4 and 26%.
FIG. 2 is a diagram representing the evolution curves, at. various times, of the water retention capacity, indicated on the abscissa, at the various levels, measured from 40 to 40 om, and indicated on the ordinate, of the pile of sand contained in the second silo, to which the addition of surfactant product was carried out after 24 hours of natural decantation, the purpose of which was to homogenize the humidities in each horizontal layer of sand.
Curve 5 represents the retention capacity of the sand after 24 hours of natural settling; we aknowledge
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that this curve is practically identical to curve 1 of FIG. 1, relating to the first silo. Curve 6 represents the retention power 1 hour after the addition of the surfactant, curve 7 indicates this same arachnoid after 3 hours, curve 8 after 6 hours, curve 9 after 15 hours. continued the test for a further 24 hours, but no further development of the retention power was observed.
It should be noted that curve 9 of FIG. 2 is substantially the same as curve 4 of FIG. 1, which shows that the moment at which the treatment with the surfactant is applied. active matter does not matter as far as the final lowering of the water retention power is concerned. It is also observed that in the first silo, naturally decanted for 80 hours, 10 hours of treatment were sufficient to obtain the desired improvement. , while this same improvement was obtained in the second silo after 24 hours of natural settling and 15 hours of treatment. We can therefore imagine the time saving provided by an early addition of the pro. surface-active product.
Example 2.
FIG. 3 is a diagram representing, as a function of time, the evolution of the water retention capacity, indicated on the abscissa, at various levels, indicated on the ordinate, of a pile of gravel made up of a succession of horizontal layers, alternately little and very wet. Curve 10 relates to time zero, that is to say from the moment when the pile, spread over a circular area of 4 meters in diameter, is entirely built up.
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titué and reaches a height of 3 meters. The gravel, of a quality commonly used for making concrete, contained 90% stones with a grain size between 0.5 and 2 centimeters.
In the remaining 10%, there was the presence of stony material, the dimensions of which varied from 1 millimeter to 5 centimeters, '
Frequent samples were taken from various heights and locations in the pile; the samples were treated in an oven for the determination of their humidity.
The pile of gravel was placed on a drainage base formed by a thickness of 50 centimeters of stony pebbles and waste bricks, many of the voids of which were filled with rough sand.
The upper surface of the pile was sprinkled regularly with a detergent powder marketed for washing the linga, at a dose of 100 grams of powder for one tonne of chippings. Ten minutes after the end of this operation, a rain of eua was poured uniformly on the surface of the pile, at the rate of ten liters of water, per tonne of gravel.
Curve 11 relates to the state of the pile of chippings after 3 hours of treatment. Curve 12 relates to this state after 8 hours. No appreciable change could be observed after this time as regards the water retention capacity. Curve 12, compared to a. curve 10 clearly illustrates that the retention power has not only been lowered in each of the. layers, but still uniform.
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On the other hand, part of the liquid phase was collected at the base of the drainage bed, and the upper surface of the pile was sprayed again with this liquid phase, which was instantly absorbed by the pile. Moisture measurements taken three hours after this spraying showed a further decrease in the retention power which reached 2.5 above the pile and 4.5 at the base of the pile.
Example 3,
The purpose of this example is to compare the lowering and uniformity of the retention power of two masses of sand used in glassmaking, and treated according to the process of the invention, the first being intimately mixed with the tensioned product. the second receiving superficially the same surfactant product.
The glass sand used had a particle size shown in Table 1.
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Diameter <SEP> of <SEP> grains <SEP> Percentage * <SEP> in <SEP> weight
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<tb> in <SEP> millimeters
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<tb> between <SEP> 0.5 <SEP> and <SEP> 0.3 <SEP> 70
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<tb> between <SEP> 0.3 <SEP> and <SEP> 0.1 <SEP> 70
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<tb> less than <SEP> than <SEP> 0.1 <SEP> 0.3
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TABLE 1, It is a sand poor in iron oxide
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-Fe203 - 0.03%).
The first and second masses of sand, identical in quality, quantity and moisture, were dumped
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respectively in a first and a second compartment of a river barge, by means of conveyor belts installed at the quayside, Above the belt feeding the mass of sand to the first compartment, was placed a distributor which sprayed on the thin layer of sand in the process of being fed, and throughout the duration of the loading, a dilute solution of a surfactant of the brand "Tensia", Among the various products of this brand,
in particular "Tensagex DP 24" "Tensaryl S 60 P" "Tentranal C x 25" we chose the one commercially called "Tensaryl 8 60 P" which is in solid form and contains 60% by weight of a material effectively modifying the tension surface of the water in which it is dissolved.
To prepare the solution, titrating 0.5% 0 in active material, the operation was carried out in two stages, the first consisting in preparing a solution titrating 10% 0. For this purpose, 10 grams of "Tensaryl", or 16.65 grams, were dissolved per liter of water.
0.6 mes, A second similar step was carried out by diluting 20 times the liquid obtained by the first step, so as to obtain a titre of 0.5% of active material. Beyond a concentration of 10% 0. dissolving becomes difficult, the solution obtained being viscous; the undissolved product tends to settle at the bottom of the container and it is difficult to make it homogeneous by stirring, because an abundant foam is formed. It is sometimes useful to heat slightly to facilitate dilution.
One could of course dissolve the solid product in a single operation in a quantity of water sufficient to achieve a titer of 0.5% 0, but the manipulations
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are easier and better controllable if you proceed in two steps.
The sand was added in an amount of 0.5% solute active material prepared as above, equal to 10 cubic centimeters per kilogram of wet sand, the average humidity being about 10% at time of filling the compartmentsa.
The second compartment was filled simultaneously and in the same way as the first compartment, but without the addition of Tensaryl. It was only when the second compartment was filled that the mass of sand was sprayed with it. contained by means of the same 0.5% solution of active material of "Tenaaryl" as above, the total liquid quantity added being identical to that incorporated into the sand of the first compartment.
The action of the surfactant solution, already in progress while the barge was docked, continued while the barge made the journey that separated it from the unloading point at the sand user. .
The bottoms of the compartments were made up of lmm square mesh wire mesh trays. The average humidity was measured by conventional apparatus as in Example 1, and crosschecks were made by means of oven-dried samples.
Each pile of sand occupied an area of approximately 3m by 3m and their height was 1m40.
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FIG. 4 is a diagram showing the evolution over time of the water retention capacity of the sand of the first compartment as a function of the level., Counted from the bottom sieve, Curves 13, 14,15, 16, 17 represent this change respectively 0, 1, 2, 3, 4 hours after the end of filling.
FIG. 5 is the diagram representing the evolution of the retention power relative to the second compartment, the curves 18, 19, 20,21, 22 show the evolution respectively 0, 1, 2.3 t 4 hours after the end of the filling but before watering with the solution.
The curves in figure 4 illustrate the fact that in the first compartment, the departure of the liquid phase is already significant in the first hour, then accelerates during the second hour, to slow down and stop gradually, l 'shutdown being practically complete after 4 hours.
Sand treated in this way has an average humidity of 4.1% and the difference between the humidity of the lower layers and that of the lower layers barely exceeds 1%.
The curves in Fig. 5 indicate a somewhat different behavior of the sand of the second compartment. Curves 19 and 20 in particular show a fairly rapid penetration of the solution into the upper layers, while for more than two hours no flow of liquid phase is recorded at the base of this compartment.
After two hours, the penetration increases, while
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the liquid begins to flow through the bottom sieves. After three hours, the retention power is already stabilized in the upper layers, while it decreases further in the lower layers.
Four hours after the start of the treatment, the phenomenon is practically stopped and the state of the sand of the second compartment is represented by curve 22; it should be noted that this curve 22 is practically the same as curve 17 in FIG. 4, which shows that, despite the somewhat different evolution of the retention power in the first and second compartments, the final result, that is, the uniform lowering of the retention power is the same whether the surfactant product is intimately mixed with the mass of sand, or whether it is added to the pile of sand.
Other comparative tests have been carried out, on a small scale, using surfactants diluted in hard water or distilled water. No difference was noted in the results obtained from these two types of water.
Of course, the embodiments of the method described above are by way of non-limiting examples, and it would not be departing from the scope of the invention to make modifications thereto.
CLAIMS.
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