"Procédé de préparation de structures
de perlite expansées"
La présente invention est relative à un procédé
de fabrication de structures de perlite, présentant des propriétés avantageuses pour de nombreuses utilisations, notamment comme adjuvants pour filtrage,
La perlite est une matière siliceuse d'origine volcanique, qui présente une teneur de silice supérieure à
65% et une .teneur d'eau combinée d'environ 2 à 5%. En plus de la silice et de l'eau-, la perlite contient des quantités variables de composés d'aluminium, de sodium et de potassium parmi d'autres.
Lorsque la perlite sous forme de particules est introduite dans une flamme, elle est soumise à expansion ou "éclate" en une matière de plus basse densité et d'un poids plus léger . Généralement, l'expansion ou l' "éclatement" s'observe lorsque cette perlite est chauffée à une température de
l'ordre de 760 à 1315[deg.]C,. suivant l'origine de la perlite et
ses dimensions de particules. Habituellement, on utilise des températures de l'ordre d'environ 870 à 1150[deg.]C.
D'une manière générale, on peut dire qu'un minerai de perlite a une densité de l'ordre-d'environ 0,96 à 1,28 kg/ dm<3>, tandis qu'après expansion, cette densité est de l'ordre d'environ 0,032 à 0,16 kg/dm<3>.
On connaît déjà diverses techniques d'expansion de la perlite et les procédés proposés ont rencontré des degrés .divers de succès. En raison de l'augmentation continue de la demande de perlite expansée présentant une meilleure qualité et supposant un coût moindre.de production, il est désirable
de prévoir un procédé permettant d'augmenter notablement la capacité des installations connues d'expansion, sans investissement important de capitaux.
Un but de la présente invention est de prévoir un procédé permettant d'augmenter de façon considérable la production de structures de perlite expansées. et d'en améliorer aussi la qualité.
Un autre.but est de prévoir un procédé fournissant
<EMI ID=1.1>
Un autre b.ut encore de l'invention est de prévoir un procédé qui réduit au minimum les p rtes normales et diminue la quantité, de matière flottante.
C'es buts et d'autres encore.sont atteints grâce à la présente invention et apparaîtront plus clairement de la description suivante. ,
La perlite utilisée dans le cadre de la présente in-vention est broyée jusqu'à généralement une dimension de particules inférieure à 2,5 cm et est séchée jusqu'à une teneur d'humidité de moins de 0,2% en poids par traitement à environ
26-94[deg.]C pendant environ 10 minutes, ce qui constitue la méthode fréquemment utilisée en pratique. La matière est ensuite
<EMI ID=2.1>
La matière de départ utilisée dans le procédé suivant l'invention doit traverser un tamis à ouverture de mailles de 595 microns: Il est préférable-que la plus grande partie de la' matière soit retenue sur un tamis à ouverture de mailles de 100 microns, une grande partie étant retenue sur un tamis
à ouvertures de 297 ou de 150 microns. Il est avantageux pour atteindre les résultats maxima suivant l'invention que des quanti'és appréciables de la matière soient d'une-dimension inférieure à 74.microns, par exemple 2 à 20%. Une analyse typique des dimensions de particules (A.S.T.M. E 11-61) d'une matière de départ que l'on peut employer se présente comme suit:
<EMI ID=3.1>
Une matière de départ particulièrement avantageuse présentera les pourcentage approximatifs suivants-de retenue sur tamis:'
<EMI ID=4.1>
La perlite non expansée est alimentée l'appareil d'expansion par des méthodes traditionnelles et elle y est introduite à une allure telle que pratiquement la totalité
de cette perlite subira une expansion sous les conditions que l'on expliquera plus complètement ci-après. Suivant les méthodes habituelles d'expansion d'une perlite, on mélange de l'air avec un gaz combustible, tel qu'un gaz naturel, et on alimente le mélange au brûleur de l'appareil d'expansion. Les débits
et les quantités d'air et de gaz naturel (principalement du méthane) varient suivant les exigences habituelles des procédés connus et suivant les caractéristiques du brûleur et de l'appareil d'expansion. En fait, on peut aussi utiliser de façon satisfaisante, dans le procédé suivant l'invention, d'autres gaz combustibles, tels que le propane, le butane, etc.
Il est fréquemment désirable, pour diriger et contrôler le procédé et pour pouvoir jouir des avantages d'un échange de chaleur, d'augmenter l'alimentation initiale en air par une alimentation d'air ultérieure ou secondaire. Si on utilise cette technique, or. alimente habituellement l'air secondaire en un endroit différent dans l'appareil d'expansion par rapport à l'endroit d'alimentation de l'air primaire. Dans l'appareil traditionnel d'expansion du type vertical, on introduit habituellement une alimentation d'air secondaire en un endroit se situant bien au-dessus de l'emplacement du brûleur.
Dans le procédé suivant l'irivention, on mélange un gaz naturel avec'de l'air primaire et de l'oxygène et on alimente ce mélange au brûleur. Une caractéristique critique de la présente invention est la'quantité d'oxygène que l'on ajoute par rapport à l'air primaire alimenté. Sur la base des pourcentages en poids, il est nécessaire d'alimenter l'oxygène au' mélange gazeux combustible allant- au brûleur à raison d'environ 1,5 à 16% par rapport à l'air présent dans ce mélange gazeux.
y
Il est plus particulièrement préférable d'utiliser environ 2,5 à environ 10% d'oxygène par rapport à la quantité d'air existant dans le mélange gazeux initial.
Une autre caractéristique vitale pour le succès
du procédé suivant l'invention est le rapport du gaz combustible à l'air primaire alimenté au' brûleur. Ce rapport, lorsqu'on le donne en volumes,- est de l'ordre de 1$ 2-6 (gaz com-
<EMI ID=5.1>
L'air secondaire est alimenté pour assurer la combustion complète du gaz naturel dont il a été question cidessus. Cet air secondaire peut être introduit de n'importe quelle manière et en un endroit traditionnel. Toutefois, un exemple typique de.réalisation suivant le procédé de l'invention prévoit l'utilisation d'un appareil d'expansion vertical dans lequel l'air secondaire est introduit dans une structure
<EMI ID=6.1>
d'échange de chaleur et assurer en fin de compte l'introduction dans la zone du brûleur,' notamment près de'la base de celui-ci.
On obtient des résultats préférés suivant le procédé de l'invention en utilisant environ 25% d'air primaire normal, nécessaire à la combustion totale du gaz naturel utilisé, avec une introduction d'oxygène en quantités variant de 1,5 à
16% en poids par rapport à la quantité d'air primaire utilisé.
Suivant, une forme de réalisation particulière, dans laquelle'on utilise un appareil d'expansion vertical, on emploie un mélange de:
3
<EMI ID=7.1>
On obtient un haut rendement d'un produit constituant un adjuvant pour filtrage, d'une perméabilité à l'eau améliorée
"Process for preparing structures
expanded perlite "
The present invention relates to a process
for the manufacture of perlite structures, exhibiting advantageous properties for many uses, in particular as aids for filtering,
Perlite is a siliceous material of volcanic origin, which has a silica content greater than
65% and a combined water content of about 2 to 5%. In addition to silica and water-, perlite contains varying amounts of compounds of aluminum, sodium and potassium among others.
When particulate perlite is introduced into a flame, it expands or "shatters" into a lower density and lighter weight material. Generally, expansion or "bursting" is seen when this perlite is heated to a temperature of.
the order of 760 to 1315 [deg.] C ,. according to the origin of the perlite and
its particle sizes. Usually, temperatures on the order of about 870-1150 [deg.] C are used.
Generally speaking, it can be said that a perlite ore has a density of about 0.96 to 1.28 kg / dm <3>, while after expansion this density is the order of about 0.032 to 0.16 kg / dm <3>.
Various techniques for expanding perlite are already known and the proposed methods have met with varying degrees of success. Due to the continued increase in demand for expanded perlite with better quality and lower cost of production, it is desirable
to provide a process which makes it possible to significantly increase the capacity of known expansion installations without significant capital investment.
An object of the present invention is to provide a process which makes it possible to considerably increase the production of expanded perlite structures. and also improve its quality.
Another goal is to provide a method providing
<EMI ID = 1.1>
Yet another object of the invention is to provide a process which minimizes normal drops and decreases the amount of floating material.
These and other objects are achieved by virtue of the present invention and will appear more clearly from the following description. ,
The perlite used in the context of the present invention is ground to generally a particle size of less than 2.5 cm and is dried to a moisture content of less than 0.2% by weight per treatment. around
26-94 [deg.] C for about 10 minutes, which is the method frequently used in practice. The material is then
<EMI ID = 2.1>
The starting material used in the process according to the invention must pass through a sieve with a mesh size of 595 microns: It is preferable that most of the material is retained on a sieve with a mesh size of 100 microns, a large part being retained on a sieve
with apertures of 297 or 150 microns. It is advantageous in order to achieve the maximum results according to the invention that appreciable amounts of the material are of a size less than 74 microns, for example 2 to 20%. A typical particle size analysis (A.S.T.M. E 11-61) of a starting material that can be employed is as follows:
<EMI ID = 3.1>
A particularly advantageous starting material will exhibit the following approximate percent sieve retention:
<EMI ID = 4.1>
The unexpanded perlite is fed to the expansion apparatus by traditional methods and is introduced into it at such a rate that virtually all
of this perlite will expand under conditions which will be explained more fully below. Following the usual methods of expanding perlite, air is mixed with a combustible gas, such as natural gas, and the mixture is fed to the burner of the expansion apparatus. The flows
and the amounts of air and natural gas (mainly methane) vary according to the usual requirements of known processes and according to the characteristics of the burner and of the expansion apparatus. In fact, it is also possible to use satisfactorily, in the process according to the invention, other combustible gases, such as propane, butane, etc.
It is frequently desirable, in order to direct and control the process and to be able to enjoy the benefits of heat exchange, to increase the initial air supply by a subsequent or secondary air supply. If we use this technique, gold. Usually supplies secondary air to a different location in the expansion device from where the primary air is supplied. In the traditional vertical type expansion apparatus, a secondary air supply is usually introduced at a location well above the burner location.
In the following process, a natural gas is mixed with primary air and oxygen and this mixture is fed to the burner. A critical feature of the present invention is the amount of oxygen that is added relative to the primary air supplied. Based on the weight percentages, it is necessary to supply oxygen to the combustible gas mixture going to the burner at about 1.5-16% based on the air present in this gas mixture.
y
It is more particularly preferable to use about 2.5 to about 10% oxygen relative to the amount of air existing in the initial gas mixture.
Another vital characteristic for success
of the process according to the invention is the ratio of the fuel gas to the primary air supplied to the burner. This ratio, when given in volumes, - is of the order of $ 1 2-6 (gas com-
<EMI ID = 5.1>
Secondary air is supplied to ensure complete combustion of the natural gas discussed above. This secondary air can be introduced in any way and in a traditional location. However, a typical example of realization according to the method of the invention provides for the use of a vertical expansion apparatus in which the secondary air is introduced into a structure.
<EMI ID = 6.1>
heat exchange and ultimately ensure introduction into the burner area, especially near the base thereof.
Preferred results are obtained according to the process of the invention using approximately 25% of normal primary air, necessary for the total combustion of the natural gas used, with an introduction of oxygen in amounts varying from 1.5 to
16% by weight relative to the amount of primary air used.
According to a particular embodiment, in which a vertical expansion apparatus is used, a mixture of:
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<EMI ID = 7.1>
A high yield of a product constituting a filter aid with improved water permeability is obtained.