Procédé pour produire un silicate soufflé.
La présente invention se rapporte à un procédé
pour produire un silicate soufflé ayant une haute teneur
en wollastonite et une faible teneur en cristobalite) suivant lequel on introduit les matières premières pour le silicate ' pour partie à l'extrémité supérieure d'un four rotatif incliné et pour partie à l'extrémité inférieure de ce four, de manière que ces matières premières soient distribuées dans la zone de combustion et fondent.
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La présente invention a pour but de procurer un silicate et plus spécialement un verre contenant un grand nombre de très fines bulles et ayant une faible teneur en cristobalite. L'invention a également pour but de procurer une matière de ce type qui convient bien comme aggloméré pour les céramiques, les céramiques basse température,comme des mélanges de particules minérales et de résine,et des produits en feuille, des matériaux de construction, des matières pour les revêtements routiers et des matières semblables.
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produire un verre cristallisable de ce type,suivant lequel on introduit les matières premières pour partie à l'extrémité supérieure du four rotatif et pour partie par injection à l'extrémité inférieure du four rotatif, de manière qu'une proportion sensible des matières premières injectées soit distribuée dans la zone de combustion. La partie des matières premières injectées à l'extrémité inférieure est de préférence du sable, de manière que le mélange ait un point de fusion élevé.
La matière fondue est soutirée du four et refroidie, de préférence brusquement, dans un bain d'eau, puis broyée. Le verre est alors cristallisable ou partiellement cristallisé. La cristallisation peut être provoquée ou augmentée par réchauffage du produit broyé, puis refroidissement lent. Il se forme ainsi une matière granulée soufflée à surface rugueuse du fait que le clivage se fait préférentiellement à travers les bulles, ce qui conduit à la formation de nombreuses cavités.
Cependant, ce procédé connu présente l'inconvénient que le produit fini a une teneur résiduelle en quartz libre, par exemple sous forme de cristaux de cristobalite, qui le <EMI ID=3.1>
et d'autres matériaux qui, lorsqu'ils sont mis en oeuvre, peuvent former des poussières dangereuses pour la santé.
Ce risque de pollution pourrait être atténué s'il était possible de convertir le quartz libre en wollastonite qui est une forme spécifique de cristaux de silicate de calcium.
La présente invention est basée sur la découverte que le quartz peut être amené pour beaucoup sous la forme
de wollastonite lorsque la fusion est réalisée comme décrit dans un four rotatif avec injection, conformément à l'invention, d'un. additif contenant du calcium. L'additif contenant du calcium peut avantageusement être injecté en même temps que le sable ou en mélange avec ce dernier.
L'additif contenant du calcium peut être tout minéral ayant une teneur élevée en calcium. Le sulfate de calcium,de préférence sous forme de gypse en poudre, est spécialement commode aux fins de l'invention. Cependant, toute autre matière contenant du calcium peut être utilisée. Des exemples en sont l'oxyde de calcium, comme la chaux calcinée en poudre, l'hydroxyde de calcium, comme la chaux éteinte, et le carbonate de calcium, comme la craie.
Suivant une forme spécifique de l'invention, on injecte de la cendre volante à l'extrémité inférieure du four rotatif. Suivant la teneur en calcium de la cendre volante, il peut être commode d'injecter celle-ci en mélange avec du carbonate de calcium ou un autre minéral à teneur élevée en calcium.
La quantité d'additif contenant du calcium est . de préférence ajustée de manière que. le silicate soufflé fini ne contienne pas de quantité sensible de cristobalite. Il est possible de prendre des quantités plus élevées, mais ha-bituellement , il n'en résulte aucun avantage.
En outre, la Demanderesse a découvert avec surpri-
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duit granulé sont sensiblement accrus par le procédé de l'invention et que cet effet peut être encore davantage marqué par augmentation de la vitesse de rotation du four. Ceci conduit à une subdivision supplémentaire des bulles.
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sont plus petites, elles ont moins tendance à s'échapper
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augmente le dégagement de gaz du fait que le sulfate de calcium se décompose en oxydes de soufre gazeux qui favorisent la formation de bulles. En raison du très grand nombre de fines bulles formées de la sorte, le broyage donne un produit granulé dont la rugosité de surface est élevée du fait que le clivage se fait préférentiellement
à travers les bulles et divise celles-ci de sorte que las faces présentent de nombreuses cavités.
Il était possible ainsi jusqu'à présent, en utilisant une masse dont la composition correspond à une densité de 2,7.et en injectant du sable à raison d'environ
13 à 20% de la masse de verre en fusion, d'obtenir un produit contenant environ 15% en volume de bulles dont une proportion majeure ont un calibre de 0,2 à 1 mm, mais il est
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te de calcium sur la base de la masse en fusion, d'obtenir <EMI ID=9.1>
jusqu'à 30 à 40% en volume de fines bulles dont une propor-
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proportion considérable a une dimension encore inférieure à 0,1 mm.
Le procédé de l'invention permet d'obtenir un produit qui, lors de l'utilisation de sulfate de calcium, ne contient pas ou que peu de traces de sulfate de calcium
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1) des céramiques basse température décrites dans le brevet belge de la Demanderesse n[deg.] 8�0.466,
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sine décrits dans le brevet belge de la Demanderesse
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pour des revêtements routiers et la production de briques de sable et de chaux. Lors de l'utilisation pour des revêtements routiers, l'effet isolant est amélioré (indice k accru). Ceci atténue la tendance au verglas.
Par ailleurs, la plus grande rugosité de la surface résiste à l'enfoncement des grains dans l'asphalte et assure une plus forte friction des véhicules qui circulent.
L'utilité du produit aux fins ci-dessus dépend particulièrement de la division des bulles par broyage
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possible de produire, par exemple, des mélanges de matière minérale et de résine très tenaces ayant une teneur de
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Le procédé de l'invention offre en outre l'avantage important du point de vue technique que l'injection de sulfate de calcium sur les parois dans la zone de com- <EMI ID=16.1> bustion du four provoque la formation d'une mousse qui améliore la protection du garnissage réfractaire du four en comparaison avec le procédé connu . <
La Demanderesse a découvert que le procédé du type ci-dessus permet d'obtenir des silicates soufflés ayant d'aussi bonnes propriétés, dans lesquels le quartz est pour beaucoup fixé sous forme de wollastonite et le nombre et la finesse des bulles d'air sont beaucoup améliorés lors de l'injection, à l'extrémité inférieure du four, plutôt que du gypse, de cendre volante produite
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fonctionnant au charbon.
La cendre volante contient habituellement des quantités considérables de carbone non brûlé, à savoir souvent environ 10 à 30%, de même que divers constituants inorganiques et spécialement des oxydes dont la constitution dépend de la nature du combustible utilisé. Ainsi, une cendre volante typique produite dans la centrale de Studstrup à Aarhus a la constitution suivante:
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divers avantages dans un procédé du type décrit.
Le dégagement de gaz lors de la combustion du carbone contribue avantageusement à la formation des fines bulles requises dans le p'r oduit final.
En outre, le carbone est utilisé durant la combustion pour le chauffage du four et la fusion des matières première.s ,ce qui permet un gain sensible d'énergie qui
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Enfin, l'utilisation de cendre volante permet de préparer un produit soufflé noir.
Ceci est spécialement intéressant lors de la préparation d'un matériau pour la couverture de toits. Les matériaux noirs pour couverture de toits déjà connus doivent habituellement être soumis à une teinture souvent peu commode et/ou peu rapide.
La coloration foncée peut entre autre permettre une meilleure exploitation de la chaleur solaire qui peut
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à faible consommation d'énergie. Les procédés connus décrits ci-dessus permettent difficilement d'obtenir de tels produits noirs. Il convient en outre de rappeler que la production de verre noir dans les fours dits \Vanne est extrêmement difficile .et/ou très onéreuse.
La quantité de cendre volante à utiliser dans
le procédé de l'invention peut varier dans des limites étendues, entre autres en fonction de la constitution de la cendre qui peut en tout ou partie remplacer une ou plusieurs des matières premières courantes telles que le sable, la craie et la dolomite. Pour . atteindre l'aptitude à la fusion nécessaire des matières premières et obtenir, la diminution requise de la teneur en cristobalite, il est souvent commo-- .
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tité mineure de carbonate de calcium, spécialement sous forme de craie, par exemple en proportion de 80 parties en poids de cendre volante pour 20 parties en poids de craie.
La cendre volante éventuellement mélangée à de
la craie est de préférence injectée sur une zone relativement longue à l'extrémité inférieure du four, éventuellement aussi en mélange avec l'huile servant au chauffage du four. La matière qui n'est pas entraînée par la masse en fusion dans le four est récoltée,après passage dans le four, dans des filtres sous forme de poussière qui peut être recyclée au four de la manière classique.
L'utilisation de cendre volante offre l'avantage supplémentaire sur l'injection classique de sable.
que le dioxyde de silicium se présente sous forme de particules de très fine granulométrie qui sont finement dispersées dans la cendre, ce qui facilite leur assimilation dans la masse en fusion.
Si la chose est désirée, une partie de la matière partiellement cristalline soutirée du four rotatif peut être recyclée et injectée à l'extrémité inférieure du four en même temps que du gypse en poudre ou de la cendre volante.
Ceci offre l'avantage que cette matière agit comme des germes de nucléation lors de la cristallisation ultérieure et que, compte tenu des bulles ouvertes sur la surface, il est possible de produire un plus grand nombre de bulles dans la masse que lors de l'utilisation d'une quan-
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Enfin, la matière cristallisée contribue également à protéger le garnissage du-four en raison de son point de fusion élevé.
Le procédé de l'invention est illustré par l'exem-ple suivant.
EXEMPLE
Dans un four rotatif de type classique, on introduit de manière continue à l'extrémité supérieure du sable,
de la craie et de la dolomite. Simultanément, on injecte
à l'extrémité inférieure du four, en un point adjacent à la zone de combustion, à savoir à 6 à 8 m de la sortie, du sable
à raison d'environ 15% et du gypse à raison d'environ 2%,
sur la base de la quantité' totale de matières premières, cependant qu'on fait tourner le four à une vitesse correspondant à environ 45 secondes par révolution. On ajuste les proportions entre le sable, la craie et la dolomite pour que le produit final ait la constitution suivante:
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On refroidit la masse en fusion dans un bain d'eau et on broie le produit.
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1 - Procédé pour produire un silicate soufflé à haute teneur en wollastonite et à faible teneur en cristobalite, suivant lequel on introduit les matière.s premières pour le silicate pour partie à l'extrémité supérieure d'un four rotatif incliné et pour partie à l'extrémité inférieure du four de manière que les matières premières soient distribuées dans la zone de combustion et fondent,caractérisé en ce qu'on injecte à l'extrémité inférieure du four rotatif un additif contenant du calcium.
A process for producing a blown silicate.
The present invention relates to a method
to produce a blown silicate having a high content
in wollastonite and a low content of cristobalite) according to which the raw materials for the silicate are introduced partly at the upper end of an inclined rotary kiln and partly at the lower end of this kiln, so that these materials raw are distributed in the combustion zone and melt.
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The object of the present invention is to provide a silicate and more especially a glass containing a large number of very fine bubbles and having a low cristobalite content. It is also an object of the invention to provide such a material which is well suited as an agglomerate for ceramics, low temperature ceramics, such as mixtures of inorganic particles and resin, and sheet products, building materials, products. materials for road surfaces and similar materials.
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produce a crystallizable glass of this type, in which the raw materials are introduced partly at the upper end of the rotary kiln and partly by injection at the lower end of the rotary kiln, so that a substantial proportion of the injected raw materials is distributed in the combustion zone. The part of the raw materials injected at the lower end is preferably sand, so that the mixture has a high melting point.
The molten material is withdrawn from the oven and cooled, preferably abruptly, in a water bath, then crushed. The glass can then be crystallized or partially crystallized. Crystallization can be caused or increased by reheating the ground product, followed by slow cooling. A blown granulated material with a rough surface is thus formed due to the fact that the cleavage preferably takes place through the bubbles, which leads to the formation of numerous cavities.
However, this known process has the drawback that the finished product has a residual content of free quartz, for example in the form of cristobalite crystals, which the <EMI ID = 3.1>
and other materials which, when used, can form dust which is hazardous to health.
This risk of pollution could be mitigated if it were possible to convert free quartz to wollastonite which is a specific form of calcium silicate crystals.
The present invention is based on the discovery that quartz can largely be supplied in the form
of wollastonite when the melting is carried out as described in a rotary kiln with injection, according to the invention, of a. additive containing calcium. The additive containing calcium can advantageously be injected at the same time as the sand or as a mixture with the latter.
The additive containing calcium can be any mineral having a high calcium content. Calcium sulfate, preferably in the form of powdered gypsum, is especially convenient for the purposes of the invention. However, any other material containing calcium can be used. Examples are calcium oxide, such as powdered calcined lime, calcium hydroxide, such as slaked lime, and calcium carbonate, such as chalk.
According to a specific form of the invention, fly ash is injected at the lower end of the rotary kiln. Depending on the calcium content of the fly ash, it may be convenient to inject the fly ash mixed with calcium carbonate or other high calcium mineral.
The amount of additive containing calcium is. preferably adjusted so that. the finished blown silicate does not contain a substantial amount of cristobalite. It is possible to take larger amounts, but usually there is no benefit.
In addition, the Applicant has discovered with surpri-
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granulated product are substantially increased by the process of the invention and that this effect can be further marked by increasing the speed of rotation of the oven. This leads to further subdivision of the bubbles.
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are smaller, they are less likely to escape
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increases gas evolution as calcium sulfate decomposes into gaseous sulfur oxides which promote bubble formation. Due to the very large number of fine bubbles formed in this way, the grinding gives a granulated product whose surface roughness is high due to the fact that the cleavage takes place preferentially.
through the bubbles and divides them so that the faces have many cavities.
It was thus possible until now, by using a mass whose composition corresponds to a density of 2.7. And by injecting sand at a rate of approximately
13 to 20% of the mass of molten glass, to obtain a product containing about 15% by volume of bubbles, a major proportion of which have a size of 0.2 to 1 mm, but it is
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te of calcium on the basis of the melt, to obtain <EMI ID = 9.1>
up to 30 to 40% by volume of fine bubbles, of which a proportion
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considerable proportion has a dimension still less than 0.1 mm.
The process of the invention makes it possible to obtain a product which, when using calcium sulphate, does not contain or only few traces of calcium sulphate.
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1) low temperature ceramics described in the Belgian patent of the Applicant n [deg.] 8 � 0.466,
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sine described in the Belgian patent of the Applicant
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for road surfaces and the production of sand and lime bricks. When used for road surfaces, the insulating effect is improved (increased k index). This reduces the tendency to ice.
In addition, the greater roughness of the surface resists the sinking of grains into the asphalt and ensures greater friction of the vehicles traveling.
The usefulness of the product for the above purposes depends particularly on the division of the bubbles by crushing
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possible to produce, for example, very tough mineral and resin mixtures with a content of
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The process of the invention further offers the important technical advantage that the injection of calcium sulphate on the walls in the combustion zone of the furnace causes the formation of a foam which improves the protection of the refractory lining of the furnace in comparison with the known process. <
The Applicant has discovered that the process of the above type makes it possible to obtain blown silicates having equally good properties, in which the quartz is largely fixed in the form of wollastonite and the number and fineness of the air bubbles are much improved when injecting, at the lower end of the furnace, rather than gypsum, fly ash produced
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coal-fired.
Fly ash usually contains considerable amounts of unburnt carbon, often about 10 to 30%, as well as various inorganic constituents and especially oxides, the constitution of which depends on the nature of the fuel used. Thus, a typical fly ash produced at the Studstrup power station in Aarhus has the following constitution:
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various advantages in a method of the type described.
The evolution of gas during the combustion of carbon advantageously contributes to the formation of the fine bubbles required in the final product.
In addition, carbon is used during combustion for heating the furnace and smelting raw materials, which allows a significant energy gain which
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Finally, the use of fly ash makes it possible to prepare a black blown product.
This is especially interesting when preparing a material for roofing. The black materials for roofing already known must usually be subjected to an often inconvenient and / or not very rapid dyeing.
The dark coloring can, among other things, allow better use of solar heat which can
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low power consumption. The known processes described above make it difficult to obtain such black products. It should also be remembered that the production of black glass in so-called \ Valve furnaces is extremely difficult and / or very expensive.
The amount of fly ash to use in
the process of the invention can vary within wide limits, inter alia depending on the constitution of the ash which can completely or partially replace one or more of the common raw materials such as sand, chalk and dolomite. For . to achieve the necessary smelting ability of the raw materials and obtain the required decrease in cristobalite content, it is often convenient.
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A minor content of calcium carbonate, especially in the form of chalk, for example in the proportion of 80 parts by weight of fly ash to 20 parts by weight of chalk.
The fly ash possibly mixed with
the chalk is preferably injected over a relatively long zone at the lower end of the furnace, optionally also mixed with the oil used for heating the furnace. The material which is not entrained by the molten mass in the furnace is collected, after passing through the furnace, in filters in the form of dust which can be recycled to the furnace in the conventional manner.
The use of fly ash offers the additional advantage over conventional sand injection.
that the silicon dioxide is in the form of particles of very fine particle size which are finely dispersed in the ash, which facilitates their assimilation in the molten mass.
If desired, some of the partially crystalline material withdrawn from the rotary kiln can be recycled and injected into the lower end of the kiln along with powdered gypsum or fly ash.
This offers the advantage that this material acts as nucleation seeds during the subsequent crystallization and that, taking into account the open bubbles on the surface, it is possible to produce a greater number of bubbles in the mass than during the use of a quan-
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Finally, the crystallized material also helps protect the furnace lining due to its high melting point.
The method of the invention is illustrated by the following exem-ple.
EXAMPLE
In a rotary kiln of conventional type, is introduced continuously at the upper end of the sand,
chalk and dolomite. At the same time, we inject
at the lower end of the furnace, at a point adjacent to the combustion zone, i.e. 6 to 8 m from the outlet, from the sand
at a rate of approximately 15% and gypsum at a rate of approximately 2%,
based on the total amount of raw materials, while the furnace is rotated at a speed corresponding to about 45 seconds per revolution. The proportions between sand, chalk and dolomite are adjusted so that the final product has the following constitution:
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The melt is cooled in a water bath and the product is ground.
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1 - Process for producing a blown silicate with a high wollastonite content and a low cristobalite content, according to which the raw materials for the silicate are introduced partly at the upper end of an inclined rotary kiln and partly at the 'lower end of the furnace so that the raw materials are distributed in the combustion zone and melt, characterized in that an additive containing calcium is injected at the lower end of the rotary kiln.