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.