Procédé pour améliorer l'oxyde de zinc. La présente invention a pour objet un procédé pour améliorer l'oxyde de zinc, par ticulièrement l'oxyde destiné à être utilisé en mélange avec du caoutchouc.
Comme on le sait, l'oxyde de zinc est em ployé en grande quantité dans la préparation de compositions à base de caoutchouc, vu l'augmentation de la résistance à la tension qu'il donne à de tels produits. Les oxydes les mieux appropriés pour ce but sont ceux dérivés de minerais tels que la Franklinite. Par contre, les oxydes de zinc préparés à partir de sulfures grillés ne produisent pas, employés directement comme ils viennent d'-être préparés, un accroissement aussi mar qué de la résistance--à la tension du com posé de caoutchouc que ceux précédemment cités. La raison de cette différence entre les actions des oxydes de zinc provenant de différentes sources semble résider dans le degré d'acidité différent de ces oxydes.
Eu effet, l'oxyde de zinc fabriqué à partir de minerais contenant du soufre (tel que des sulfures de zinc) ne peut pas être employé, directement après sa fabrication, pour la charge du caoutchouc. Un tel oxyde contient, réparti à la surface de ses particules, les dérivés oxygénés du soufre (S0,, SO;,) qui le rendent acide. Cette- acidité a un effet très nuisible sur le caoutchouc; qui subit une diminution de résistance à la tension. Pour éviter cet inconvénient, on a jusqu'ici fait subir aux oxydes fraîchement fabriqués un "vieillissement" qui consiste à emmagasiner ces oxydes pendant plusieurs mois, de pré férence dans un local humide.
De cette ma nière, les oxydes perdent à la longue peu à peu leur acidité et deviennent aptes à être utilisés comme charge pour le caoutchouc.
Le but de la présente invention est de remplacer un tel vieillissement par un pro cédé plus rapide pour améliorer l'oxyde de zinc, en particulier l'oxyde obtenu à partir de minerais sulfurés grillés.
Le procédé selon l'invention est caracté risé en ce que l'on soumet l'oxyde de zinc, à une température élevée, à l'action de la vapeur d'eau.
On a en effet trouvé que l'oxyde de zinc peut être vieilli rapidement et amélioré par- ticulièrement en ce qui concerne son in fluence dans les composés caoutchoutés, en le soumettant à l'état chaud à l'action de la vapeur d'eau. Les meilleurs résultats ont été obtenus lorsque la température de l'oxyde ne dépasse pas 150 C et l'on préfère tra vailler à environ 125 C. En traitant de l'oxyde avec de la vapeur d'eau aux environs de la température mentionnée, on diminue son acidité.
Lorsque l'oxyde ainsi traité est mé langé à du caoutchouc, il donne un com posé de caoutchouc ayant une résistance à la tension de plus de 210 l@g/cm=, ce qui est comparable avec les résultats obtenus en mélangeant du caoutchouc avec de l'oxyde de zinc dérivé de la Franhlinite.
Pour obtenir les meilleurs résultats, il est essentiel que l'oxyde de zinc traité ne contienne finalement qu'une faible quantité d'humidité. Dans ce but, on opère de préfé rence dans des conditions qui excluent une retention de la. vapeur d'eau clans l'oxyde de zinc, ou bien ce dernier est retraité, après avoir été soumis à l'action de la vapeur, pour en enlever la- majeure partie de son humidité.
Pour la mise en ceuvre du procédé, on peut utiliser par exemple un tube vertical en fer ou en une autre matière appropriée, chauffable sur toute sa. longueur à une valeur suffisante, au moyen de gaz combustible ou autre, pour assurer le chauffage de l'oxyde de zinc à environ 140 C, pendant que ce dernier tombe à travers le tube. L'oxyde de zinc peut être chargé régulièrement ait soin- met du tube et il acquiert la température nécessaire en tombant à travers celui-ci.
Une chambre peut être prévue au bas du tube, dans laquelle l'oxyde de zinc se rassemble et oit il est soumis à l'action de la vapeur d'eau introduite à une température légèrement su périeure à 100 C. Bien que cela ne soit pas essentiel, on peut également introduire de la. vapeur additionnelle clans le tube vertical où elle se mélange avec l'oxyde descendant.
L'oxyde traité se rassemblant dans la chambre au bas du tube peut être retiré con tinuellement à l'aide d'un transporteur con- venable. Cette chambre est de préférence as- sez vaste pour contenir une grande quantité d'oxyde, de manière que tout l'oxyde reste en contact suffisamment longtemps avec la va peur pour atteindre le but de l'invention, c'est-à-dire pendant plusieurs ]lettres.
Dans certaines conditions, le simple pas sage de l'oxyde de zinc à. travers le tube et le contact avec la vapeur produit. l'améliora tion désirée. Si l'oxyde retient. plus d'humi dité due le produit fini ne doit en contenir, l'oxyde peut être plus complètement amélioré en le passant fine deuxième fois à travers le tube et la chambre, mais cette fois-ci en l'absence de vapeur d'eau.
Ainsi un tube unique peut travailler de façon intermittente, d'abord avec de la vapeur d'eau pendant que de l'oxyde fraîchement fabriqué passe à tra vers, puis ensuite sans vapeur pour sécher l'oxyde qui vient d'être traité. Ou bien plu sieurs tubes peuvent être employés de telle sorte que le produit li-@iité dans le premier tube avec de la vapeur est ensuite soumis à. l'action de la. chaleur dans un tube sem blable dans lequel aucune vapeur n'est ad mise.
On petit aussi eliauffer l'oxyde se trou- vaut- dans la, chambre ait bas du tube ver tical en munissant cette chambre de serpen tins de chauffe maintenant l'oxt-di@ de zinc à environ 10(J C; tire condensation de l'hu midité est ainsi empêchée.
Au lieu d'employer titi deuxième tube pour sécher l'oxyde traité ou de prévoir des moyens de chauffage dans la chambre ait bas du tube, le séeliage peut être effectué de n'importe quelle manière appropriée, par exemple en utilisant un transporteur à cour roie, sur lequel l'oxyde de zinc est déeharg@# de la chambre et sur lequel passe un courant de gaz de séchage, tel que de l'air chaud.
N'importe duel autre moyen de séchage ap proprié peut être substitué pour assurer une réduction<B>(If,</B> la quantité d'humidité de l'oxyde jusqu'à ruoins de 0,4 %: cette valeur étant la limite supérieure préférable de l'humidité contenue clans l'oxyde de zinc, destiné à être employé en mélange avec du caoutchouc. L'oxyde de zinc, dérivé de minerais sul furés et traité comme décrit ci-dessus, se comporte pratiquement de la même manière, une fois mélangé à du caoutchouc, que de l'oxyde obtenu à la Franklinite ou d'autres minerais analogues.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution d'un appa reil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Il est évident qu'un grand nom bre (d'autres appareils, disposés différemment, peuvent remplir le même but.
En référence au dessin, un tube 5 ver tical est disposé dans un corps de cheminée 6 en brique présentant des chicanes 7 assu rant une utilisation effective maximum des gaz de chauffage. Le@ tube peut être en fer forgé et avoir environ 30 cm de diamètre et 5,50 m de long. Ces dimensions sont, évi demment, arbitraires et dépendent de la ca pacité désirée de l'unité. Le tube est chauffé par un foyer 8 présentant une grille 9 pour supporter le charbon ou autre combustible. Tout autre dispositif approprié pour pro duire des gaz combustibles peut être utilisé. Ces gaz sont conduits à travers un carneau 10 au corps de cheminée 6 et après avoir cir culé autour du tube 5, ils s'échappent par la cheminée 11.
Afin d'assurer le chauffage de l'oxyde de zinc pendant son passage dans le tube à une température d'environ 140 C, la température des gaz entourant le tube doit être d'approximativement<B>250'</B> C.
L'oxyde de zinc à traiter est chargé par une trémie 12 au sommet du tube à l'aide d'un rouleau alimentateur 13 qui assure un chargement et une distribution uniforme de l'oxyde, de manière que celui-ci tombe régu lièrement à travers le tube. L'oxyde tombe donc en pluie à. travers le tube et arrive à l'état chaud dans une chambre 14 disposée au bas du tube. Cette chambre. est munie d'un transporteur à vis 15 actionné par n'importe quelle source d'énergie de manière qu'une partie de l'oxyde se trouvant au bas de la chambre soit continuellement retirée de cette chambre et évacuée par un orifice de sortie 16.
L'oxyde de zinc traité peut. être directement livré de cet orifice de sortie -à un coffre ou un autre récipient approprié ou à un transformateur qui le fournit à un au tre appareil de chauffe ou encore le trans porte au sommet du tube de manière à ce qu'il puise être traité à nouveau. Un orifice. d'entrée de vapeur 17 débouche dans le côte de la chambre pour permettre l'introduction continue de vapeur d'eau à la. température désirée, au-dessus de l'oxyde de zinc contenu dans cette chambre. La vapeur s'élève; évi demment, et vient en contact avec la pluie descendante d'oxyde de zinc chauffé. Il y a ainsi contact avec la surface de l'oxyde de zinc se trouvant dans la chambre.
Des ori fices additionnels d'entrée de vapeur 18 et 19 peuvent être prévus pour l'admission de vapeur dans le tube à différents niveaux et tous les orifices peuvent être commandés par des soupapes permettant de régler à. volonté le traitement par la vapeur.
Il est possible, dans un appareil du type et des dimensions décrites, de traiter au moins 5500 kg d'oxyde de zinc par jour et de réduire l'acidité de l'oxyde de zinc 'd'une valeur movenne de 0.57 % à une valeur moyenne de 0,11 %. ' Cette réduction de l'acidité améliore tellement les propriétés de mélange de l'oxyde avec du caoutchouc, que de l'oxyde qui, avant traitement, aurait donné un composé de caoutchouc ayant une résistance à la tension de 95 à 175 kg par <B>cm',</B> donne après traitement un composé ayant une résistance à la tension de 190 à 210 kg par cm'.
L'oxyde de zinc, bien que dérivé de minerais sulfurés grillés, possède pratiquement, après traitement, les mêmes caractéristiques et donne des com posés de caoutchouc ayant essentiellement la même résistance que ceux obtenus avec de l'oxyde de zinc dérivé de la Franklinite ou de minerais analogues. Ces derniers oxydes sont exempts de l'acidité qui caractérise l'oxyde de zinc produit à partir de minerais sulfurés grillés. Il est donc pos sible, grâce à l'invention, d'augmenter la quantité disponible d'oxyde de zinc destiné à être employé en mélange avec d11 caout chouc.
Divers changements peuvent être a.ppor- tés aux détails, de l'opération et particulière ment dans l'appareil employé pour celle-ci, sans sortir du cadre de l'invention ou sans sacrifier un seul des avantages de cette der nière. Par exemple, pour l'exécution du pro cédé, au lieu d'employer un tube vertical, on peut faire passer, par intermittence ou de façon continue, l'oxyde à traiter venant des ma-asins soit en masse, soit dans des sacs collecteurs au moyen d'un transporteur ou d'un truck ou encore de wagonnets, à tra vers un four ou un tunnel horizontal, présen tant au moins une zone chauffée remplie de -sapeur d'eau.
Process for improving zinc oxide. The present invention relates to a process for improving zinc oxide, in particular the oxide intended for use in admixture with rubber.
As is known, zinc oxide is used in large quantities in the preparation of rubber-based compositions, in view of the increase in tensile strength which it gives to such products. The most suitable oxides for this purpose are those derived from ores such as Franklinite. On the other hand, the zinc oxides prepared from roasted sulphides do not produce, when used directly as they have just been prepared, such a marked increase in the tensile strength of the rubber compound as those previously mentioned. . The reason for this difference in the actions of zinc oxides from different sources seems to lie in the different degree of acidity of these oxides.
In fact, zinc oxide made from ores containing sulfur (such as zinc sulphides) cannot be used, directly after its manufacture, for the filling of rubber. Such an oxide contains, distributed on the surface of its particles, the oxygenated sulfur derivatives (SO ,, SO ;,) which make it acidic. This acidity has a very detrimental effect on the rubber; which undergoes a decrease in resistance to tension. To avoid this drawback, the freshly manufactured oxides have so far been subjected to “aging” which consists in storing these oxides for several months, preferably in a humid room.
In this way, the oxides gradually lose their acidity over time and become suitable for use as a filler for rubber.
The aim of the present invention is to replace such aging by a more rapid process for improving zinc oxide, in particular the oxide obtained from roasted sulphide ores.
The process according to the invention is characterized in that the zinc oxide is subjected, at a high temperature, to the action of water vapor.
It has in fact been found that zinc oxide can be rapidly aged and improved, particularly as regards its influence in rubber compounds, by subjecting it in the hot state to the action of water vapor. . The best results have been obtained when the temperature of the oxide does not exceed 150 C and it is preferred to work at around 125 C. When treating the oxide with water vapor at around the mentioned temperature, its acidity is reduced.
When the oxide thus treated is mixed with rubber, it gives a rubber compound having a tensile strength of more than 210 l @ g / cm =, which is comparable with the results obtained by mixing rubber with zinc oxide derived from Franhlinite.
For best results, it is essential that the treated zinc oxide ultimately contains only a small amount of moisture. For this purpose, it is preferable to operate under conditions which exclude retention of the. water vapor in the oxide of zinc, or else the latter is reprocessed, after having been subjected to the action of the vapor, to remove the greater part of its moisture therefrom.
For the implementation of the process, one can use, for example, a vertical tube of iron or another suitable material, heatable over its entire. length to a sufficient value, by means of combustible gas or the like, to ensure the heating of the zinc oxide to about 140 ° C., while the latter falls through the tube. Zinc oxide can be charged evenly with care of the tube and it acquires the necessary temperature by falling through it.
A chamber may be provided at the bottom of the tube, in which the zinc oxide collects and where it is subjected to the action of water vapor introduced at a temperature slightly above 100 C. Although this is not the case. not essential, we can also introduce. additional vapor in the vertical tube where it mixes with the descending oxide.
The treated oxide collecting in the chamber at the bottom of the tube can be removed continuously using a suitable conveyor. This chamber is preferably large enough to contain a large quantity of oxide, so that all of the oxide remains in contact with the vapor long enough to achieve the object of the invention, i.e. for several] letters.
Under certain conditions, the simple not wise of zinc oxide to. through the tube and contact with the vapor produced. the desired improvement. If the oxide retains. no more moisture due to the finished product must not contain any, the oxide can be more completely improved by passing it fine a second time through the tube and the chamber, but this time in the absence of water vapor .
Thus a single tube can work intermittently, first with water vapor while freshly made oxide is passed through, and then without vapor to dry the newly processed oxide. Or more than one tube can be employed such that the product bound in the first tube with steam is then subjected to. the action of the. heat in a similar tube in which no steam is allowed.
The oxide is also heated in the lower chamber of the vertical tube by providing this chamber with heating coils maintaining the oxt-di @ of zinc at about 10 (JC; draws condensation from l Moisture is thus prevented.
Instead of using a second tube to dry the treated oxide or to provide heating means in the bottom chamber of the tube, the sewing can be done in any suitable manner, for example by using a court conveyor. channel, over which zinc oxide is discharged from the chamber and through which a current of drying gas, such as hot air, passes.
Any other suitable drying means can be substituted to ensure a <B> (If, </B> reduction in the amount of moisture in the oxide down to less than 0.4%: this value being the preferable upper limit of moisture content in zinc oxide, for use in admixture with rubber. Zinc oxide, derived from sulphurous ores and treated as described above, behaves substantially the same way, when mixed with rubber, as oxide obtained from Franklinite or other similar ores.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of an apparatus for implementing the method according to the invention. It is obvious that a large number of other devices, arranged differently, can fulfill the same purpose.
Referring to the drawing, a vertical tube 5 is arranged in a brick chimney body 6 having baffles 7 ensuring maximum effective use of the heating gases. The @ tube can be of wrought iron and be approximately 30 cm in diameter and 5.50 m long. These dimensions are, of course, arbitrary and depend on the desired capacity of the unit. The tube is heated by a hearth 8 having a grid 9 to support the coal or other fuel. Any other suitable device for producing combustible gases can be used. These gases are conducted through a flue 10 to the chimney body 6 and after having circulated around the tube 5, they escape through the chimney 11.
In order to ensure the heating of the zinc oxide as it passes through the tube to a temperature of about 140 C, the temperature of the gases surrounding the tube should be approximately <B> 250 '</B> C.
The zinc oxide to be treated is charged by a hopper 12 at the top of the tube with the aid of a feed roller 13 which ensures a uniform loading and distribution of the oxide, so that the latter falls evenly at through the tube. The oxide therefore falls as rain at. through the tube and arrives in the hot state in a chamber 14 disposed at the bottom of the tube. This room. is provided with a screw conveyor 15 operated by any power source so that part of the oxide at the bottom of the chamber is continuously withdrawn from this chamber and discharged through an outlet port 16 .
Zinc oxide treated can. be delivered directly from this outlet - to a box or other suitable receptacle or to a transformer which supplies it to another heating device or else transport it to the top of the tube so that it can be treated again. An orifice. steam inlet 17 opens into the side of the chamber to allow the continuous introduction of water vapor to the. desired temperature, above the zinc oxide contained in this chamber. The vapor rises; obviously, and comes in contact with the downward rain of heated zinc oxide. There is thus contact with the surface of the zinc oxide in the chamber.
Additional steam inlet ports 18 and 19 may be provided for the admission of steam into the tube at different levels and all of the ports may be controlled by valves to adjust to. will the steam treatment.
It is possible, in an apparatus of the type and dimensions described, to treat at least 5500 kg of zinc oxide per day and to reduce the acidity of the zinc oxide from an average value of 0.57% to a average value of 0.11%. This reduction in acidity improves the mixing properties of the oxide with rubber so much that the oxide which, before treatment, would have given a rubber compound having a tensile strength of 95 to 175 kg per < B> cm ', </B> gives after treatment a compound having a tensile strength of 190 to 210 kg per cm'.
Zinc oxide, although derived from roasted sulphide ores, has substantially the same characteristics after processing and gives rubber compounds having essentially the same strength as those obtained with zinc oxide derived from Franklinite or like minerals. These latter oxides are free from the acidity that characterizes zinc oxide produced from roasted sulphide ores. It is therefore possible, by virtue of the invention, to increase the available quantity of zinc oxide intended to be used as a mixture with d11 caout chouc.
Various changes may be made in the details, in the operation, and particularly in the apparatus employed therein, without departing from the scope of the invention or sacrificing any of the advantages thereof. For example, for the execution of the process, instead of using a vertical tube, it is possible to pass, intermittently or continuously, the oxide to be treated coming from the ma-asins either en masse or in bags. collectors by means of a transporter or a truck or else wagons, through a furnace or a horizontal tunnel, presenting at least one heated zone filled with water vapor.