Procédé de désintégration mécanique de corps solides. On désigne sous le nom de colloïdes in dustriels des produits à un état de division de la. matière à l'état humide où la gros- seur des granules est comprise entre le micron e t le centième de micron. Ces granules por- ic nt une charge électrique, sont animés du mcuvement brownien et possèdent des pro priétés d'adsorption. Ces produits trouvent les plus larges applications dans l'industrie comme dans l'agriculture.
En dehors des procédés de préparation chimiques ou électriques de ces granules, pro cédés qui sont avant tout des procédés de la lioratoire, coûteux et très limités, on s'efforce d'arriver à cet état de division au moyen de moulins colloïdaux, dans lesquels la matière en suspension dans un liquide est soumise à, des chocs violents et répétés.
S'il est relativement aisé de réduire la ma tière ,jusqu'à une certaine finesse de granules, il n'en est plus de même à partir d'un cer tain point qui caractérise l'appareil. La pro- 1.abilité de rupture d'un granule dont les di- mensions approchent du micron devient très faible. Si la matière traitée est un peu dure, il y a impossibilité de travail.
D'autre part, ces appareils dissipent en frottement interne la plus grande partie, si non la presque totalité de l'énergie fournie. Le travail mécanique réellement utilisé dans la rupture des particules est hors de propor tion avec l'énergie totale consommée par l'appareil. _ Suivant un autre mode technique, on di vise la matière au moyen de cylindres frot tant les uns sur les autres. Celle-ci est étirée sous forme de lame, dont l'épaisseur va en décroissant à chaque passage, de sorte que théoriquement la division devrait pouvoir atteindre l'infiniment petit.
Pratiquement, la précision d'usinage des cylindres est fort loin d'atteindre le micron, et même si on pouvait l'obtenir, cette préci sion serait illusoire; elle ne se maintiendrait pas du fait de l'usure qui offre l'ennui supplé mentaire d'incorporer une bonne partie du métal des cylindres dans la préparation en cours. Cette usure est encore accrue si l'on augmente tant soit peu' la pression entre les cylindres, car il y a refus de la matière en tre les cylindres et il faut desserrer ceux-ci pour que le passage se rétablisse.
Il y a donc comme dans le cas des moulins colloïdaux une limite pratique à la désinté gration. Industriellement, pour des substan ces relativement tendres, on ne dépasse par 3 ou plutôt 5 microns.
Qu'il s'agisse de moulins colloïdaux ou de broyeurs à cylindres, tous les mélanges de pâtes de produits ont été mis en oeuvre sans amélioration nette des chiffres limites ou des débits horaires.
Le procédé de désintégration suivant l'in vention est caractérisé en ce qu'on introduit des corps solides à l'état de poudre entre des cylindres pressés l'un contre l'autre avec une force énorme, tournant à des vitesses diffé rentes et enduits de manière continue d'une pellicule excessivement mince d'un corps gluant et adhérant (tel que la lignine, la colle, la gélatine, etc.), qui participe à la désinté gration en forçant la matière à traiter à fran chir la ligne de contact des cylindres et qui favorise ainsi la division des particules.
Grâce à ce procédé, on peut désintégrer les matières les plus diverses en ne dépensant sensiblement que l'énergie mécanique stricte ment nécessaire à la rupture des particules de ces matières. A égalité d'énergie mécanique absorbée, on peut augmenter, dans des pro portions considérables, le débit horaire du nouveau procédé par rapport à celui qu'on ob tenait avec les procédés connus jusqu'ici.
De préférence, chacun des cylindres est en duit d'une manière continue au moyen d'un dispositif d'encrage d'imprimerie ou simi laire, d'un film de quelques centièmes de millimètre d'épaisseur d'une matière gluante adhérente rigide à l'état concentré et possé dant, de plus, la faculté de se dissoudre dans un solvant convenable.
Ces films jouent deux rôles mécaniques importants dans la désintégration. D'abord, ils se comportent, dans les conditions de 1'o- pération, comme des solides qui suppléent à, l'imperfection d'usinage des cylindres;
ils participent ensuite, d'une manière active, à la désintégration en forçant la matière à fran chir la ligne de contact des cylindres et en favorisant l'éclatement interne des particules qui peuvent ainsi être désintégrés quelle que soit leur finesse. , Comme dans le procédé les cylindres sont pressés l'un contre l'autre avec une force qui n'a de limite que dans la résistance des pa liers, il ne saurait être admis que la finesse des particules soit fonction de l'étroitesse d'une fente entre les cylindres.
L'état du produit obtenu n'est pas et ne peut pas être uniforme; il y a malgré tout dels degrés dans la. ténuité, mais si fines que soient les particules traitées, il est quand même possible de les subdiviser; tant parce que la désintrégration n'a pas lieu entre les parois métalliques, mais entre les films qui se comportent comme des couches rigides gluantes et qui permettent aux granules de réagir entre eux et de se faire éclater mutuel lement.
Les films protègent les cylindres contre l'usure rapide. Après désintégration, la ma tière peut être détachée des cylindres par des dispositifs appropriés et dispersée dans un liquide dissolvant du film. Les particules peuvent être classées par ordre de grandeur au moyen de procédés physiques appropriées. Les plus fins peuvent être extraits sous forme de liquide que l'on concentre à l'état de pâte réversible.
Cette pâte peut être employée telle que, mais dans de nombreux cas il est indispensa ble d'éliminer toute trace du film afin d'obte nir la matière désintégrée à l'état de pureté absolue. Dans ce but, on a recours aux moyens classiques tels que: entraînement à la vapeur d'eau, fermentations microbiennes, en zymes, hydrolyse ;à l'autoclave, osmose et si milaires.
Mais il est bien préférable d'effectuer un traitement par les gaz liquéfiés, de telle fa çon que non seulement la matière du film soit extraite, mais encore qu'elle puisse être régénérée pour resservir à nouveau.
A cet effet, on peut procéder à un épui sement méthodique de la pâte colloïdale au moyen de gaz facilement liquéfiables tels que ,@02, 'I;H_, C02, butane, ete., ou de solution de tels gaz, ou bien à des décantations en pré sence des mêmes agents, après quoi un chauf fage dans le vide élimine les traces de gaz restants. On citera, à titre d'exemple, une pâte de graphite désintégrée conformément au présent procédé, avec utilisation de films (le lignine, et débarrassée de toute trace de celle-ci par épuisement sous pression à l'aide d'une solution aqueuse de gaz sulfureux (so lution à<B>25%).</B>
Parallèlement à cette. opération, la distil lation du gaz permet de récupérer la matière du film, de telle sorte que le procédé fonc tionne en circuit fermé.
Dans le cas où la matière se serait oxydée au contact de l'air pendant la désintégration, ou bien qu'elle soit préalablement oxydée, on peut la réduire au moyen d'hydrogène naissant ou d'un autre réducteur. Le S02 em ployé à une température et sous une pression convenables permet d'opérer cette réduction simultanément avec l'épuisement de la ma tière du film quand celui-ci est constitué par des lignines.
Enfin, un dernier avantage important au point de vue économique ressort du procédé. Du fait que les cylindres sont revêtus d'un film grippant, le coefficient de frotte ment entre cylindres devient très élevé, in finiment plus que dans le cas frottement mé tal sur métal. Pour obtenir la friction qui produit l'étalement, il faudrait consommer de l'énergie en pure perte dans des engrenages construits suivant le mode habituel.
Un cylindre mû par un moteur étant en traîné à vitesse constante, l'autre cylindre fortement pressé tournerait à la même vi tesse, par suite du coefficient de frottement élevé, et l'ensemble se comporterait comme un engrenage sans denture. La friction entre cy lindres, autrement dit le rapport des vitesses de ceux-ci, d'où dépend l'étalement de la ma tière; peut être obtenue en freinant le cylin dre conduit au moyen d'un appareil récupé rateur d'énergie, pompe à huile, frein. élec trique, etc.
Le rapport de friction des cylindres ou coefficient d'étalement peut être ainsi ré glable à volonté suivant la nature de la sub stance à désintégrer.
La désintégration n'absorbe alors que la différence d'énergie comprise entre celle qui est fournie par le moteur et celle qui est ré cupérée de l'autre côté. L'utilisation de l'é nergie est portée au maximum.
Parmi les matières auxquelles s'applique le nouveau, procédé, on peut citer, à titre d'exemple et sans limitation: les métaux ou al liages, cristallisés ou amenés à l'état de fra gilité maxima, pour supprimer la ductilité, les minerais, certains métalloïdes, le verre, le quartz et les silicates, le carbone sous toutes ses formes, les .résines naturelles ou artifi cielles, les carbures à point de fusion élevé, les couleurs minérales, les graines, les fibres telles que la cellulose ou le crin, etc.
En ce qui concerne les matières pour films, elles doivent être à un très haut degré, gluantes, adhérentes et tensioactives. L'ex trait mou de fiel de baeuf ou la lignine à l'é tat presque solide, réunissent ces diverses qualités et constituent les produits types.
On peut citer encore des produits gluants ' et adhérents, tels que les glucoses, les sucres, rendus tensioactifs, par addition -de produits spéciaux comme les acides naphtaléniques substitués et sulfonés, les glucosides, les sili cates alcalins, etc., ou encore des produits comme les caséines, colles, résines, qui de -viennent tensioactifs au contact d'une solu tion alcaline, ou encore les produits gluants et visqueux solubles dans les solvants orga niques comme les bakélites.
Sur le dessin annexé, on a représenté, à titre d'exemple et de manière absolument schématique, plusieurs modes de réalisation d'un dispositif pour la mise en oeuvre du pro cédé objet de l'invention. Les fig. 1 et 2 sont des vues schématiques en élévation et en plan de la partie mécani que utilisée dans la désintégration; La fig. 3 représente l'application de l'en crage par film sur un appareil à. plusieurs cylindres.
Le mode de réalisation montré sur la fig. 1 comporte: ca) deux cylindres de très grande dureté A et B et de proportions telles qu'ils ne puissent pas fléchir suivant les génératrices des cy lindres.
Ces cylindres tournent en sens in verses et sont fortement pressés l'un contre l'autre par une force représentée en direction par la flèche F. Ils sont creux et maintenus à. une température constante par un fluide qui circule; b) deux dispositifs d'encrage identiques à ceux qui sont utilisés dans les machines d'imprimerie et servant à produire et à appli quer les films gluants sur les cylindres.
Cha cun de ces dispositifs comporte: un encrier à lame réglable<I>EN,</I> un cylindre preneur<I>PR,</I> une table oscillante<I>TA,</I> deux cylindres 'broyeurs <I>BR</I> et un cylindre toucheur T O.<I>La</I> position ou le nombre de ces divers éléments peut varier légèrement; L'essentiel est que la matière au maxi mum de viscosité que l'on verse dans l'en crier soit étalée sur les cylindres sous forme de film très mince et très régulier.
La table <I>T A</I> est susceptible d'être chauffée intérieure ment pour augmenter encore la gluance du produit grippant ou sa concentration; c) une trémie spéciale D, contient la ma tière à traiter, préalablement granulée et hu midifiée; elle la déverse sous forme de lame mince ou de filament entre les cylindres re vêtus de leur film; d) un couteau détache la matière du cy lindre B qui est le cylindre moteur et tourne le plus vite. On pourrait détacher la matière par un cylindre auxiliaire.
Le schéma de la fig. 2 représente en plan, sans les dispositifs d'encrage, ni les couteaux, le mode de serrage des cylindres au moyen d'une pression hydraulique. Les paliers des cylindres coulissent entre les quatre montants d'une presse hydraulique dont le sommier est représenté en .8 ', le pot de pression en PO et le piston en<I>PI.</I>
Les montants doivent être construits de manière à pouvoir résister à toute déformation transversale.
La, pression hydraulique est transmise aux paliers des cylindres par l'intermédiaire d'un plateau porté par la tête du piston. Le cylindre B est entraîné par le moteur 111, et le cylindre A est accouplé avec le dispositif de freinage R, qui est une pompe à huile ou un frein électrique et qui permet d'obtenir la friction, tout en récupérant de l'énergie mé canique.
Le freinage est contrôlé par des appareils qui permettent de régler le degré de friction et de le maintenir constant.
L'ensemble de ce schéma représente en quelque sorte une presse hydraulique dont. les plateaux seraient remplacés par des cy lindres tournants.
La fig. 3 représente un mode d'applica tion d'encrage par film sur un appareil à plusieurs cylindres et une sortie de matière.
Les modes de réalisation représentés aux fig. 1 et 3 comportent également des freins pour le freinage d'un des cylindres, afin d'ob tenir la différence de vitesse mentionnée; pour plus de clarté, on a toutefois renoncé à représenter ces freins au dessin.
En dehors des pâtes colloïdales de matière pure, il est possible d'utiliser avantageuse ment la matière du film tout en produisant: des produits industriels nouveaux. Par exem ple le phosphate tricalcique, réduit à l'état colloïdal. au moyen de films de lignine ou de sucre de bois, est additionné de ferments ou microbes sélectionnés. Par dilution dans l'eau d'arrosage des plantes, la fermentation s'a morce; les microbes consomment le sucre et les produits attaquent le phosphate qui est ainsi rendu complètement assimilable, ou vi- talisé.