CH442122A

CH442122A - Procédé de fabrication d'un produit céramique et produit obtenu par ce procédé

Info

Publication number: CH442122A
Application number: CH71264A
Authority: CH
Inventors: Arthur Kumpen Constant
Original assignee: Arthur Kumpen Constant
Priority date: 1963-11-19
Filing date: 1964-01-22
Publication date: 1967-08-15
Also published as: DE1471294A1; LU45070A1; NO116314B; FR1380978A; ES296995A1; BE640107A; GB1058615A

Description


  Procédé de fabrication d'un produit céramique et produit obtenu par ce procédé    Cette invention concerne l'industrie de la     céramique     et met en     #uvre    le résultat de travaux de recherches  effectuées sur le comportement de mélanges agglomérés  d'une quantité relativement très réduite d'un liant avec  un silicate d'alumine riche en fondant et contenant une  certaine quantité de matières combustibles. Une telle  matière de base peut se retrouver, par exemple, dans les  cendres volantes des centrales électriques marchant au  charbon pulvérisé.  



  On a évidemment déjà appliqué les     cendres    prove  nant de la combustion de combustibles solides pour la  fabrication d'agglomérés, notamment d'agglomérés de  ciment, généralement connus sous le nom de béton de  cendrée.  



  Non seulement, dans cette application il n'est pas  nécessaire de     partir    d'un combustible finement divisé  mais, de plus, on a affaire à des produits fabriqués à  froid, c'est-à-dire étrangers à l'industrie de la céramique.  



  Partant des cendres résiduaires de la combustion de  charbon pulvérisé, il a également déjà été proposé de  fabriquer des     produtis    céramiques. Néanmoins, dans les  procédés connus, on a jugé possible ou avantageux de  ne faire usage que des     sphérules    creuses séparées des  autres cendres, par exemple par lavage, et d'agglomérer  ces     sphérules    par un liant d'une telle manière que le pro  duit final présente une texture très spéciale, par la juxta  position de toutes ces     sphérules,    à l'exclusion d'autres       cendres.    Il a également été prévu qu'avant leur incorpo  ration dans la masse,

   lesdites     sphérules    doivent avoir été  soumises à un traitement de recuit en vue d'en éliminer  les tensions internes.  



  Les produits ainsi obtenus sont évidemment d'un prix  de revient souvent rédhibitoire non seulement en raison  du coût des opérations     nécessaires    pour obtenir les sphé-         rules    prêtes à l'emploi mais aussi en raison de la grande  quantité de cendres à traiter pour obtenir une quantité  substantielle de     sphérules    convenantes et en raison aussi  des précautions particulières à prendre pour la mise sous  forme des éléments fabriqués à l'aide de telles     sphérules     agglomérées. En tout cas, les moyens de production à  grand rendement, tels que l'extrusion ou le boudinage  par exemple, n'ont jamais été envisagés.  



  L'invention a pour objet un procédé de fabrication  d'un produit céramique, caractérisé en ce qu'on mélange  intimement des cendres     silicatées    provenant de la com  bustion d'un combustible solide avec un liant de façon  à obtenir un mélange cohérent et gardant sa cohésion à  température élevée, on met ledit mélange en forme et,  enfin, on soumet les produits ainsi formés à cuisson à  une température au moins égale à la température du dé  but du ramollissement des cendres.  



  L'invention a aussi pour objet les produits résultant  de l'application de ce procédé.    Divers essais ayant donné d'excellents résultats ont été  effectués en partant de silicate d'alumine riche en fondant,       contenant        de    5 à     12%        de        matière        combustible        et        com-          pris    dans les compositions limites suivantes, lesquelles ne  sont d'ailleurs nullement limitatives, les chiffres étant  donnés en pourcentage en poids  
EMI0001.0025     
  
    SiO2 <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .

   <SEP> 44 <SEP> à <SEP> 51 <SEP> %
<tb>  A1202 <SEP> -f- <SEP> TiO2 <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 20 <SEP> à <SEP> 29 <SEP> 0/0
<tb>  Fe2O3 <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 8 <SEP> %
<tb>  CaO <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 8 <SEP> %
<tb>  MgO <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> %
<tb>  K20 <SEP> -f- <SEP> Na2O <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 4 <SEP> à <SEP> 7,5%
<tb>  perte <SEP> au <SEP> feu <SEP> .. <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .

   <SEP> 3 <SEP> à <SEP> 8,5%       Au cours des essais, différentes granulométries ont  également été essayées avec succès, notamment dans les      limites suivantes, lesquelles ne sont également révélées  qu'à titre informatif         grains        de        0,12    à 3     mm    . . . . .     32    à     43        %          grains        de        0,03    à     0,012        mm    . . . .     45    à     60        %     grains plus petits que 0,03 mm .

   . 1 à 3 0/0    D'une manière générale, il a été constaté que lesdits  silicates d'alumine convenant     parfaitement    pour l'appli  cation du procédé présentent un début de retrait vers       800c-    C et un début de fusion vers     12501)    C. Ce silicate  d'alumine présente une dilatation linéaire qui se     chiffre          dans        l'ordre        de        0,96        %    à     1000        C.     



  Il est important de signaler la régularité de la courbe       dilatométrique    en raison de laquelle la masse sous forme  pourra subir, au cours de la cuisson, des chocs ther  miques même importants, sans aucun préjudice.  



  Comme liant, on pourra, selon les cas, utiliser toute  matière capable de donner, aux produits sous forme, une  cohésion suffisante avec ou sans l'appoint d'agents colo  rants ou de charges jusqu'au moment où, au cours de  la cuisson, lesdits produits auront atteint le début de leur  palier de     thermoplasticité.    D'excellents résultats ont été  obtenus en utilisant, comme liant, de l'argile, du goudron  et de la mélasse et, comme matière de charge, de la  tourbe, de la sciure de bois, une matière plastique et des  émulsionnants.  



  <I>Exemple I</I>  Pour la mise en     aeuvre    du procédé selon l'invention  avec mise sous forme des produits par la coordination  d'effets de pressage et de vibrations, on a constaté qu'il  suffisait d'ajouter, à la matière de base, c'est-à-dire au  silicate d'alumine répondant aux conditions     prérappelées,     un pourcentage extrêmement réduit, de l'ordre de 3 à       619/o    par exemple d'une matière minérale susceptible de  donner, avec l'eau, une pâte plastique capable d'assurer,  tant à l'état humide qu'à l'état sec, une cohésion suffi  sante au produit pour sa manutention et son empilage.  



  Une très faible quantité d'un agent collant a été uti  lisée pour maintenir le pourcentage de liant aussi bas que  possible.  



  On a donc mélangé intimement 100 kg de cendres  provenant de la combustion de charbon pulvérisé, 4,5 kg  d'argile et 0,37 kg de dextrine de maïs.  



  Ce mélange intime a été mis sous forme par le double  effet d'une pression statique de l'ordre de 0,5     kg/cm2    et  d'un mouvement vibratoire à fréquence relativement éle  vée, de l'ordre de 3000     vibrations/minute.     



  On a constaté que le produit obtenu sèche sans diffi  culté en raison de son retrait pratiquement nul. Les pro  duits sous forme ont été soumis à cuisson à 1150 C. Les  essais en laboratoire de contrôle ont donné les résultats  suivants  
EMI0002.0034     
  
    porosité <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 40/50%
<tb>  résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> compression <SEP> 110 <SEP> kg/cm2
<tb>  conductibilité <SEP> thermique <SEP> . <SEP> 0,22 <SEP> <U>K <SEP> cal</U>
<tb>  H. <SEP> M. <SEP> a <SEP> C
<tb>  conductibilité <SEP> acoustique <SEP> . <SEP> pour <SEP> une <SEP> fréquence <SEP> de <SEP> 850
<tb>  et <SEP> une <SEP> épaisseur <SEP> de <SEP> mur <SEP> de
<tb>  13 <SEP> cm
<tb>  42 <SEP> décibels <SEP> d'atténuation
<tb>  densité <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .

   <SEP> 1,l       On peut aisément et économiquement améliorer les  caractéristiques d'isolation et de densité en ajoutant, au  mélange, une petite quantité d'une matière qui, sous l'ac-         tion    de la chaleur de cuisson, se détruira en émettant des  gaz. Ceux-ci, en se formant au sein même de la masse  à cuire, créeront tout un réseau capillaire extrêmement  dense. Il est possible également de créer une telle tex  ture en sorte qu'elle présente une multitude de petites  poches fermées assurant au produit un maximum de  propriétés isolantes par l'effet de     grésification    amenant  la fermeture des extrémités des canaux capillaires.  



  <I>Exemple 2</I>  Dans l'exemple     précédent,    on a simplement remplacé  la dextrine de maïs par de la sciure de bois, toutes autres  caractéristiques restant égales.  
EMI0002.0038     
  
    Les <SEP> produits <SEP> résultants <SEP> ont <SEP> donné <SEP> les <SEP> caractéristiques
<tb>  suivantes
<tb>  porosité <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 40/50%
<tb>  résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> compression <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> - <SEP> 60 <SEP> kg/cm2
<tb>  conductibilité <SEP> thermique <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>... <SEP> ....................</B>
<tb>  conductibilité <SEP> acoustique <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>...........</B>
<tb>  densité <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B><U>1-1</U></B>
<tb>  .

         <I>Exemple 3</I>  On peut parfaitement mettre sous forme, par le moyen  d'une pression élevée, notamment pour la fabrication in  dustrielle de produits de construction en vue d'atteindre  des textures plus compactes, qui pourront d'ailleurs être  rendues, éventuellement, isolantes par les moyens exa  minés dans le cas qui vient d'être décrit.  



       On    a     mélangé    à     92%        de        cendres,    8     %        d'argile        et     8     %        de        tourbe        humide.        Ce        mélange    a     été        mis        sous        forme     sous une pression de 200     kg/em2,    puis soumis à l'opé  ration de cuisson jusqu'à 12000 C.  



  Les produits ainsi obtenus ont révélé une densité lé  gèrement inférieure à 1 et une résistance à la compres  sion maximale, de 50     kg/cm2.     



  <I>Exemple 4</I>  Un produit équivalent réalisé par application du pro  cédé selon l'invention peut également être mis en forme  au moyen du procédé industriel connu dit par étirage  à vide. Il est à noter que, jusqu'à présent, il ne semble  avoir été mis en pratique aucune fabrication de produits  céramiques légers à base de cendres finement divisées  par le moyen d'extrusion. Or, il est bien connu que ce  moyen permet non seulement une production considé  rable mais, la matière première elle-même étant écono  mique, on peut atteindre ainsi une production à taux de  productivité particulièrement élevé.  



  Dans ce but, on a, dans une série     d'expériences,    appli  qué, comme liant, une très faible quantité d'une matière  à très forte     hygroscopicité    et prenant une forme géla  tineuse à propriétés rhéologiques spéciales, comme la       thyxotropie    à grains extrêmement ténus présentant une  très grande surface utile de contact et dont la compo  sition chimique s'apparente très fort à celle de la     mont-          morillonite        A1203,    4     SiO.,        nH20,    tels que la bentonite,  la     pseudo-bentonite    ou la terre à foulon.  



  Dans le cadre de cette application particulière, on a       intimement        mélangé        95        %        de        cendres,    5     %        de        bentonite          et        10        %        de        sciure        de        bois.        Ce        mélange        intime        ayant        

  été     mis sous     forme    par étirage à vide et découpé en blocs,  a été soumis à cuisson à 11000 C. On a ainsi obtenu des  produits isolants d'une densité très voisine de 1 et dont  la résistance à la compression était de 58     kg/cm2.     



  Pour la commodité des essais, les produits étirés ont  été ramenés à des blocs de la grandeur d'une double      brique mais il faut observer que le procédé d'étirage  permet la fabrication de pièces de très grande longueur,  ce qui ouvre également un champ d'applications tout  nouveau pour ce genre de produits.  



  On observera également que si, d'une manière géné  rale, les produits seront mis sous forme à froid nuis sou  mis à cuisson, on pourra, dans certains cas, et notam  ment selon la nature du liant et des charges, mettre sous  forme, c'est-à-dire mouler ou étirer à chaud.  



  On pourra également ajouter aux mélanges des fon  dants de manière à amener la formation d'eutectiques  à bas point de fusion, notamment en vue de la fabrica  tion de briques de construction extérieures à faible poro  sité.  



  Le     procédé    selon l'invention peut être éventuellement  précédé et/ou suivi d'opérations subsidiaires. Notamment,  les produits pourraient être décorés à chaud ou à froid  selon la circonstance.

Claims

REVENDICATIONS I. Procédé de fabrication d'un produit céramique, caractérisé en ce qu'on mélange intimement des cendres silicatées provenant de la combustion d'un combustible solide avec un liant de façon à obtenir un mélange cohé rent et gardant sa cohésion à température élevée, on met ledit mélange en forme et, enfin, on soumet les produits ainsi formés à cuisson à une température au moins égale à la température du début du ramollissement des cendres. II. Produit obtenu par le procédé selon la revendi cation I. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que lesdites cendres sont des cendres finement divisées provenant de la combustion de charbon. 2.

Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que les cendres sont des cendres volantes provenant de la combustion de charbon pulvérisé. 3. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que les cendres ont la composition EMI0003.0004 SiO#, <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 44 <SEP> à <SEP> 51 <SEP> 0/0 <tb> A1203 <SEP> / <SEP> Ti02 <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 20 <SEP> à <SEP> 29 <SEP> % <tb> Fe2O3 <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 8 <SEP> 0/0 <tb> CaO <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 8 <SEP> 0/0 <tb> <B>MgO</B> <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .

<SEP> 1 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> % <tb> K20 <SEP> -f- <SEP> Na2O <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 4 <SEP> à <SEP> 7,5% <tb> perte <SEP> au <SEP> feu <SEP> 3 <SEP> à <SEP> 8,5% 4. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que les cendres ont la composition granulométrique sui vante EMI0003.0006 grains <SEP> de <SEP> 0,12 <SEP> à <SEP> 3 <SEP> mm <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 32 <SEP> à <SEP> 43 <SEP> 0/0 <tb> grains <SEP> de <SEP> 0,03 <SEP> à <SEP> 0,12 <SEP> mm <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 45 <SEP> à <SEP> 600/0 <tb> grains <SEP> plus <SEP> petits <SEP> que <SEP> 0,03 <SEP> mm <SEP> . <SEP> . <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 3 <SEP> 0/0 5. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que le liant est de l'argile. 6.

Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que le liant est une matière minérale fortement hygro- scopique présentant une structure de gel à grains ex trêmement ténus et dont la composition s'apparente fortement à celle de la montmorillonité telle la bento- nite le pseudo-bentonite ou la terre à foulon. 7. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que le liant est un goudron. 8. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que le liant est une mélasse. 9. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'au mélange est ajoutée une matière de charge.

10. Procédé selon la revendication I et la sous-reven- dication 9, caractérisé en ce que la matière de charge est de la tourbe. 11. Procédé selon la revendication I et la sous-reven- dication 9, caractérisé en ce que la matière de charge est de la structure de bois. 12. Procédé selon la revendication I et la sous-reven- dication 9, caractérisé en ce que la matière de charge est une matière plastique.

13. Procédé selon la revendication I et la sous-reven- dication 9, caractérisé en ce que la matière de charge est un émulsionnant. 14. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que au mélange sont ajoutés des fondants de manière à amener la formation d'eutectiques à bas point de fusion. 15. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que les produits sont mis sous forme par un effet de pression, respectivement de moulage. 16. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que les produits sont mis sous forme par la coopé ration d'un effet de pression et d'un effet de vibration. 17.

Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que les produits sont mis sous forme par étirage.