FR2581081A1 - Composition pour le garnissage utilise dans la decomposition des amalgames de metaux alcalins et procede de fabrication d'une telle composition - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE L'INDUSTRIE CHIMIQUE. LA COMPOSITION FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION EST DU TYPE COMPRENANT UNE CHARGE DE CARBONE, DU BRAI DE HOUILLE ET UN ADDITIF TITANE, ET EST CARACTERISEE EN CE QU'ELLE CONTIENT UNE SOLUTION AQUEUSE A 4-5 D'UNE SUBSTANCE AGGLUTINANTE, L'ADDITIF TITANE UTILISE ETANT UN MELANGE D'HYDRURE DE TITANE ET DE TITANE, LADITE COMPOSITION CONTENANT (PARTIES EN POIDS): CHARGE DE CARBONE, 5 A 13; BRAI DE HOUILLE, 3 A 6; MELANGE D'HYDRURE DE TITANE ET DE TITANE, 1 A 6; SOLUTION AQUEUSE A 4-5 D'UNE SUBSTANCE AGGLUTINANTE, 1,8 A 5,0. L'INVENTION TROUVE DES APPLICATIONS EN ELECTROTHERMIE ET EN METALLURGIE.
Description
La présente invention concerne l'industrie chimique, et a notamment pour objet une composition pour le garnissage utilisé dans la décomposition des amalgames de métaux alcalins, ainsi qu'un procédé de fabrication de ces compositions.
L'invention trouve des applications en électro-thermie et en métallurgie.
Le champ d'application essentiel de l'invention est l'électrochimie, par exemple la fabrication de soude caustique. Le processus de fabrication de la soude caustique se déroule dans deux appareils différents, reliés entre eux. Le premier, un électrolyseur, est constitué par une auge fermée, légèrement inclinée, sur le fond de laquelle circule en continu une mince couche de mercure faisant office de cathode. Au-dessus du mercure il y a une couche de saumure (solution de sel commun) constamment renouvelée, dans laquelle sont plongées des plaques anodes en graphite.
Sous l'action du courant continu, les ions sodium vont à la cathode et pénètrent dans le mercure en formant un amalgame de sodium. A la place du chlorure de sodium on peut aussi utiliser du chlorure de potassium. Les ions chlore se rassemblent aux anodes, et le chlore gazeux qui s'accumule sous le couvercle de l'auge est év-acué par des tubes. L'amalgame formé arrive par gravité dans le second appareil, dit décomposeur d'amalgame. C'est un
3 cylindre vertical d'une capacité de 1 à 1,5 m . Le cylindre ou décomposeur est, en règle générale, rempli de morceaux de graphite d'une granulométrie de 10 à 30 mm. Dans le décomposeur, le graphite se trouve entre une grille inférieure et une grille supérieure à petits orifices.
3 cylindre vertical d'une capacité de 1 à 1,5 m . Le cylindre ou décomposeur est, en règle générale, rempli de morceaux de graphite d'une granulométrie de 10 à 30 mm. Dans le décomposeur, le graphite se trouve entre une grille inférieure et une grille supérieure à petits orifices.
L'amalgame est admis dans le décomposeur par le haut, sur la grille. En passant à travers les petits orifices, l'amalgame ruisselle sur le garnissage de graphite dans toute la section du décomposeur. D'autre part, de l'eau débarrassée des impuretés est admise dans le décomposeur par le bas, à contrecourant de l'amalgame. Etant donné que l'amalgame ne réagit pas directement avec l'eau, on introduit un matériau conducteur à basse surtension d'hydrogène, le graphite. Sa surface est le siège de la réaction
Ha (Na) + H+ + OH - > Hg m + NaOH + H
Ainsi, il sort par le bas du décomposeur du mercure débarrassé du sodium (amalgame faible), qui est renvoyé à l'électrolyseur par ume pompe, et par le haut du décomposeur il sort une solution de soude caustique (NaOH) et de l'hydrogène gazeux.
Ha (Na) + H+ + OH - > Hg m + NaOH + H
Ainsi, il sort par le bas du décomposeur du mercure débarrassé du sodium (amalgame faible), qui est renvoyé à l'électrolyseur par ume pompe, et par le haut du décomposeur il sort une solution de soude caustique (NaOH) et de l'hydrogène gazeux.
Quoique l'amalgame se décompose à la surface du graphite remplissant le décomposeur. Le processus se déroule avec une intensité insuffisante; on observe une décomposition incomplète de l'amalgame (pourcentage accru de sodium dans l'amalgame faible), ce qui abaisse le rendemment, provoque des arrêts du processus.
Ces dernières années, on a découvert des matériaux qui ont des valeurs plus faibles de surtension d'hydrogène ou assurent une plus grande vitesse de décomposition de l'amalgame. Leur emploi permet d'accroître le rendement des appareils et d'élever la qualité de la soude caustique.
Se rapportent à ces matériaux les carbures des métaux de transition. Parmi eux, c'est le carbure de titane qui est le plus performant. Comme le coût d'un garnissage en carbure de titane fritté est de plus de 10 fois plus élevé que celui du graphite et que l'accroissement d'efficacité résultant de sa substitution au graphite ne dépasse pas 3 à 4 fois, on a mis au point un garnissage à base de graphite, dans la structure duquel sont introduites des particules de carbure de titane. Des recherches ont montré que, avec un mode opératoire approprié et un choix judicieux de la composition, il était possible de créer un garnissage graphite-carbure se situant au niveau du carbure de titane pur.
Pour réaliser le garnissage voulu, il faut tenir compte de ce qui suit
1) le garnissage graphite-carbure doit être fabriqué sous la frome d'éléments de forme déterminée, afin diévi- ter les pertes de matériau coûteux (auparavant, les blocs de graphite étaient concassés, la fraction de garnissage de 10-30 mm était séparée par criblage et la fraction fine allait aux déchets);
2) les éléments.du garnissage (par exemple des cylindres) doivent avoir des propriétés stables;
3) la composition à partir de laquelle est préparé le garnissage doit contenir du titane ou des composés de titane réagissant avec le carbone lors du traitement thermique, car, en cas d'addition de carbure de titane, celui-ci ne réagit pas avec le carbone et, lors de l'utilisation, s'effrite facilement;;
4) sous l'action des liquides et de l'hydrogène circulant dans le décomposeur, les éléments du garnissage se désagrègent, usés par l'abrasion, aussi faut-il que ces éléments aient une résistance maximale à la désagrégation, à l'usure par abrasion;
5) du point de vue de la vitesse de décomposition de l'amalgame, le garnissage graphite-carbure doit être le plus performant possible.
1) le garnissage graphite-carbure doit être fabriqué sous la frome d'éléments de forme déterminée, afin diévi- ter les pertes de matériau coûteux (auparavant, les blocs de graphite étaient concassés, la fraction de garnissage de 10-30 mm était séparée par criblage et la fraction fine allait aux déchets);
2) les éléments.du garnissage (par exemple des cylindres) doivent avoir des propriétés stables;
3) la composition à partir de laquelle est préparé le garnissage doit contenir du titane ou des composés de titane réagissant avec le carbone lors du traitement thermique, car, en cas d'addition de carbure de titane, celui-ci ne réagit pas avec le carbone et, lors de l'utilisation, s'effrite facilement;;
4) sous l'action des liquides et de l'hydrogène circulant dans le décomposeur, les éléments du garnissage se désagrègent, usés par l'abrasion, aussi faut-il que ces éléments aient une résistance maximale à la désagrégation, à l'usure par abrasion;
5) du point de vue de la vitesse de décomposition de l'amalgame, le garnissage graphite-carbure doit être le plus performant possible.
A l'heure actuelle on connait (d'après le certificat d'auteur URSS nO 592 874, cl. C25B 1/44, publié en 1978) une composition pour fabriquer un garnissage sous forme d'éléments ayant d'ordinaire un diamètre de 7 à 15 mm environ et une hauteur de 7 à 10 mm, traités thermiquement à une température d'environ 17000C dans un milieu inerte ou sous vide. Cette composition contient : 65 à 75% en masse de charge de carbone, 25 à 30 % en masse de brai de houille , 0,5 à 3,0 % en masse de titane, 0,5 à 2,0 % en masse de bioxyde de titane.
Un inconvénient de cette composition est la résistance mécanique peu élevée du garnissage obtenu et la basse vitesse de décomposition de l'amalgame de métaux alcalins assurée par ce garnissage.
On connaît aussi une composition pour la fabrication d'un garnissage utilisé dans la décomposition des amalgames de métaux alcalins, contenant 50 à 65 % en masse de charge de carbone, 25 à 30 % en masse de brai de houille , 10 à 20 % en masse de ferrotitane (cf. certificat d'auteur URSS nO 663 661 dans la classe C258 1/44, publié en 1979).
A partir de cette composition on obtient aussi un garnissage d'une basse résistance mécanique, n'assurant qu'une vitesse peu élevée de décomposition des amalgames de métaux alcalins.
On connaît un procédé de fabrication d'une composition pour le garnissage utilisé dans la décomposition de l'amalgame de sodium, suivant lequel du coke de pétrole et du brai de houille finement broyés ainsi que des poudres d' additifs activants , sont mélangés dans un appareil mélangeur, puis le mélange obtenu est comprimé dans des matrices en acier, cuit dans un remplissage de carbone à une température de 1000 à 1200 OC et soumis à un traitement thermique à 1700-1800 OC pour faire passer le métal en carbure.
Toutefois, ce procédé ne convient pas pour la compression des éléments de garnissage à l'aide d'une pastilleuse à grand rendement, par suite de aptitude à l'écoulement nulle de la composition utilisée, qui se présente sous forme de poussière.
On connaît un procédé de fabrication d'une masse carbonée pour produits de charbon graphité, consistant à mélanger des quantités prédéterminées de charge de carbone (coke) avec du brai de houillie dans un mélangeur, la masse circulant radialement à une vitesse de 15 à 35 m/s et horizontalement à une vitesse de 0,05 à 0,30 m/s, puis à sécher la masse et à la granuler avec chauffage à une température dépassant de 100 à 150 OC la température de ramollissement du brai utilisé (cf.certificat d'auteur URSS nO 896 857, cl. CO1B 31/04).
Les produits en charbon graphité fabriqués à partir d'une telle masse ont des caractéristiques physicomécaniques basses et instables, s'expliquant par le fait que la circulation radiale et horizontale du mélange de constituants mentionnés dans le mélangeur aux vitesses excessives indiquées, ainsi que l'absence de déplacement vertical des constituants, n'assurent pas leur mélange uniforme.
En outre, du fait que, au cours du processus, la température atteint une valeur dépassant la température de ramollissement du brai, le mélange des constituants ne s'effectue qu'à l'état visco-plastique, ce qui exclut l'application de ce procédé connu à la préparation d'une composition à bon écoulement, convenant pour la compression des éléments de garnissage par des presses automatiques à une cadence très rapide et avec obtention d'éléments à propriétés et de dimensions linéaires stables.
On s'est donc proposé de créer une composition pour le garnissage utilisé dans la décomposition des amalgames des métaux alcalins, dont la constitution et la méthode de fabrication seraient telles qu'elles permettraient d'améliorer son écoulement et de créer des conditions rendant possible la fabrication d'un garnissage de résistance mécanique accrue, assurant une grande vitesse de décomposition des amalgames de métaux alcalins.
Ce problème est résolu du fait que la composition pour le garnissage utilisé dans la décomposition des amalgames de métaux alcalins, du type contenant une charge de carbone, du brai de houille et un additif titane, est caractérisée, d'après l'invention, en ce qu'elle contient en outre une solution aqueuse dune substance agglutinante, l'additif titané utilisé étant un mélange d'hydrure de titane et de titane, les proportions des constituants indiqués étant les suivantes
charge de carbone 5 à 13 parties en poids;
brai de houille 3 à 6 parties en poids;
mélange d'hydrure de
titane et de titane 1 à 6 parties en poids;
solution aqueuse à 4-5 %
de substance agglutinante 1,8 à 5,0 parties en poids.
charge de carbone 5 à 13 parties en poids;
brai de houille 3 à 6 parties en poids;
mélange d'hydrure de
titane et de titane 1 à 6 parties en poids;
solution aqueuse à 4-5 %
de substance agglutinante 1,8 à 5,0 parties en poids.
Une telle composition à une bonne aptitude à l'écou- lement. Elle permet de fabriquer un garnissage d'une compacité suffisamment élevée, d'une résistance mécanique accrue s'élevant à 127,53 - 147,15 MPa rendant possible l'obtention d'une vitesse de décomposition des amalgames de métaux alcalins s'élevant à 3,73 - 3,82 A/cm.
Afin d'obtenir un milieu réducteur lors de la fabrication des éléments de garnissage à partir de la composition faisant l'objet de l'invention, et d'assurer ainsi le passage intégral du titane en carbure de titane dans le garnissage, ce qui contribue à l'accroissement de la vitesse de décomposition de l'amalgame de sodium, il est avantageux, suivant l'invention, que l'hydrure de titane et le titane soient introduits dans un rapport en masse de 1:5 à 1:6.
Afin d'assurer une bonne aptitude à l'écoulement de la composition, un remplissage stable des matrices pour la compression et l'obtention d'éléments d'une résistance mécanique uniforme , il est avantageux, d'après l'invention, que la solution de substance agglutinante soit introduite dans un rapport en masse, relativement aux constituants solidesjde 1:4,8 à 1:5,5.
Afin que le garnissage fabriqué à partir de la composition conforme à l'invention soit compacte, ait une résistance mécanique accrue et un faible indice d'usure par abrasion, se situant entre 0,15 et 0,30 %, il est avantageux, d'après l'invention, que le brai de houille utilisé ait une température de ramollissement de 135 à 1500C.
L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication de ladite composition pour le garnissage utilisé dans la décomposition des amalgames de métaux alcalins, comprenant les opérations successives suivantes : le mélange de 5 à 13 parties en poids d'une charge de carbone, de 3 à 6 parties en poids de brai de houille, de 1 à 6 parties en poids de mélange d'hydrure de titane et de titane, de 1,8 à 5,0 parties en poids d'une solution aqueuse à 4-5 % de substance agglutinante, le séchage et la granulation de la composition obtenue, avec brassage et chauffage de celle-ci jusqu'à une température inférieure de 20 à 300C à la température de ramollissement du brai.
Pour améliorer l' aptitude à l'écoulement de la composition, l'homogénéité de la compositiion granulométrique et la qualité des granulés, il est avantageux, d'après l'invention, que la granulation soit réalisée avec cheminement radial des constituants à une vitesse de 0,05 à 0,15 m/s et cheminement horizontal des constituants à une vitesse de 0,0010 à 0,0015 m/s.
Il est avantageux, d'après l'invention, que l'hydrure de titane et le titane soient introduits dans un rapport en masse de 1:5 à 1:6.
En outre, il est avantageux, d'après l'invention, que la solution de substance agglutinante soit introduite dans un rapport en masse de 1:4,8 à 1:5,5 relativement à la somme des composants solides
D'autre part, il est avantageux, d'après l'invention, que le brai de houille utilisé ait une température de ramollissement de 135 à 150 OC.
D'autre part, il est avantageux, d'après l'invention, que le brai de houille utilisé ait une température de ramollissement de 135 à 150 OC.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs.
La composition pour le garnissage utilisé dans la décomposition des amalgames de métaux alcalins, faisant l'objet de l'invention, contient de 5 à 13 parties en poids d'une charge de carbone, celle-ci pouvant être du graphite, du coke calciné ou non calciné, ou bien un mélange de ces cokes. I1 est préférable d'utiliser un coke non calciné, car celui-ci assure une résistance mécanique plus élevée du garnissage fabriqué à partir de la-composition.
Quand la quantité de charge de carbone dans la composition est inférieure à 5 parties en poids ou supérieure à 13 parties en poids, le garnissage obtenu est poreux, d'une faible résistance mécanique, et ne peut décomposer efficacement les amalgames de métaux alcalins pendant un temps prolongé (au moins deux ans).
Le brai de houille entrant dans la composition conforme à l'invention a, de préférence, une température de ramollissement de 135 à 150 OC. L'utilisation d'un brai dont la température de ramollissement est comprise dans ces limites permet de fabriquer avec la composition obtenue un garnissage suffisamment compact et résistant, à faible indice d'usure par abrasion.
L'utilisation d'un brai de houille à température de ramollissement plus basse diminue les propriétés d'utilisation du garnissage par suite de la formation d'une forte porosité, et un brai à température de ramollissement plus élevée ne permet pas d'obtenir la résistance mécanique nécessaire par suite des basses propriétés agglomérantes.
La quantité- de brai de houille entrant dans la composition conforme à l'invention est de 3 à 6 parties en poids. Une quantité de brai inférieure ou supérieure entraîne la formation d'une structure poreuse dans les éléments du garnissage fabriqué à partir de la composition, et, de plus, le garnissage a une faible résistance mécanique et se désagrège facilement en cours d'exploitation.
D'après l'invention, la composition, contient un mélange d'hydrure de titane et de titane introduit de préférence dans un rapport en masse de 1:5 à 1:6. Une augmentation de ce rapport entraîne un accroissement de la porosité du garnissage, car la part de l'additif contenant du gaz augmente. Une diminution dudit rapport entraîne une diminution de l'effet de protection gazeuse de l'hydrure de titane lors de la cuisson et une diminution de la résistance mécanique du garnissage.
La présence du mélange d'hydrure de titane et de titane dans la composition assure, lors de la cuisson des éléments de garnissage fabriqués à partir de cette composition, la création d'un milieu réducteur, car, aux températures supérieure à 700 0C, l'hydrure de titane se décompose intensément en dégageant de l'hydrogène. Un kilogramme d'hydrure de titane dégage de 150 à 300 1 d'hydrogène, selon sa teneur en hydrogène, ce qui assure la création dans le four de l'atmosphère nécessaire au passage intégral du titane en carbure de titane.
On sait que la présence d'un composé titané dans la composition utilisée pour fabriquer le garnissage contribue à l'accroissement de la vitesse de décomposition des amalgames de métaux alcalins. Les auteurs de la présente invention ont établi que lorsque la quantité de composé titané entrant dans la composition est inférieure à une partie en poids, la vitesse de décomposition de l'amalgame par le garnissage est faible et se situe au niveau de celle du graphite sans additif. L'introduction de plus 6 parties en poids n'accroît pratiquement pas l'efficacité de l'additif, mais abaisse la résistance mécanique du garnissage par suite de la diminution de la part de charge de carbone et de brai de houille.
D'après l'invention, la composition pour le garnissage contient de 1,8 à 5 parties en poids d'une solution aqueuse à 4-5 % de substance agglutinante, par exemple de dextrine, d'amidon, ladite substance agglutinante ne devant pas contenir de silicium.
La présence de la substance agglutinante dans la composition lui assure une bonne aptitude à l'écoulement, ce qui est important au cours du formage des éléments de garnissage à partir de la composition, afin que le remplissage des matrices par la composition soit meilleur et plus uniforme. De plus, la présence de la substance agglutinante dans la composition crée des conditions contribuant à l'accroissement de la résistance mécanique et de la résistance à l'usure par abrasion des éléments de garnissage.
Les auteurs de l'invention ont établi qu'il est avantageux que la solution de substance agglutinante soit introduite dans un rapport en poids de 1:4,8 à 1:5,5 relativement à la somme des constituants solides de la composition.
Quand ce rapport est plus élevé, la composition obtenue est surhumidifiée, et quand il est plus faible, le mouillage des particules de constituants est incomplet, ce qui nuit à la granulation de la composition. Dans un cas comme dans l'autre, les propriétés de résistance mécanique du garnissage diminuent.
La composition pour garnissage faisant l'objet de l'invention est avantageusement fabriquée, d'après l'invention, en exécutant les opérations successives suivantes: le mélange de 5 à 13 parties en poids d'une charge de carbone, de 3 à 6 parties en poids de brai de houille, de 1 à 6 parties en poids de mélange d'hydrure de titane et de titane, ces constituants étant finement broyés, et de 1,8 à 5,0 parties en poids d'une solution aqueuse à 4-5- % d'une substance agglutinante, le séchage et la granulation de la composition obtenue, avec brassage et chauffage de celle-ci jusqu'à une température inférieure de 20 à 300C à la température de ramollissement du brai.
La température adoptée de séchage et de granulation de la composition est 20 à 30 OC inférieure à la température de ramollissement du brai de houille. Aux températures supérieures à celle correspondant à la limite inférieure indiquée (20 OC), la granulation se déroule à une température proche de la température de ramollissement du brai, ce qui provoque la prise en grumeaux de la com
position, l'altération de sa granulation et l'accroisse
ment de son oxydation, et, par conséquent, nuit aux
propriétés mécaniques du garnissage. Aux températures
inférieures à celle correspondant à la limite supérieure
indiquée (30 OC), la composition est insuffisamment
chauffée, ce qui entrave la granulation, car les granules
résitants ne peuvent être obtenus qu'après évaporation
de leur humidité.
position, l'altération de sa granulation et l'accroisse
ment de son oxydation, et, par conséquent, nuit aux
propriétés mécaniques du garnissage. Aux températures
inférieures à celle correspondant à la limite supérieure
indiquée (30 OC), la composition est insuffisamment
chauffée, ce qui entrave la granulation, car les granules
résitants ne peuvent être obtenus qu'après évaporation
de leur humidité.
De la sorte, la granulation est combinée avec le
séchage de la composition à une température de 20 à 30 OC ~inférieure à la température de ramollissement du brai de
houille. Elle est réalisée jusqu'à obtention d'une gra
nulométrie de 0,3 à 2,0 mm, après quoi la composition
peut être formée en éléments de garnissage à l'aide d'une
presse à pastiller. Les éléments de garnissage formés
sont traités par une méthode connue, de façon à assurer
le passage intégral du titane en carbure et la transfor
mation du carbone imparfait en graphite.
séchage de la composition à une température de 20 à 30 OC ~inférieure à la température de ramollissement du brai de
houille. Elle est réalisée jusqu'à obtention d'une gra
nulométrie de 0,3 à 2,0 mm, après quoi la composition
peut être formée en éléments de garnissage à l'aide d'une
presse à pastiller. Les éléments de garnissage formés
sont traités par une méthode connue, de façon à assurer
le passage intégral du titane en carbure et la transfor
mation du carbone imparfait en graphite.
D'après l'invention, la granulation est réalisée
avec cheminement radial des constituants de la composi
tion à une vitesse de 0,05 à 0,15 m/s. Quand cette
vitesse est inférieure à 0,05 m/s ou supérieure à 0,15 m/s,
la qualité des granules et l'uniformité de la granulo
métrie diminuent, ce qui nuit à l'aptitude à l'écoulement de
la composition et à la qualité du garnissage fabriqué
à partir de cette composition.
avec cheminement radial des constituants de la composi
tion à une vitesse de 0,05 à 0,15 m/s. Quand cette
vitesse est inférieure à 0,05 m/s ou supérieure à 0,15 m/s,
la qualité des granules et l'uniformité de la granulo
métrie diminuent, ce qui nuit à l'aptitude à l'écoulement de
la composition et à la qualité du garnissage fabriqué
à partir de cette composition.
La vitesse de cheminement radial des constituants
est contrôlée par la vitesse de rotation du mélangeur.
est contrôlée par la vitesse de rotation du mélangeur.
Quand le mélangeur tourne à la vitesse de 2 tr/min, la
vitesse de cheminement est de 0,05 m/s, et quand il
tourne à 6 tr/min, elle est de 0,15 m/s.
vitesse de cheminement est de 0,05 m/s, et quand il
tourne à 6 tr/min, elle est de 0,15 m/s.
D'après l'invention, la granulation est réalisée
avec cheminement horizontal des constituants de la com
position à une vitesse de 0,0010 à 0,0015 m/s. Quand
cette vitesse est supérieure à 0,0015 m/s, les consti
tuants de la composition sont insuffisamment mélangés et chauffés, les granules formés ont une basse résistance mécanique et les constituants ne sont pas tous mis en granules. Quand la vitesse est inférieure à 0,0010 m/s, les constituants sont surchauffés, l'eau qu'ils contiennent s'évapore avant l'achèvement du processus de granulation.
avec cheminement horizontal des constituants de la com
position à une vitesse de 0,0010 à 0,0015 m/s. Quand
cette vitesse est supérieure à 0,0015 m/s, les consti
tuants de la composition sont insuffisamment mélangés et chauffés, les granules formés ont une basse résistance mécanique et les constituants ne sont pas tous mis en granules. Quand la vitesse est inférieure à 0,0010 m/s, les constituants sont surchauffés, l'eau qu'ils contiennent s'évapore avant l'achèvement du processus de granulation.
Ceci nuit à l'aptitude à l'écoulement de la composition obtenue, à la qualité et à la stabilité du garnissage fabriqué à partir de cette composition.
La vitesse de cheminement horizontal des constituants dans le mélangeur est contrôlée par son angle d'inclinaison. Quand l'inclinaison est de 40, la vitesse de cheminement horizontal des constituants est de 0,0010 m/s, et quand elle est de 70, cette vitesse est de 0,0015 m/s.
Pour la granulation, on ajoute à la composition un agent de granulation: une solution aqueuse à 4-5 % d'une substance agglutinante, introduite à raison de 1,8 à 5,0 parties en poids. Quand la concentration de substance agglutinante est inférieure à 4 % et que la quantité de solution aqueuse est inférieure à 1,8 partie en poids, le mouillage des constituants de la composition est incomplet, ce qui entraîne une granulation insuffisante et une basse résistance mécanique des granules. Quand la concentration est plus grande que la limite supérieure indiquée (5 %) et que la quantité de solution dépasse 5,0 parites en poids, la durée de préparation de la composition augmente et les caractéristiques du garnissage se détériorent par suite de l'excès de résidus organiques de la substancce agglutinante.
Plusieurs exemples concrets mais non limitatifs d'application de l'invention sont décrits ci-après
Exemple 1
On introduit dans un appareil mélangeur les constituants de la composition: 460 g de coke non calciné d'une granulométrie inférieure à 100 m, m, 280 g de brai de houille à température de ramollissement de 135 OC et d'une granulométrie inférieure à 100 Sm, 90 g d'un mélange de poudres d'hydrure de titane et de titane dans un rapport de 1:5, d'une granulométrie inférieure à 400 m. Après mélange des constituants à une vitesse de cheminement radial de 0,05 m/s et une vitesse de cheminement horizontal de 0,0010 m/s, on verse pendant 1 h dans l'appareil mélangeur 170 g d'une solution aqueuse à 4 % d'amidon et on mélange pendant encore 20 min.On sèche la composition humide dans un tambour sécheur à une température de 115 OC. La composition ainsi traitée se compose de granules de 0,3 de 2,0 mm d'une humidité de 0,3 à 0,6 %. Les granules, tout en ayant l'aptitude à l'écoulement nécessaire, ne sont pas très résistantes. Elles se transforment en poudre sous une pression insignifiante. La composition granulométrique correspond aux rapports des constituants du produit obtenu. L'aptitude à l'écoulement est déterminée d'après la vitesse à laquelle 1 kg de composition s'écoule d'un entonnoir à angle de 600 et à orifice de sortie de 20 mm de diamètre. La vitesse de décomposition de l'amalgame est déterminée dans un décom- poseur vertical d'essai.La concentration de l'amalgame est de 0,45 % et l'intensité du courant électrique de 1 kA. L'usure par abrasion est évaluée après essai du garnissage dans le décomposeur d'essai durant 30 jours, par pesage du garnissage avant et après l'essai.
Exemple 1
On introduit dans un appareil mélangeur les constituants de la composition: 460 g de coke non calciné d'une granulométrie inférieure à 100 m, m, 280 g de brai de houille à température de ramollissement de 135 OC et d'une granulométrie inférieure à 100 Sm, 90 g d'un mélange de poudres d'hydrure de titane et de titane dans un rapport de 1:5, d'une granulométrie inférieure à 400 m. Après mélange des constituants à une vitesse de cheminement radial de 0,05 m/s et une vitesse de cheminement horizontal de 0,0010 m/s, on verse pendant 1 h dans l'appareil mélangeur 170 g d'une solution aqueuse à 4 % d'amidon et on mélange pendant encore 20 min.On sèche la composition humide dans un tambour sécheur à une température de 115 OC. La composition ainsi traitée se compose de granules de 0,3 de 2,0 mm d'une humidité de 0,3 à 0,6 %. Les granules, tout en ayant l'aptitude à l'écoulement nécessaire, ne sont pas très résistantes. Elles se transforment en poudre sous une pression insignifiante. La composition granulométrique correspond aux rapports des constituants du produit obtenu. L'aptitude à l'écoulement est déterminée d'après la vitesse à laquelle 1 kg de composition s'écoule d'un entonnoir à angle de 600 et à orifice de sortie de 20 mm de diamètre. La vitesse de décomposition de l'amalgame est déterminée dans un décom- poseur vertical d'essai.La concentration de l'amalgame est de 0,45 % et l'intensité du courant électrique de 1 kA. L'usure par abrasion est évaluée après essai du garnissage dans le décomposeur d'essai durant 30 jours, par pesage du garnissage avant et après l'essai.
Caractéristiques des compositions et garnissages
connus
Aptitude à 1' écoulement, kg/s 0,025 à 0,035
Résistance mécanique MPa 98,10 à 117,72
Vitesse de décomposition de l'amalgame, A/cm 2,85 à 3,64
Usure par abrasion, % 0,40 à 0,50
L'aptitude à l'écoulement de la composition considérée est de 0,068 kg/s. La composition granulée est transmise à une presse à pastiller qui la transforme en cylindres de 20 mm de diamètre et de 10 mm de hauteur. Les éléments de garnissage obtenus sont cuits dans un remplissage car
boné d'une granulométrie de O à 5 mm à 900 OC pendant 24 h.
connus
Aptitude à 1' écoulement, kg/s 0,025 à 0,035
Résistance mécanique MPa 98,10 à 117,72
Vitesse de décomposition de l'amalgame, A/cm 2,85 à 3,64
Usure par abrasion, % 0,40 à 0,50
L'aptitude à l'écoulement de la composition considérée est de 0,068 kg/s. La composition granulée est transmise à une presse à pastiller qui la transforme en cylindres de 20 mm de diamètre et de 10 mm de hauteur. Les éléments de garnissage obtenus sont cuits dans un remplissage car
boné d'une granulométrie de O à 5 mm à 900 OC pendant 24 h.
Les éléments cuits sont graphités à une vitesse de
chauffage de 400 à 500 OC/h.
chauffage de 400 à 500 OC/h.
Caractéristiques de la composition et du garnissage de l'exemple considéré.
Aptitude à l'écoulement, kg/s 0,068
Résistance mécanique, MPa 144,2
Vitesse de décomposition de l'amalgame, A/cm 3,78
Usure par abrasion, % 0,18
Exemple 2
On mélange 470 g d'une charge de carbone, se composant de cokes calciné et non calciné dans un rapport de 4:1,
190 g de brai de houille à température de ramollissement de
140 OC et 190 g d'un additif titané se composant d'un mélange d'hydrure de titane et de titane dans un rapport
de 1:5,5. Après mélange, on ajoute 150 g d'une solution aqueuse de dextrine, ce qui correspond à un rapport de
1:5,5 relativement à la masse de tous les constituants
solides.La composition humide est mélangée dans les
directions radiale et horizontale à des vitesses de
0,15 m/s et de 0,0015 m/s, respectivement, et est séchée
à une température de 115 OC. La composition granulée est
mise en forme, cuite et graphitée dans des conditions
analogues à celles indiquées dans l'exemple 1.
Résistance mécanique, MPa 144,2
Vitesse de décomposition de l'amalgame, A/cm 3,78
Usure par abrasion, % 0,18
Exemple 2
On mélange 470 g d'une charge de carbone, se composant de cokes calciné et non calciné dans un rapport de 4:1,
190 g de brai de houille à température de ramollissement de
140 OC et 190 g d'un additif titané se composant d'un mélange d'hydrure de titane et de titane dans un rapport
de 1:5,5. Après mélange, on ajoute 150 g d'une solution aqueuse de dextrine, ce qui correspond à un rapport de
1:5,5 relativement à la masse de tous les constituants
solides.La composition humide est mélangée dans les
directions radiale et horizontale à des vitesses de
0,15 m/s et de 0,0015 m/s, respectivement, et est séchée
à une température de 115 OC. La composition granulée est
mise en forme, cuite et graphitée dans des conditions
analogues à celles indiquées dans l'exemple 1.
Caractéristiques de la composition et du garnissage
de l'exemple considéré
Aptitude à l'écoulement, kg/s 0,075
Résistance mécanique, MPa 133,4
Vitesse de décomposition de l'amalgame,
A/cm 3,82
Usure par abrasion, % 0,26
Exemple 3
On mélange 450 g d'une charge de carbone, se composant
de coke non calciné et de graphite dans un rapport de
9:1, 170 g de brai de houille à température de ramollis
sement de 150 OC et 210 g d'un additif titané se composant d'un mélange d'hydrure de titane et de titane dans un rapport de 1:6. Après mélange, on ajoute 170 g d'une solution aqueuse d'amidon, ce qui correspond à un rapport de 1:4,8 relativement à la masse de tous les constituants solides.La composition humide est mélangée dans les directions radiale et horizontale à des vitesses de 0,10 m/s et de 0,0012 m/s, respectivement, et est
séchée à une température de 120 OC. La composition granulée
est mise en forme, cuite et graphitée dans des conditions
analogues à celles indiquées dans l'exemple 1.
de l'exemple considéré
Aptitude à l'écoulement, kg/s 0,075
Résistance mécanique, MPa 133,4
Vitesse de décomposition de l'amalgame,
A/cm 3,82
Usure par abrasion, % 0,26
Exemple 3
On mélange 450 g d'une charge de carbone, se composant
de coke non calciné et de graphite dans un rapport de
9:1, 170 g de brai de houille à température de ramollis
sement de 150 OC et 210 g d'un additif titané se composant d'un mélange d'hydrure de titane et de titane dans un rapport de 1:6. Après mélange, on ajoute 170 g d'une solution aqueuse d'amidon, ce qui correspond à un rapport de 1:4,8 relativement à la masse de tous les constituants solides.La composition humide est mélangée dans les directions radiale et horizontale à des vitesses de 0,10 m/s et de 0,0012 m/s, respectivement, et est
séchée à une température de 120 OC. La composition granulée
est mise en forme, cuite et graphitée dans des conditions
analogues à celles indiquées dans l'exemple 1.
Caractéristiques de la composition et du garnissage de l'exemple considéré
Aptitude à l'écoulement, kg/s 0,079
Résistance mécanique, MPa 127,53
Vitesse de décomposition de l'amal
game, A/cm 3,81
Usure par abrasion, % 0,2-9.
Aptitude à l'écoulement, kg/s 0,079
Résistance mécanique, MPa 127,53
Vitesse de décomposition de l'amal
game, A/cm 3,81
Usure par abrasion, % 0,2-9.
Exemple 4
On mélange 470 g d'une charge de carbone se composant
de cokes non calciné et calciné dans un rapport de 9:1,
235 g de brai de houille à température de ramollissement
de 142 OC et 130 g d'un additif titané se composant d'un mélange d'hydrure de titane et de titane dans un rapport de 1:5-,2. Après mélange, on ajoute 165 g d'une solution de dextrine, ce qui correspond à un rapport de 1:5,2 relativement à la masse de tous les constituants solides.
On mélange 470 g d'une charge de carbone se composant
de cokes non calciné et calciné dans un rapport de 9:1,
235 g de brai de houille à température de ramollissement
de 142 OC et 130 g d'un additif titané se composant d'un mélange d'hydrure de titane et de titane dans un rapport de 1:5-,2. Après mélange, on ajoute 165 g d'une solution de dextrine, ce qui correspond à un rapport de 1:5,2 relativement à la masse de tous les constituants solides.
La composition humide est mélangée avec cheminement dans
les directions radiale et horizontale à des vitesses de
0,15 m/s et de 0,0015 m/s, respectivement, puis elle est
séchée et granulée à une température de 120 OC. La
composition granulée est mise en forme, cuite et graphitée
dans des conditions analogues à celles indiquées dans
l'exemple 1.
les directions radiale et horizontale à des vitesses de
0,15 m/s et de 0,0015 m/s, respectivement, puis elle est
séchée et granulée à une température de 120 OC. La
composition granulée est mise en forme, cuite et graphitée
dans des conditions analogues à celles indiquées dans
l'exemple 1.
Caractérisitiques de la composition et du garnissage
de l'exemple considéré
Aptitude à l'écoulement, kg/s 0,070
Résistance mécanique, MPa 138,32
Vitesse de décomposition de l'amalgame, A/cm 3,73
Usure par abrasion, % 0,20
Exemple 5
On mélange 440 g d'une charge de carbone se composant de coke non calciné, 2209 de brai de houille à température de ramollissement de 145 OC et 180 g d'un additif titané se composant d'un mélange d'hydrure de titane et de titane dans un rapport de 1:5,8. Après mélange, on ajoute 160 g d'une solution aqueuse d'amidon, ce qui correspond à un rapport de 1:5,2 relativement à la masse de tous les constituants solides. La composition humide est mélangée, séchée et granulée à une température de 120 OC. La composition granulée est mise en forme, cuite et graphitée dans des conditions analogues à celles indiquées dans l'exemple 1.
de l'exemple considéré
Aptitude à l'écoulement, kg/s 0,070
Résistance mécanique, MPa 138,32
Vitesse de décomposition de l'amalgame, A/cm 3,73
Usure par abrasion, % 0,20
Exemple 5
On mélange 440 g d'une charge de carbone se composant de coke non calciné, 2209 de brai de houille à température de ramollissement de 145 OC et 180 g d'un additif titané se composant d'un mélange d'hydrure de titane et de titane dans un rapport de 1:5,8. Après mélange, on ajoute 160 g d'une solution aqueuse d'amidon, ce qui correspond à un rapport de 1:5,2 relativement à la masse de tous les constituants solides. La composition humide est mélangée, séchée et granulée à une température de 120 OC. La composition granulée est mise en forme, cuite et graphitée dans des conditions analogues à celles indiquées dans l'exemple 1.
Caractéristiques de la composition et du garnissage de 1' exemple considéré
Aptitude à l'écoulement, kg/s 0,067
Résistance mécanique, MPa 147,15
Vitesse de décomposition de l'amalgame,
A/cm 3,76
Usure par abrasion, % 0,16
Aptitude à l'écoulement, kg/s 0,067
Résistance mécanique, MPa 147,15
Vitesse de décomposition de l'amalgame,
A/cm 3,76
Usure par abrasion, % 0,16
Claims (9)
1. Composition pour le garnissage utilisé dans la décomposition des amalgames de métaux alcalins, du type comprenant une charge de carbone, du brai de houille et un additif titané, caractérisée en ce qu'elle contient une solution aqueuse à 4-5% d'une substance agglutinante, l'additif titané utilisé étant un mélange d'hydrure de titane et de titane, ladite composition comprenant (parties en poids):
charge de carbone 5 à 13
brai de houille 3 à 6
mélange d'hydrure de
titane et de titane 1 à 6
solution aqueuse à 4-5 % d'une subs
tance agglutinante 1,8 à 5,0
2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'hydrure de titane et le titane sont introduits dans un rapport en masse de 1:5 à 1:6.
3. Composition selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la solution de substance agglutinante est introduite dans un rapport de 1:4,8 à 1:5,5 relativement à la somme des constituants solides de la composition.
4. Composition selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisée en ce que le brai de houille utilisé a une température de ramollissement de 135 à 150 OC.
5. Procédé de fabrication de la composition faisant l'objet des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations successives suivantes: le mélange de 5 à 13 parties en poids d'une charge de carbone, de 3 à 6 parties en poids de brai de houille, de 1 à 6 parties en poids d'un mélange d'hydrure de titane et de titane, de 1,8 à 5,0 parties en poids d'une solution aqueuse à 4-5 % d'une substance agglutinante, le séchage et la granulation de la composition obtenue, avec brassage et chauffage de celle-ci jusqu'à une température inférieure de 20 à 30 OC à la température de ramollissement du brai.
6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la granulation s'effectue avec cheminement radial des constituants à une vitesse de 0,05 à 0,15 m/s, et avec cheminement horizontal des constituants à une vitesse de 0,0010 à 0,0015 m/s.
7. Procédé suivant d'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'hydrure de titane et le titane sont introduits dans un rapport en masse de 1:5 à 1:6.
8. Procédé suivant l'une des revendications 5, 6 et 7, caractérisé en ce que la solution de substance agglutinante est introduite dans un rapport de 1:4,8 à 1:5,5 relativement à la somme des constituants solides de la composition.
9. Procédé suivant l'une des revendications 5, 6, 7 et 8, caractérisé en ce que le brai de houille utilisé e une température de ramollissement de 135 à 150 OC.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853514635 DE3514635A1 (de) | 1985-04-25 | 1985-04-23 | Beschickungsgut fuer einen fuellkoerper, der bei der zerstoerung von alkalimetall-amalgamen verwendet wird, und ein verfahren zu dessen herstellung |
| FR8506357A FR2581081B1 (fr) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | Composition pour le garnissage utilise dans la decomposition des amalgames de metaux alcalins et procede de fabrication d'une telle composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8506357A FR2581081B1 (fr) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | Composition pour le garnissage utilise dans la decomposition des amalgames de metaux alcalins et procede de fabrication d'une telle composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2581081A1 true FR2581081A1 (fr) | 1986-10-31 |
| FR2581081B1 FR2581081B1 (fr) | 1987-07-17 |
Family
ID=9318696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8506357A Expired FR2581081B1 (fr) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | Composition pour le garnissage utilise dans la decomposition des amalgames de metaux alcalins et procede de fabrication d'une telle composition |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3514635A1 (fr) |
| FR (1) | FR2581081B1 (fr) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1485332A (en) * | 1975-04-19 | 1977-09-08 | Chviruk V | Graphitic packing material for amalgam decomposers |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU592874A1 (ru) * | 1976-10-01 | 1978-02-15 | Предприятие П/Я М-5409 | Материал дл насадки разложени амальгам щелочных металлов |
| SU663661A1 (ru) * | 1977-10-12 | 1979-05-25 | Предприятие П/Я М-5409 | Масса дл получени графитированных изделий |
| SU896857A1 (ru) * | 1980-06-12 | 1985-06-15 | Предприятие П/Я М-5409 | Способ приготовлени углеродсодержащей массы дл графитированных изделий |
-
1985
- 1985-04-23 DE DE19853514635 patent/DE3514635A1/de active Granted
- 1985-04-25 FR FR8506357A patent/FR2581081B1/fr not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1485332A (en) * | 1975-04-19 | 1977-09-08 | Chviruk V | Graphitic packing material for amalgam decomposers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2581081B1 (fr) | 1987-07-17 |
| DE3514635A1 (de) | 1986-11-06 |
| DE3514635C2 (fr) | 1988-03-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |