FR2753913A1 - ROCK SAWING MIXTURES AND THE USE OF SAID MIXTURES - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention est relative à des mélanges opératoires de sciage ainsi qu'à la mise en oeuvre de ces mélanges. The invention relates to operating sawing mixtures and to the use of these mixtures.
L'invention concerne plus particulièrement le sciage des roches dures telles que : granite, gneiss, micaschiste, pegmatite, et d'une façon générale, toutes roches magmatiques, métamorphiques, voire sédimentaires présentant une dureté importante. The invention more particularly relates to the sawing of hard rocks such as: granite, gneiss, micaschist, pegmatite, and in general, all magmatic, metamorphic or even sedimentary rocks having a high hardness.
Dans la suite du texte, il sera essentiellement fait référence au sciage du granite, c'est-à-dire au sciage d'une roche contenant essentiellement des micas, des feldspaths et du quartz en des proportions variables. In the remainder of the text, reference will be made essentially to the sawing of granite, that is to say the sawing of a rock containing mainly micas, feldspars and quartz in variable proportions.
Il est entendu toutefois que d'autres types de roches peuvent être sciées à l'aide de machines utilisant des mélanges opératoires de l'invention. It is understood, however, that other types of rock may be sawn using machines using the process mixtures of the invention.
Le sciage du granite est parfois effectué à l'aide d'un châssis multi-lames. Sawing granite is sometimes done using a multi-blade frame.
Les machines incorporant de tels châssis sont connues de l'homme de métier, et ne seront donc pas décrites en détail ici. Machines incorporating such frames are known to those skilled in the art, and therefore will not be described in detail here.
Les mélanges opératoires utilisés conventionnellement pour le sciage du granite comprennent de la chaux mélangée à de la grenaille métallique. The operating mixtures conventionally used for sawing granite comprise lime mixed with metal shot.
Dans les machines de sciage anciennes, la chaux était employée pour combattre l'oxydation. In ancient sawing machines, lime was used to combat oxidation.
Cette chaux est aujourd'hui utilisée pour augmenter la viscosité des mélanges opératoires de sciage et faciliter le transport de la grenaille métallique. This lime is nowadays used to increase the viscosity of the operating sawing mixtures and to facilitate the transport of the metal shot.
La présence de cette chaux conduit à des coûts de recyclage importants pour les mélanges opératoires de sciage usagés, afin de respecter les directives environnementales. En effet, pour faciliter l'hydrocyclonage d'un mélange opératoire de sciage contenant de la chaux, de l'eau est ajoutée au mélange pour en abaisser la viscosité. L'eau chargée en chaux est un effluent industriel peu acceptable. The presence of this lime leads to significant recycling costs for used sawmill operating mixtures, in order to comply with environmental guidelines. Indeed, to facilitate the hydrocycloning of a lime-containing sawing process mixture, water is added to the mixture to lower its viscosity. Water laden with lime is an unacceptable industrial effluent.
Un objet de l'invention est donc de fournir des mélanges opératoires de sciage de roches dures telles que du granite qui soient dépourvus de chaux. An object of the invention is therefore to provide hard sawing operating mixtures of hard rocks such as granite which are devoid of lime.
Les mélanges opératoires de sciage de l'invention améliorent de façon surprenante l'efficacité du sciage. The sawing operating blends of the invention surprisingly improve sawing efficiency.
La productivité d'une machine à châssis multi-lames est en particulier grandement améliorée. In particular, the productivity of a multi-blade chassis machine is greatly improved.
Les mélanges opératoires de sciage de roches, selon l'invention, comprennent au moins un composé thixotrope. The operating rock sawing mixtures according to the invention comprise at least one thixotropic compound.
Initialement, la thixotropie qualifiait la propriété d'un corps de se transformer réversiblement et graduellement de l'état gel à l'état fluide. Initially, thixotropy qualified the property of a body to transform reversibly and gradually from the gel state to the fluid state.
Le terme thixotropie est ici utilisé dans un sens plus général. The term thixotropy is used here in a more general sense.
Tout corps dont la viscosité apparente a tendance à décroître dans le temps quand on lui applique une contrainte ou une vitesse de cisaillement constante est dit thixotrope ; pourvu qu'après suppression de cette contrainte ou de cette vitesse de cisaillement et après un temps de repos suffisant, sa structure initiale se regénère. Et ceci, que cette structure initiale soit un gel ou non. Any body whose apparent viscosity tends to decrease over time when it is applied a constant stress or shear rate is called thixotropic; provided that after removal of this constraint or shear rate and after a sufficient rest time, its initial structure is regenerated. And this, whether this initial structure is a gel or not.
Dans le cas où le composé thixotrope est un gel, il est réversible, c'est-à-dire que pour le liquéfier, une simple agitation mécanique suffit. In the case where the thixotropic compound is a gel, it is reversible, that is to say that to liquefy, simple mechanical agitation is sufficient.
Le cas échéant, une autre modification physique (température, pH) peut participer à la liquéfaction. Les gels chimiques, pour lesquels des points de réticulation peuvent se former par réaction chimique sont exclus. If necessary, another physical modification (temperature, pH) may participate in the liquefaction. Chemical gels, for which crosslinking points can be formed by chemical reaction, are excluded.
Certains vernis à ongles, rouges à lèvres, certaines solutions huileuses, certains dérivés de la cellulose sont thixotropes dans le sens défini précédemment. Some nail polish, lipsticks, some oily solutions, some cellulose derivatives are thixotropic in the sense defined above.
Du fait de la présence d'au moins un composé thixotrope dans un mélange opératoire de sciage selon l'invention, ce mélange lui-même est thixotrope. Due to the presence of at least one thixotropic compound in an operating sawing mixture according to the invention, this mixture itself is thixotropic.
Un mélange opératoire de sciage selon l'invention peut comprendre, en outre, un matériau granulaire de dureté prédéterminée en fonction de la dureté moyenne de la roche à scier. An operating sawing mixture according to the invention may further comprise a granular material of predetermined hardness as a function of the average hardness of the rock to be sawn.
Dans ce mode de réalisation, le mélange comprend, en outre, un composé en une quantité choisie pour fixer le pH du mélange à une valeur prédéterminée. In this embodiment, the mixture further comprises a compound in an amount selected to set the pH of the mixture to a predetermined value.
Dans un mode de réalisation, le mélange comprend des hydroxydes métalliques mixtes. In one embodiment, the blend comprises mixed metal hydroxides.
Selon un mode de réalisation, au moins un des composés thixotropes est un minéral argileux choisi parmi le groupe comrprenant : la kaolinite, la berthierine, l'amésite, la chrysolite, les illites et vermiculites, les chlorites, les smectites, les pyrophyllites, le talc, les minéraux argileux interstratifiés. According to one embodiment, at least one of the thixotropic compounds is a clay mineral chosen from the group consisting of: kaolinite, berthierine, amesite, chrysolite, illites and vermiculites, chlorites, smectites, pyrophyllites, talc, interstratified clay minerals.
Selon un autre mode de réalisation, au moins un des composés thixotropes est une poudre de roches argileuses constituée essentiellement d'un mélange de minéraux argileux choisi parmi le groupe comprenant : la kaolinite, la berthierine, l'amésite, la chrysolite, les illites et vermiculites, les chlorites, les smectites, les pyrophyllites, le talc, les minéraux argileux interstratifiés. According to another embodiment, at least one of the thixotropic compounds is a clay rock powder consisting essentially of a mixture of clay minerals chosen from the group comprising: kaolinite, berthierine, amesite, chrysolite, illites and vermiculites, chlorites, smectites, pyrophyllites, talc, interstratified clay minerals.
Le mélange comprend, dans un mode de réalisation particulier de l'invention, de la bentonite. The mixture comprises, in a particular embodiment of the invention, bentonite.
Les bentonites sont des minéraux argileux du groupe des montmorillonites. Bentonites are clay minerals from the montmorillonite group.
La bentonite utilisée peut être d'origine naturelle. The bentonite used can be of natural origin.
Il peut s'agir d'une bentonite sodique, parfois appelée "High Grade", "High Yield" ou "Western". It may be sodium bentonite, sometimes referred to as "High Grade", "High Yield" or "Western".
Il peut s'agir d'une bentonite calcique. It may be a calcium bentonite.
La bentonite utilisée peut également être une bentonite calcique activée, rendue sodique par traitement chimique. The bentonite used can also be activated calcium bentonite, made sodium by chemical treatment.
La bentonite utilisée peut également être une bentonite traitée avec un dopant organique tel que dérivés cellulosiques, acide acrylique ou des dérivés de celui-ci. The bentonite used may also be a bentonite treated with an organic dopant such as cellulose derivatives, acrylic acid or derivatives thereof.
Le matériau granulaire de dureté égale ou supérieure à la dureté moyenne de la roche à scier est choisi parmi le groupe comprenant les métaux et alliages métalliques, les céramiques, les roches. The granular material of hardness equal to or greater than the average hardness of the rock to be sawn is selected from the group consisting of metals and metal alloys, ceramics, rocks.
Dans un mode de réalisation, ce matériau granulaire est de la grenaille d'acier au carbone. In one embodiment, this granular material is carbon steel shot.
Dans un mode de réalisation, le composé permettant de fixer le pH du mélange opératoire de sciage est du carbonate de sodium Na2 C03. In one embodiment, the compound for setting the pH of the sawing process mixture is sodium carbonate Na 2 CO 3.
D'autres composés naturels ou synthétiques permettant de fixer un pH basique pour le mélange opératoire de sciage peuvent être utilisés. Other natural or synthetic compounds for setting a basic pH for the sawing mix may be used.
Les hydroxydes métalliques contenus dans le mélange, dans un mode de réalisation du mélange, ont une composition chimique du type
LimDd T(OH) (m+2d+3+na) A n a
où m est le nombre d'ions Li, compris entre 0 et environ 1,
D représente les ions métalliques divalents,
d est le nombre d'ions D, compris entre O et environ 4,
T représente les ions métalliques trivalents,
A représente les anions monovalents ou polyvalents de valence n, autres que OH,
a est le nombre d'anions A,
(m+2d+3+na) étant supérieur ou égal à 3.The metal hydroxides contained in the mixture, in one embodiment of the mixture, have a chemical composition of the type
LimDd T (OH) (m + 2d + 3 + na) A na
where m is the number of Li ions, between 0 and about 1,
D represents the divalent metal ions,
d is the number of D ions, ranging from 0 to about 4,
T represents the trivalent metal ions,
A represents monovalent or polyvalent anions of valence n, other than OH,
a is the number of anions A,
(m + 2d + 3 + na) being greater than or equal to 3.
Le mélange opératoire peut comprendre un polymère se transformant réversiblement de l'état gel à l'état fluide lorsqu'il subit une contrainte ou une vitesse de cisaillement. The working mixture may comprise a polymer reversibly converted from the gel state to the fluid state when it experiences stress or shear rate.
Les divers constituants du mélange peuvent être mélangés dans de l'eau. The various constituents of the mixture can be mixed in water.
En l'absence d'agitation mécanique du mélange, tout matériau granulaire abrasif tel que de la grenaille d'acier reste en suspension et ne sédimente pas dans le mélange. In the absence of mechanical agitation of the mixture, any abrasive granular material such as steel shot remains in suspension and does not sediment in the mixture.
L'invention concerne également l'application des mélanges opératoires de sciage présentés ci-dessus au sciage d'une roche dure choisie parmi le groupe comprenant les roches métamorphiques, les roches magmatiques et les roches sédimentaires de dureté importante telles qu'ardoises, schistes ardoisiers, roches carbonatées, roches siliceuses. The invention also relates to the application of the sawing operating blends presented above to the sawing of a hard rock selected from the group comprising metamorphic rocks, magmatic rocks and sedimentary rocks of significant hardness such as slate, slate shale , carbonate rocks, siliceous rocks.
Selon une possibilité d'application, la roche à scier est formée essentiellement de quartz, feldspath alcalin, plagioclase, mica et amphibole et fait partie des granitoïdes. According to one possibility of application, the sawing rock is formed mainly of quartz, alkali feldspar, plagioclase, mica and amphibole and is part of the granitoids.
La roche à scier peut être un granitoïde ornemental choisi parmi le groupe comprenant : les granites porphyroïdes, les pegmatites, les granites saccharoïdes, les granites à grains fins. The sawing rock may be an ornamental granitoid selected from the group consisting of: porphyritic granites, pegmatites, saccharoid granites, fine-grained granites.
L'invention concerne en troisième lieu une machine mettant en oeuvre l'application d'un mélange opératoire de sciage au sciage de roches dures. Thirdly, the invention relates to a machine implementing the application of an operating sawing mixture by sawing hard rocks.
Cette machine de sciage comprend
- des moyens d'alimentation en mélange opératoire de sciage jusque vers la zone de découpe
- des moyens de recyclage permanent du mélange opératoire permettant d'éviter que des poussières et particules issues du sciage viennent s'incorporer au mélange.This sawing machine includes
- Feeding means of operating sawing mixture up to the cutting zone
- Permanent recycling means of the operating mixture to prevent dust and particles from sawing are incorporated into the mixture.
Dans un mode de réalisation, cette machine est à châssis multi-lames. In one embodiment, this machine is multi-blade chassis.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de deux modes de réalisation donnés à titre d'exemples. Other objects and advantages of the invention will become apparent from the following description of two embodiments given by way of examples.
La figure 1 est un rhéogramme schématique d'un mélange opératoire de sciage selon l'invention, ce rhéogramme étant comparé à des comportements théoriques de fluides. FIG. 1 is a schematic rheogram of an operating sawing mixture according to the invention, this rheogram being compared with theoretical fluid behaviors.
Les mélanges opératoires obtenus selon l'invention sont rhéofluidifiants et thixotropes. The operating mixtures obtained according to the invention are shear thinners and thixotropic.
La figure 1 montre une partie d'un rhéogramme 1 d'un mélange opératoire selon l'invention. FIG. 1 shows a part of a rheogram 1 of an operating mixture according to the invention.
En abscisse est reportée la dérivée par rapport au temps de la déformation. On the abscissa, the derivative is plotted against the time of the deformation.
En ordonnée est reportée la contrainte de cisaillement. On the ordinate, the shear stress is reported.
La figure 1 montre également
- un rhéogramme théorique 2 d'un fluide newtonien
- un rhéogramme théorique 3 d'un corps de
BINGHAM ;
- un rhéogramme théorique 4 d'un corps rhéofluidifiant obéissant à une loi puissance ou loi d'OSTWALD
- un rhéogramme théorique 5 d'un corps rhéofîuidifiant obéissant à une loi de type HERSHEL
BULKLEY.Figure 1 also shows
a theoretical rheogram 2 of a Newtonian fluid
a theoretical rheogram 3 of a body of
BINGHAM;
a theoretical rheogram 4 of a rheofluidifying body obeying a power law or OSTWALD law
a theoretical rheogram of a rheofluidifying body obeying a HERSHEL type law
BULKLEY.
Suivant la composition du mélange opératoire de sciage, un modèle théorique de type loi puissance ou bien corps de BINGHAM sera plus proche du rhéogramme du mélange opératoire qu'un autre modèle théorique. Depending on the composition of the operating sawing mixture, a theoretical model of the power law or BINGHAM body type will be closer to the rheogram of the operating mixture than another theoretical model.
D'autres modèles théoriques sont a priori envisageables tels ceux de SHANGRAW, WILLIAMS CARREAU,
CROSS, ou EYRING et d'autres encore, plus complexes, disponibles dans la littérature.Other theoretical models are a priori possible such as those of SHANGRAW, WILLIAMS CARREAU,
CROSS, or EYRING and others, more complex, available in the literature.
Dans la suite du texte, il sera fait référence au corps de BINGHAM qui constitue une approximation assez bonne des rhéogrammes obtenus avec les mélanges opératoires présentés dans les exemples. In the remainder of the text, reference will be made to the BINGHAM body which is a fairly good approximation of the rheograms obtained with the operating mixtures presented in the examples.
Selon ce modèle rhéologique, au-delà du seuil d'écoulement rc, les corps de BINGHAM se comportent comme des liquides mewtoniens. According to this rheological model, beyond the threshold of flow rc, the BINGHAM bodies behave like Mewtonian liquids.
En d'autres termes T < tc T c
T > T c r = T c + tz
T étant la contrainte de cisaillement
z étant la dérivée par rapport au temps de la déformation
a étant un coefficient appelé viscosité plastique.In other words T <tc T c
T> T cr = T c + tz
T being the shear stress
z being the derivative with respect to the time of the deformation
a being a coefficient called plastic viscosity.
Contrairement à la viscosité apparente du mélange opératoire de sciage, qui peut varier et en particulier diminuer lorsque le cisaillement augmente, la viscosité plastique a est une constante correspondant à la pente du rhéogramme théorique. In contrast to the apparent viscosity of the sawing process mixture, which can vary and in particular decrease as shear increases, the plastic viscosity a is a constant corresponding to the slope of the theoretical rheogram.
est également une constante (yield point ou
T est également une constante (yield point ou yield value) correspondant à l'ordonnée à l'origine du rhéogramme théorique.is also a constant (yield point or
T is also a constant (yield point or yield value) corresponding to the ordinate at the origin of the theoretical rheogram.
Les mélanges opératoires étant thixotropes, leur viscosité apparente n'est pas fixée pour une valeur donnée de la contrainte ou de la vitesse de déformation, mais dépend également d'un autre paramètre : le temps. Since the operating mixtures are thixotropic, their apparent viscosity is not fixed for a given value of the stress or the rate of deformation, but also depends on another parameter: time.
Dans ces conditions, le mode expérimental adopté pour tracer des rhéogrammes est important. Under these conditions, the experimental mode adopted for drawing rheograms is important.
Il n'est pas équivalent de procéder par valeurs croissantes de rc ou z ou décroissantes de #C OU 2. It is not equivalent to proceed by increasing values of rc or z or decreasing by #C OR 2.
L'on peut envisager de tracer des courbes d'hysteresis à cisaillement croissant puis décroissant, comme lorsque un gel fluidifiant présentant de l'hysteresis est étudié. We can consider drawing hysteresis curves with increasing and decreasing shear, as when a fluidizing gel with hysteresis is studied.
Pour éviter les problèmes présentés ci-dessus et pour simplifier les mesures rhéologiques au voisinage de la machine de sciage, la viscosité du fluide opératoire a été mesurée à l'aide d'un viscosimètre du type FANN, dans les exemples présentés ci-dessous. To avoid the problems presented above and to simplify the rheological measurements in the vicinity of the sawing machine, the viscosity of the operating fluid was measured using a FANN type viscometer, in the examples presented below.
I1 s'agit d'un rhéomètre rotatif cylindrique ; un stator fixe et un rotor coaxial au stator définissant un entrefer contenant le mélange opératoire de sciage. It is a cylindrical rotational rheometer; a fixed stator and a rotor coaxial with the stator defining an air gap containing the operating sawing mixture.
Dans les exemples considérés, le rhéomètre FANN est à deux vitesses. In the examples considered, the FANN rheometer is at two speeds.
D'autres rhéomètres peuvent être utilisés, en particulier les rhéomètres de type cône plateau, des rhéomètres à oscillations forcées. Other rheometers may be used, in particular rheometers of the cone-plate type, rheometers with forced oscillations.
Les rhéomètres de type cône plateau sont parfois jugés préférables pour la caractérisation de liquides thixotropes ou antithixotropes, car l'on considère que, dans ce type de rhéomètre, l'histoire mécanique est la même pour toutes les couches du matériau testé. The plateau cone-type rheometers are sometimes considered preferable for the characterization of thixotropic or antithixotropic liquids, since it is considered that in this type of rheometer, the mechanical history is the same for all the layers of the tested material.
Mais des corrections importantes doivent être apportées aux résultats obtenus avec ce type de rhéomètre pour tenir compte des couches de glissement sur les parois. But important corrections must be made to the results obtained with this type of rheometer to account for sliding layers on the walls.
Ces corrections sont plus complexes pour les rhéomètres cône/plateau que pour les rhéomètres cylindriques. These corrections are more complex for cone / plate rheometers than for cylindrical rheometers.
L'utilisation de rhéomètres cylindriques pour l'étude des mélanges thixotropes de l'invention nécessite des entrefers très étroits, difficiles à fabriquer avec précision. The use of cylindrical rheometers for the study of the thixotropic mixtures of the invention requires very narrow gaps, which are difficult to manufacture with precision.
Mais les rhéomètres cylindriques coaxiaux permettent d'éliminer les effets de thermalisation et assurent un environnement thermique constant. But coaxial cylindrical rheometers eliminate the effects of thermalization and ensure a constant thermal environment.
Le rhéomètre de FANN permet de déterminer le seuil d'écoulement Tact la viscosité plastique a que l'on peut rapporter au modèle théorique de BINGHAM. The FANN rheometer makes it possible to determine the flow threshold Tact the plastic viscosity a that can be related to the theoretical model of BINGHAM.
Le rhéomètre de FANN permet également de déterminer la contrainte à partir de laquelle l'effet de gel disparaît, le cas- échéant. The FANN rheometer also makes it possible to determine the stress from which the gel effect disappears, if necessary.
I1 est préférable que ce rhéomètre ne soit pas utilisé pour caractériser un mélange opératoire contenant de la grenaille. Des moyens de séparation, par exemple magnétiques, sont mis en oeuvre pour séparer la grenaille d'un échantillon de mélange opératoire dont on souhaite déterminer les caractéristiques rhéologiques présentées cidessus. It is preferred that this rheometer not be used to characterize an operating mixture containing shot. Separating means, for example magnetic, are used to separate the shot from a sample of the operating mixture whose rheological characteristics described above are desired to be determined.
L'on décrit maintenant deux modes de réalisation de mélanges opératoires de sciage selon l'invention. Two embodiments of operating sawing mixtures according to the invention are now described.
Exemple nO 1
L'on prépare un mélange opératoire de sciage dont la composition est la suivante
- eau : 400 litres
- Rhodopol 23P : 2,5 kg
- Na2CO3 : ajouté en quantité nécessaire pour obtenir un pH de 10.Example # 1
An operating sawing mixture is prepared whose composition is as follows
- water: 400 liters
- Rhodopol 23P: 2.5 kg
Na2CO3: added in an amount necessary to obtain a pH of 10.
Le Rhodopol (marque déposée) est un polymère à base de xanthane. Rhodopol (registered trademark) is a polymer based on xanthan.
Les résultats obtenus sont
- viscosité plastique : 8 centipoises ;
- seuil d'écoulement : 2200 lbf.pd2
- gels : 1200à 1500 lbf.pd2.The results obtained are
- plastic viscosity: 8 centipoise;
- flow threshold: 2200 lbf.pd2
- gels: 1200 to 1500 lbf.pd2.
Le Poise P est l'unité CGS de viscosité dynamique. Poise P is the CGS unit of dynamic viscosity.
10P = 1Pa.s = 1 Poiseuille (P1). 10P = 1Pa.s = 1 Poiseuille (P1).
L'unité conventionnelle anglo-saxonne lbf.pd2 peut être convertie en unité du système international en prenant en compte la correspondance suivante
1 lbf. pd2 47.88 Pa 47,88 N/m2
En observant l'évolution de la grenaille dans une éprouvette contenant ce mélange, on constate que la rapidité de la sédimentation des particules dépend de leur diamètre (loi de Stokes), mais aussi de la rapidité avec laquelle l'effet de gel apparaît.The conventional British unit lbf.pd2 can be converted into a unit of the international system taking into account the following correspondence
1 lbf. pd2 47.88 Pa 47.88 N / m2
By observing the evolution of the shot in a test tube containing this mixture, it is found that the speed of the sedimentation of the particles depends on their diameter (Stokes' law), but also on the speed with which the gel effect appears.
Si le mélange présente un progrès réel par rapport à ceux actuellement utilisés par les scieurs, il faut toutefois noter que, s'il reste trop longtemps sans agitation, il a tendance à se polymériser et à prendre un aspect gélatineux. If the mixture shows a real progress over those currently used by sawyers, it should be noted that, if it remains too long without agitation, it tends to polymerize and take a gelatinous appearance.
Le mélange reprend son aspect fluide après une agitation vigoureuse qui ne peut être obtenue à la main mais nécessite un agitateur mécanique, comme un essai après un repos de huit jours l'a démontré. The mixture resumes its fluid appearance after vigorous stirring which can not be achieved by hand but requires a mechanical stirrer, as a test after a rest of eight days has demonstrated.
Exemple no 2
Ce mélange est basé sur l'interaction de la bentonite et de Polyvis (marque déposée).Example 2
This mixture is based on the interaction of bentonite and Polyvis (registered trademark).
La bentonite est une montmorillonite, c'est-à-dire un minéral argileux appartenant au groupe des smectites. Bentonite is a montmorillonite, that is, a clay mineral belonging to the smectite group.
Compte-tenu de ses grandes qualités d'absorption et de dispersion, la bentonite connaît de nombreuses utilisations : boues de forage, sable de moulage, béton, échangeur d'ions. Given its high absorption and dispersion qualities, bentonite has many uses: drilling muds, molding sand, concrete, ion exchangers.
Les minéraux argileux tels que la bentonite sont utilisés comme épaississants thixotropes, en particulier pour des détergents ménagers. Clay minerals such as bentonite are used as thixotropic thickeners, especially for household detergents.
Dans le domaine du forage, il est connu d'employer des fluides thixotropes contenant de la bentonite. In the field of drilling, it is known to employ thixotropic fluids containing bentonite.
L'utilisation d'un fluide de forage contenant de la bentonite et un produit appelé Polyvis (marque déposée) est également connu dans le domaine du forage, notamment du forage pétrolier. The use of a drilling fluid containing bentonite and a product called Polyvis (trademark) is also known in the field of drilling, including oil drilling.
L'on peut se référer au document US nO 4.664.843. Reference can be made to US 4,664,843.
Le produit Polyvis y est décrit comme une composition contenant des hydroxydes métalliques mixtes du type MgAlOH4 7c10 .3. The Polyvis product is described therein as a composition containing mixed metal hydroxides of the MgAlOH4 7c10 .3 type.
Ou plus généralement des composés du type LimDdT(OH) (m+2d+3+na) A a n où m correspond au nombre d'ions
Li, compris entre 0 et environ 1
D désigne des ions métalliques divalents
d désigne le nombre d'ions métalliques divalents D, compris entre 0 et environ 4 ;
T représente les ions métalliques trivalents
A représente les anions monovalents ou polyvalents de valence n autres que OH
a étant le nombre d'anions A ; et
m+2d+3+na étant égal ou supérieur à 3.Or more generally compounds of the type LimDdT (OH) (m + 2d + 3 + na) A where m corresponds to the number of ions
Li, ranging from 0 to about 1
D denotes divalent metal ions
d denotes the number of divalent metal ions D, between 0 and about 4;
T represents trivalent metal ions
A represents monovalent or polyvalent valence anions other than OH
where a is the number of anions A; and
m + 2d + 3 + na being equal to or greater than 3.
Le produit Polyvis est incorporé à une boue riche en bentonite dans le domaine du forage, notamment du forage pétrolier, pour cimenter rapidement les parois de forage, le ciment obtenu acquérant une résistance mécanique importante en peu de temps, l'objectif étant, en particulier, d'éviter les venues d'eau dans le puits de forage. The Polyvis product is incorporated in a bentonite-rich sludge in the field of drilling, in particular oil drilling, to rapidly cement the drilling walls, the cement obtained acquiring a significant mechanical resistance in a short time, the objective being, in particular , avoid water coming into the wellbore.
De façon totalement surprenante, l'utilisation d'un mélange contenant ce produit Polyvis et de la bentonite s'est révélé particulièrement avantageuse dans le domaine du sciage des roches dures telles que le granite. Surprisingly, the use of a mixture containing this Polyvis product and bentonite has proved particularly advantageous in the field of sawing hard rocks such as granite.
Le tableau ci-après présente les résultats obtenus pour divers mélanges. The table below presents the results obtained for various mixtures.
Les quantités de Na2 CO3, bentonite et Polyvis sont données par m3 d'eau dans ce tableau.
The amounts of Na 2 CO 3, bentonite and Polyvis are given per m3 of water in this table.
<tb> Na2CO3 <SEP> Bentonite <SEP> Polyvis <SEP> Viscosité <SEP> Seuil <SEP> Gel
<tb> <SEP> (kg) <SEP> (kg) <SEP> (kg) <SEP> Plastique <SEP> d'écoulement <SEP> (lbf.
<tb> <SEP> (centi- <SEP> (lbf.pd2) <SEP> <SEP> pu2) <SEP>
<tb> <SEP> poises)
<tb> <SEP> 2 <SEP> 20 <SEP> 0 <SEP> -- <SEP> -- <SEP> -
<tb> <SEP> 2 <SEP> 80 <SEP> 0 <SEP> 8 <SEP> 800 <SEP> 400 <SEP> à
<tb> <SEP> 800
<tb> <SEP> 2 <SEP> 80 <SEP> 1,5 <SEP> 8 <SEP> 1200 <SEP> 800 <SEP> à
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<tb> <SEP> 1200
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<tb><SEP> 1200
<Tb>
Pour obtenir une bonne suspension de la grenaille, il faut maintenir les valeurs de rhéologie assez élevées de l'ordre de
- viscosité plastique : 10 centipoises
- seuil d'écoulement : 1500 à 1700 lbf.pd2
- gel 0/10 : 1000 à 1200 lfb.pd2. To obtain a good suspension of the shot, it is necessary to maintain fairly high rheology values of the order of
- plastic viscosity: 10 centipoises
- flow threshold: 1500 to 1700 lbf.pd2
gel 0/10: 1000 to 1200 lfb.pd2.
La sédimentation de la grenaille dans ce mélange est d'abord beaucoup plus lente qu'avec le mélange présenté dans l'exemple 1, et ce quelle que soit la taille de la particule de grenaille, puis nulle dès que l'énergie cinétique n'a plus d'effet. The sedimentation of the shot in this mixture is at first much slower than with the mixture presented in Example 1, and whatever the particle size of the shot, then zero as soon as the kinetic energy has more effect.
Les résultats pour une concentration finale de 2 à 2,5 kg de Na2C03, 80 à 90 kg de bentonite, 2,5 à 3 kg de
Polyvis par m3 d'eau est d'autant plus spectaculaire qu'une simple agitation manuelle remet en mouvement l'ensemble fluide grenaille. The results for a final concentration of 2 to 2.5 kg of Na2CO3, 80 to 90 kg of bentonite, 2.5 to 3 kg of
Polyvis per m3 of water is all the more spectacular that a simple manual stirring puts back in motion the whole fluid shot.
D'autres minéraux argileux du groupe des smectites tels que la beidellite, la saponite, la stévensite et la nontronite peuvent être envisagés. Other clay minerals from the smectite group such as beidellite, saponite, stevensite and nontronite can be considered.
Des minéraux argileux appartenant au groupe des chlorites, des illites et vermiculites ou bien encore au groupe des pyrophyllites et du talc peuvent être envisagés tout comme l'attapulgite, la sépiolite. Clay minerals belonging to the group chlorites, illites and vermiculites or even to the group of pyrophyllites and talc can be considered as attapulgite, sepiolite.
D'une manière générale, toute composition comprenant au moins un minéral argileux et une quantité plus ou moins importante de Polyvis permettant d'obtenir les propriétés rhéologiques présentées ci-dessus rentre dans le cadre de l'invention. In general, any composition comprising at least one clay mineral and a greater or lesser amount of Polyvis to obtain the rheological properties presented above is within the scope of the invention.
Les mélanges rhéofludifiants et thixotropes de l'invention permettent
- une meilleure répartition de la grenaille le long de la lame, du fil ou de la scie durant l'opération de sciage
- d'éviter le problème de colmatage, fréquent dans l'art antérieur et très problématique lors du redémarrage de l'installation de sciage après un arrêt prolongé. En effet, les mélanges opératoires de sciage se figent dès lors qu'ils ne sont pas agités et toute sédimentation de particules solides devient impossible ou très lente
- un fonctionnement des pompes d'aspiration des boues de sciage plus facile que dans l'art antérieur.The rheofludifying and thixotropic mixtures of the invention allow
- a better distribution of the shot along the blade, the wire or the saw during the sawing operation
- To avoid the clogging problem, common in the prior art and very problematic when restarting the sawing facility after a prolonged shutdown. Indeed, the operating sawing mixtures are frozen when they are not agitated and any sedimentation of solid particles becomes impossible or very slow
it is easier to operate the sludge suction pumps than in the prior art.
Les mélanges opératoires de sciage de l'invention ne comportent pas nécessairement de chaux. The operating sawing mixtures of the invention do not necessarily comprise lime.
Il n'est plus nécessaire d'ajouter de l'eau au mélange pour en faciliter le cyclonage. It is no longer necessary to add water to the mixture to facilitate cycloning.
Une agitation mécanique par brassage mécanique, injection de gaz ou d'air, vibration de parois ou ultrasons permet un redémarrage facile d'une installation de sciage, même après un arrêt prolongé. Mechanical stirring by mechanical stirring, gas or air injection, wall vibration or ultrasound allows easy restarting of a sawing plant, even after prolonged shutdown.
La thixotropie du mélange opératoire peut être maintenue, même avec des quantités importantes de poudre de roche ou d'acier. The thixotropy of the working mixture can be maintained even with large quantities of rock powder or steel.
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