WO2021116609A1 - Procede de fabrication de laine minerale - Google Patents

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Andrea GIOIA
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Saint-Gobain Isover
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Definitions

  • the present invention relates to the field of artificial mineral fibers. It relates more particularly to a process for manufacturing mineral wool, intended in particular for the manufacture of thermal and / or acoustic insulation products.
  • Mineral wools are traditionally obtained by melting a mixture of raw materials in a melting furnace, the molten material thus obtained then being discharged into a stringing device by which the mineral wool is formed.
  • the raw materials generally natural, are selected, and their proportions adapted, according to the target chemical composition desired for the mineral wool.
  • Magnesium oxide can be used in the composition of mineral wools in order to give them certain properties or to improve their processability.
  • Dolomite and magnesia are the main carriers of magnesium used in the manufacture of mineral wools.
  • these raw materials have certain disadvantages. They can indeed cause explosive fracturing or “decrepitation” phenomena during the melting of the mixture of raw materials.
  • the objective of the present invention is to obviate the aforementioned drawbacks by proposing an economical process for manufacturing mineral wool comprising magnesium oxide while ensuring good processability, maintaining, or even improving, the quality. quality of the molten bath and properties of mineral wool, especially from the point of view of resistance to high temperatures, and reducing the environmental impact.
  • a first aspect of the present invention relates to a process for manufacturing mineral wool having a chemical composition, expressed as a weight percentage of oxides, comprising:
  • said method comprising: providing a mixture of raw materials; melting said mixture of raw materials to obtain a molten material; - the stringing of the molten material; characterized in that the raw material mixture comprises at least 8.5% by weight of a recycle raw material comprising at least 3.5% of magnesium, expressed by weight of oxides, said recycle raw material being essentially free carbonates, and in that the mixture of raw materials is free from dolomite and magnesia.
  • the process according to the invention relates to the manufacture of mineral wool, the chemical composition of which results in a high liquidus temperature and high fluidity at the stringing temperature, associated with a high glass transition temperature.
  • the silica (S1O2) content is within a range ranging from 30 to 50%, preferably 35 to 48%, or even 37 to 45%.
  • the alumina (Al2O3) content is within a range ranging from 15 to 35%, preferably from 18 to 30%, or even 20% to 28%.
  • the lime (CaO) content is within a range ranging from 5 to 25%, preferably from 7 to 20%, or even 8% to 18%.
  • the magnesia (MgO) content is within a range ranging from 1 to 25%, preferably from 1 to 15%, or even 1 to 10%.
  • Mineral wool generally does not include alkaline earth oxides other than CaO and MgO. It may nevertheless contain small amounts of BaO or SrO, at contents which may range up to 2%, or even 1%, 0.20%, or even 0.1%, these oxides possibly being present as impurities in certain raw materials.
  • the total content of alkali metal oxides (R2O), in particular sodium hydroxide (Na2O) and potassium hydroxide (K2O), is greater than 10%, preferably from 10.2 to 20%, or even from 10.5 to 15%.
  • the Na2O content typically ranges from 4 to 20%, preferably 5 to 15%, or even 6 to 13%.
  • the K2O content is for its part typically at most 20%, preferably 1 to 15%, or even 2 to 10.
  • the mineral wool preferably does not contain any other alkali oxide than Na2O and K2O. However, it may contain small amounts of LEO, sometimes present as impurities in certain raw materials, at levels of up to 0.5%, or even 0.2%, or even 0.1%.
  • the iron oxide content (total iron expressed in the form of F2O3) is within a range ranging from 2 to 15%, preferably 2 to 12%, or even 2.5 to 10%.
  • the sum of the contents of S1O2, Al2O3, CaO, MgO, R2O and Fe2C> 3 preferably represents at least 95%, in particular at least 97%, or even at least 98% by weight of the mineral wool composition.
  • the chemical composition of mineral wool may also contain P2O5, in particular at levels of up to 3%, or even up to 1.2%. However, it is preferably free from P2O5.
  • the composition of mineral wool can also include other elements present in particular as unavoidable impurities. It may include titanium (TiCh) and zirconia (ZrCh) oxide in contents within a range of up to 3%, in particular from 0.1 to 2.0%, or even 1.0%.
  • TiCh titanium
  • ZrCh zirconia
  • the chemical composition of mineral wool typically comprises less than 0.1% by weight of halogen, especially fluorine.
  • mineral wool may have the advantage of being both biosoluble, namely having the capacity to dissolve rapidly in a physiological medium, in order to prevent any potential pathogenic risk linked to the possible accumulation of the finest fibers in the body by inhalation, and have good resistance to very high temperatures.
  • the fire resistance of a construction element corresponds to the time during which the element retains its load-bearing function, guarantees flame-tightness and retains its role of thermal insulator.
  • the standard fire test generally consists of a rise in temperature according to ISO 834, based on the temperature curve of a cellulosic fire.
  • the composition of mineral wool as described above is obtained by preparing and melting a mixture of raw materials.
  • the method according to the invention comprises a step of supplying a mixture of raw materials comprising at least 8.5% by weight of a raw recycling material comprising at least 3.5%, preferably at least 4%, or even at least 5% of magnesium, expressed by weight of oxides.
  • a raw material makes it possible to dispense with dolomite and magnesia and allows a better quality of fusion.
  • the other raw materials can be chosen from the raw materials conventionally used in the manufacture of mineral wools such as limestone, phonolite, nepheline syenite, feldspar, basalt, sodium carbonate, iron oxides.
  • the mixture of raw materials preferably comprises at least 1%, more preferably at least 2%, or even at least 3%, by weight of bauxite as an alumina carrier.
  • the raw material for recycling can be a by-product resulting from the treatment of aluminum slag (also called sait slag, black dross, white dross or sait cake) originating from the manufacture and / or recycling of aluminum metal.
  • aluminum slag also called sait slag, black dross, white dross or sait cake
  • the primary slag that forms on the surface of the tanks contains a high percentage of metallic aluminum.
  • These slags are therefore generally treated, for example in rotary kilns, to recover the aluminum they contain.
  • treatment salts can be added during this second transformation.
  • Secondary processing slag which contains small proportions of aluminum metallic, can in turn be treated to extract the residual metallic aluminum and to recycle the treatment salts.
  • Certain by-products of this treatment consisting mainly of mixtures of oxides and essentially free of metallic residue, can be used as raw material for recycling in the process according to the invention. These by-products can in turn be subjected to certain treatments (granulation, drying, calcination, etc.) before their use in the process according to the invention. Besides the fact of reducing the amount of residual water and other volatile elements such as halogens and ammonia, calcination, for example in a rotary tube furnace, makes it possible to improve the particle size distribution.
  • the raw material for recycling is not limited to these examples.
  • the recycling raw material typically has a chemical composition, expressed in weight of oxides, comprising:
  • A1203 50 to 80%, preferably 60 to 75%;
  • SiO2 2 to 25%, preferably 5 to 50%;
  • MgO 3 to 20%, preferably 5 to 15%;
  • Le203 0.5 to 10%, preferably 1 to 8%.
  • the raw recycling material typically comprises less than 0.9%, preferably less than 0.6%, by weight of halogen, in particular fluorine and chlorine.
  • halogen in particular fluorine and chlorine.
  • the raw recycling material is in particular fluorine-free, that is to say it comprises less than 0.1% by weight of fluorine.
  • the raw material for recycling preferably has a composition such that the AhOVMgO mass ratio is greater than 8. Such a ratio is particularly advantageous for obtaining the mineral wool according to the invention without requiring the addition of dolomite.
  • the raw material for recycling is preferably free from metallic particles, in particular metallic aluminum. Small amounts of metallic aluminum, (typically up to 2%, preferably up to 1%, more preferably up to 0.5%, by weight) may nevertheless be present, particularly when the recycle raw material is a by-product of the processing of aluminum slag.
  • the raw material for recycling is essentially free of carbonates, that is to say it comprises at most 5%, preferably at most 2%, more preferably at most 1%, see at most 0.5% by weight of carbonates. It preferably comprises at least 20%, or even at least 30%, and generally up to 80%, or even up to 60%, by weight of amorphous phase. Large proportions of amorphous phase promote fusion. It can comprise at least 10%, even at least 20%, and generally up to 50%, by weight of crystalline phase of spinel type comprising magnesium (Mgi-xMxAh-yM'yCL M and M 'being transition metals ).
  • the mixture of raw materials is typically in powder form.
  • the mixture of raw materials preferably does not include briquettes.
  • the melting step can be carried out in various known ways, in particular by melting in a flame furnace or by electrical melting. It is generally not carried out in a cupola-type oven.
  • the mineral fiber compositions targeted by the present invention are not very compatible with this method of melting due in particular to the relatively high alkali contents.
  • the mixtures of materials necessary to achieve these compositions have in fact, there is a tendency to change rapidly from the solid state to a low viscosity liquid which can cover the coke particles and prevent combustion.
  • Cupola furnaces also promote the evaporation of alkalis, generating not only material losses but also environmental or safety problems due to the high reactivity of the latter with other flights such as sulfur.
  • the flame furnace comprises at least one burner, aerial (the flames are arranged above the bath of molten material and heat it by radiation) or submerged (the flames are created directly within the bath of molten material).
  • the or each burner can be fed by various fuels such as natural gas or fuel oil.
  • the term “electrical melting” is understood to mean that the vitrifiable mixture is melted by the Joule effect, by means of electrodes immersed in the bath of molten material, to the exclusion of any use of other heating means, such as flames.
  • the batch mixture is normally distributed homogeneously over the surface of the molten material bath using a mechanical device, and thus constitutes a heat shield limiting the temperature above the molten material bath, so that the presence a superstructure is not always necessary.
  • the electrodes can be suspended so as to immerse in the bath of molten material from above, be installed in the hearth, or even be installed in the side walls of the tank.
  • the first two options are generally preferred for large tanks in order to best distribute the heating of the molten material bath.
  • the electrodes are preferably made of molybdenum, or even optionally of tin oxide.
  • the passage of the molybdenum electrode through the hearth is preferably effected by means of a water-cooled steel electrode holder.
  • the melting step can also implement both flame melting and electrical melting, for example by using a flame furnace also provided with side wall electrodes serving to accelerate the melting of the vitrifiable mixture.
  • the type of mineral wool targeted by the process according to the invention is fiberized by so-called “external” centrifugation processes, for example of the type of those using a cascade of centrifugation wheels fed with molten material by a static distribution device.
  • the mineral wool composition described above however also allows so-called “internal” spinning by centrifugation, that is to say using centrifuges rotating at high speed. and pierced with holes, significantly reducing the number of infants.
  • This process is described in particular in patents EP 0189354 or EP 0519797.
  • the stringing step is thus preferably carried out by internal centrifugation.
  • the present invention also relates to the use of a recycling raw material, or of a mixture of raw materials comprising at least 8.5% by weight thereof, for the manufacture of mineral wool having a chemical composition, expressed as a weight percentage of oxides, comprising:
  • the raw material for recycling comprises at least 3.5% of magnesium, expressed by weight of oxides, and is essentially free of carbonates.
  • the mixture of The raw material is moreover preferably free from dolomite and magnesia.
  • a subject of the present invention is also a mineral wool capable of being obtained by the process described above.
  • Such mineral wool comprises at least 8.5% by weight of a recycling raw material comprising at least 3% of magnesium, expressed by weight of oxides, said recycling raw material being essentially free of carbonates, and exhibits a composition chemical, expressed as a percentage by weight of oxides, comprising:
  • a subject of the invention is also a thermal insulation product comprising a mineral wool as described above.
  • a thermal insulation product comprising a mineral wool as described above.
  • Such a product is in particular in the form of rolls or panels. It can be used for example in buildings, in industry or in means of transport, in particular rail or sea. It is particularly suitable for applications in which it may be required to undergo high temperatures, either continuously (insulation of domestic or industrial ovens or ovens, of fluid transport pipes) or accidentally, in a protective role. against fire (fire doors, insulation of ships, tunnels or off-shore platforms, etc.).
  • the product according to the invention can be used to thermally insulate any type of building, tertiary or dwelling (collective or individual). It can for example be used in exterior insulation systems, for insulation of timber frame houses, in sandwich panels, in ventilation ducts etc ...

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication de laine minérale ayant une composition chimique, exprimée en pourcentage pondéral d'oxydes, comprenant : SiO2 30-50% Al2O3 15-35% CaO 5-25% MgO 1-25% Fe2O3 2-15% Na2O+K2O >10% ledit procédé comprenant la fourniture d'un mélange de matières premières; la fusion dudit mélange de matières premières pour obtenir une matière fondue; et le fibrage de la matière fondue; caractérisé en ce que le mélange de matières premières comprend au moins 8,5% en poids d'une matière première de recyclage comprenant au moins 3% de magnésium, exprimé en poids d'oxydes, ladite matière première de recyclage étant essentiellement exempte de carbonates, et en ce que le mélange de matières premières est exempt de dolomie et de magnésie.

Description

DESCRITPION
TITRE : PROCEDE DE FABRICATION DE LAINE MINERALE
La présente invention concerne le domaine des fibres minérales artificielles. Elle vise plus particulièrement un procédé de fabrication de laine minérale, destinée notamment à la fabriquer des produits d’isolation thermique et/ou acoustique.
Les laines minérales sont traditionnellement obtenues par fusion d’un mélange de matières premières dans un four de fusion, la matière fondue ainsi obtenue étant ensuite déversée dans un dispositif de fïbrage par lequel la laine minérale est formée. Les matières premières, en général naturelles, sont sélectionnées, et leurs proportions adaptées, en fonction de la composition chimique cible souhaitées pour la laine minérale. L’oxyde de magnésium peut entrer dans la composition de laines minérales dans le but de leur conférer certaines propriétés ou d’en améliorer la processabilité. La dolomie et la magnésie constituent les principaux porteurs de magnésium utilisés dans la fabrication de laines minérales. Ces matières premières présentent cependant certains désavantages. Elles peuvent en effet provoquer des phénomènes de fracturation explosive ou « décrépitation » au cours de la fusion du mélange de matières premières. Cela engendre la formation d’une couche formée de débris et poussières de décrépitation sur la voûte du four, ce qui peut être nuisible à la fois au fonctionnement du four et à la qualité du bain de matière fondue. Par ailleurs, du fait de leurs compositions chimiques, ces matières premières contribuent de façon importante aux dégagements de CO2 lors de la fusion du mélange de matières premières.
L’objectif de la présente invention est d’obvier aux inconvénients susmentionnés en proposant un procédé économique de fabrication de laine minérale comprenant de l’oxyde de magnésium tout en assurant une bonne processabilité, le maintien, voire l’amélioration, de la qualité du bain fondu et des propriétés de la laine minérale, notamment du point de vue de la résistance aux températures élevées, et en réduisant l’impact environnemental.
Ainsi, un premier aspect de la présente invention concerne un procédé de fabrication de laine minérale ayant une composition chimique, exprimée en pourcentage pondéral d’oxydes, comprenant :
Si02 30-50%
A1203 15-35%
CaO 5-25%
MgO 1-25% Fe203 2-15%
Na20+K20 >10% ledit procédé comprenant : la fourniture d’un mélange de matières premières ; la fusion dudit mélange de matières premières pour obtenir une matière fondue ; - le fïbrage de la matière fondue ; caractérisé en ce que le mélange de matières premières comprend au moins 8,5% en poids d’une matière première de recyclage comprenant au moins 3,5% de magnésium, exprimé en poids d’oxydes, ladite matière première de recyclage étant essentiellement exempte de carbonates, et en ce que le mélange de matières premières est exempt de dolomie et de magnésie. Le procédé selon l’invention concerne la fabrication de laine minérale dont la composition chimique entraîne une température de liquidus élevée et une grande fluidité à la température de fïbrage, associée à une température de transition vitreuse élevée.
La teneur en silice (S1O2) est comprise dans un domaine allant de 30 à 50%, de préférence 35 à 48%, voire 37 à 45%. La teneur en alumine (AI2O3) est comprise dans un domaine allant de 15 à 35%, de préférence de 18 à 30 %, voire 20% à 28%.
La teneur en chaux (CaO) est comprise dans un domaine allant de 5 à 25%, de préférence de 7 à 20%, voire 8% à 18%. La teneur en magnésie (MgO) est comprise dans un domaine allant de 1 à 25%, de préférence de 1 à 15%, voire 1 à 10%.
La laine minérale ne comprend généralement pas d’autres oxydes alcalino-terreux que CaO et MgO. Elle peut néanmoins contenir de faibles quantités de BaO ou SrO, à des teneurs pouvant aller jusqu’à 2%, voire 1%, 0,20%, ou même 0,1%, ces oxydes pouvant être présents en tant qu’impuretés dans certaines matières premières.
La teneur totale en oxydes alcalins (R2O), notamment soude (Na2Û) et potasse (K2O) est supérieure à 10%, de préférence de 10,2 à 20%, voire de 10,5 à 15%. La teneur en Na2Û est typiquement comprise dans un domaine allant de 4 à 20%, de préférence de 5 à 15%, voire 6 à 13%. La teneur en K2O est quant à elle typiquement d’au plus 20%, de préférence de 1 à 15%, voire 2 à 10. La laine minérale ne comprend de préférence pas d’autre oxyde alcalin que Na2Û et K2O. Elle peut néanmoins contenir de faibles quantités de LEO, parfois présent en tant qu’impuretés dans certaines matières premières, à des teneurs pouvant aller jusqu’à 0,5%, voire 0,2%, ou même 0,1%.
La teneur en oxyde de fer (fer total exprimé sous forme de F2O3) est comprise dans un domaine allant de 2 à 15%, de préférence 2 à 12%, voire 2,5 à 10%. La somme des teneurs en S1O2, AI2O3, CaO, MgO, R2O et Fe2C>3 représente de préférence au moins 95%, notamment au moins 97%, voire au moins 98% en poids de la composition de laine minérale.
La composition chimique de la laine minérale peut également contenir du P2O5, notamment à des teneurs pouvant aller jusqu’à 3 %, voire jusqu’à 1,2 %. Elle est cependant de préférence exempte de P2O5.
La composition de la laine minérale peut également comprendre d’autres éléments présents notamment en tant qu’impuretés inévitables. Elle peut comprendre de l’oxyde de titane (TiCh) et de zircone (ZrCh) à des teneurs comprises dans un domaine allant jusqu’à 3 %, notamment de 0,1 à 2,0 %, voire 1,0%.
La composition chimique de la laine minérale comprend typiquement moins de 0,1% en poids d’halogène, notamment de fluor.
Il va de soi que les différentes plages préférées décrites ci-avant peuvent être combinées librement les unes avec les autres, les différentes combinaisons ne pouvant toutes êtres énumérées par soucis de concision.
Du fait de sa composition, la laine minérale peut présenter l’avantage d’être à la fois biosoluble, à savoir avoir la capacité de se dissoudre rapidement en milieu physiologique, en vue de prévenir tout risque pathogène potentiel lié à l’accumulation éventuelle des fibres les plus fines dans l’organisme par inhalation, et de présenter une bonne résistance à très haute température. La résistance au feu d’un élément de construction correspond à la durée pendant laquelle l’élément conserve sa fonction portante, garantit l’étanchéité aux flammes et conserve son rôle d’isolant thermique. Le test incendie standard consiste généralement en une montée en température suivant la norme ISO 834, basée sur la courbe des températures d’un feu cellulosique.
De façon conventionnelle, la composition de laine minérale telle que décrite ci-dessus est obtenue par la préparation et la fusion d’un mélange de matières premières. Le procédé selon l’invention comprend une étape de fourniture d’un mélange de matières premières comprenant au moins 8,5% en poids d’une matière première de recyclage comprenant au moins 3,5%, de préférence au moins 4%, voire au moins 5% de magnésium, exprimé en poids d’oxydes. L’utilisation d’une telle matière première permet de s’affranchir de de dolomie et de magnésie et permet une meilleure qualité de fusion. Les autres matières premières peuvent être choisies parmi les matières premières conventionnellement utilisée dans la fabrication de laines minérales telles que le calcaire, la phonolite, la néphéline syénite, le feldspath, le basalte, le carbonate de sodium, les oxydes de fer. Leurs proportions respectives dans le mélange de matières premières sont déterminées par l’homme du métier en fonction de leurs compositions chimiques et de la composition chimique cible de laine minérale à obtenir. En particulier, le mélange de matières premières comprend de préférence au moins 1 %, plus préférentiellement, au moins 2%, voire au moins 3%, en poids de bauxite en tant que porteur d’alumine.
La matière première de recyclage peut être un sous-produit issu du traitement de scories d’aluminium (aussi appelée sait slag, black dross, white dross ou sait cake ) provenant de la fabrication et/ou de recyclage d’aluminium métal. Dans la fabrication d’aluminium, les scories de première transformation qui se forment à la surface des cuves contiennent un pourcentage élevé d’aluminium métallique. Ces scories sont donc en général traitées, par exemple dans des fours rotatifs, pour récupérer l’aluminium qu’elles contiennent. En particulier, dans certaines technologies des sels de traitement peuvent être ajoutés lors de cette deuxième transformation. Les scories de deuxièmes transformation, qui contiennent de faibles proportions d’aluminium métallique, peuvent être à leur tour traitées pour en extraire l’aluminium métallique résiduel et recycler les sels de traitement. Certains sous-produits de ce traitement, constitués principalement de mélanges d’oxydes et essentiellement dépourvu de résidu métallique, peuvent être utilisés en tant que matière première de recyclage dans le procédé selon l’invention. Ces sous-produits peuvent à leur tour être soumis à certains traitements (granulation, séchage, calcination, etc) avant leur utilisation dans le procédé selon l’invention. Outre le fait de diminuer la quantité d’eau résiduelle et d’autres éléments volatils tels que les halogènes et l’ammoniac, la calcination, par exemple dans un four tubulaire rotatif, permet d’améliorer la distribution granulométrique. La matière première de recyclage n’est cependant pas limitée à ces exemples.
La matière première de recyclage a typiquement une composition chimique, exprimée en poids d’oxydes, comprenant :
A1203 50 à 80%, de préférence 60 à 75% ;
Si02 2 à 25%, de préférence 5 à 50% ;
MgO 3 à 20%, de préférence 5 à 15% ;
Le203 0,5 à 10%, de préférence 1 à 8%.
Elle comprend typiquement moins de 0,9%, de préférence moins de 0,6%, en poids d’halogène, notamment fluor et chlore. La présence d’halogènes nécessite en effet des installations coûteuses de traitement des fumées. Dans un mode de réalisation particulier, la matière première de recyclage est notamment exempte de fluor, c’est-à-dire qu’elle comprend moins de 0,1% en poids de fluor.
La matière première de recyclage a de préférence une composition telle que le rapport massique AhOVMgO est supérieur à 8. Un tel rapport est particulièrement avantageux pour obtenir la laine minérale selon l’invention sans nécessiter d’ajout de dolomie La matière première de recyclage est de préférence exempte de particules métalliques, notamment d’aluminium métallique. De faibles quantités d’aluminium métallique, (typiquement jusqu’à 2%, de préférence jusqu’à 1%, plus préférentiellement jusqu’à 0,5%, en poids) peuvent néanmoins être présentes, en particulier lorsque la matière première de recyclage est un sous-produit du traitement de scories d’aluminium. De même, de faibles quantités de nitrure d’aluminium (typiquement jusqu’à 3%, de préférence jusqu’à 2%, plus préférentiellement jusqu’à 1%, en poids) peuvent également être présentes, en particulier lorsque la matière première de recyclage est un sous-produit du traitement de scories d’aluminium. D’un point de vue minéralogique, la matière première de recyclage est essentiellement exempte de carbonates, c’est-à-dire qu’elle comprend au plus 5%, de préférence au plus 2%, plus préférentiellement au plus 1%, voir au plus 0,5% en poids de carbonates. Elle comprend de préférence au moins 20%, voire au moins 30%, et généralement jusqu’à 80%, voire jusqu’à 60%, en poids de phase amorphe. Des proportions importantes de phase amorphe favorisent la fusion. Elle peut comprendre au moins 10%, voire au moins 20%, et généralement jusqu’à 50%, en poids de phase cristalline de type spinelle comprenant du magnésium (Mgi-xMxAh-yM’yCL M et M’ étant des métaux de transition).
Le mélange de matières premières est typiquement sous forme pulvérulente. En particulier, le mélange de matières premières ne comprend de préférence pas de briquettes. L’étape de fusion peut être réalisée de différentes manières connues, notamment par fusion dans un four à flammes ou par fusion électrique. Elle n’est en général pas réalisée dans un four de type cubilot. Les compositions de fibres minérales visées par la présente invention sont peu compatibles avec ce mode de fusion du fait notamment des teneurs relativement élevées en alcalins. Les mélanges de matières nécessaires pour atteindre ces compositions ont en effet tendance à passer rapidement de l’état solide à un liquide à faible viscosité pouvant recouvrir les particules de coke et empêcher la combustion. Les fours cubilots favorisent également l’évaporation des alcalins, générant non seulement des pertes de matière mais également des problèmes environnementaux ou de sécurité du fait de la réactivité élevée de ces derniers avec d’autres envols tel que le soufre.
Le four à flammes comprend au moins un brûleur, aérien (les flammes sont disposées au- dessus du bain de matière fondue et le chauffent par rayonnement) ou immergé (les flammes sont créées directement au sein du bain de matière fondue). Le ou chaque brûleur peut être alimenté par divers combustibles tels que le gaz naturel ou le fioul. Par « fusion électrique », on entend que le mélange vitrifïable est fondu par effet Joule, au moyen d’électrodes immergées dans le bain de matière fondue, à l’exclusion de toute utilisation d’autres moyens de chauffage, tels que des flammes. Le mélange vitrifïable est normalement réparti de manière homogène sur la surface du bain de matière fondue à l’aide d’un dispositif mécanique, et constitue ainsi un écran thermique limitant la température au- dessus du bain de matière fondue, si bien que la présence d’une superstructure n’est pas toujours nécessaire. Les électrodes peuvent être suspendues de manière à plonger dans le bain de matière fondue par le dessus, être installées dans la sole, ou encore être installées dans les parois latérales de la cuve. Les deux premières options sont généralement préférées pour les cuves de grandes dimensions afin de répartir au mieux le chauffage du bain de matière fondue. Les électrodes sont de préférence en molybdène, voire éventuellement en oxyde d’étain. Le passage de l’électrode en molybdène à travers la sole se fait de préférence par l’intermédiaire d’un porte- électrode en acier refroidi à l’eau. L’étape de fusion peut également mettre en œuvre à la fois une fusion flammes et une fusion électrique, par exemple en employant un four à flammes également muni d’électrodes en parois latérales servant à accélérer la fusion du mélange vitrifïable.
Conventionnellement, le type de laine minérale visé par le procédé selon l’invention est fïbré par des procédés de centrifugation dits « externes », par exemple du type de ceux utilisant une cascade de roues de centrifugation alimentées en matière fondue par un dispositif de distribution statique, comme décrit notamment dans les brevets EP 0465310 ou EP 0439385. La composition de laine minérale décrite ci-dessus permet cependant également un fïbrage par centrifugation dit « interne », c’est-à-dire ayant recours à des centrifugeurs tournant à grande vitesse et percés d’orifices, réduisant signifîcativement la quantité d’infïbrés. Ce procédé est notamment décrit dans les brevets EP 0189354 ou EP 0519797. L’étape de fïbrage est ainsi de préférence réalisée par centrifugation interne.
La présente invention concerne également l’utilisation d’une matière première de recyclage, ou d’un mélange de matières premières comprenant comprend au moins 8,5% en poids de celle-ci, pour la fabrication de laine minérale ayant une composition chimique, exprimée en pourcentage pondéral d’oxydes, comprenant :
Si02 30-50%
A1203 15-35%
CaO 5-25% MgO 1-25%
Fe203 2-15%
Na20+K20 >10% caractérisée en ce que la matière première de recyclage comprend au moins 3,5% de magnésium, exprimé en poids d’oxydes, et est essentiellement exempte de carbonates. Le mélange de matières premières est par ailleurs de préférence exempt de dolomie et de magnésie. L’utilisation de la matière première de recyclage telle que décrite ci-dessus, et plus généralement d’un mélange de matières premières comprenant celle-ci, permet de réduire significativement les émissions de dioxyde de carbone provenant de la fusion des matières premières.
La présente invention a également pour objet une laine minérale susceptible d’être obtenue par le procédé décrit ci-dessus. Une telle laine minérale comprend au moins 8,5% en poids d’une matière première de recyclage comprenant au moins 3% de magnésium, exprimé en poids d’oxydes, ladite matière première de recyclage étant essentiellement exempte de carbonates, et présente une composition chimique, exprimée en pourcentage pondéral d’oxydes, comprenant :
Si02 30-50%
A1203 15-35%
CaO 5-25% MgO 1-25%
Fe203 2-15%
Na20+K20 >10%.
L’invention a également pour objet un produit d’isolation thermique comprenant une laine minérale telle que décrite ci-dessus. Un tel produit se présente notamment sous la forme de rouleaux ou de panneaux. Il peut être employé par exemple dans des bâtiments, dans l’industrie ou dans des moyens de transport, notamment ferroviaire ou maritime. Il est particulièrement adapté à des applications dans lesquelles il peut être amené à subir des températures élevées, soit en continu (isolation de fours ou étuves domestiques ou industriels, de conduites de transport de fluides) soit de manière accidentelle, dans un rôle de protection contre le feu (portes anti-feu, isolation de navires, de tunnels ou de plateformes off-shore...).
Plus généralement, le produit selon l’invention peut être employé pour isoler thermiquement tout type de bâtiments, tertiaires ou d’habitation (collective ou individuelle). Il peut par exemple être utilisé dans des systèmes d’isolation par l’extérieur, pour l’isolation de maisons à ossature bois, dans des panneaux sandwichs, dans des conduits de ventilation etc...
Les caractéristiques décrites ci-dessus en relation avec le procédé selon l’invention, notamment concernant la composition de laine minérale, le mélange de matières premières et la matière première de recyclage, s’appliquent également aux autres aspects de l’invention (utilisations de la matière première de recyclage ou du mélange de matières premières comprenant celle-ci, la laine minérale ou le produit d’isolation) bien que celles-ci ne soient pas répétées par soucis de concision.
Les exemples qui suivent illustrent l’invention de manière non-limitative.
Exemples
Des productions de laine minérale ayant une composition chimique cible telle que présentée au tableau 1 ont été réalisées à partir de différents mélanges de matières. Le mélange de matières premières de l’exemple comparatif Cl est un mélange classique comprenant de la dolomie comme porteur de magnésium. Dans l’exemple II selon l’invention, la dolomie a été totalement substituée par une matière de recyclage selon l’invention. Les compositions des mélanges de matières premières sont détaillées au tableau 2. Le tableau 3 présente la composition chimique de la matière de recyclage. [Tableau 1]
Figure imgf000013_0001
[Tableau 2]
Figure imgf000013_0002
[Tableau 3]
Figure imgf000013_0003
Lors des différentes campagnes de production, il n’a pas été observé de décrépitation au cours des fusions de mélanges de matières premières de l’exemple II. Cela a pour effet une réduction importante de la quantité d’envol et du risque d’obstruction des régénérateurs par rapport à l’utilisation d’un mélange de matières premières de l’exemple Cl. La stabilité de la composition du bain fondu est également améliorée par rapport à l’exemple Cl. Enfin il a également été observé une diminution de 2 à 5% des émissions de C02 lors de la fusion de mélanges de matières première de l’exemple II par rapport à celui de l’exemple Cl.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication de laine minérale ayant une composition chimique, exprimée en pourcentage pondéral d’oxydes, comprenant :
SÎ02 30-50% A1203 15-35%
CaO 5-25%
MgO 1-25%
Fe203 2-15%
Na20+K20 >10% ledit procédé comprenant : la fourniture d’un mélange de matières premières ; la fusion dudit mélange de matières premières pour obtenir une matière fondue ; le fïbrage de la matière fondue ; caractérisé en ce que le mélange de matières premières est sous forme pulvérulente et comprend au moins 8,5% en poids d’une matière première de recyclage comprenant au moins 3% de magnésium, exprimé en poids d’oxydes, ladite matière première de recyclage étant essentiellement exempte de carbonates, et en ce que le mélange de matières premières est exempt de dolomie et de magnésie.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition chimique de la laine minérale comprend moins de 0,1% en poids d’halogène.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière première de recyclage comprend moins de 0,9%, de préférence moins de 0,6%, en poids d’halogène.
4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matière première de recyclage est exempt de fluor.
5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la matière première de recyclage comprend jusqu’à 2% en poids d’aluminium métallique.
6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la matière première de recyclage a une composition chimique, exprimée en poids d’oxydes, comprenant :
A1203 50 à 80% ;
Si02 2 à 25% ;
MgO 3 à 20% ; Fe203 0,5 à 10%.
7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la matière première de recyclage présente une composition chimique, exprimée en poids d’oxydes, dont le rapport massique AhCh/MgO est supérieur à 8.
8. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7 ; caractérisé en ce que le mélange de matières premières ne comprend pas de briquettes.
9. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le mélange de matières premières comprend au moins 1% en poids de bauxite.
10. Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la fusion du mélange de matières premières est mise en œuvre dans un four à flamme, notamment un four à brûleurs immergés, et/ou par fusion électrique.
11. Procédé selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le fïbrage est réalisé par centrifugation interne.
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