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La présente invention se rapporte à des matériaux capables de résister aux hautes températures et aux agents chimi- -ques et même à l'action combinée des hautes températures et des agents chimiques.
La demanderesse a trouvé que l'olivine naturelle, le péridot, la dunite et les roches similaires même si elles contien- -nent une plus ou moins grande proportion de matières étrangères, forment une matière première remarquable pour la préparation d'une substance et d'objets réfractaires et résistant aux agents chimiques On peut obtenir, conformément à l'invention des briques pour fours et autres appareils pour l'industrie chimique ou métallurgique etc.. en olivine amenée à la forme appropriée par taille, sciage, polis- -sage etc.... L'olivine la plus appropriée à cet objet est celle dont la teneur en MgO est oomprise entre 40 et 55% en poids (teneur calculée sur la roche déshydratée et calcinée). La teneur en silice de la roche ne doit pas dépasser 48% et de préférence même 44%.
Il a été reconnu de plus qu'on peut employer de l'olivine contenant une certaine proportion de substances de transf ormation hydratées
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telles que la serpentine. En général la teneur ensubstances de transformation hydratées ne doit pas dépasser sensiblement 10% et de préférence être inférieure à 5%.
L'olivine contenant une plus grande proportion de produits de transformation hydratés ne peut en général être utilisée pour la construction, qu'après un réchauffage soigneusement gradué et lent* On peut également utiliser l'oliTine contenant du fer sous forme d'ortho-silicates, même si la proportion de FeO est relatiTement considérable (25% et plus), ce qui est d'au- -tant plus surprenant que l'on sait que les combinaisons du fer telles que les silicates abaissent la température de fusion des ma- -tières céramiques comme l'argile réfractaire dans de fortes pro- #portions'. On peut employer utilement de l'olivine contenant moins de 12% de FeO, la teneur en FeO étant de préférence de 4 à 10%.
Bien qu'il était connu que l'rotho-silicate de magnésium possédait un point de fusion très élevé, il était néanmoins impossi- -ble de prévoir que la roche naturelle contenant une plus ou moins grande proportion d'impuretés pouvait être utilisée pour résister à de très hautes températures. On sait en effet que la quartzite éclate facilement lorsqu'elle est chauffée en raison de phénomènes de polymorphie; de même la magnésite naturelle lorsqu'elle est ohauf- -fée, change de volume et perd sa cohésion. Il en est de même de l@ substances telle que la stéatite ou la serpentine qui perdent leur cohésion déjà aux températures entre 800 et 13000 en raison de leur déshydratation.
C'est pourquoi il est compréhensible que l'on ait employé jusqu'à présent comme matières réfractaires uniquement des matières artificielles obtenues par exemple par calcination de mélm- -ges de particules de matières premières réunies par un liant. L'em- -ploi de l'olivine naturelle est Tenu si peu à l'esprit des techni- -ciens que l'on s'est efforcé jusqu'à présent d'obtenir artificielle- -ment l'ortho-silicate de magnésium par des procédés compliqués et peu économiques (procédé chimique par fusion), ce qui, d'ailleurs, n'a donné aucun résultat technique intéressant.
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Les essais ont prouvé que les matériaux de construction obtenus à partir de l'oliTine naturelle gardent leur résistance d'une manière surprenante même lorsqu'ils sont chauffés à de très hautes températures allant jusqu'à 1800 C; en même temps ils se font remarquer par une résistance considérable aux agents chimiques, particulièrement aux réactifs alcaline.
Des recherches plus approfondies ont montré que l'on pouvait employer avantageusement de l'olivine en menus fragments en grain ou en poudre, ces matières étant obtenues par le travail habituel de la roche pour obtenir des pierres de construction ou encore être prises à l'état naturel sous forme de sable olivineux.
On obtient ainsi des matériaux de construction; on prépare ainsi en mélangeant les grains d'olivine de dimensions appropriées avec des liants convenables, des objets comprimés, coulés, des mortiers ' des enduits etc... et en particulier des briques obtenues par la liaison intime des particules. On peut employer comme liants des substances organiques ou inorganiques, ensemble ou séparément, telles que le silicate de magnésie colloïdal, la magnésie, l'hy- -droxyde de magnésium, le talc, les substances calcaires, l'argile, etc.. ou encore le goudron, la poix, l'asphalte etc..
Enfin, on peut également employer des liants du genre de ceux employés dans la fabrication des objets en amiante ou en stéatite (bougies d'allumage en stéatite).
On peut employer le mélange d'olivine et de liants à l'état naturel avant ou après moulage; on peut également employer ce mélange après grillage à température appropriée (1000 à 1500 C) On obtient des pièces moulées telles que briques, blocs, plaques, tubes, moufles etc.. en moulant la substance avec ou sans pression et en grillant ensuite le mélange.
L'olivine traitée de cette manière peut contenir une de proportion encore plus grande queYcelle prévue ci-dessus en corps étrangers tels que produits de transformation hydratés, sels de fer etc...
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Dans beaucoup de cas il est avantageux.. d'ajouter des @ substances capables de se combinée à la silice.; si/Les briques viennent par exemple au contact de laitiers acides il est posai- -ble que la silice vienne les imprégner en formant des silicate acides qui abaissent le point de fusion des briques. Dans de tels cas, on peut en ajoutant en quantités appropriées, des substances telles que de la magnésie ou de la magnésite grillée mais encore capable de réagir, faire en sorte que la silice est combinée de la manière la moins nuisible possible à savoir de préférence l'orthosilicate de magnésium. En principe on ne doit pas ajouter plus de 25 à 30% de magnésie et même il est préférable de se maintenir en dessous de cette limite ( 10%) et même moins).
L'addition de combinaisons contenant du magnésium s'est montrée avantageuse quand on atilise de l'olivine contenant du fer sous forme d'orthosilioate; dans ce cas le fer peut s'oxyder de maniè- -re à former Fe2O3 ce qui enrichit les matières siliceuses en . silice; cette silice peut, en présente d'une matière telle que la magnésie, se trouver combinée à nouveau sous forme d'orthosilica- -te.
De même l'addition de magnésie ou de matières riches en magnésium est avantageuse quand la roche contient outre l'olivine d'autres substances riches en magnésium telles que le métasilica- -te de magnésium, par exemple sous forme d'enstatite ou d'amphi- -bole; il se produit alors la réaction suivante à température élevée: MgSi03 + MgO = Mg2 SiO4
Des recherches ont montré que l'on peut avantageuse- -ment former des briques etc.. à partir d'olivine naturelle en employant de l'orthosilicate artificiel comme liant, seul ou avec d'autres liants.
On emploie, par exemple de l'olivine en menus fragments mélangée avec des substanees capables de former de l'orthosilicate telles que les hydrosilicates de magnésium -- ou des substances contenant du magnésium en ------------------- plus ou moins grande quantité telles que la magnésie, ou encore
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des substances formant de la magnésie, fin @ le mélange ainsi formé- est traité de manière à laisser se former l'or- -thosilicate de magnésium; les substances formant de l'ortho- -silioate de magnésium telles que la serpentine, le talc, l'enstatite peuvent d'ailleurs se trouver dans l'olivine na- turelle employée, en quantité suffisante ou non.
Exemple 1: on part d'un mélange en poudre ou an grains contenant principalement de l'olivine à laquelle est ajouté du talc ( stéatite, pierre ollaire pulvérisée), de la serpentine etc.. Ainsi que de la magnésite grillée caustique en des proportions telles qu'il puisse se former de l'ortho- -silicate de magnésie. On y incorpore de l'eau, le cas échéant, à l'aide de liants organiques tels que de la mélasse de manière à rendre la masse complètement humide ou plastique avec ou sans pression. Les briques une fois moulées sont soumises à un gril- -lage par exemple à une température de 1300 à 1500 C. On con- -tinue le grillage jusqu'à ce qu'il se forme une masse suffi- -sante d'otthosilicate de magnésium, le cas échéant jusqu'à ce que la quantité d'orthosilicate de magnésium qui peut se former pratiquement soit obtenue intégralement.
La proportion par exemple entre le talc et l'oxyde de magnésium peut varier à l'intérieur de certaines limites. Il est parfois utile d'em- -ployer un excès d'oxyde de magnésie pour la raison donnée ci-dessus; la proportion entre l'olivine naturelle et l'ortho- -silicate de magnésium artificiel auquel sont ajoutées les au- -tres matières étrangères, de même que la durée du chauffage sont déterminées de préférence de manière que le produit final soit constitué principalement en particules de roche naturelle cimentées par l'orthosilicate synthétique.
Il n'est pas nécessaire pour obtenir de telles briques , d'amener les composants à la température de fusion.
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Des températures de grillage beaucoup plus basses sont au con- -traire suffisantes. On peut aussi faciliter la réaction par l'addition de petites quantités de substanees telles que des silicates, borates ou carbonates alcalins qui ont une influence favorable sur les réactions entre silicates ; peut aussi choisir des matières premières qui contiennent déjà de telles substances.
Dans un autre mode d'exécution de l'invention on utilise un mélagge de roches ou de sable olivineux en menus fragments et on le fait reoristalliser partiellement afin de cimenter les particules d'olivine ou de les faire grossir si- -multanément. Une telle reoristallisation se fait à des tempéra- -tures relativement peu élevées et notamment inférieures au point de fusion de l'orthosilioate de magnésium, surtout si l'on ajoute des substances favorisant la recristallisation. On peut employer à cet effet les silicates, borates, chlorures, nitrates, phosphates alcalins, les nitrates, borates, chlorures et phospha- tes alcalino-terreux, du zinc, du manganèse ou du fer ferrique et ferreux ainsi que les silicates, phosphates, borates des mé- -taux à trois et quatre valences eto..
On peut également faire former les substanees favorisant la cristallisation telles que le nitrate ou le chlorure de magnésium à l'intérieur de la masse, par exemple en traitant la masse avec une quantité suffisante d'acide minéral approprié. On peut par exemple laisser agir l'a- -cide minéral sur une portion de la matière olivineuse employée et mélanger cette --- portion ainsi traitée avec le reste de la matière olivineuse, après qnoi l'ensemble est soumis à la recris -tallisation. Si les matières premières contiennent des substan- -ces favorisant la recristallisation on peut diminuer ou suppri- -mer l'addition de ces substances.
Si l'on emploie de l'olivine
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contenant du fer il se produit à la surface des grains oris- -tallins chauffés en atmosphère oxydante, de l'oxyde Fe203 qui sert à favoriser la cristallisation; le chauffage peut d'ailleurs se faire alternativement en atmosphère oxydante ou réductrice auquel cas il est avantageux d'ajouter aux ma- -tières premières employées des substances riches en magnésium telles que de la magnésie grillée en quantité telle que la silice combinée originellement à FeO se trouve saturée par la magnésie, de sorte que l'on peut, le cas échéant, employer un excès de substances riches en magnésium. En général il suffit d'employer de faibles quantités de substances favorisant la cristallisation (environ 0.1 à 3%).
Dans certains cas on peut ajouter une proportion plus forte jusqu'à 5 et 10% et même davantage. La recristallisation peut se faire en un ou plu- -sieurs stades à des températures allant par exemple de 500 à 1500 ; ainsi on peut d'abard sécher et chauffer légèrement et ensuite après un certain délai amener à des températures supérieures. Par exemple, on peut amener les oorps moulés à un état permettant leurs transport par pression ou par chauf- -fage préliminaire, la recristallisation se faisant plus tard, au lieu d'emploi si on le désire. La durée du chauffage peut aller de plusieurs heures à plusieurs jours.
Dans certains cas on peut ajouter à la masse d'autres substances étrangères mais en quantité strictement mesurée, par exemple l'addition de liants en quantité minime peut faciliter la prise de la masse en favorisant la formation de l'orthosilicate de magné- -sium.
Exemple 2: De l'olivine en menus fragments ou du sable olivineux dont les grains # ont une di- -mension appropriée, est mélangée avec 2 à 5% d'une solution de silicate de soude à 38 Bé, le mélange étant chauffé, après moulage s'il est nécessaire, pendant environ 10 heures à des
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températures d'environ 1000 .
Exemple 3 : Des grains d'olivine de dimensions appro- -priées sont traités par un acide étendu de manière à former du nitrate de magnésie en faible proportion. La masse est moulée, séchée pendant quelques heures à 6000 et finalement portée pendant une heure à 1000 .
Il a été reconnu avantageux de former le mélange initial à partir de particules de dimensions différentes de sorte que les particules les plus petites remplissent les interstices entre les particules plus grosses d'une manière plus ou moins complète. Pour cela on choisit les dimensions des grains de manière que le produit présente encore une certaine porosité. On peut obtenir par exemple de bons ré- -sultats en préparant des mélanges dont la moitié par exemple \de moins de 0,5 m/m et le reste par des grains est constituée par des grains allant par exemple de 1 à 4mm.
Dans un mode d'exécution une partie 10% par exemple de l'oli- -vine est amenée à un degré de pulvérisation particulièrement élevé ( par exemple des grosseurs de grains de 0.01mm) afin d'obtenir des masses plastiques faciles à mouler, les grains très fins étant mélangés avec le reste de l'olivine en grains plus grossiers. On peut encore favoriser la formation de la masse finale par l'addition de substances corrosives telles que les nitrates que l'on fait agir de préférence pendant la mouture.
On peut également utiliser pour obtenir des bri- -ques en divine en menus fragments, des variétés d'olivine qui contiennent des masses importantes de produits de trans- -formation hydratés tels que la serpentine ou le talc. Les briques obtenues avec une proportion allant jusqu'à 40% et davantage de tels produits de transformation montrent une résistaice remarquable surtout lorsque la fabrication se fait
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en présence de combinaisons magnésiennes plus ou mains riches en magnésium telles que la magnésie, la magnésites grillée etc..
On peut enfin employer aussi des silicates hydratés tels que la serpentine etc.. à condition d'ajouter des combinaisons de magnésium telles que la magnésie, l'hydroxyde de magnésie, le carbonate de magnésie mélangés ou non à des silicates contenant une proportion plus grande de magnésie par rapport à la silice que la proportion 2 à 1 (par exemple de la magnésie impure).
Cette addition se fait de manière à former de l'olivine au mo- -ment du grillage du mélange, de la magnésie en quantité moins forte restant présente dans le mélange. On peut utiliser des silicates magnésiens, naturels hydratés ou des roches contenant de tels silicates en quantité notable après chauffage s'il y a lieu à une température appropriée pour les déshydrater plus ou moins complètement, la masse étant utilisée de manière à former des briques etc.. après formation d'orthosilicates de magnésie.
On peut également incorporer aux matières incorporées des additions diverses destinées à donner telle ou telle qualité au produit final; ainsi on peut utiliser en proportions appro- -priées des substances alumineuses, telles que l'argile, le kaolin, la bauxite etc..; le produit obtenu est très réfractaire et présente en outre des propriétés mécaniques intéressantes, particulièrement une résistance considérable à la compression à haute température. Le choix des substances et leurs propor- -tions sont choisie de manière que le produit final grillé consiste principalement en orthosilicate de magnésie avec des proportions d'aluminates de magnésium destinés à donner au produit les propriétés voulues; d'autres constituants tels que de la magnésie etc.. peuvent se trouver incorporés dans la masse.
Exemple 4 : parties en poids d'olivine en menus morceaux, deux parties de nitrate de magnésie et 2 parties
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d'argile réfractaire sont mélangées d'une manière intime et moulées s'il y a lieu en présence d'un liquide approprié et d'une faible proportion de liants* On obtient après grillage à 1300 pendant 6 heures des pièces moulées assez résistantes pour résister aux charges qui leur sont imposées à des tempé- -ratures allant jusqu'à 1660 et plus.
On peut de plus améliorer la résistance mécanique des matériaux par addition de combinaisons du fer, particuliè- -rement des oxydes de fer ou des matières contenant ces oxydes ; il en résulte également des avantages supplémentaires, en ce qui concerne par exemple la conductibilité calorifique et éleo- -trique. Au lieu'd'employer des combinaisons du fer on peut employer des substances contenant d'autres métaux du groupe du fer. On a constaté le résultat surprenant suivant que des addi- -tions mêmes importantes d'oxyde de fer etc.. ne réduisent pas les qualités réfractaires de l'orthosilicate de magnésium à un point tel qu'elles puissent en empêcher l'emploi industriel.
On peut ainsi employer une proportion de combinaisons du fer allant par exemple jusqu'à la moitié de l'ensemble du mélange réfrae- -taire; des combinaisons du fer peuvent être utilisées d'une manière avantageuse sous forme de produite naturels à bon marché tels que des minerais de fer communs, comme la magnétite etc..
Il est particulièrement avantageux d'incorporer au produit des combinaisons de l'aluminium et des combinaisons du fer.
Exemple 5: On mélange 90 k d'olivine ferreuse (contenant 20% de FeO) avec 20 k de magnésite caustique (contenant 20% de FeO) en particules de dimensions appropriées; on moule le tout en présence d'eau et le cas échéant de liants tels que l'orthosilicate, la mélasse etc.:; le tout est séché ou grillé pendant 24 heures par exemple à des températures allant de 1200 à 1500 .
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Exemple 6 : On mélange 50 K de roche olivineuse pauvre en fer (contenant 50% de MgO, 6% de FeO et 44% de Si 02) 20 K de magnétite (contenant Sa% de Fe304 et 5% de SiOS) 10 K d'ar-
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-gile réfractaire (contenant 60% de sioz 30% d'Alto3, 10% 0,) et 20 K de magnésite grillée (contenant 75% de MgO, 5% de FeO, et 20% d'HO et Co2) en grains de dimensions appropriées ; moule le tout en présence d'eau, le cas échéant avec des liants tels que les orthosilicates, de la mélasse etc.. on le sèche et on le grille pendant 3 heures ou davantage à des températures allant de 1200 à 1500 .
On peut incorporer aux matières premières ou aux mélanges ou masses formées à partir d'elles d'autres substances ou combinaison pour donner au produit les propriétés désirées et leur permettre par exemple de résister à des agents mécani- -ques ou chimiques de différentes sortes. On peut ajouter par exemple des combinaisons d'éléments trivalents ou tétravalents à poids atonique élevé ( de préférence au-dessus de 40) tels que le titane, le chrome, le manganèse, le vanadium, le zirconium, l'yttrium, le lanthane le cérium etc.. ou leurs combinaisons ou encore des combinaisons de différentes substances ci-dessus.
Les mélanges obtenus conformément à l'invention peu- -vent être moulés, pressés, coulés, etc.. et former des masses à colorer, du mortier, des enduits etc.. et être amenés à dur- -cissement par ohauffage approprié. Les particules d'olivine peu- -vent être cimentées l'une à l'autre par des liants de différentes sortes ainsi qu'il a été dit, ou au moyen d'orthosilioate de magnésie obtenu syntétiquement ou cristallisé dans les intersti- -ces; les différentes méthodes ci-dessus pouvant être combinées.
Le moulage peut-être fait sous pression plus ou moins élevée .
Le chauffage peut se faire par tout procédé de grillage dans des fours appropriés en un ou plusieurs stades, le cas échéant à des températures élevées différentes. Par exemple on peut ame- -ner d'abord le mélange olivineux à l'état de corps moulé que
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l'on puisse transporter après compression et chauffage préli- -minaire combinés ou non, le produit étant ensuite grillé complètement par exemple au lieu d'emploi. On peut fabriquer des objets d'utilisation courante comme des fours eto.. en une seule pièce en réunissant des pierres d'olivine ou les briques formées à partir d'olivine au moyen de mortier fait conformé- -ment à l'invention à base d'olivine ou d'orthosilicate de magnésie.
REVENDICATIONS $yant ainsi décrit ** l'invention et se réservant d'y apporter tous perfectionnements ou modifications ----------- -------------- qui paraitraient nécessaires, en revendique comme ----- propriété exclusive et privative:
I.- Matériaux de construction utilisables dans l'in- -dustrie pour résister aux agents chimiques et aux hautes tem- -pératures et constitués entièrement ou presque entièrement par l'olivine naturelle, le péridot, la dunite ou autres roches analogues.
II.- Utilisation de la roche naturelle pour fours et usages analogues après taille, sciage, polissage ou autre tra- -vail de la roche olivineuse.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.