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Perfectionnements à la fabrication de produits réfractaires.
Cette invention a trait aux briques et autres
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pièces réfraotajres destinées à être utilisées à des températures élevées.
La valeur des briques r4hao%a>cs est dé.Jterm1nêe par leur résistance au retrait sons un chauffage continu et par leur résistance à 1 afritae, la scorifsoat3,on et à la déformation sous l'action de la charge. La deman-
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d-eresse a découvert que des briques, tuiles et autres pièces réfraotaires possédant des quali%4s supérieures en oe qui concerne les propriétés ci-dessus peuvent gtre fabriquées à bas prix à l'aide de bauîte blanche, de kaolin blanc "Georg1a Kl.orcd.3.la' et d'une argile r#frac- taire type bauxite dure appelée Geo1"pa G' clays par !Le procédé décrit ox-âsssous,
Les compositions chimiques de ces trois matières premières sont indiquées dans la table suivante qui donne des analyses d'échantillons typiques :
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<tb> Bauxite <SEP> Kaolin <SEP> blanc <SEP> Argile
<tb> blanche. <SEP> "Georgia <SEP> Georgia <SEP> G1
<tb>
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LonBiket Clay,.
Perte au feit 4,0 13,75 15,63 u 20 50,88 39,19 36,59 si0 1Y2,71 45,Z4 44,75 rio 8,45 ., 6I. 1,56 ?a 203 0,53 0143 1,22 0a0 0,18 Trace 0,42 1$fl 0,01 Zéro bzz ga.0 0,10 z0 60 0,10 101,00 100,83 100,44 On remarquera que ces matières sont toutes trois
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paarree en fondants, en particulier en fer et en alcalis.
On a aussi découvert que, dans la pratique imîtw- trielle, l'équilibre le plus désirable entre les diverses propriétés peut être obtenu dans les briques réfractai- res si le rapport entre l'alumine et la silice est d'en- viron 56 parties d'alumine pour 40 parties de silioe. Ce rapport donne un produit qui est plus rigide et dont le retrait constant est inférieur à celui des briques ayant une teneur plus élevée en alumine, et les briques de ce genre possèdent aussi une plus grande résistance à la compression que les briques plus riches en alumine. Le point de fusion et la porosité sont suffisamment élevés, pour toue les usages pratiques, dans les briques possé- dant ce rapport entre la silice et l'alumine.
On peut fabriquer un produit réfraotaire de très bonne qualité connu sous la désignation "N 10" en mélan- geant les trois matières premières dans les proportions approximatives suivantes : 55 % de bauxite blanche, 35 % de kaolin blanc "Georgia Klondike" et 10 % d'argile
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Geortia ri- Clay. Ces proportions peuvent varier de 1 ou 2 % au-dessus ou au-dessous des chiffres indiqués. Par exemple, une charge très satisfaisante peut être préparée
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à l'aide de : 128 parties en poids de bauxite blanche brute.
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87 - - -- de kaolin blanc ugeorea nondike- .
2U - - - d'argile brute Georgla Gl Clay,.
On broie ces ingrédients à un clogte de finesse ex- tr8me, de préférence de façon q1'ils passent à travers un tamis américain normal N 325 et on les mélange inti- mement en présence d'eau, par malaxage, par pétrissages
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répétas ou par d'autres procédés apJ#oiés, pour produire un mélange intime des trois ingrédients. Le mélange est alors façonné en pièces de forme appropriée à la manu-
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tention et est caloiné à une température de 15650 0. en- viron ou supérieure.
Le produit calciné est alors broyé pour constituer une fritte qui, de préférence, est amenée à un degré de division assez fin pour passer à travers un tamis américain normal N 8,
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60 parties environ da la frlÍ.tte ainsi préparée sont mélangées avec 40 parties environ du mélange brut pré céd& ment décrit, qui peut lui-même 3tre effeotuli à l'état humide ou à sec, et le mélange est pressé à sec sous une pression modérée, de l'ordre de 310 kgs par centimètre carré, pour constituer les briques ou autres pièces désio- rées. Il est bon que la matière contienne, après pressage,
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8 '10 environ d'eau.. Les briques ou aGies pièoeb pressées sont alors séchées et suites à une température de 1565 0. ou supérieure.
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La bauxite blanche, quoique très rtfractaire, subit un retrait: élevé, continu, et permanent anx hautes tempé- ratures, elle ne devient imperméable que vers 1788 C. et elle est sensiblement non-plastique, de sorte qu'elle ne possède qu'une faible résistance mécanique. L'argile de
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Elondite est un kaolin mou, blanc et non-plastique. Elle
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compense le retrait de la bauxite dans des briquesqui sont cuites à. 1565' C. environ et joue en outre le double rôle d'augmenter la teneur en silice du produit et de donner de la rigidité aux hautes températures.
Ce kaolin employé seul ne devientpas imperméable au- dessons de 1538 C, et ne possède qu'une faible résis- tance mécanique à l'état brut. L'argile type bauxite Georgia G1 Clay possède un degré de plasticité oonsidé- rable et joue, dans ce mélange, le double rôle d'aug- menter encore la teneur en silice et de donner de la rigidité aux hantes températures, mais est principalement employée pour donner au mélange initial une résistance temporaire suffisante pour le moulage et la manutention.
L'argile Gl contribue aussi à la résistance mécanique finale du produit.
Le choix de la valeur de la pression sous laquel- le le mélange final doit être pressé à sec est assez important. Pour assurer les meilleurs résultats, il convient qu'elle soit comprise entre 150 Kgs et 390 Kgs par centimètre carré environ et qu'elle soit préféra- blement voisine de 310 kgs par cm2 Une pression supé- rieure de l'ordre de 780 kgs par centimètre carré, par exemple, donne un produit plus dense et possédant une résistance plus grande à la compression, mais ré- sistant moins à l'effritement en raison de sa densité plus grande.
Les propriétés des briques produites par ce procédé particulier sont indiquées dans la table sui- vante, qui donne aussi les propriétés correspondantes d'une brique rériactaire ordinaire du commerce de première qualité, et d'une brique réfractaire du com- merce riche en alumine.
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<tb>
Bri <SEP> que <SEP> Brique <SEP> Brique
<tb>
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N 10, réfraotaire iéfoeac%aioeo
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<tb> ordinaire <SEP> de <SEP> riche <SEP> en
<tb>
<tb> la <SEP> meilleure <SEP> alumine.
<tb>
<tb> qualité.
<tb>
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Densité réelle ,94 z, 70 3,121 Densité apparente a,113 8,148 alIS6 Porosité a7,1 $ 19,0% 31,4 % Montre PYrOmétrique équivalente. Montre 36 Montre 3R33 Montre 36 Point de fusion 1810 C. 17aao C 1810 C.
Essai de ohar ge 3 1,75 K;. par om pendant une henre Compression Compression Compression à 1530 C. 3 %. 13,8 % 6,5 % Essai de charge Compression Affaissement Affaissement 3,5 Kgs.par cm. 5;J!/D à 1580 C. en moins d eu- en moins d tQ<
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<tb> ne <SEP> heure, <SEP> ne <SEP> heure.
<tb>
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Essai d'efiritement normal du Tas d'effriMellon Institute tement . 6, 4 v 19,4 %
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<tb> Essais <SEP> de <SEP> soorifioation <SEP> normaux <SEP> du
<tb> Mellon <SEP> Institute:
<tb>
<tb> Briques <SEP> non <SEP> atta-
<tb>
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quées. 87,9 % 85,9 % 84,3 $
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<tb> Briques <SEP> ayant <SEP> subi
<tb>
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une érosion 5,8 % 1&,1 $ 3,1 zoo Briques scorifidea 6,3 % 1,0 % 18,6 % Il ressort évidemment de ces propriétés et ré-
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sultats d'essai que ces briques sont éminemment aptes à résister aux conditions de service les plus sévères, et ceci a aussi été démontra par des essais réels dans des
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fours dans lesquels ces briques ont r4aisté à des ter,o- ratures atte3,gnant 1760 0. ou 1815 0. , à des actions de chauffage et de refroidissement répétées et à des chocs mécaniques intenses pendant de longues périodes
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de temps et avec un retrait infdrienr à 1 %.
L'examen microscopique de ce produit a montra qu'il n'est composé que de deux éléments ou phases,
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savoir un élément cristallin possédant les poeoprià%4s optiques de la mullite E3,,0 . &8108 ) et un éiênent
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vitreux. L'élément cristallin se présente sous forme de cristaux très petits dont la gros se or moyenne est de l'ordre de 0,004 x 0,001 mm. Des cristaux plus gros sont occasionnellement rencontrés, la grosseur maximum étant d'environ 0,015 x 0,00 mm. Les cristaux possèdent une gros seun très uniforme et sont distribués uniformément dans toute la masse.
On oonstate qu'ils produisent une extinction parallèle, possèdent un allongement (élonga- tion) positif et un indice de réfraction moyen de 1,65 environ. Cet indice montre que les cristaux sont consti- tués par de la mullite presque pore et contiennent très peu de Fe2O3 ou de TiO2 en solution solide. Par consé- quent, ces oxydes et les bases indiquées par l'analyse paraissent être contenue entièrement dans le verre.
Un autre produit désirable du même type général, connu sous la désignation "N 9", peut être fabriqué en mélangeant les mêmes matières premières que les trois sus-indiquées, âans les proportions approximati- ves suivantes : bauxite blanohe 80 %, kaolin blano "Georgia klondike" 10% et argile Georgia G1 Clay 10 % Par exemple, la charge peut contenir :
174 parties en poids de bauxite blanche brute.
21 - - - de kaolin blanc "Georgia klondike" brut.
21 " " " d'argile brute "Georgia G1 Clay".
A l'aide de ce mélange, on forme une fritte qu'on malaxe avec un liant brut supplémentaire, on presse le mélange à sec et on cuit les briques de la manière décrite au. sujet du premier exemple. Le produit résultant est un peu plus poreux que le produit décrit en premier lieu. Il résiste aux essais de charge, d'ef- fritement et de scorification presque aussi bien que
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la matière "N 10".
Les compositions chimiques des deux produits ohoi- sis à titre d'exemple sont représentées dans la table suivante :
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<tb> NI, <SEP> 9 <SEP> N <SEP> 10
<tb>
<tb> Perte <SEP> au <SEP> feu <SEP> 0,22 <SEP> 0,28
<tb>
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sioz 34t89 39,90
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<tb> AI2O3 <SEP> 61,39 <SEP> 56,38
<tb>
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Fe203 1,11 0, 89
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<tb> TiO <SEP> 2,72 <SEP> 2,65
<tb>
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CaO 0,88 opus 1t0 0,&7 O'eb
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<tb> Na2O <SEP> zéro <SEP> 0,06
<tb> 100,88 <SEP> 100,69
<tb>
On remarquera que ces produits ne contiennent
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que de faible q1.lanti tés d'oxydes de fer et de métaux alcalins, ce qui a une grande influence sur le pouvoir
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refra0taire des produits à base d'argile et sur leur dorée effective, ainsi que l'a découvert l'inventeur.
L'inventeur attribue les propriétés supérieures de ces produits en partie à cette faible teneur en fer et en alcalis et en partie à la structure interne avantageuse produite par la finesse du broyage et le malaxage intime des ingrédients et par le degré de pression appliqué dans le pressage du mélange :anal.
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Quoique on ait me11\;
ion partioulièreaent la bauxite blanche, le kaolin blanc "Georgia klondike" et l'argile Georgia G1 Clay, il est bien entendu que ces désignations comprennent toutes les bauxites et ar- giles dont les compositions analytiques sont approxi-
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mativement celles sus-indiquées pour ces matières particulières, et que l'invention comprend l'utilisa- tion de bauxites et d'argiles équivalentes de ce genre,
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ou de mélanges d'autres argiles ayant les compositions analytiques et propriétés approximatives des mélanges particuliers décrits ci-dessus.
On trouve de la bauxite blanche dans plusieurs localités des Etats-Unis d'Amérique, comme par exemple près de Ellasville, Comté de Putnam, Etat de Qeorgia, et on en trouve aussi dans la Guyane anglaise.
On extrait le kaolin blanc "GEorgia klondike" près de MoIntyre, Comté de Wilkinson, Etat de Georgia, et l'argile Georgia G1 Clay. près de Goidon, Comté de Wilkinson, Etat de Georgia.
Et!. Europe, il existe de la bauxite blanche en Dalmatie, par exemple : le kaolin de Zettlitz, près Carlsbad, peut être substitué au kaolin "Georgia Klondike" et à l'argile Georgia G1 Clay, et, si l'on fait usage de bauxite dalmatienne pour la fabrica- tion des briques N 10 sus-mentionnées, il faudra, pour préparer la charge, un peu plus de bauxite, par exemple 5 % environ, et une quantité d'argile de Zettlitz diminuée de façon correspondant,
Un équivalent du kaolin "Georgia klondike" existe aussi près de Aue, près Sohneeberg en Saxe, ainsi qu'en Silésie,
et des argiles équivalentes à l'argile Georgia G1 Clay ainsi qu'au kaolin "Georgia klondike" se rencontrent en France au voisinage de Limogée et de Yrieux (Haute-Vienne) ainsi qu'en An- gleterre (argile de Bedminster, argile de St-Austell, etc...}.
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