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Perfectionnements aux matières cimentaires à forte teneur en alumine.
La présente invention concerne la fabrication de produits cimentaires à forte teneur en alumine.
On fabrique généralement les matières cimentaires de ce type par le chauffage de mélanges d'une matière calcaire et d'une matière à forte teneur en alumine, la bauxite par exemple, dans des conditions susceptibles d'assurer complètement ou sensiblement la fusion du mélange.
On a toutefois proposé de soumettre les mélanges de ce genre à un chauffage prolongé à des températures plus basses, afin d'obtenir une masse plus facile à broyer.
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Dans son brevet anglais n 303,639, le demandeur a décrit et revendiqué un procédé pour la fabrication de ciments du type en question, consistant à soumettre un mélange de chaux vive et d'une matière à forte teneur en alumine à un traitement en présence de vapeur (de préférence à haute pression), afin de faire réagir la chaux avec les constituants de la matière alumineuse,puis à soumettre le produit résultant à un traitement à une température élevée, mais sensiblement en-dessous de celle où la fusion a lieu, cette température pouvant être de l'ordre de 1000 C.
On produit de la sorte une matière cimentaire possédant les caractéristiques de prise normales d'un ciment alumineux.
Lorsque, d'autre part, on chauffe un mélange de ce genre à des températures sensiblement inférieures, susceptibles seulement d'expulser l'eau combinée, on obtient un produit à "prise éclair", dont les caractéristiques cimentaires sont médiocres.
La présente invention est basée sur la constatation qu'on peut obtenir des résultats avantageux en traitant par de l'anhydride carbonique des masses consistant de composés d'alumine et de chaux dans des proportions susceptibles de fournir des ciments hydrauliques à forte teneur en alumine, la proportion de chaux pouvant même être plus forte.
Dans ses grandes lignes, l'invention a pour objet un procédé de fabrication de ciments hydrauliques à forte teneur en alumine, consistant à soumettre des produits obtenus en traitant des mélanges de chaux et de matière à forte teneur en alumine, dans ces conditions susceptibles
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de former des aluminates de calcium, à l'action d'anhydride carbonique, dans une mesure assurant une transformation limitée de la totalité de la chaux présente dans ces pro- duits, en carbonate de calcium.
On continue normalement le traitement à l'anhydride carbonique jusqu'à saturation et, dans ce cas, on peut con- sidérer le degré d'enrichissement en carbone comme étant ce- lui résultant de la transformation, en carbonate de calcium, de la chaux à l'état libre et de la chaux librement combi- née éventuellement présentes. Des expériences de l'inven- teur il paraît résulter que l'anhydride carbonique décompose l'aluminate tricalcique, avec formation d'aluminate bical- cique ou de trialuminate pentacalcique et de carbonate de calcium.
De manière générale, la teneur du ciment final en anhydride carbonique est de l'ordre de 12 % à 17 %, mais elle peut varier dans des limites beaucoup plus larges sui- vant les proportions de chaux et de bauxite qu'on utilise.
L'invention vise plus particulièrement le procédé de fabrication de ciments hydrauliques, du type à forte teneur en alumine, suivant lequel le produit résultant du traitement d'un mélange de chaux et de bauxite ou autre matière à forte teneur en alumine, par de la vapeur, de pré- férence sous pression élevée, est soumis à l'action de l'a- cide carbonique, de manière à provoquer, à un degré limité, la carbonatation de la totalité de la chaux, ce produit étant ensuite soumis à un traitement thermique à une tempé- rature suffisamment élevée pour en expulser l'eau combinée.
Dans ce cas, il est préférable d'effectuer le trai- tement de la matière par l'anhydride carbonique en même temps
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qu'on la chauffe pour en expulser l'eau.
Suivant l'invention, on peut, par exemple, soumet- tre à l'action de la vapeur de la chaux et de la bauxite à l'état finement divisé et en parties de poids sensiblement égales, comme c'est décrit dans le brevet anglais n 303,639, et faire ensuite passer ce mélange traité à la vapeur à travers un tube rotatif incliné, tel qu'un four à ciment
Portland ou un sécheur rotatif,par lequel on envoie égale- ment, en contre-courant de la matière cimentaire, un courant de gaz chauds contenant de 1'anhydride carbonique. A l'en- droit où ils pénètrent dans le tube, ces gaz peuvent avoir une température de 500 à700 c.
Le mélange absorbe une par- tie de l'anhydride carbonique, et le produit sortant du four est un ciment qui, après avoir été refroidi et éventuellement moulu, entre en prise suffisamment lentement pour permettre qu'on l'utilise de la manière ordinaire.
La température à laquelle on effectue le traitement peut varier dans de larges limites, mais les températures comprises entre 300 C et 900 C sont généralement convenables.
Lorsqu'on dépasse ce maximum, de l'anhydride carbonique est éliminé. On peut faire varier les caractéristiques de prise et autres propriétés du produit en modifiant la température.
On a constaté que normalement, lorsque la températu- re est inférieure à 500 C, l'absorption d'anhydride carbo- nique et la déshydratation deviennent assez lentes, et il est donc préférable de travailler à une température maximum comprise entre 500 et 700 C.
On peut exécuter le procédé de plusieurs autres ma- nières, la faible température requise permettant également un grand choix d'appareils. Si on le désire, on peut séparer le traitement par l'anhydride carbonique du traitement
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thermique destiné à éliminer l'eau, mais il est généralement avantageux de mener ces deux opérations de front, et d'utiliser comme source de chaleur et ,d'anhydride carbonique, des gaz de combustion chauds ou des gaz perdus provenant de foyers ou de fours.
On peut exécuter l'invention en pratique d'après les données suivantes, qui indiquent à titre d'exemple non limitatif un mode convenable de son application:
On broie de la bauxite à teneur de 55 % en alumine et 5 % en silice à une finesse telle que 90 % de sa masse puissent traverser un tarais de 1600 mailles au cm2, puis on la mélange à 1.8 fois son poids d'eau, afin de former une boue. A cette boue de bauxite on ajoute une quantité de chaux (contenant 95 % d'oxyde de calcium) d'un poids égal à celui de bauxite. La chaux s'éteit dans la boue, dont la consistance devient juste assez liquide pour qu'on puisse la pomper.
On pompe ou on fait couler cette boue contenant de la chaux hydratée et de la bauxite dans un autoclave consistant en un corps de chaudière horizontal dans lequel tourne lentement un agitateur monté axialement, puis on introduit dans l'autoclave de la vapeur à 14 atm. environ, venant d'une chaudière. On continue l'agitation et la pression pendant trois heures, puis on réduit cette dernière à la pression atmosphérique en laissant échapper la vapeur.
On pompe ensuite la boue ainsi traitée à la vapeur dans une installation de traitement thermique, consistant en un cylindre rotatif incliné, revêtu de maçonnerie. Des gaz ayant une température de 650 C pénètrent dans le cylindre par son extrémité inférieure, et le traversent en contre-courant de la boue qu'ils dessèchent à l'état de poudre. L'anhydride
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carbonique contenu dans les gaz chauds se combine au ci- ment,et l'eau combinée est éliminée. Le ciment sort du cy- lindre de chauffage à l'état de poudre chaude, et traverse ensuite un plus petit cylindre rotatif, dans lequel il se refroidit.On le broie ensuite dans un broyeur à boulets.
Suivant cet exemple on utilise une quantité d'eau relativement grande, afin d'obtenir un mélange de base à l'état de boue pouvant aisément être maniée par des moyens mécaniques. On peut toutefois exécuter l'invention tout aus- si avantageusement en partant d'un mélange à demi sec si on utilise des moyens mécaniques convenables pour son manie- ment et ses traitements et, dans ce cas, on peut utiliser pour le traitement à l'anhydride carbonique un volume moindre de gaz chauds.
On peut généralement améliorer la solidité du ci- ment fabriqué suivant l'invention, en l'exposant dans une certaine mesure à de l'air humide. Ceci peut éventuellement s'effectuer en ajoutant de l'humidité, de la vapeur perdue, par exemple, à l'air traversant l'appareil servant à refroi- dir le ciment à sa sortie du cylindre de chauffage.
Le ciment ainsi produit ressemble généralement aux autres ciments alumineux, en ce qu'il atteint une grande solidité en 24 heures ou même moins. Il possède sur les autres ciments alumineux le grand avantage d'être très plasti- que lorsqu'on le mélange avec de l'eau, de sorte qu'il s'é- tend bien lorsqu'on l'utilise comme enduit, comme mortier ou comme béton.
Lorsqu'on prépare le mélange de base à l'aide de @ ,pas bauxite et de chaux et qu'on ne le soumet/à des températures extrêmement élevées, comme c'est généralement le cas, le
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ciment conserve la teinte, d' habitude rouge, de la bauxite utilisée pour sa fabrication.
Enfin quoique, dans la description ci-dessus, l'invention vise plus particulièrement le traitement de composés de chaux et de matière à forte teneur en alumine résultant simplement d'un procédé à la vapeur, il y a lieu de mentionner qu'elle couvre également le traitement de composés de chaux et de matière à forte teneur en alumine résultant exclusivement de l'action de la chaleur, c'est-à-dire sans l'intervention de vapeur, ainsi qu'au traitement des produits obtenus suivant le brevet anglais n 303,639, consistant à soumettre ces produits à l'action d'anhydride carbonique. Dans ce même ordre d'idées, il est à noter que si on chauffe ensemble de la chaux et de la bauxite à 1000 C environ, il se forme un composé ayant une "prise éclair".
Par contre, lorsqu'on traite le composé à l'aide d'anhydride carbonique afin d'assurer une certaine mesure de carbonatation de la totalité de la chaux présente, on obtient un produit dont la durée de la prise est normale.
- REVENDICATIONS -
1.- Procédé de fabrication de ciments hydrauliques du type à forte teneur en alumine, consistant à soumettre des produits obtenus en traitant des mélanges de chaux et de matière à forte teneur en alumine, dans ces conditions susceptibles de provoquer la formation d'aluminates de calcium, à Inaction d'anhydride carbonique dans une mesure assurant une transformation limitée de la totalité de la chaux présente dans ces produits en carbonate de calcium.