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Procédé de traitement des argiles et autres matières en vue de leur emploi comme agents épurateurs d'eau.
La présente invention a pour objet la préparation de ma- tières ou agents présentant de remarquables qualités d'échange de bases, plus particulièrement en partant d'une argile zooli- thique naturelle, et cela par un procédé destiné à rendre ces matières aptes à servir à l'épuration de l'eau.
L'une des argiles à quoi l'invention peut s'appliquer par exemple est l'argile dite "Keuper" et que l'on trouve entre au- tres régions dans le sud de la Suède en couches ayant plusieurs mètres d'épaisseur au-dessous de la surface libre du sol.Cette argile ne peut cependant pas,s'employer directement dans les appareils adoucisseurs d'eau ou autres analogues, pour la rai- son qu'elle est insuffisamment résistante aux actions mécanique
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et chimique de l'eau.
A l'origine, à l'effet de stabiliser l'argile zoolithique de cette nature, l'on avait simplement proposé de la griller; mais l'on a reconnu que l'argile doit alors être élevée à une température atteignant une valeur telle (800 environ), pour assurer une résistance satisfaisante contre l'action de l'eau sur la masse filtrante, que la dite argile perdait la majeure partie de ses propriétés d'échange de bases.
C'est pourquoi il avait été ultérieurement fait de nouvel- les tentatives dans le but de réduire autant que possible le temps de grillage de l'argile, et la présente invention a pour objet de procurer un procédé perfectionné de stabilisation qui non seulement conserve à la matière constitutive du filtre une capacité élevée d'échange de bases, mais lui fournit une résis- tance mécanique et chimique non encore atteinte jusqu'à ce jour.
La méthode conforme à la présente invention consiste à griller la matière en deux phases ou stades et à ajouter entre les deux stades une ou plusieurs substances qui, grillées avec la matière de départ au cours du second stade, sont aptes à @ augmenter la résistance mécanique et chimique de la matière grillée par rapport à ce qu'elle serait si l'on grillait une seconde fois, à la même température, la matière de départ seule.
Les matières additionnelles introduites entre les deux sta- des seront de préférence des matières organiques qui, lors d'un grillage subséquent en l'absence d'air dans une cornue fermée sont aptes à laisser un résidu stabilisateur, de carbone, dans les pores des grains de la dite matière.
Les matières additionnelles pourront aussi être inor- ganiques, être constituées par exemple par du verre soluble et de l'aluminate de soude.
L'un des meilleurs exemples pour la réalisation du procédé de stabilisation conforme à l'invention est le suivant :
De l'argile zoolithique brute, telle que de l'argile "Keuper" est subdivisée en petits fragments de 5 à 10 mm. de diamètre, et qui éventuellement après avoir subi un traitement
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de dessiccation, sont grillés à une température supérieure à 400 C, de préférence à la température de 650 C environ, dans le but d'éliminer l'humidité présente dans l'argile brute, en même temps que pour conférer à la matière nne structure po- reuse et la rendre relativement dure. On plonge alors les grains d'argile dans une matière organique liquide susceptible de former du carbone sous l'effet d'un chauffage subséquent en l'absence d'air.
On pourra par exemple se servir à cette fin d'une solution de sucre, d'huile de mélasses, de cellulose dissoute, de colle, de lessive de sulfite, de produits goudron- neux, etc.. On laisse alors sécher au degré voulu l'infusion d'argile. L'étape suivante du traitement comporte le second grillage que l'on effectue en disposant la masse dans une cor- nue fermée ou autoclave et en opérant à une température compri- se de préférence entre 400 et 700 C. Par cette opération de grillage l'on produit du carbone sous la forme poreuse, à l'in- térieur des pores des grains d'argile.
Le produit grillé est alors broyé pour l'obtention de grains de dimensions voulues, quand ce traitement n'avait pas été effectué après le premier grillage, après quoi la matière est de préférence soumise à un traitement ultérieur (de durcissement) à l'aide d'un sel tel que du chlorure de calcium et du verre soluble. De préférence la suite des opérations comportera un premier traitement par du verre soluble, puis un second traitement par du chlorure de calcium, et finalement un nouveau traitement par du verre so- luble.
Le charbon poreux, produit au cours du second grillage dans les pores des grains de la masse, exerce un effet de liant et stabilisateur sur les grains de l'argile, et c'est grâce à cela qu'un abaissement de la température de grillage devient possible, si bien que les prqpriétés d'échange de base du pro- duit brut peuvent être maintenues inchangées à un degré très élevé, cependant que d'autre part la résistance mécanique et chimique de l'argile granulaire est très considérable. La mas-
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se ne se trouve par suite nullement affectée par les eaux les plus variables que l'on puisse rencontrer.
Du fait de cette amélioration de la-résistance, on peut diviser la matiè- re eh particules correspondant à un tamis à 35 à 50 mailles par pouce, c'est à dire obtenir une finesse supérieure à tou- tes celles atteintes jusqu'à ce jour; et comme la capacité dtéchange de base est en proportion de la dimension des grains, cette capacité se trouve évidemment améliorée égale- ment pour cette raison.
. La première opération de grillage a non seulement pour effet une dessiccation de la masse d'argile, mais-amorce en outre une agglutination ou un frittage, lequel se trouve tou- tefois interrompu avant que ne soit éliminée à un degré pra- tiquement sensible l'eau chimiquement combinée. Les grains d'argile après le premier grillage deviennent poreux et at- teignent aussi une dureté telle que leur structure et leur pouvoir de liaison ne se trouvent pas altérés du fait du gon- flement lorsqu'on ajoute ensuite la matière d'imprégnation.
Le traitement final par du verre soluble et par du chlorure de calcium, lequel a pour effet la formation de sili- cates dans les pores de la masse, formation qui se joint à celle du carbone, rend la réaction d'échange de bases encore plus rapide et augmente aussi la dureté.
Dans certains cas, il est également possible de rempla- cer les matières organiques, en tout ou en partie, par des matières inorganiques. On peut citer comme exemple le traite- ment suivant qui a rendu possible la production d'une masse présentant d'excellentes propriétés. De l'argile brute est grillée à une température de 5000 C environ, elle est fragmen- tée et tamisée pour l'obtention de grains ayant les dirmen- sions désirées. Ces grains sont plongés dans une solution de verre soluble ayant un poids spécifique de 1,06 par exe.nple.
Un sel tel que de l'aluminate de soude est alors ajouté et mélangé à la masse humide sous la forme d'une poudre sèche,
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l'addition d'aluminate de soude représentant environ 5 % en poids de la masse. On laisse reposer la masse humide, pendant quelque temps, pendant vingt-quatre heures par exemple, puis on la dessèche ou on la laisse sécher. On exécute ensuite la seconde opération de grillage, et cela par exemple à la tem- pérature de 650 C., et dans ce cas l'opération n'a pas besoin d'être effectuée en vase clos. La masse peut après être trai- tée de la façon décrite plus haut.
Dans le présent cas l'on pourra aussi réduire considérablement les températures de grillage nécessaires pour obtenir la résistance voulue des grains d'argile, et il suit de là que la capacité d'échange de base se trouve maintenue à un niveau élevé.
Le procédé conforme à l'invention n'est pas limité aux exemples décrits ci-dessus, il pourra recevoir à maints égards des modifications. C'est ainsi par exemple que dans le cas où les grains, après leur premier grillage, sont traités par des substances productrices de carbone, il est préférable d'exécuter la première opération à une température plus éle- vée que celle à, laquelle on effectue la seconde opération de grillage. Lorsque par exemple, on se sert d'une lessive de sulfite comme matière productrice de carbone, on grille d'a- bord la masse à 650 C. environ, puis, après imprégnation, à 400 C environ ; la dernière opération de grillage étant ef- fectuée en présence d'une lessive de sulfite et dans une cor- nue fermée.
D'autre part, les matières organiques, comme il a été déjà dit plus haut, peuvent être remplacées, en partie seule- ment, par des moyens d'imprégnation inorganiques. Dans ce cas les deux matières, par exemple des mélasses et une solution de verre soluble sont ajoutées après le premier grillage, et le grillage consécutif a lieu en présence de l'une et de l'au- tre des deux substances et en vase clos. Un durcissement ul- térieur avec du verre soluble et du chlorure de calcium comme décrit précédemment, ne serait pas nécessaire dans cette forme de réalisation.