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" Perfectionnements aux procédés de récupération de sables résiduaires ".
La présente invention se rapporte aux procédés de traitement et d'utilisation de matières siliceuses pulvérulentes,et plus particulièrement aux procédés de traitement et d'utilisation du mélange, finement divisé et intimement associé,, de sable pulvérisé et de débris de verre, résultant, comme produit résiduaire, du doucissage ou traitement de la surface de glaces.
L'invention a pour but d'obtenir un procédé de traitement des matières décrites ci-dessus, de telle manière qu'elles puissent être amenées à un état dans lequel elles ont une valeur commerciale. Ce traitement est destiné à rendre la matière résiduaire suffisamment cohérente et conductrice de la ohaleur pour qu'elle puisse être utilisée comme l'un des constituants dans la fabrication de verre.
On prépare habituellement du verre en fondant un mélange de sable, de ohaux, de carbonate de soude et de verre broyé
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ou calcin. Le calcin est incorporé dans le mélange pour obtenir une masse facilement fusible et pour accélérer la fusion de celle-ci. On peut évidemment ajouter d'autres ingrédients à la charge lorsqu'on cherche à obtenir des effets spéciaux,mais les quatre ingrédients mentionnés ci-dessus sont les constituants principaux dans la plupart des verres. Le sable et le calcin représentent la plus grande proportion de la charge de verre, et le prix de ces deux ingrédients détermine dans une grande mesure le prix du verre. Par conséquent,une source moins coûteuse de sable constituerait manifestement un facteur de grande importance pour l'industrie.
Dans la production de glaces,les plaques de verre sont soumises à un traitement de leurs surfaces ou doucissage avec un abrasif, tel que du sable ordinaire. Au cours de l'opération de doucissage, les particules de sable sont graduellement usées jusqu'à ce qu'elles ne possèdent plus d'action effica- ce, après quoi on les jette au rebut. La matière abrasive usée, consistant en un mélange extrêmement uniforme de silioe, de débris de verre et de fragments de fer, est constituée par des particules de dimensions moyennes d'environ 20 microns. Il est évident qu'au cours de la longue période de temps où il a été fabriqué des glaces, il s'est accumulé de grandes quantités de ce sable résiduaire finement divisé.
L'invention se propose d'utiliser ce mélange de sable et de verre dans la production de verre, au lieu du mélange clas- sique de sable et de calcin. La proportion de débris de verre, contenue dans le sable résiduaire, constitue de 10 à 25 % de celui-ci et correspond étroitement à la proportion de calcin habituellement ajoutée à une charge de verre . La finesse de division et l'uniformité de ce mélange accélèrent la fusion de la charge de verre. Toutefois, ce sable résiduaire se trouve à l'état de particules de dimensions si petites qu'il ne peut être utilisé directement dans une charge de verre. La conductibilité thermique d'une grande quantité de la matière résiduaire est relativement faible et la charge serait plu-
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t8t lente à fondre.
En outre, le sable finement divisé tendrait à isoler les autres ingrédients de la charge et à accroi- tre encore la durée de fusion. Cependant, si on charge un sable finement divisé dans un four, il 'sera entraîné dans les oarneaux et dans les empilages des récupérateurs de chaleur, en occasionnant ainsi non seulement une grande perte de matière, mais en exigeant également de fréquents arrêts du four pour le nettoyage.
La présente invention oonsiste essentiellement,oonformément à l'une de ses caractéristiques, à accroître les dimen- sions des particules de la matière résiduaire, pour permettre de l'utiliser directement dans la fabrication de verre.
Il a été constaté que cette matière résiduaire contient une proportion de verre suffisamment élevée pour que, par chauffage, les fines particules fondent ou se soudent entre elles en agglomérés plus grands. En fait, le procédé de frittage produira des agglomérés ou amas de dimensions-si grandes qu'il est généralement nécessaire de broyer le produit pour le réduire à des particules de dimensions optima.
Plus spéoialement, on soumet le sable résiduaire, prélevé directement du orassier, à des températures graduellement oroissantes pour en éliminer de l'eau. On continue à chauffer jusqu'à ce que le sable atteigne une température d'environ. 600 C, à laquelle on le maintient pendant une période de temps suffisante pour aotiver une agglomération des fines particules de sable et de verre. On refroidit le produit résultant, et on broie ou on réduit autrement, aux dimensions désirées, s'il est néoessaire, les agglomérés ou amas de grandes dimensions.
Dans le frittage de la matière, on peut porter facilement de petites quantités de celle-ci, ou des quantités plus grandes réparties sur des surfaces de chauffage de plus grandes 'dimensions, à la température de frittage relativement faible, en réduisant ainsi notablement la diffisulté de l'obtention de la conductibilité thermique à travers la matière finement divisée. Le chauffage de la matière finement divisée, préala-
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blement à son frittage, peut encore être simplifié par la présence de carbonate de soude et d'autres ingrédients entrant dans la fabrication'du verre.
Le verre et la silice sont même mélangés plus uniformément dans le produit fritté que lorsqu'ils se trouvaient à l'état initial finement divisé,mais les agglomérés frittés sont encore poreux et se laissent facilement briser. Leur état physique permet par conséquent de réduire la matière frittée à des dimensions telles qu'elle convient pour l'addition à une charge de verre. On conserve ainsi l'avantage résultant d'une dissémination très poussée du verre et de la silice et en même temps on obtient une conductibilité thermique satisfaisante et une élimination de poussière dans le bassin de fusion.
Comme mentionné, les masses agglomérées peuvent être brisées, si on le désire, en particules de dimensions convenables quelconques, ou pendant qu'elles sont encore plastiques,elles peuvent être moulées sous forme de briquettes. Il pourrait également être désirable, dans certaines conditions, de fritter simplement la matière pulvérulente en une masse cohérente, et, pendant qu'elle est encore chaude, de la charger dans un four de fusion du verre, en obviant ainsi à la nécessité de réchauffer la matière. La matière pourrait être chargée dans le four avec les autres ingrédients du verre, comme on le fait habituellement.
La teneur en fer de cette matière résiduaire est habituellement comprise entre des limites de-'- 1 à 2,5 %. Dans certains cas, cette impureté peut être indésirable et par conséquent le sable résiduaire peut être soumis à un traitement magnétique, ou être traité par une solution à 10 % d'acide chlorhydrique ou sulfurique pour enlever la totalité ou une partie du fer.
Cette opération ne fait pas partie de la présente invention.
Après que les impuretés métalliques ont été enlevées,le sable est traité comme précédemment décrit. Cette opération préalable de purification n'est toute-
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fois pas nécessaire pour mettre le sable en état pour son utilisation ultérieure. Par exemple, à l'heure aotuelle,on ajoute délibérément une petite proportion de fer à certaines charges pour la fabrication de verre, pour communiquer au verre une coloration verdâtre. Le verre résultant est d'une valeur particulière pour la fabrication de verre de sécurité, car la teneur en fer agit comme un filtre pour la lumière actinique et empêche une détérioration rapide de la couche de renforcement.
Dans du verre utilisé pour la fabrication de bouteilles ou récipients,la présence de fer n'aurait pas de conséquence, et le sable entrant dans la fabrication du verre n'a pas besoin d'être purifié.
Habituellement, le sable résiduaire contient des débris de verre en une proportion telle qu'elle supprime l'utilisation de oaloin dans la préparation d'une charge de verre. Toutefois, dans certains cas, on peut incorporer une proportion additionnelle de calcin au sable, s'il est nécessaire. Il a également été constaté que, dans le traitement des surfaces de glaces,la proportion de sable nécessaire pour l'opération de doucissage dépasse le poids du verre. Par conséquent, la totalité du sable néoessaire pour des charges subséquentes de fabrication de verre peut être obtenue à partir de cette matière résiduaire.
Par le procédé suivant l'invention, on peut par consé- quent utiliser du¯sable qui n'a jusqu'ici présenté aucune valeur. Le sable peut être récupéré à un prix très faible,et les frais de fabrication de verre sont par conséquent réduits.Par le procédé suivant l'invention, le verre contenu dans le sable résiduaire n'est pas perdu, mais est utilisé-au contraire comme succédané pour la totalité ou une partie du calcin nécessaire dans des.charges subséquentes.
Il est bien entendu qu'on peut, sans s'écarter du cadre ni du principe de l'invention, apporter de nombreuses modifications au procédé décrit oi-dessus.
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"Improvements to waste sand recovery processes".
The present invention relates to methods of treating and using powdery siliceous materials, and more particularly to methods of treating and using the finely divided and intimately associated mixture of powdered sand and broken glass resulting in: as a residual product, the smoothing or surface treatment of ice creams.
The object of the invention is to obtain a process for treating the materials described above, in such a way that they can be brought to a state in which they have commercial value. This treatment is intended to make the waste material sufficiently coherent and conductive of heat so that it can be used as one of the constituents in the manufacture of glass.
Glass is usually prepared by melting a mixture of sand, lime, soda ash and crushed glass.
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or cullet. The cullet is incorporated into the mixture to obtain an easily fusible mass and to accelerate the melting thereof. Of course, other ingredients can be added to the load when trying to achieve special effects, but the four ingredients mentioned above are the main constituents in most glasses. Sand and cullet make up the largest proportion of the glass load, and the price of these two ingredients largely determines the price of glass. Clearly, therefore, a less expensive source of sand would be of great importance to industry.
In the production of ice cream, the glass plates are subjected to surface treatment or smoothing with an abrasive, such as ordinary sand. During the grinding operation, the sand particles are gradually worn away until they no longer have an effective action, after which they are discarded. The used abrasive material, consisting of an extremely uniform mixture of silica, broken glass and iron fragments, consists of particles of average size of about 20 microns. It is evident that during the long period of time that ice cream has been made, large amounts of this finely divided waste sand have accumulated.
The invention proposes to use this mixture of sand and glass in the production of glass, instead of the conventional mixture of sand and cullet. The proportion of glass debris, contained in the waste sand, constitutes 10 to 25% of it and closely corresponds to the proportion of cullet usually added to a glass charge. The fineness of division and the uniformity of this mixture accelerate the melting of the glass charge. However, this waste sand is found in the form of particles of such small dimensions that it cannot be used directly in a glass charge. The thermal conductivity of a large amount of the waste material is relatively low and the load would be higher.
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t8t slow to melt.
In addition, the finely divided sand would tend to isolate the other ingredients from the filler and further increase the melt time. However, if a finely divided sand is loaded into a kiln, it will be entrained in the rings and in the stacks of the heat recovery units, thus causing not only a great loss of material, but also requiring frequent shutdowns of the kiln to cleaning.
The present invention essentially consists, in accordance with one of its characteristics, in increasing the particle sizes of the waste material, to enable it to be used directly in the manufacture of glass.
It has been found that this waste material contains a sufficiently high proportion of glass that, on heating, the fine particles melt or weld together to form larger agglomerates. In fact, the sintering process will produce agglomerates or clusters of such large dimensions that it is generally necessary to grind the product to reduce it to particles of optimum size.
More specifically, the residual sand, taken directly from the orchard, is subjected to gradually increasing temperatures in order to remove water therefrom. We continue to heat until the sand reaches a temperature of approx. 600 C, at which it is maintained for a period of time sufficient to stimulate an agglomeration of the fine particles of sand and glass. The resulting product is cooled, and the agglomerates or large clusters are crushed or otherwise reduced to the desired dimensions, if necessary.
In sintering the material, small amounts thereof, or larger amounts distributed over larger heating surfaces, can easily be brought to the relatively low sintering temperature, thereby significantly reducing the diffisulty. of obtaining thermal conductivity through the finely divided material. Heating the finely divided material, prela-
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sintering can be further simplified by the presence of sodium carbonate and other ingredients used in the manufacture of glass.
Glass and silica are even more evenly mixed in the sintered product than when they were initially finely divided, but sintered agglomerates are still porous and easily breakable. Their physical state therefore allows the sintered material to be reduced to such dimensions as to be suitable for addition to a glass filler. The advantage resulting from a very extensive dissemination of glass and silica is thus retained and at the same time satisfactory thermal conductivity and elimination of dust in the melting tank are obtained.
As mentioned, the agglomerated masses can be broken, if desired, into particles of any suitable size, or while still plastic they can be molded into briquettes. It might also be desirable, under certain conditions, to simply sinter the powdery material into a cohesive mass, and, while still hot, charge it into a glass melting furnace, thereby obviating the need for reheating. matter. The material could be loaded into the oven with the other ingredients in the glass, as is customary.
The iron content of this waste material is usually within limits of -'- 1 to 2.5%. In some cases, this impurity may be undesirable and therefore the waste sand may be subjected to magnetic treatment, or be treated with a 10% solution of hydrochloric or sulfuric acid to remove all or part of the iron.
This operation does not form part of the present invention.
After the metallic impurities have been removed, the sand is treated as previously described. This preliminary purification operation is not entirely
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times not necessary to prepare the sand for its later use. For example, at the current hour, a small proportion of iron is deliberately added to certain fillers for the manufacture of glass, to impart a greenish color to the glass. The resulting glass is of particular value for the manufacture of safety glass, as the iron content acts as a filter for actinic light and prevents rapid deterioration of the reinforcing layer.
In glass used for the manufacture of bottles or containers, the presence of iron would not be of consequence, and the sand used in the manufacture of glass does not need to be purified.
Usually the waste sand contains glass debris in such a proportion as to eliminate the use of oaloin in the preparation of a glass charge. However, in some cases an additional proportion of cullet can be incorporated into the sand, if necessary. It has also been found that, in the treatment of ice surfaces, the proportion of sand required for the smoothing operation exceeds the weight of the glass. Therefore, all of the sand needed for subsequent glass fabrication loads can be obtained from this waste material.
By the process according to the invention, therefore, it is possible to use dūsable which has so far shown no value. The sand can be recovered at a very low cost, and glass manufacturing costs are therefore reduced. By the process according to the invention, the glass contained in the waste sand is not lost, but is used - on the contrary. as a substitute for all or part of the cullet required in subsequent loads.
It is understood that it is possible, without departing from the scope or the principle of the invention, to make numerous modifications to the process described above.