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Procédé pour la fabrication de magnésie caustique ou de produits contenant de la magnésie caustique
Le traitement du carbonate de magnésium ou de matières premières contenant du carbonate de magnésium pour obtenir de la magnésie caustique ou des produits contenant de la magnésie caustique s'effectue généralement par calcination de la matière brute, telle que la magnésite, la magnésite dolomitique ou . la dolomie dans des fours à cuve, des fours annulaires ou des fours rotatifs (fours à tambours rotatifs). La chaleur nécessaire à la désacidification du carbonate de magnésium par décomposi- tion de l'acide carbonique est obtenue dans ces fours par chauf- fage direct ou indirect ou par l'action directe de la flamme.
Il est connu que même si l'on conduit soigneusement la calcina- tion on n'arrive pas à maintenir de cette manière la température
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de calcination régulièrement juste au-dessus de la température de décomposition dans la zone étroite de températures où s'opère la désacidification du carbonate de magnésium sans altérer l'activité de l'oxyde de magnésium formé;
au contraire, la réac- tion de décomposition en exploitation industrielle a lieu à des températures produites localement, situées entre 800 et 1200 en produisant un mélange de magnésie surcalcinée d'activité réduite, de magnésie active et, à condition que la température de décomposition ne soit pas atteinte localement, de carbonate de magnésium non décomposé, c'est-à-dire un mélange dont l'ac- tivité présente uniquement la moyenne des propriétés des trois éléments constitutifs.
En outre, un procédé pour la calcination caustique de carbonate de calcium finement divisa a déjà été décrit, selon lequel le carbonate de calcium finement divisé est transformé en granules qui sont soumises sous forme d'une couche perméable à l'air recouverte de calcaire en gros morceaux, à l'action de gaz chauds d'environ 1100 à 1200 les gaz chauds étant aspirés à travers la charge. Ce procédé trouverait éga- lement son application à la calcination d'autres carbonates alcalino-terreux. Le procédé décrit entraîne une très grande consommation de chaleur, car les granules sont d'autant moins perméables aux gaz que la température est plus élevée.
Pour ces motifs, la calcination se fait aussi irrégulièrement, car le coeur des granules n'atteint dans ces conditions la température de dé- composition du carbonate que lorsque les couches externes des gra- nules ont déjà été surcalcinées.
Pour la fabrication de matériaux réfractaires au moyen de magnésite ou de dolomie on a décrit un procédé qui consiste à agglomérer la matière première finement divisée avec un ciment hydraulique contenant un oxychlorure d'un composé alcalino- terreux de manière à obtenir un tourteau dur, à rompre le tourteau
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dur et compact et, après l'avoir mélangé à du combustible, à l'agglutiner en clinker par le procédé dit de soufflage. Le combustible peut ainsi être enrobé à l'état de fine division dans la masse de ciment.
Le procédé de soufflage appelé aussi procédé Dwight Lloyd consiste à charger un mélange des minéraux considérés et du combustible à l'état non cohérent sur une grille, puis à provoquer la calcination en allumant le combus- tible sur la surface supérieure de la charge et à l'entretenir en aspirant ou en refoulant à travers celle-ci des gaz qui fa- vorisent la combustion, de préférence de l'air.
La calcination qui progresse rapidement par zones dans le sens du courant de gaz, est conduite de telle façon qu'il se produit une agglutination profonde, en quelque sorte une fusion du produit d'agglutination (voir l'article Calcination par tirage aspiré" dans l'ouvrage "Der Chemie-Ingenieur" de Bucken et Jakob, Vol.III, 5e.Partie, page 300 et suivantes , Leipzig, Akademische Verlagsgesellschaft m.b.H. 1940)
L'invention a pour objet un procédé de fabrication de magnésie caustique ou de produits renfermant de la magnésie caustique, qui permet d'effectuer la transformation de la matière première carbonatée en oxyde de magnésium actif d'une manière beaucoup plus uniforme que jusqu'à présent et d'obtenir ainsi des produits d'une valeur supérieure.
L'invention consiste essentiellement à désagréger la matière première contenant le carbonate de magnésium, par exemple la magnésite, la dolomie, la magnésite dolomitique ou des mélanges de carbonate de magnésium et de carbonate de calcium;- tels qu'ils sont livrés à l'industrie, dans un état de fine di- vision en mélange avec un combustible finement broyé, à en former des corps poreux meubles, de préférence des granules et à soumettre ceux-ci, qui renferment le combustible régulièrement réparti à l'état de fine division, à une opération de soufflage
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à une température supérieure à celle de la décomposition du carbonate de magnésium, mais inférieure à la température à laquelle se produit une calcination à mort de l'oxyde de magné- sium.
S'il s'agit de matières premières qui renferment en outre du carbonate de magnésium encore du carbonate de calcium, la température est généralement réglée de telle manière que le car- bonate de calcium reste pour ainsi dire dans un etat non dé- composé, et qu'il ne se produit donc pas de chaux libre en quan- tités appréciables.
En réglant le degré de finesse de la matière, la quantité de combustible incorporée dans les granules ou autres corps de forme appropriée ainsi que la vitesse de passage du gaz ou de l'air au travers de la charge,, on est en mesure de maintenir la température effective de la décomposition du carbo- nate de magnésium et la durée de 1-'action de la température entre des limites très étroites, de telle sorte qu'on peut obtenir un oxyde de magnésium extrêmement actif qui n'a pas été altéré par vieillissement au cours de la calcination ou n'a pas déjà été surcalciné. L'addition de combustible peut, par exemple pour la calcination caustique de magnésite,
varier entre 6% et 12% de charbon- Pour la calcination de dolomie l'addition de com- bustible peut être plus faible et comporter à peu près 4% à 8% de charbon,, les proportions les plus faibles se rapportant à l'emploi de houille et les plus élevées à l'emploi de lignite.
Pour exécuter l'opération de soufflage suivant l'in- vention on charge la matière première carbonates à l'état de petits corps de forme régulière appropriée, qui sont produits au moyen de la matière première finement pulvérisée qu'on mé- lange avec le combustible. Dans ce but, le charbon est finement broyé et mélangé à la matière première finement broyée aussi, ou bien la matière première et le charbon sont broyés simulta- @
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nément.
De préférence on pousse la pulvérisation au moins jusqu'à la finesse du ciment, de telle manière que passée au tamis de 4900 mailles par cm2 (largeur interne des mailles 0,088 mm) la matière laisse un refus de moins de 10;1, Ce mélange, après addition d'un liant qui n'altère pas la porosité de la masse, de préférence de l'eau, est transformé en corps moulés, tels que des briquettes, des granules, etc., d'une grosseur appro- ximativement uniforme, par exemple d'un diamètre de 5 à 10 mm.
Un agglomérant qui donnerait des corps moul-és trop durs ou com- pacts, ne doit pas être employé pour la fabrication de ces corps moulés car il supprimerait leur perméabilité aux gaz qui a une grande importance pour la régularité de la combustion.
Si l'on procède suivant l'invention, la répartition du combustible dans la charge est très régulière, ce qui a pour effet de maintenir la température, à laquelle la matière est chauffée dans le procédé de soufflage, à un degré uniforme, même localement. Ceci a une grande importance pour la calcina- tion caustique en vue de l'obtention de magnésie ou de produits contenant de la magnésie, qui exige un réglage précis de la température de décomposition du carbonate de magnésium.
La granulation de la matière de la charge dans le cadre du pro- cédé suivant l'invention qui donne lieu par exemple, par l'emploi d'un tambour rotatif à des corps pour ainsi dire sphériques de composition régulière, a encore pour effet par suite de la ré- partition régulière du combustible dans les corps moulés d'as- surer une très grande uniformité de toute la charge et par con- séquent aussi de sa perméabilité aux gaz, ce qui a également une action favorable sur la qualité du produit calciné.
Abstraction faite de la production de magnésie caus- tique, le procédé suivant l'invention présente une valeur toute particulière pour la fabrication de dolomie semi-calcinée qui ne
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peut pratiquement pas contenir de chaux à l'état libre pour la plupart de ses applications. En substance, la dolomie semi- calcinée présente des propriétés semblables à celles de la ma- gnésie caustique au point de vue de la prise. Dans beaucoup de cas la prise de la dolomie se-,ni-calcinée est même influencée dans un sens favorable par la présence du carbonate de calcium finement divisé.
L'emploi de dolomie semi-calcinée à l'échelle industrielle se bute toutefois à la difficulté d'obtenir un produit irréprochable, car on n'obtient un produit approprié utilisable en remplacement del'oxyde de magnésium actif que dans une très étroite période'de calcination- Si la température de calcination est trop élevée, ne fût-ce que localement, il se produit un oxyde de calcium à l'état libre qui agit d'une manière nuisible dans bien des cas lors de l'emploi du produit au lieu de magnésie caustique; si la température est trop faible, les quantités relativement faibles de carbonate de magnésium contenues dans la dolomie donnent lieu à si peu d'oxyde de magnésium qu'il n'est pas possible d'obtenir un produit faisant prise et durcissant dans de bonnes conditions.
Le présent procédé permet par contre d'obtenir d'une manière simple et sûre une dolomie semi-calcinée de grande activité, la température pouvant être réglée facilement par les facteurs indiqués pendant l'opération de soufflage de telle manière que le carbonate de magnésium soit désacidifié, tandis que le carbonate de calcium qui ne dégage l'acide carbonique qu'à des températures plus élevées que le carbonate de magnésium reste pour ainsi dire à l'état non décomposé.
On peut aussi conduire l'opération de soufflage lors de la préparation de la dolomie, suivant un mode de réa- lisation de l'invention, de telle manière qu'une partie du carbonate de magnésium contenue dans la dolomie reste à fêtât non décomposé. Comme on l'a notamment établi, le procédé de
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sougflage fournit un oxyde de magnésium d'une activité tellement grande qu'une teneur en carbonate de magnésium non décomposé n'-altère pas la propriété du produit obtenu de donner lieu par l'emploi de solutions de sels, telles que les solutions de chlorure de magnésium ou de sulfate de magnésium à des pro- duits durcissant avec pétrification.
EXEMPLES D'EXECUTIONS : - 1) - On broie de la magnésite brute, conjointement avec 61/2% de lignite, au degré de finesse du ciment et on la granule avec addition de 4% environ d'eau dans un tambour rotatif La partie des granules ayant une grosseur de 5 à 10 mm est calcinée dans un appareil de soufflage fonctionnant d'une manière dis- continue, l'épaisseur de,la couche pouvant être d'environ 400 mm et la vitesse de passage de l'air au travers de celle-ci pouvant être de 0,7 à 1,3 m/sec. par rapport à la section transversale du lit à vide. La calcination complète est terminée en 20 minutes environ, après quoi on fait passer une nouvelle quantité d'air à travers la couche pour la refroidir.
La matière déchargée est broyée et donne lieu à un produit de grande activité. La résis- tance finale lors des essais de prise était de 42 kg/cm: Le produit obtenu au moyen de la même matière première calcinée au four rotatif à la température de 600 C déterminée dans l'ap- pareil de soufflage ne présentait par contre qu'une résistance finale de 12 kg/cm2 2) - 100 kgs. de dolomie brute ayant la composition suivante :
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<tb> Silicate <SEP> 0.70
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<tb> Fe2o3 <SEP> 1.11
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<tb> Al2o3 <SEP> 0.78
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<tb> Cao <SEP> 30.60
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<tb> mgo <SEP> 20,29
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<tb> Co2 <SEP> 46.40
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sont broyés au degré de finesse du ciment, de manière à ne donner sur un tamis de 4900 mailles/cm2 (largeur interne 0.088mm) qu'un refusinférieur à 10%. On mélange la dolomie broyée avec 4 à 6% d'un charbon séché à l'air, dont la finesse de broyage est égale au moins à celle de la dolomie. Si l'on emploie de la houille on adopte les proportions les plus faibles entre ces li- mites; si l'on emploie du lignite on adopte les proportions les plus élevées.
La dolomie broyée et le charbon sont mélangés dans les proportions indiquées et arrosés dans un tambour mélan- geur en rotation continue au moyen d'une quantité d'eau d'environ 4%, rapportée au mélange total. Au bout de quelques minutes on obtient une granulation complète. Les granules qui présentent une grosseur plus faible que celle qui correspond à un diamètre de 2 mm. sont passés au tamis et les granules de petites dimensions qui en sont séparés sont ajoutés à un mélange suivant.
Les granules qui renferment le combustible en propor- tions uniformément réparties, sont soumis après allumage.de la couche supérieure à une calcination pendant 20 minutes environ, avec refoulement d'air à la température extérieure à travers une couche pouvant atteindre une épaisseur de 400 mm. environ, la vitesse de refoulement de l'air, mesurée dans l'appareil à vide, pouvant s'élever à environ lm/sec., rapportée à la section transversale libre. La température maximum, qui dépend de la vitesse de passage de l'air, s'élève, pour la vitesse indiquée du gaz, à environ 800"C. Elle peut atteindre 1000"C pour des vitesses plus grandes du passage de l'air, sans qu'il ne se produise un excès de calcination, car la durée du chauffage est très courte.
Pour des vitesses plus faibles de l'air on peut abaisser aussi la température jusqu'à environ 600 c Après achèvement de la calcination, ,on refroidit la charge jusqu'à environ 150 c en continuant'à y faire passer de l'air pendant une durée de 30 à 40 minutes, puis on procède à son
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enlèvement.
La calcination des granules après l'opération de soufflage peut aussi se faire d'une façon continue dans des appareils Greenwald ou Dwight Lioyd
Une comparaison des produits de calcination avec la dolomie de même composition à demi-calcinée au four rotatif a donné par exemple les résultats suivants :
La dolomie à demi calcinée au four rotatif (perte au feu entre 28 et 34%) qui etait exempte de chaux, présentait une durée de prise de plus de 1 heure et une résistance finale de 3,7 kg/cm2 dans les essais usuels de prise avec une solution de MgSO4 La même dolomie calcinée comme il a été décrit pré- cédemment possédait une durée de prise de 30 minutes seulement et une résistance finale de 18 kg/cm.
EMI9.1
R E V E 1V D T U x 'l' T 0 iV
1.- Procédé de fabrication de magnésie caustique ou de produits contenant de la magnésie caustique, comme par exemple de la dolomie semi-calcinée, caractérisé en ce qu'on pulvérise finement la matière première, on la mélange intimement avec un combustible finement broyé, on la transforme en corps
EMI9.2
poreux meubles de forme iprp.pr¯iée , .de préférence en granules, qu'on soumet à une opération de soufflage à une température supérieure à la température de décomposition du carbonate de magnésium, mais néanmoins inférieure à la température à la- quelle se produit une combustion complète de la magnésie caus- tique.