<Desc/Clms Page number 1>
"Procédé de production de briques de silice en partant de sables à haute teneur en acide silicique".
On sait qu'on peut fabriquer des briques de si- lice à grande capacité de ramollissement sous pression, même en partant de sables à haute teneur en acide silicique, en broyant finement une fraction relativement grande de sable pour donner à ses particules une nature granuleuse ayant un -,calibre maximum d'un centième - de millimètre environ. En pa- @ reil cas, lorsqu'on soumet à la cuisson les blocs constitués
<Desc/Clms Page number 2>
en partant de cette matière, il se produit une transformation rapide du quartz selon les modifications cristallines supé- rieures, et les briques résultantes n'ont qu'une faible poro- sité.
On sait, en outre, que la transformation du sable quartzeux en tridymite peut être favorisée par une addition d'agents minéralisateurs comme, par exemple, les oxydes alca- lins. Lorsqu'on soumet à la cuisson les blocs les plus gros, la transformation en tridymite n'intéresse (ainsi qu'on peut le vérifier en notant le poids spécifique faible) que les couches de bordure, tandis qu'à mesure qu'on pénètre vers l'in- térieur du bloc le poids spécifique demeure plus élevé. Ce phénomène doit être évidemment attribué à ce fait que la cha- leur ne se propage que lentement jusqu'au sein des blocs et que les agents minéralisateurs solubles entraînés par l'eau d'évaporation se précipitent principalement dans les couches de bordure des blocs.
L'étude de ces phénomènes a marqué la genèse du premier procédé suivant l'invention qui a permis de dégager une règle technique selon laquelle pour la fabrication de briques de silice en partant de sable à haute teneur en acide silicique, il convient de soumettre tomt d'abord le sable, de préférence, en l'additionnant d'un agent minéralisateur à une cuisson préalable dans des conditions telles qu'il soit con- stamment agité. On peut, suivant l'invention, utiliser des agents minéralisateurs solubles dans l'eau comme par exemple le carbonate de sodium, le carbonate de potassium ou le chlorure de sodium. On mélange le sel dissous au sable.
Pour assurer pratiquement le contact effectif suivant la quantité requise entre l'agent minéralisateur avec chacun des grains du sable, il est nécessaire de sécher le sable tout en l'agitant conti- nuellement, par exemple dans un tambour.
<Desc/Clms Page number 3>
Si l'on soumet à une agitation continuelle un sable à haute teneur en acide silicique additionné, comme il vient d'être dit, d'un agent minéralisateur et qu'on le chauffe, on réduit en quelque sorte la masse à chauffer à une fraction de la grosseur communément utilisée dans cette technique.
Il devient de la sorte possible d'amener la particule individuelle de quartz en un temps représentant une fraction du temps communément employé dans la fabrication des briques de silice à la température qui est nécessaire pour assurer la transformation en tridymite.
La cuisson préalable peut être effectuée avantageuse- ment dans un four tunnel rotatif. La température à laquelle cette cuisson se déroule est choisie assez élevée et la durée de la cuisson est elle-même choisie assez longue pour que,la majeure partie du quartz soit transformée en tridymite. Des températures de l'ordre de 1550 C. sont nécessaire à cet effet. Le sable transformé en tridymite subit une décrépitude par suite de son changement de structure et se prête aisément à un broyage ultérieur. Il suffit de le broyer pendant un. cer- tain temps dans un broyeur malaxeur à meules, puis de le mé- langer avec la quantité usuelle d'hydrate de chaux, de les- sive sulfitée et d'eau pour obtenir les blocs ou briques recherchées.
Un autre mode de préparation de la masse de silice consiste à amener à la grosseur de particule requise une fraction du sable soumis à une cuisson préalable en le broyant dans un moulin ordinaire du type employé dans la fabrication des produits céramiques fins, et notamment dans un moulin à tambour à paroi maçonnée formée de blocs ou rognons de silex et renfermant des organes broyeurs constitués eux, aussi par des silex. Ce broyage est opéré de préférence à l'état humide, de sorte qu'il convient de prévoir en aval du broyeur une
<Desc/Clms Page number 4>
déshydratation par un séparateur centrifuge. On mélange alors le sable broyé fin et le sable brut dans le broyeur à meules avec de la chaux et de la lessive sulfitée, puis on comprime le mélange sous la forme des blocs ou briques qu'on veut obtenir.
Pour la constitution de la masse de base, on procède de préférence en mélangeant les fractions à gros grains et à grains plus fins des sables à haute teneur en acide silicique et en ne prévoyant entre ces deux fractions aucune grosseur de grains intermédiaire ou tout au moins en la maintenant selon une quantité faible. La gamme des grosseurs intermé- diaires dépend de la nature du sable employé mais surtout du mode de broyage choisi. De façon générale, cette gamme doit représenter un rapport de grosseur de grains au moins égal à 1: 10. En pareil cas, les grains les plus fins qui ont une fluidité analogue à celle d'un liquide s'insinuent dans les intervalles qui demeurent libres entre les grains les plus gros sans qu'il faille redouter une destruction de la struc- ture des briques au cours de leur cuisson.
On obtient de la sorte des briques de faible porosité.
Après séchage, les briques peuvent être soumises à une cuisson dans un four-tunnel dont la température maximum doit être de 1350 à 1400 C. Comme la tridymite présente des points de transformation de ses cristaux dans la gamme des températures allant de 1000 à 2000 C, l'échauffement et le refroidissement doivent être effectués assez lentement dans une gamme de température comprises entre 0 et 3000 C. tandis qu'au-dessus la courbe des températures de cuisson peut s'élever selon une pente raide.
Des briques de silice fabriquées par ce procédé conserveront particulièrement bien leur forme car, après,-
<Desc/Clms Page number 5>
conformation, elles ne subissent du fait de la cuisson ulté- rieure aucune augmentation de volume.
Par ailleurs, on ne trouve qu'en peu d'endroits les quartzites convenant à la fabrication de briques sili- ceuses, et les gisements exploités sont également épuisés en grande partie. En outre, le concassage de cette pierre dure exige la mise en oeuvre de grandes forces, qui augmentent de beacoup le prix de revient des briques siliceuses. C'est pourquoi on s'est efforcé déjà depuis longtemps d'utiliser pour la fabrication des briques siliceuses les sables à haute teneur en acide silicique, que l'on trouve et qu'on peut ex- traire en grandes quantités en beaucoup d'endroits, mais sans être parvenu jusqu'ici à produire de cette façon une brique équivalente, même à beaucoup près, à la brique fabriquée avec le précieux quartzite d'origine.
Il est vrai qu'on a déjà proposé de concasser encore davantage le sable argentifère qu'on trouve en général (fans la nature selon une grosseur de grains allant de 0,2 à 0,5 mm, quelquefois jusqu'à 2 mm, et d'employer un mélange de sable concassé et non concassé. On a également déjà reconnu que l'emploi d'assez fortes pressions est nécessaire pour la formation des briques, cependant que toutes les briques fabri- quées en partant du sable suivant ce procédé ont une porosité encore ttop grande et une densité insuffisante. Lême lorsqu'on réussissait à fabriquer un produit moulé séché de qualité con- venable, il se produisait dans beaucoup de cas, des fissures à la cuisson, ou bien le produit s'effritait tellement qu'il ne présentait pas à froid la résistance à la pression normale- ment exigée.
En ce qui concerne le problème de la grosseur des grains, on était d'avis, dans l'industrie des produits réfractaire de conserver dans une certaine proportion les grains moyens à côté de grains assez gros et assez fins. Ce procédé de fabri-
<Desc/Clms Page number 6>
cation des briques conduit dans tous les cas à un échec lorsqu' on part de sable argentifère. Sans doute a-t-on déjà enseigné il y a fort longtemps dans l'industrie des produits réfrac- taires qu'on obtient un bloc aussi dense que possible quand, en amaigrissant la pierre, on supprime une gamme relativement réduite de grains moyens entre le gros grain et le grain fin, ou qu'en tous cas sa proportion demeure faible.
Dans la fa- brication des briques siliceuses en partant des sables, cette théorie n'a cependant jamais été mise en pratique, elle a besoin d'être complétée et améliorée car la question du grain approprié n'est pas seulement importante du point de vue de la densité désirable de la couche du grain, mais aussi en tenant compte des modifications par cristallisation q ui se produisent à la cuisson dans les masses siliceuses, dans lesquelles l'augmentation des particules les plus grosses joue en parti- culier un rôle capital dans la formation de la brique terminée.
C'est là qu'intervient le second procédé de l'inven- tion, qui pose comme règle générale, dans la fabrication des briques siliceuses obtenues en mélangeant des fractions de grains assez gros et assez fins de sables à haute teneur en acide silicique et fabriquées dans des moules sous pression élevés, par séchage et cuisson, de supprimer entre les frac- tions de grains plus gros et plus fins une gamme de grains moyens dont la grosseur corresponde au moins à un rapport d'environ 1 à 20, ou de maintenir en tous cas sa proportion inférieure à 10% par rapport à la masse totale.
Dans ce cas en effet, les grains les plus gros, qui ont dans le sable argen- tière à l'état naturel une grosseur de 0,2 à 0,5 mm ou un peu plus, peuvent augmenter librement de grosseur à la cuis- son, car les grains nettement plus petits peuvent s'infiltrer entre les creux restant entre les grains les plus gros à la manière d'un liquide, de sorte que la destruction constata'
<Desc/Clms Page number 7>
autrefois dans la structure du bloc n'est plus à redouter à la cuisson.
Le principe qui découle de l'invention peut s'ap- pliquer d'une façon simple en utilisant la partie la plus grossière du sable argentifère comme fraction formée de gros grains, avec la grosseur de grains qu'il présente dans la carrière, c'est-à-dire avec la grosseur indiquée de 0,2 à 0,5 mm, cette masse pouvant représenter 50 à 80 parties de l'ensemble de la masse, tandis que le grain fin, qui représente par con- séquent 20 à 50 parties de cette masse totale, doit avoir moins de 0901 mm. Il n'est donc nécessaire de concasser qu' une fraction de l'ensemble de la matière brute selon cette taille plus petite.
Un dispositif particulièrement approprié à la production d'une fraction aussi fine est un broyeur à vibra- tions dans lequel le grain doit être traité au moins pendant une heure. Plus on se tient en dessous de la limite maximum indiquée de 0,01 mm pour les plus petites particules, plus le bloc est dense et plus la porosité est infime. L'affermisse- ment de la masse par le porcédé de cuisson est tel que l'em- ploi d'un liant, comme la chaux, pour la tenue du bloc, n'est plus nécessaire. On peut naturellement ajouter des minérali- sateurs au mélange suivant le procédé connu si l'on désire obtenir une profonde transformation du quartzite en tridymite.
Exemple de réalisation du procédé.
On sépare 100 parties de sable de carrière tamisé d'une grosseur de grain prédominante allant de 0,2 à 0,5 mm en 60 parties de gros grain ayant plus de 0,3 mm et 40 parties de grain fin, que l'on fait passer pendant sept heures dans un broyeur. La fraction de grains fins, après concassage, est entièrement réduite à une grosseur inférieure à 0,01 mm. On
<Desc/Clms Page number 8>
mélange les fractions de grains les plus gros et les plus fins dans un mélangeur Eirich en y ajoutant 3 parties de chaux hydraulique et 1/2 partie de lessive de sulfite. Au lieu. du mélangeur Eirich, on peut d'ailleurs également em- ployer un mélangeur à galets broyeurs.
On moule le mélange terminé en briques siliceuses de format normal, on les sèche et on les soumet à la cuisson de 14 à 16 à la fois au cône de Seger.
Les briques finies présentent les propriétés suivantes :
EMI8.1
<tb> Densité <SEP> 1,86
<tb>
<tb>
<tb> Poids <SEP> spécifique <SEP> 2,39
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Porosité <SEP> apparente <SEP> 21,6 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Porosité <SEP> réelle <SEP> 22,1 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résistence <SEP> à <SEP> la <SEP> pression <SEP> à <SEP> froid <SEP> 430 <SEP> kg/cm2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Pouvoir <SEP> réfractaire
<tb>
<tb>
<tb> (sous <SEP> une <SEP> pression <SEP> de <SEP> 2kg/cm2 <SEP> 1680 <SEP> C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Point <SEP> de <SEP> fusion <SEP> au <SEP> cône <SEP> de <SEP> Segel <SEP> 34
<tb>