<Desc/Clms Page number 1>
CHARGE POREUSE .MONOLITHIQUE.
La présente invention est relative à une charge poreuse mono- lithique perfectionnée pour récipients utilisés pour l'emmagasinage de gaz dissous, par exemple d'acétylène dissous, et à un procédé d'obtention de cette charge dans un récipient.
On connait une composition formant charge pour des récipients à acétylène, consistant surtout en silicate de calcium obtenu par réaction chimique, en présence d'eau, entre de l'hydrate de chaux et de la silice finement divisée. Cette composition, qui peut contenir aussi une fibre miné- rale, donne lorsqu'elle a fait prise et s'est durcie dans le récipient, une charge monolithique ayant des propriétés intéressantes, par exemple une den- sité de 384 à 480 kg par mètre cube, une porosité de 80 à 86 %;
une résis- tance'adéquate telle que la masse ne se dépose pas en laissant des vides dans le récipient lorsque celui-ci est soumis à une manutention brutale et elle contient des pores très fins uniformément répartis, donnant une résis- tance élevée à la décomposition d'un gaz qui y est contenu. Evidemment, une réduction de poids d'un récipient de transport, résultant de l'augmentation de la porosité de la charge, donnerait des avantages au point de vue écono- mique du fait que l'on pourrait envoyer une plus grande quantité de gaz pour un plus faible prix de transport, mais cette augmentation de la porosité n'a été obtenue jusqu'ici qu'en sacrifiant de façon importante à la sécurité et à la durée.
L'invention est relative, en particulier, à un procédé d'obten- tion d'une charge poreuse monolithique remplissant sensiblement tout l'es- pace intérieur d'un récipient servant à emmagasiner des gaz dissous, par exemple de l'acétylène dissous, ce procédé consistant à introduire dans le récipient une bouillie consistant en chaux éteinte, silice finement divisée et une fibre minérale inerte, et à solidifier cette bouillie dans le réci-
<Desc/Clms Page number 2>
pient en la chauffant suffisamment pour effectuer la réaction du mélange et expulser sensiblement toute l'eau.
Selon l'invention, le récipient est complètement rempli d'une bouillie consistant en poids, en dix parties de chaux sous forme d'oxyde de calcium, 67 à 187 parties d'eau, 1 à 10 par- ties de fibres minérales et 10 à 15 parties de silice, laquelle consiste en 10 à 70%, de préférence pas plus de 60%-de silice fortement réactive en pou- dre fine, le reste étant de la silice,-.-cristalline broyée, susceptible de passer dans un tamis à ouverture de mailles de 0,074 mm.
L'invention est également relative à une charge poreuse mono- lithique remplissant sensiblement tout-l'intérieur d'un récipient'servant à emmagasiner des gaz dissous, par exemple de l'acétylène dissous, cette charge consistant surtout en silicate de calcium et en une fibre minérale inerte. Selon l'invention, le rapport du calcium au silicium dans lè sili- cate de calcium, mesurés sous forme d'oxyde de calcium et de silice, est dé 10 à 15 parties en poids de silice pour 10 parties en poids d'oxyde de calcium, la fibre minérale étant en proportion de 1 à 10 parties en poids pour 10 parties.en poids de l'oxyde de calcium mesuré.
Cette charge peut en outre être caractérisée par une densité inférieure à 320 kg. par m3, une résistance à l'écrasement supérieure à 14 kg. par cm2, une porosité compri- se entre 86 et 93 % et des pores uniformément répartis.
La présente invention permet de fabriquer industriellement une charge pour cylindre à acétylène, ayant une porosité de 90 % ou plus, et présentant en outre une résistance et une robustesse suffisantes pour per- mettre une manutention brutale pendant une longue période d'utilisation.
L'augmentation de la porosité est fortement à souhaiter du fait que l'on peut emmagasiner plus de gaz dans le cylindre et que la tare du récipient est plus faible. Pour un cylindre de dimension donnée, si l'on augmente la porosité de 80 à 90 % par exemple, la quantité de matière solide dans la charge contenue dans le cylindre est réduite de moitié. On savait que la teneur en eau de la bouillie mise dans les cylindres agit sur la porosi- té du produit final, mais on a constaté qu'une simple augmentation de la teneur en eau ne donne pas une charge satisfaisante, étant donné qu'il en résulte des vides et des couches molles dans les parties supérieures des cy- lindres lorsqu'on augmente la teneur en eau pour obtenir la porosité finale désirée.
On remédie à ces difficultés en modifiant le procédé de fabri- cation et les ingrédients. Parmi les plus importantes modifications, on u- tilise au moins une partie de l'ingrédient silice sous une forme qui est fortement réactive avec la chaux, de manière à favoriser la formation dans le mélange de produits de réaction initiaux qui agissent comme agents de mise en suspension, en maintenant la bouillie chargée dans les cylindres dans un état homogène pendant un temps suffisant pour permettre une fabri- cation économique. La stabilisation préalable du mélange en bouillie permet d'augmenter la proportion d'eau sans qu'il se produise de dépôt excessif des ingrédients avant le chauffage du mélange.
Pour produire une charge de cylindre ayant les propriétés inté- ressantes ci-dessus indiquées et une porosité comprise entre 86 et 93%, les ingrédients à utiliser, sur la base à sec, sont de la chaux vive et de la silice en proportion de 10 parties en poids de chaux sous forme de CaO pour 10 à 15 parties en poids de silice finement divisée, sous forme de SiO2, et une fibre minérale inerte à raison de 1 à 10 parties en poids pour 10 parties en poids de chaux. Une partie sensible de la silice est de la si- lice cristalline broyée, passant dans un tamis à ouverture de mailles de 0,074 mm ou moins, et le restant de la silice est sous une forme fortement réactive, par exemple de la silice cristalline en particules de très peti- te dimension ou une silice amorphe ou de la silice de diatomées.
La quan- tité de cette silice fortement réactive doit être de plus de 10 % de la silice totale,,sans dépasser 70%.
Le mélange sec, pour donner un rapport de la silice à la chaux compris entre 1:1 à 1,5 :1, peutavoir la composition suivante pour deux pro-
<Desc/Clms Page number 3>
portions données de fibre minérale inerte :
Pour 4 % de fibre minérale inerte,
EMI3.1
<tb> chaux <SEP> vive <SEP> 48 <SEP> à <SEP> 38,4 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> silice <SEP> totale <SEP> 48 <SEP> à <SEP> 57,6 <SEP> %
<tb> Pour <SEP> 20 <SEP> % <SEP> de <SEP> fibre <SEP> minérale <SEP> inerte <SEP> : <SEP>
<tb>
<tb> chaux <SEP> vive <SEP> 40 <SEP> à <SEP> 32 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> silice <SEP> totale <SEP> 40 <SEP> à <SEP> 48 <SEP> %
<tb>
la silice totale contenant de 10 à 70% de' silice fortement réactive.
La quantité d'eau utilisée varie suivant la porosité désirée du produit final; on a constaté que l'on obtient des porosités finales comprises entre 86 et 93 % avec un mélange ayant un rapport de 1 :1 la silice à la chaux, en utilisant 67 à 103 parties en poids d'eau pour 10 parties en poids de chaux vive. Pour un rapport de 1,5:1 de la silice à la chaux, la quantité d'eau nécessaire est plus élevée, de 107 à 187 par- ties en poids pour 10 parties en poids de chaux. La quantité d'eau est é- galement légèrement affectée par la quantité des ingrédients autres que la silice et la chaux, contenus dans le mélange.
Le procédé de fabrication d'un cylindre peut commencer par l'extinction de la chaux avec de l'eau, à température élevée, de manière à donner une bouillie de chaux, à faible dimension de particules. On refroi- dit la bouillie et on ajoute la fibre minérale en agitant le mélange. On ajoute ensuite la silice cristalline broyée et finalement la silice forte- ment réactive, en continuant à agiter de manière à assurer un mélange complet.
Le mélange uniforme de bouillie peut alors être mis dans les cylindres con- formément à un tableau de fabrication commode. Ceci peut se faire en la re- foulant dans les cylindres, sous pression, ou de préférence en faisant le vide dans les cylindres et en y faisant couler la bouillie. De préférence, on fait continuellement le vide dans le haut du cylindre pendant qu'on y in- troduit la bouillie. Il peut également être bon d'agiter ou-de secouer les cylindres pendant la charge ; en tout cas, il est important que le cylindre soit complètement rempli d'un mélange homogène de bouillie.
Le mélange con- tenu dans les cylindres se stabilise sous l'effet des produits de réaction initiaux de la partie de la .silice fortement réactive avec la chaux et il faut ensuite le traiter à chaud et sous pression, ce qui peut se faire, par exemple en le plaçant dans un four où dans un bain de vapeur d'eau, en lais- sant monter la pression jusqu'à ce que le mélange soit pris et que la char- ge devienne ferme.
Pendant ce traitement à l'autoclave, il est bon que la tempéra- ture monte sensiblement au-dessus de 100 pour effectuer la prise en un temps raisonnable, mais il faut tenir compte de la dilatation hydraulique et dans ce but, il peut être bon de fixer une chambre d'expansion sur l'ou- verture de remplissage de chaque cylindre. Cette chambre d'expansion fermée, initialement remplie d'air, reçoit le liquide qui se dilate en sortant du cylindre et qui comprime l'air contenu dans la' chambre, et elle permet à la pression de vapeur d'augmenter jusqu'à une valeur désirée sans qu'il y ait à craindre de détérioration du fait de la dilatation hydraulique. La tempé- rature maximum du traitement à l'autoclave est de préférence comprise entre 190 et 230 .
Après le traitement à l'autoclave, on peut effectuer le séchage de toute manière appropriée'après enlèvement des chambres d'expansion. Par exemple, les cylindres contenant la masse monolithique durcie peuvent être séchés complètement par cuisson dans un four dont la température est portée d'une valeur initiale d'environ 150 à environ 315 . Dans ces conditions, les cylindres sont secs en quelques jours. La masse monolithique poreuse ob- tenue a une faible densité en vrac de moins de 320 kg par m3 et la résistan- ce à l'écrasement est très satisfaisante, dépassant 14 kg et souvent 28 kg/ cm2.
<Desc/Clms Page number 4>
La quantité de silice fortement réactive supérieure à 10 % peut varier dans une gamme étendue,en particulier si c'est de la silice cristal- line en poudre fine, par exemple celle qui est connue sous le nom de "rouge blanc". Toutefois, si c'est une terre à diatomées, il est préférable de ne pas en utiliser une quantité supérieure à celle qui est nécessaire pour ob- tenir la stabilité désirée, car si l'on utilise de la terre à diatomées en quantité supérieure à 60%, elle peut'avoir un léger effet nuisible sur la résistance finale à l'écrasement du produit terminé.
La façon suivant laquelle la silice fortement réactive agit com- me agent stabilisant semble être due à la formation initiale d'un type de silicate de calcium ayant des propriétés analogues à un colloïde hydrophile.
Le composé désigné ici par l'expression silicate de calcium se trouve sui- vant un certain nombre de types chimiques ayant des formules telles que CaO, SiO2; CaO, 2SiO2; CaO, 3SiO-. La silice fortement réactive réagit rapidement avec la chaux pour former CaO, SiO2 qui épaissit le mélange et retarde le dépôt des plus grandes particules de silice. Le mélange reste alors homogène dans les cylindres pendant le traitement ultérieur, de sorte que la porosité du produit final est uniformément répartie.
Les récipients ou cylindres métalliques remplis de la masse po- reuse selon l'invention sont intéressants pour l'emmagasinage et l'expédi- tion des gaz et des gaz liquéfiés, notamment de l'acétylène à l'état dissous, la masse poreuse étant saturée d'un solvant tel que l'acétone dans lequel la charge d'acétylène se dissout. Du fait de la plus grande porosité de la charge selon l'invention, on obtient une augmentation importante au point de vue économique de la quantité d'acétylène contenue dans un cylindre de dimension donnée, ce qui permet de réduire les frais de distribution. Cet avantage s'obtient sans sacrifier la durée et sans augmenter beaucoup les frais de fabricàtion des cylindres.