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PRbdEDE POUR LA FABRICATION DE CORPS CERAMIQUES A PARTIR D'ARGILES.
Les pierres fabriquées de la manière usuelle au départ d' argiles brutes ne conviennent pas à maints usages, en raison de leur forte contraction. Dès lors, on fabrique des pierres de qualité élevée, à base d' argile, en cuisant une partie de l'argile, la plupart du temps la majeure partie de celle-ci, en chamotte et en façonnant la chamotte broyée après y avoir ajouté de l'argile comme liant. Par la cuisson en chamotte, l'argile a perdu quasi entièrement sa réactivité céramique. Dans de telles pierres, fabriquées au départ d'argile et de chamotte, les réactions se déroulent essentiellement à l'intérieur de l'argile liante ajoutée, ainsi que dans les faces de séparation entre l'argile liante et la chamotte; pendant la cuisson, la chamotte reste sans réaction dans la masse.
Ceci offre maints inconvénients. Si la contraction au sé- chage de l'argile liante conduit déjà, lors du séchage des pièces façonnées, à des états de sollicitation ou tension,dans la texture de la pâte, ces états deviennent encore plus marquants pendant le processus de cuisson, au cours duquel la chamotte ne se contracte pratiquement plus, tandis que, par contre, l'argile liante se contracte dans une mesure extraordinairement forte. Il s' ensuit que les pierres obtenues présentent une faible résistance aux varia- tions de température, une faible résistance à la pression, même à froid, et une porosité souvent indésirable.
Par ailleurs, la pierre de chamotte est de coût élevé, en raison du fait qu'il y a lieu, en réalité, d'exécuter une double cuisson de la masse et de broyer la chamotte cuite jusqu'à une grosseur de grains appropriée pour le façonnage.
Les tentatives, en vue de fabriquer des corps céramiques de qualité élevée au départ d'argiles, sans qu'il soit nécessaire de cuire, au préalable, la majeure partie de l'argile, n'ont pas manqué. Ainsi, de mul- tiples essais ont été entrepris, en vue d'obtenir directement, au départ d' argile brute, de la chamotte dite chamotte calcinée ou en vue d'employer cette
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dernière chamotte comme partie composante de pièces façonnées, à partir des- quelles sont fabriquées des pierres de chamotte cuites. Tous ces procédés présentent, toutefois, l'inconvénient que le séchage de l'argile s'opère de façon telle que les diverses parties de la masse présentent des teneurs dif- férentes en humidité.
Lors de la cuisson subséquente, les diverses parties de la pierre subissent, dès lors, des contractions différentes, en sorte qu'il se:manifeste des ten- sions qui confèrent à la pierre les propriétés défavorables susmentionnées ou donnent lieu à l'obtention de pierres de rebut.
La présente invention est basée sur la notion connue, selon laquelle une argile présentait le degré d'humidité naturel, commence par dimi- nuer fortement de volume à mesure que diminue la teneur en humidité, lorsqu'on élimine cette dernière, mais ne subit pratiquement plus de contraction à partir d'une teneur déterminée en humidité et peut même, dans certains cas, augmenter légèrement de volume jusqu'à élimination complète de l'humidité. Il s'ensuit qu'il convient d'éliminer l'humidïté de l'argile jusqu'à la teneur déterminée mentionnée ci-dessus,pour éviter les inconvénients qu'entraîne la contraction au séchage des pièces façonnées ou ébauches. De toute façon, il faut que tou- tes les parties de l'argile soient séchées, de manière à ramener leur teneur en humidité à la valeur déterminée en question.
Dans les procédés de séchage connus jusqu'ici, les couches marginales des blocs ou morceaux d'argile de dimensions relativement grandes étaient trop fortement séchées, tandis que les couches intérieures de ces blocs ne l'étaient quasiment pas. Il y a lieu de noter également que le séchage de l'argile à traiter ne doit pas être poussé au point que l'argile perd son caractère liant.
L'invention concerne, dès lors, un procédé pour la fabrication de corps céramiques au départ d'argiles de tous genres, de kaolins, ainsi que de pierres à feu ou de pierres rocheuses, qui ont été soumises tout au moins partiellement à un séchage préalable, avant d'être façonnées et cuites; le façonnage et la cuisson peuvent évidemment aussi se faire, en formant une mas- se comprimée et en soumettant ensuite cette dernière à une cuisson.
La nou- veauté du procédé réside dans le fait qu'on obtient à partir des argiles, avant le façonnage, une masse, dans laquelle les diverses particules de la masse ont une teneur en humidité pratiquement égale et telle qu'en continuant à élimi- ner l'humidité la masse ne subit pas de contraction appréciable, la masse pré- sentant cependant encore un pouvoir liant suffisant pour pouvoir être façonnée, sous pression modérée.
Un tel procédé peut, par exemple, être exécuté en séchant 1' argile sous forme de petits morceaux pendant un temps suffisamment long. Le séchage de l'argile sous forme divisée peut être préparé de manière connue en broyant d'abord l'argile humide naturelle, sans séchage préalable, jusqu'à obtention de morceaux de la grosseur d'un poing, puis en la résuidant, dans un second dispositif de broyage, avec amenée de chaleur, en morceaux de la grosseur d'une noix et finalement en amenant ces derniers morceaux, dans en- core un autre dispositif de broyage, avec amenée de chaleur, à la finesse né- cessaire pour un séchage homogène. Le séchage peut s'effectuer dans des ré- cipients hermétiquement clos, dont la température est réglable.
Dans les ré- cipients, on peut appliquer des températures allant jusqu'à 100 C, tandis qu'on peut mettre ces récipients sous un vide plus ou moins accentué ou y faire régner une surpression. La teneur en humidité de toutes les particules de la masse doit être amenée sensiblement à la même valeur et cette valeur doit être suffisamment faible pour que l'argile ne subisse plus de contrac- tion, lorsqu'on continue à en extraire l'humidité. Cette valeur diffère se- lon les diverses ..argiles que l'on peut employer. Pour maintes argiles, la teneur en humidité doit être réduite jusqu'à 8%, tandis que pour d'autres ar- giles, cette teneur doit encore être de 20%.
Tandis que dans la forme d'exécution précisée plus haut du nouveau procédé,on suppose que l'on dispose d'espaces assez étendus, dans
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lesquelles la masse doit rester jusqu'à séchage homogène, l'invention peut être mise en oeuvre sous une forme fortement économique par application des procédés connus pour la fabrication de granulés. Dans ces procédés, on fait usage d'une masse pulvérulente ou, en tout cas, à grains fins, qui est ag- glomérée à l'aide d'un liquide plus ou moins visqueux, en sorte qu'en agis- sant sur les corps formés au départ du mélange des deux composants, des gra- nulés présentant une grosseur de grain différente ou déterminée sont obtenus.
A l'aide des appareils et procédés connus pour la fabrication de granulés on peut obtenir les masses argileuses à façonner, en utilisant comme composants pour la formation des granulés, d'une part, une argile séchée jusqu'à pouvoir être broyée et réduite en poudre, et, d'autre part, un liquide ou une pâte.
Comme liquide, on peut, par exemple, employer de l'eauo Il est avantageux d'utiliser, comme composant pour la formation des granulés, une barbotine ou pâte d'argile, c'est-à-dire une bouillie d'argile fluide ou visqueuse., Le degré de séchage de l'argile broyée ou divisée, d'une part, et la pro- portion d'argile et d'eau dans la barbotine, d'autre part, doivent naturel- lement, suivant l'invention, être tels que la masse formant les granulés pré- sente une teneur en humidité, à laquelle une élimination subséquente de 1' humidité n'entraîne pas de contraction appréciable, tandis que la masse en question conserve cependant le pouvoir liant nécessaire au façonnage sous pression modérée.
Le mode d'obtention au départ de petites particules d'ar- gile de la poudre séchée, d'une part, et au départ de petites particules d'argile de la suspension présente dans la barbotine, d'autre part, assure la mise en oeuvre du principe de base de l'invention, à savoir l'obtention d'une masse convenant au façonnage, qui est entièrement homogène, en ce qui côncer- ne sa teneur en humidité.
Le procédé de fabrication de corps céramiques suivant l'in- vention n'est pas limité à l'utilisation de masses, constituées exclusivement d'argiles. A ces masses, on peut, aussi ajouter d'autres matières, en vue de former des corps céramiques présentant des propriétés déterminées, tels qu' on en a besoin dans les diverses branches de l'industrie. En particulier, la masse à façonner peut aussi contenir, outre des argiles, des agents amaigris- sants tels que la chamotte, notamment la chamotte cuite ou calcinée, ainsi que le corindon, la sillimanite, le carbure de silicium, le quartz, le felds- path, etc...
Bien que les corps préparés selon le nouveau procédé donnent, en général, lieu à la formation d'une pâte très épaisse, parce que, contraire- ment à ce qui se passe avec les pierres de chamotte, des tensions sensiblement moindres se manifestent à la cuisson, on peut également obtenir des corps à porosité élevée, en ajoutant des matières combustibles à la masse d'argile à façonner. De même, la masse à façonner peut contenir des matières donnant lieu à la formation de gaz ou de matières moussantes. Il va'de soi qu'on peut ajouter à l'argile plusieurs desdites matières d'addition.
Les granulés peuvent également, selon les proportions de leurs deux composants, être obtenus avec une consistance telle que ces gra- nulés présentent une dureté analogue à celle du cuir. Il est possible de fabriquer directement des corps façonnés au départ de tels granulés. La tendance de ces granulés à l'absorption d'humidité est faible. Le façonna- ge de la masse est facilité, lorsque les granulés sont humidifiés à l'aide d'eau, de solutions de sels ou de lessive sulfétique. Le façonnage s'opè- re par pressage ou damage.
Les corps céramiques obtenus de cette manière présentent, lorsqu'on ne prend pas les mesures précisées plus haut pour augmenter la porosité, une densité très élevée, tout en présentant également une résistance relativement éle- vée aux variations de température.
L'invention permet également une variante, en ce sens qu' au départ de la masse argileuse, qui est entièrement homogène au point de vue
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de sa teneur en humidité et dont ladite toueur en humidité est inférieure à la valeur à laquelle il se produit encore une contraction au séchage subsé- quent, on ne fabrique pas de pièces façonnées, mais d?abord de la chamotte calcinée.
Les tentatives effectuées jusqu'à présent pour obtenir de la cha- motte calcinée n'ont pas conduit à des résultats satisfaisants, d'une part, parce que la masse d'argile destinée à la préparation de chamotte calcinée était séchée au préalable de manière non uniforme, en sorte qu'il se mani- festait des tensions lors du chauffage subséquent, et, d'autre part, parce que les conditions nécessaires pour un traitement thermique uniforme, en fonction du temps et de la température, n'étaient pas réunies. Grâce au nou- veau procédé, ces conditions sont réalisées,en particulier, lorsqu'on emploie des corps ou granulés présentant sensiblement le même diamètre. On dispose, en effets matériellement parlant, d'une masse homogène de structure physique pratiquement uniforme.
On peut donc former, par le nouveau procédé, une chamot- te calcinée homogène.
Le traitement subséquent de la chamotte calcinée préparée peut consister d'abord à la broyer, puis éventuellement à la classer. Après addition d'argile, éventuellement aussi sous forme d'une barbotine ou d'une pâte, on pratique ensuite le façonnage, puis le séchage et la cuisson. La chamotte calcinée broyée peut aussi, comme il a déjà été signalé, être em- ployée pour obtenir des granulés.
De manière similaire, les granulés formés peuvent être direc- tement cuits au départ de la masse argileuse et être transformés en une chamot- te, qui est entièrement exempte de tensions intérieures et donne une pierre de chamotte de qualité particulièrement élevée.
EXEMPLE 1
Au départ de 77 parties en poids d'une argile A présentant le degré d'humidité naturel, on prépare, par addition de 23 parties en poids d'eau, une barbotine d'argile contenant 35,6% d'eau (calculés sur la masse humide). A l'aide de cette barbotine, on prépare des granulés, par addition d'argile A séchée et broyée.
L'argile sèche A présente, à l'état broyé, la granulation suivante:
EMI4.1
<tb> 0 <SEP> - <SEP> 0,1 <SEP> mm <SEP> 27%
<tb>
<tb> 0,1 <SEP> - <SEP> 0,5 <SEP> mm <SEP> 60%
<tb>
EMI4.2
0,5 -1,0mm 13%
Le rapport de la barbotine à l'argile sèche et broyée est de 33,3 : 66,7 en parties en poids.
La teneur en eau des granulés s'élève à 15,6% de H2O sur la base de la masse humide., A l'aide des granulés en question, on forme des pierres normales au granulés en question, on forme des pierres normales au moyen d'une presse à vis. La masse s'avère facile à presser et ne présente pas de tendance à la formation de fissures entre les couches.Les pierres ne subissent au séchage qu'une contraction linéaire de 1,2%.
La contraction linéaire des pierres cuites vers 1250 C (cône Seger : 8) est de 9,4%. La plupart des pierres sont de dimensions exactes et exemptes de fissures, après la cuisson. Elles présentent, par ailleurs, les caractéristiques suivantes:
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EMI5.1
<tb> Densité <SEP> réel- <SEP> Densité <SEP> Porosité <SEP> Résis- <SEP> Affaise- <SEP> (Dim <SEP> 1064)
<tb>
<tb>
<tb> le <SEP> apparente <SEP> réelle <SEP> apparente <SEP> tance <SEP> ment <SEP> sous <SEP> te
<tb>
<tb>
<tb> à <SEP> 1' <SEP> charge <SEP> ta
<tb>
<tb> écrase-
<tb>
<tb>
<tb> ment <SEP> à
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> froid
<tb>
<tb>
<tb> kg/cm2
<tb>
EMI5.2
----------------------------------------------------------------------
EMI5.3
<tb> 2,55 <SEP> 2,35 <SEP> 7,9% <SEP> 4,
2% <SEP> 1725 <SEP> 1450 <SEP> 1550
<tb>
Exemple 2 ----------
A l'aide d'une argile B de teneur en humidité naturelle, on prépare, par addition d'eau, une barbotine avec une teneur en eau de 36% de la masse humide. On se sert ensuite de cette barbotine pour former des granulés, par addition d'un mélange d'argile sèche broyée et de chamotte finement broyée dans un rapport pondéral de 1 1, en sorte que la composition des granulés est la suivante :
EMI5.4
<tb> - <SEP> Barbotine <SEP> 24,6%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> Qhamotte <SEP> broyée <SEP> 37,7%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> Argile <SEP> sèche <SEP> broyée <SEP> 37,7%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> -------
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 100,0%
<tb>
Le rapport d'amaigrissement de l'argile à la chamotte est ainsi de 59 : 41, soit environ 3 : 2.
Les granulés, dont la teneur en eau est de Il,,4%, sont transformés sur une presse à vis en pierres normales, dont la contraction au séchage est de 0,01.
Après la cuisson à 1250 C (cône Seger :8), la contraction linéaire atteint 5,8%. La densité apparente des pierres obtenues est de 2,24, leur porosité réelle de 12,2% et leur porosité apparente de 8,3%.
Exemple 3
On prépare, au départ d'une argile C, par addition d'eau, une pâte d'argile contenant 43,2% d'humidité. 40 parties en poids de cette pâte sont mélangées à 60 parties en poids d'argile C sèche et finement broyée, de manière à former des granuléso Ces granulés contiennent 16,8% d'eauo La masse est trans- formée sur une presse à vis en pierres normales. Elle s'avère facile à presser.
La contraction linéaire au séchage des pierres façonnées est de 2,0%. Après cuisson à 12500C, la contraction linéaire est passée à 11,3%. Les pierres pos- sèdent une porosité réelle de 10,5% et une densité apparente de 2,37. La poro- sité apparente est de 4,1%.
REVENDICATIONS.
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