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PATES INDUSTRIELLES A TENEUR EN HUMIDITE REDUITE PAR RAPPORT A LA VISCOSITE ET
PROCEDE DE PREPARATION DE CES PATES.
La présente invention a pour objet des pâtes industrielles d'une teneur en humidité réduite par rapport à la viscosité et la préparation de telles pâtes.
Dans les pâtes industrielles, telles que les pâtes destinées à la préparation de ciment, les pâtes de strontianite obtenues dans les sucre- ries, etc. des tentatives ont déjà été faites pour diminuer la teneur en hu- midité afin d'éviter une charge d'eau inutile au cours du traitement ultérieur, et,en particulier, pour économiser dans une mesure aussi grande que possible la quantité de chaleur requise pour l'élimination de l'eau par évaporation.
Il est toutefois essentiel que la viscosité des pâtes soit maintenue à la va- leur habituelle ou que, au moins, elle ne change pas au point de provoquer des difficultés lors du traitement ultérieur, en particulier lors du passage des pâtes à travers les tuyauteries.
On connaît déjà de nombreux procédés qui permettent l'amoindris- sement de la teneur en humidité de pâtes destinées à la préparation de ci- ment, sans altération sérieuse de la viscosité. Ainsi, de nombreuses tentati- ves ont déjà été faites pour utiliser, à cet effet, des mouillants ou des substances tensio-actives de toutes sortes, en particulier des composés or- ganiques ayant un rapport intime avec les tannants ; a utilisé ces substan- ces telles quelles ou en combinaison avec d'autres substances à action liqué- fiante. On rencontre,cependant, un inconvénient;
l'action sur les pâtes des- tinées à la préparation de ciment est limitée par des phénomènes de thixotro- pie qui se manifestent simultanément, ou l'efficacité est limitée à des pâtes d'une origine et d'une composition exactement définies, et elle est absente s'il s'agit d'autres pâtes pour la préparation de ciment.,
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Or, les demandeurs ont trouvé qu'il était possible d'assurer une réduction effective de la teneur en humidité de pâtes par exemple de cel- les destinées à la préparation de ciment, et de maintenir la même viscosité à peu près intacte, lorsqu'on incorporait dans les pâtes de ce genre un sel alcalin, tel qu'un sel de sodium ou de potassium, d'un polyacide minéral, par exemple les sels alcalins d'acides polyphosphoriques, a'acides polythio- phosphoriques, d'acides polysilliciques,
d'acides polymolybdiques, d'acides polyvanadiques, d'acides polyborophosphoriques etc... On peut utiliser une ou plusieurs des substances en question. Par exemple, on peut utiliser les polyphosphates de sodium, tels que Na6P4O13 (verre de polyphosphate de sodium ou Na5P3O10), le trithio-phosphate de sodium (Na6P4O10S3), les polyvanadates de sodium répondant à la formule générale (NaVO3)n, les boro-phosphates de so- dium répondant à la formule générale C (NaB03) x (NaPO3)y@n, les polymolybdates de sodium répondant à la formule générale [(Na2MoO4) x (MoO3)y] n et d'autres, ou d'autres sels alcalins correspondants, tels que les sels de po- tassium.
La formation de ces p oly-composés s'effectue suivant les procédés généralement connus dans la littérature et, à cet effet, on fait fondre en- semble les constituants individuels correspondants. Le degré de polymérisa- tion, c'est-à-dire les valeurs respectives de x, Z et n, dépend des rapports respectifs des constituants utilisés et de la température appliquée pendant la fusion.
Dans certains cas, on a trouvé qu'il était avantageux d'appli- quer des mélanges de plusieurs de ces substances. Dans la plupart des cas, on se sert des sels de sodium mais on peut utiliser, avec des résultats simi- laires, les autres sels alcalins, en particulier les sels de potassium. Dans la série des sels alcalins de poly-acides minéraux utilisés suivant la pré- sente invention, la substance qu'il est préférable d'employer dans une pâte ainsi que la quantité à appliquer varient dans chaque cas particulier mais on peut les déterminer facilement suivant la nature de la pâte à traiter.
SI, par exemple, on a l'intention de réduire la teneur en humidité d'une pâte destinée à la fabrication de ciment, par l'addition de substances du type considéré ici, il y a avantage à amener le pH de la pâte, après l'addition de cette substance, par exemple par l'introduction de carbonate de sodium., à une valeur d'environ 6,5 à environ 9,5.
On a trouvé, suivant la présente invention, qu'avec des quanti- tés assez petites et dans certains cas des quantités vraiment, minimes des sels énumérés ci-dessus, il était possible de réduire considérablement la teneur en humidité des pâtes sans préjudice pour leur viscosité. Avec une quantité d'environ 0,003 jusqu'à environ 0,1 en poids, et en particu- lier avec une quantité de 0,01 % à 0,02 % en poids, calculée sur la quanti- té de la pâte, on assure une réduction de la teneur en humidité qui convient pour les buts de la pratique.
Les phénomènes de thixotropie qui se rencontrent fréquemment et sont désavantageux dans les procédés connus jusqu'ici ne se présentent plus lorsqu'on utilise les substances spécifiées dans le présent mémoire. Ces sub- stances additionnelles gardent leur efficacité lorsqu'on les applique conjoin- tement avec des substances organiques tensio-actives. Par une addition appro- priée, on peut augmenter considérablement l'effet de ces agents organiques tensio-actifs. L'application de méthylène-naphtalène-sulfonates solubles dans l'eau, ou de leurs produits de substitution, par exemple s'est révélée avan- tageuse. Ces méthylène-naphtalène-sulfonates sont des corps ou dérivent des corps dans lesquels deux radicaux de naphtalène portant SO3H comme substi- tuant sont liés par un pont de méthylène.
On peut les obtenir, par exemple, par condensation de formaldéhyde avec du naphtalène en présence d'un mélange d'acide sulfurique et d'oléum et par transformation du produit de condensa- tion obtenu en sels
Par exemple, dans une pâte destinée à la préparation de ciment, on peut utiliser un polyphosphate de sodium tel que NaoP4013 (verre à base de polyphosphate de sodium}, à raison d'environ 0,003 à environ 0,02 % en poids, par rapport à la quantité de la pâte, ainsi qu'un méthylène-naphta- @
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lene-sulfonate soluble dans l'eau, par exemple le méthylène-naphtalène- sulfonate de sodium, également en petite quantité, par exemple à raison d'environ 0,02 % en poids.
Dans certains cas,,il y a avantage à ajouter, en outre, du méta-silicate de sodium ou de potassium à raison d'environ 0,003 à environ 0,05 % en poidso Par l'addition de carbonate de sodium en quanti- tés appropriées, par exemple 0,005 à 0,03 %, on peut augmenter davantage l'efficacité des mélangeso
Les substances à utiliser suivant la présente invention, peuvent, dans le cas de pâtes destinées à la préparation de ciment, être ajoutées à tout instant désiré pendant la production de ces pâtes, c'est-à-dire, avant ou pendant le broyage de la roche ou au cours de la préparation de la pâte après le broyage. Si l'on effectue l'addition pendant le broyage de la roche, il en résulte une amélioration considérable de l'efficacité du concassage par le broyeur.
Cette amélioration se traduit par les moindres dimensions des particules de la pâte.
On peut appliquer l'invention avec avantage lorsqu'il s'agit de diminuer la teneur en eau de pâtes destinées à la préparation de ciment,ain- si que d'autres pâtes, par exemple de pâtes de strontianite obtenues dans la fabrication du sucre.
Au tourteau de strontianite recueilli lors de la filtration,on ajoute, par exemple, environ 0,003 à environ 0,01 % de son poids de polyphos- phate de sodium ou de potassium et dans certains cas on ajoute, en outre, en- viron 0,005 à environ 0,05 % en poids de métasilicate de sodium ou de potas- siumo De plus, on ajoute un méthylène-naphtalène-sulfonate soluble dans l'eau, par exemple un sel d'ammonium, à raison d'environ 0,05 % en poids. Une addi- tion de carbonate de sodium en quantité appropriée, (0,005 à 0,03 %) augmente également l'efficacité des mélanges.
EXEMPLE 1: On mélange, pegdant ou après le broyage, 0,02 partie en poids de polyphosphate de sodium (Na6P4O13) et 100 parties en poids d'une pâte obtenue par le broyage de pierre calcaire argileuse et ayant une teneur en eau de 32 %, pâte qui est destinée à la préparation de ciment.La viscosité de cette pâte ayant une teneur en eau de 32 % et à laquelle on a ajouté l'ingrédient mentionné, correspond à celle d'une pâte normale contenant 38 % d'eau mais pas de substance additionnelle. Ainsi l'on assure un abaissement de la teneur en eau de 38 % à 32 % tout en maintenant la même viscosité. Le pH de la pâte a été amené à une valeur de 8,0.
EXEMPLE 2
Partant d'une pâte qui a une teneur en eau de 30 % et a été ob- tenue par broyage de pierre calcaire argileuse en vue de la préparation de ciment, on en mélange 100 parties en poids pendant ou après le broyage avec 0,01 partie en poids de polyphosphate de sodium, (Na5P3O10) 0,01 partie en poids de métasilicate de sodium, 0,01 partie en poids de carbonate de sodium et 0,02 partie en poids de méthylène-naphtalène-sulfonate de sodium. La visco- sité de la pâte contenant 30 % d'eau et les substances additionnelles corres- pond à celle d'une pâte normale contenant 39 % d'eau mais pas d'ingrédients supplémentaires. Ainsi a-t-on réussi à abaisser la.teneur en humidité de 39 % à 30 % sans altérer la viscosité. Le pH de la pâte a été amené à une valeur de 8,8.
EXEMPLE 3 ;
On mélange avec de l'eau, de manière à former une pâte, 100 par- ties en poids d'un tourteau de strontianite recueilli par filtration dans une installation de saturation à cette eau, on a ajouté au préalable 0,01 partie en poids d'hexamétaphosphate de sodium et 0,05 partie en poids de métasili- cate de sodium. En outre, on peut aussi ajouter 0,05 partie en poids de méthy- lène-naphtalène-sulfonate d'ammonium et 0,05 partie en poids de tétraphospha- te de sodium. Grâce à ces additions la proportion d'eau requise pour former
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la pâte peut être réduite de 20-25 %.
EXEMPLE
On mélange 100 parties en poids d'une pâte destinée à la prépara- tion de ciment et ayant une teneur en eau de 29 %, après le broyage, avec 0,015 partie en poids de trithio-phosphate de sodium répondant à la formule Na6P4O10S3, 0,02 partie en poids de carbonate de sodium et 0,03 partie en poids de méthylène-naphtalène-sulfonate de sodium. La viscosité de cette pâte à 29% d'eau correspond à celle d'une pâte normale ayant une teneur en eau de 37 % mais ne contenant pas les substances additionnelles indiquées. La teneur en humidité a été diminuée de cette manière de 37 % à 29 %. Le pH de la pâte de ciment a été amené à une valeur de 8,4.