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La présente invention concerne une méthode de fa- brication de matériaux isolants réfractaires et des produits isolants réfractaires en résultant,.
Jusqu'ici, des briques isolantes ont été faites, dans certains cas, avec une matière réfractaire, habituellement de l'argile réfractaire ou du kaolin, et formées de façon à être rendues très poreuses et donc de faible poids spécifique. La conductibilité thermique des briques est en substance propor- tionnelle à leur poids spécifique, c'est-à-dire qu'au plus la porosité est élevée, au plus faible est la conductibilité
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thermique. Ces briques sont utilisées pour garnir les parois des fours et dispos!-tifs analogues, en vue de la conservation de la chaleur.
@ @ La méthode généralement adoptée pour la .fabrication de briques de ce genre, consiste à mélanger, à une argile ré- fractaire plastique, une matière combustible qui est fréquem- ment de la sciure de bois. Ce mélange est moulé en forme de brique, séché et ensuite soumis à cuisson dans un four qui brûle entièrement la matière combustible et laisse un produit fini à structure poreuse. La contraction élevée résultant de ce procédé rend très difficile la fabrication de briques avec un degré de précision-suffisant pour le but poursuivi, à moins de préparer des briques trop grandes et de les meuler ensuite aux dimensions voulues à l'aide de meules convenables, ce qui constitué à la fois un procédé coûteux et un gaspillage.
En outre, la fabrication de briques de ce genre est'un procédé de longue durée et la cuisson en masse est difficile à régler, provoquant des pertes élevées.
Une autre méthode connue pour rendre une brique poreuse, consiste à occlure, dans le mélange dont la brique est faite, une grande quantité de bulles gazeuses. Cette méthode est géné- ralement dénommée moussage, et elle présente l'inconvénient qu'il est difficile de contrôler la dimension, la l'orme et la densité de la brique résultante .
' Encore une autre méthode connue consiste à mélanger de l'argile.sèche moulue à une.matière combustible, habituelle- ment du charbon ou du coke, et à soumettre ensuite cet ensemble à cuisson dans une machina d'agglomérage qui, en brûlant entiè- remént la matière combustible, produit un "aggloméré" poreux.
Celui-ci.peut être broyé, mélangé avec un liant argileux et moulé en forme de brique, séché et ensuite soumis à cuisson dans, un .four, pour-donner la forme définitive. Ce procédé
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permet d'obtenir des briques de dimensions précises, mais il est habituellement limité à l'utilisation d'argiles dans lesquelles le procédé d'agglomérage provoque un gonflement ou ,'dilatation des grains.
Pour de motif et d'autres, des argiles très réfrac- taires ne peuvent pas être utilisées, tout d'abord parce que celles-ci n'ont pas de tendance au gonflement et ensuite parce que les argiles sont contaminées par les cendres du charbon ou du coke auxquels elles sont mélangées pour produire un aggloméré, ce qui diminue leur degré de résistance à la chaleur et limite ainsi le procédé à la production de briques isolantes ne pouvant être utilisées qu'à température relativement basse.
En outre, ce procédé ne donne habituellement pas une masse d'une densité'' suffisamment faible ou d'une porosité. suffisamment élevée pour obtenir une brique très efficiente, et produit un aggloméré ayant une densité de tassement de l'ordre de 50 livres par pied cube ou plus, quand il est réalisé en une dimension convenant pour la fabrication de briques.
La présente invention procure une méthode de fabrica- tion d'une matière isolante réfractaire très poreuse, dans la- quelle'une matière argileuse ou une autre matière réfractaire est introduite, sous forme de particules distinctes, dans une chauibrè de four et est soumise à un traitement thermique tout en subissant un mouvement qui provoque la projection des parti- cules les unes contre les autres au hasard, pendant que ces particules se trouvent en contact avec la chaleur à l'intérieur de la chambre du four, à un d-egré de température et pendant une durée suffisants pour que les particules soient.rendues molles et collantes, et qu'elles adhèrent les unes aux autres, formant ainsi, par accumulation, dès-masses de particules agglomérées très poreuses produites artificiellement,
les dites masses étant enlevées du four ou étant rendues capables de quitter le four et de se refroidir sous la forme de masses réfractaires cuites
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et dures, produites artificiellement et ayant une porosité élevée.
Dans une ternie d'exécution de la présente invention, la méthode de fabrication d'une matière isolante réfractaire -très poreuse consiste à introduire une matière argileuse ou une autre matière réfractaire, sous forme de particules distinctes, dans la zone chaude d'une chambre de four, en contact avec une atmosphère gazeuse à l'intérieur de celle-ci, on imprima un mouvement violent aux particules et au milieu gazeux de façon que les dites particules soient projetées les unes contre les autres et contre les parois de la chambre de four dans la zone chaude, on brûle le dit milieu gazeux de façon à produire une température assez élevée, pendant un temps suffisamment long, pour amener les particules à l'état pyro-plastique , c'est-à- dire dans un état collant très voisin de la fusion complète,
afin de provoquer l'adhésion entre elles et aux parois de la chambre de four des dites particules se rencontrant au hasard, les dites particules s'accumulant ainsi en masses agglomérées, très poreuses et artificiellement formées de particules adhé- rant, par paquets, aux parois de la chambre de four, jusqu'au moment où les masses deviennent suffisantes pour vaincre, par leur poids, leur adhérence aux dites parois, et pour tomber, de là, dans une zone plus froide du four, d'où elles sont re- tirées sous la forme de masses réfractaires agglomérées durcies artificiellement forméos ayant une porosité élevée.
La porosité des masses durciesartificiellement for- mées est obtenue par la présence de vides entre paquets de particules adhérant entre eux aussi bien que de vides entre particules adhérant entre elles, cotte structure des dites masses étan obtenue en fonction directe du traitement précité auquel les particules ont été soumises. Comme matière de départ, les particules peuvent avoir un degré d'humidité atteignant 15%
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en poids, mais il est préférable qu'il ne dépasse pas 5%.
Les particules peuvent êtrechauffées dans la chambre de four, en y faisant brûler. un mélange gazeux combustible con- venablement introduit dans le four avec de l'air secondaire, éventuel, préchauffé ou traité autrement, pour faciliter la combustion.
Les particulespeuvent être introduites dans la chambre de four, en étant entraînées par le mélange gazeux combustible, ou par l'air secondaire, ou par un courant séparé d'air d'entraînement, et elles sont suffisamment petites pour passer au moins un tamis à mailles de 1/8".
Pour communiquer un mouvement violent aux particules pendant que celles-ci sont soumises à leur traitement dans la chambre de four, le mélange gazeux ou l'air secondaire, ou les deux, peuvent être introduits dans le four tangentiellement à un cercle centré sur l'axe de celui-ci, de manière à, imprimer aux particules un mouvement tourbillonnant.
Le combustible utilisé dans la chambre de four peut être du gaz, de l'huile ou un combustible pulvérisé introduit à l'aide de brûleurs ou d'autres moyens appropriés.
La température requise dans la zone chaude du four varie entre 1000 C et 1750 0 suivant la matière réfractaire par- ticulière à traiter et la température à laquelle les particules de cette matière deviennent pyro-plas tiques. La matière traitée ne doit pas être telle que less particules aient de la plasticité dans leur état non traité, et la dimension des particules doit permettre à celles-ci d'être mises facilement en suspension dans des gaz chauds turbulents.
Un exemple de matière réfractaire pouvant être uti- lisée et devenant pyro-plastique entre 1250 C et 1300 0 con- siste en une argile répondant à l'analyse suivante:
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% en, poids SiO2 46,55 Al2O3 31,94 Fe2O3 3,04 TiO2 1,28 CaO 0,25 MgO 0, '77 NaO 0,30 K2O 2,33 Perte à la combustion 13,35
Un autre exemple d'une matière réfractaire, devenant pyro-plastiqae entre 1600 C et 1650 C, est la Sillimanite ré- pondant à l'analyse suivante:
% en poids SiO2 35,70 Al2O3 '62,28 Fe2O3 1,74 TiO2 0,18 MgO 0,13 CaO des traces
Les masses agglomérées très poreuses formées artifi- ciellement, à la dimension où elles sortent du four, peuvent être brisées en des masses agglomérées plus petites et amenées à la dimension voulue pour la fabrication de béton réfractaire léger, ou bien elles peuvent être brisées en des masses agglo- mérées encore plus petites convenant pour la fabrication de briques isolantes réfractaires ou d'autres produits , en par- tant d'un mélange qui comprend les dites masses agglomérées 'encore plus petites et un-liant de prise par hydratation, de lfeau étant ajoutée pour obtenir le mélange humide nécessaire à l'opération de moulage à la forme requise.
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Dans un autre exemple de préparation des masses ag- glomérées artificiellement formées, destinées à un mélange hu- mide convenant pour la fabrication de briques isolantes réfrao- taires poreuses, les masses agglomérées sortant du four sont brisées mécaniquement, tamisées et triées en trois dimensions., petites, moyennes et grandes, dont les plus grandes traversent au maximum un tamis de 3/8 ", une quantité de chacune des trois dimensions étant mélangée à un liant et de l'eau, le dit liant consistant en des particules non cuites de la matière argileuse.
Le mélange peut contenir en prépondérance des masses agglomérées .artificiellement formées et tamisées de la grande dimension.
Le liant pour le mélange peut consister en des parti- cules crues, non cuites d'une matière argileuse semblable à celle traitée dans le four pour constituer les masses utilisées dans le' dit mélange.
'Une forme convenable de four pouvant être utilisée pour le traitement thermique des particulesargileuses ou autres par- ticules réfractaires comme décrit ci-avant, peut être un four vertical avec une chambre à section circulaire dont la partie supérieure constitue une zone chaude et la partie inférieure une zone plus froide, la zone chaude étant pourvue d'entrées pour l'admission d'un milieu gazeux combustible et d'air secondaire de façon à imprimer aux particules un mouvement violent de tour- billon à l'intérieur de la dite zone chaude, les particules étant introduites dans la zone chaude en étant entraînées par l'air secondaire.
L'invention ressortira clairement des dessins sché- matiques annexés, dans lesquels:
La figure 1 est une coupe verticale d'une forme d'ap- pareil convenant pour l'exécution de la méthode de la présente invention.
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La figure 2 est une vue en plan du même appareil. la figure 3 représente une photomicrographie, d'un' agrandissement de quinze'fois, de la surface d'une très mince tranche découpée dans une petite masse agglomérée provenant de la fracture dtune masse agglomérée plus grande, produite suivant l'invention.
Comme le montrent les figures 1 et 2 des dessins, une construction en briques 10, dont la section transversale a un pourtour de forme rectangulaire, comprend à l'intérieur, une chambre de four verticale 11, de section transversale circu- laire et allant en s'évasant du fond 13 vers la voûte 12 qui est de forme concave. Une ouverture 14, prévue dans la partie inférieure de la chambre de four, sert à l'évacuation des gaz brûlés.
La partie supérieure de la chambre de four 11 est alimentée , en combustible, par quatre brûleurs 15 envoyant leurs flammes vers le bas, au travers de la voûte 12 et tan- gentiellement aux parois suivant une direction faisant appro- ximativement un angle de 30 avec la verticale, les dits brû- leurs recevant leur combustible d'uns source d'alimentation (non représentée) par un ensemble de tuyauteries 16.
La chambre de four 11 est pourvue, immédiatement sous la voûte 12, de quatre entrées d'air secondaire 17 répar- ties sur une circonférence et auxquelles de l'air secondaire préchauffé est amené par une tuyauterie d'alimentation 18 et des dérivations 19 communiquant respectivement avec une entrée 17.
Les entrées dtair secondaire 17 sont agencées de ma- nière à pénétrer dans la chambre de four 11 tangentiellement. aux parois de celle-ci, de manière à faire tourbillonner l'air secondaire ainsi que le combustible entrant dans la chambre de four et provenant des brûleurs 15.
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Un pilot 21 à section transversale ronde est suspendu à la voûte 12., au contre de la chambre de four et sur une hau- teur qui constitue la zone chaude 20 du four, et donne à cette zone chaude 20 une forme annulaire.
L'air secondaire est introduit préchauffé par l'ex- trémité d'alimentation 22 d'une tuyauterie 18 pénétrant dans et traversant' un carneau des gaz brûlés 23 qui fait communiquer la sortie 14 de la, chambre de four 11 avec une cheminée 24 faisant partie d'une construction 25, cette tuyauterie d'air secondaire étant chauffée par le contact avec les gaz brûlés chauds quittant la. chambre de four.
La dite tuyauterie d'air secondaire est pourvue, à l'endroit où elle sort du carneau 23, comme représenté en 26, d'une trémie d'alimentation 27, côté aspiration d'un ventila - leur 28.
La matière à traiter dans la chambre de four est amenée , sous la forme de particules distinctes, dans la trémie d'alimentation 27, ces particules étant entraînées, sous l'ac- tion du ventilateur 28 agissant sur la tuyauterie d'alimenta- tion d'air sec,ondaire 18, par cet air secondaire préchauffé, dans la zone chaude 20 de la chambre de four, pour y subir un violent effet ,de tourbillon tout en étant soumis à une tempé- rature assez élevée, pendant un temps suffisamment long pour que ces particules deviennent, pyro-plastiques.
La forme annulaire de la région chaude 20 à l'inté- rieur de la chambre de four 11 produit un effet de cyclone sur les particules qui subissent cette violente action de toarbil- lon, et une force centrifuge en'résulte qui projette les par- ticulas les unes contre les autres -et contre la paroi de la chambre de four et la surface du pilot central, de manière que les particules, en'atteignant leur état pyro-plastique, adhè- rent entre elles et, par paquets, aux dites parois de façon à
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produire des masses agglomérées comme représenté en 29 à la figure 1, qui, lorsqu'elles deviennent suffisamment lourdes, tombent,par leur poids, des dites parois sur le fond de la chambre de four et, par conséquent,
dans une zone plus froide de la dite chambre.
Le fond 13 de la chambre de four peut aller en pente vers une-.ouverture de décharge 30, de façon que les masses agglomérées sortent d'elles-mêmes de la chambre de four en tombant ou qu'elles puissent être enlevées manuellement à l'aide d'une pelle 31 pour leur refroidissement..
La figure 3 des dessins annexés montre qu'une masse agglomérée artificiellement formée, produite suivant la présen- te invention et qui est d'une dimension suffisamment réduite pour être incorporée dans un mélange destiné au moulage d'une brique poreuse réfractaire, a une forte porosité grâce aux vides 32 présents entre les groupes adhérents de particules 33.
Quand les masses agglomérées sont destinées à la fa- brication de briques isolantes réfractaires poreuses ou autres produits, les dites masses, à leur sortie de la chambre de four à l'état refroidi et duréi, sont brisées en de petites masses, en les faisant passer entre des rouleaux de treillis et en tamisant le produit de manière à obtenir différentes dimensions triées de façon que les masses les plus sondes traversent au maximum des tamis à mailles de, par exemple, 3/16", ces masses plus grandes étant mélangees, avec les di- mensions plus petites, en présence d'une pâte convenaole com- posée d'eau et d'un liant afin da constituer un mélange humi- de, la dit liant étant constitué par des particules de matière argileuse non cuite.
On peut encore ajouter au mélange au moins une des matières suivantes: lessive de sulfite et gomme (Core Gum) ou agents liants similaires.
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Quand des masses agglomérées produites suivant l'invention sont, à la sortie du four, morcelées et triées, elles ont uns densité de tassement comprise entre 15 livres et 45 livres par pied cube suivant le triage effectué.
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1.- La méthode de fabrication d'une matière isolante réfractaire très poreuse dans laquelle une matière àrgileuse ou une autre matière réfractaire est introduite, sous forme de particules distinctes, dans une chambre de four et est soumise à un traitement thermique tout en subissant un mouve- ment qui provoque la projection des particules les unes contre les autres au hasard, pendant que ces particules se trouvent en contact avec la chaleur régnant à l'intérieur de la chambre du four, à un degré de température et pendant un;
durée suffi- sants pour que les particules soient rendues molles et collan- tes, et qu'elles adhèrent les unes aux autres, formant ainsi, par accumulation, des masses de particules agglomérées très poreuses produites artificiellement, les dites masses étant enlevées du four ou étant rendues capables de quitter le four et de se refroidir sous la forme de masses réfractaires cuites et dures, produites artificiellement et ayant une porosité élevée.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.