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Procédé de fabrication de dioxyde de titane de qualité céramique,
La présenta Invention concerne le dioxyde de titane et elle se apporte en particulier à un procédé de production de granules @ améliorés de dioxyde de titane.
Il serait souhaitable dans la fabrication d'objets frit- tés destinés à l'industrie céramique d'utiliser certains dioxy des de titane de granulome trie fine, par exemple les rebuts de dic oxyde de titane de qualité opaque. Pour cette raison, de nombreux essaisont été faits en vue de granuler ou d'agglomérer du dioxyde de titane dont le diamètre est; par exemple, de l'ordre de 200 à 700 m, u en granules qui aient un diamètre sphérique équivalent compris entre environ 7 et 20 microns et qui conviennent pour
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ltl :f:" Catien à'ob3ets frittes.
Ces essais n'ont eu pratiquement cassa ';,ea?Js parce que les granules obtenus n'ont pas une résistan- ce et une cohésion interne suffisantes et se désagrègent donc en , grande partis en fragments trop petits au cours des opérations de
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a3.angd par voit sèche que comporte la fabrication des objets frit- tes. Au. contraire, suivant l'invention, on obtient des granules de
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d1oXyd , de titane qui ont un diamètre compris entre environ 7 et 20 microns et dont la résistance est suffisante pour la fabrication d'objets frittes.
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Ctant, :.}.'1l1vention a pour but principal de procurer un procédé perfectionné de production de granules de dioxyde de titane.
Elle a aussi pour but de procurer un procédé de production de granules de dioxyde de titane pouvant s'utiliser dans la fabri- cation d'objets frittes.
Elle a en outre pour but de procurer un procédé perfectionmé permettant de produire, à partir de dioxyde de titane ayant une
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il"±;jQ\1lOJ:.\(-\tne co:aprise entre environ 200 et 700 %I1u, des granules *"## diosyde de titane convenant pour la fabrication d'objets frittes.
D'autres buts sont évidents ou ressortent de la description e1...après.
En a découvert qu'en traitant des granules ordinaires de dloxyde de titane ayant un diamètre sphérique équivalent compris 'âtre environ 7 et 20 microns et contenant 0,02 à 1x en poids d'nu-
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.,P' 4té par un halogénure métallique, de préférence par du tétra chlorure de titane, sous forme de vapeur, on obtient des granules 5 rT t a résistance et la cohésion sont largement supérieures à celles de granules non traités de dioxyde de titane et cette façon de --"'-sâc-s1 constitue la forme de réalisation préférée de l'invention. i ? invention n'est évidemment liée par aucune théorie, mais ,n,,e,qL4a des particules de dioxyde de titane contenant une petite -'< :d1té sept aises <n contact avec:
du tétrachlorure -v:?.# (ou un autre .bllJ.ogt1nure .\\lt8U:t..U,) hydrolysable), de 2?* c- '"'## ? .* 'Lit. '1.pihl!",. il se produit, croit-on une hydroV ,,>, ,.....1."" F E de ttB.A' (ou de T. -autre halogénure mé..
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taillée) dans les interstices des granules et 11 ..w.'y famé de nou... , Telles quantités de dioxyde de titane (ou de l'e.ut"t.i.1de ..n,i que) qui agit comme liant et augmente ainsi 2a résistance ds .;r-<!': nuies.
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Le dioxyde de titane convenant pour l'invention peut tut-tic produit de nombreuses façons, par exemple par préc1pitatlvfi p voie humide, par exemple à partir d'une solution de sulfcfc-s tè titanyle, ou par des procédés de pyrogénation co!e c:x pr,>poedu par Gosta Flesasiert dans "btudies on Inorganic Fillers* p.ublié en 1953 chez Dalarnes Tiduîngs- Och Boktryckeri-AB, fewedea, ou put les brevets américains nu 2.48$.b39,. 2.1,&8.!;4 et 2.930.$.
Le dioxyde de titane de qualité opaque, c'est-à-dire le d1oq<iQ de titane d'une granulométrie comprise entre environ 200 et 700 m est généralement préféré dans la présente invention qui n'est co pendant pas limitée à cette dimension.
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La façon dont les granules ordinaires de dioxyde de UtAn8.. sont obtenus n'est généralement pas critique pour autant qui les granules aient en majorité une dimension proche de celle qu'on désire. Ainsi, les granules peuvent être produits par des procède
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de granulation par voie sèche ou par voie "hw:Ltl1fft:'C.Pllt1ci8At. la '1"8..: nulation du dioxyde de titane, par exemple par barattage dciit un tambour avec une quantité mineure d'eau ou de vapeur d'eau est prd. férée, les opérations supplémentaires d* imprégnation par 1'num141 t" des granules formés étant ainsi évitées* La. teneur en humidité des granules qui doivent être mis en contact avec'du tétrachlorure de
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titane est toutefois critique.
La résistance-, a l'écraseaent des granules ayant une teneur en humidité inférieure à environ 0,02 . en poids n'est pas sensiblement améliorée par: la. mise en contact Avec le tétrachlorure de titane. D'autre part.,-uii* teneur en huaidité supérieure à environ D5 en -poids cOÍ1t'1.'W un gasrili6g d l'agent de traitement et n'améliore pas s1gn1r1èat1t'lo produit. Par conséquent, une teneur en hu:.11d.t t$ comprise entre environ 0,05 et 0,3 en poids des granules est préférée.
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De même, la façon dont les granules humides sont mis en contact avec l'nalogénure métallique n'est pas critique* L'opéra- tion gut être exécutée, par exemple dans un mélangeur mécanique ou dans un réacteur à lit fluidité ou en phase dense, en mettant les granules en contact avec un halogénure métallique sous forme de liquide ou, de préférence, de vapeurs pures ou diluées, ou encore transportées par un gaz inerte quelconque tel qu'un courant d'hydrogène ou d'azote, Les halogénures de titane., de zirconium, de silicium, d'aluminium et de chrome peuvent être utilisés dans l'invention,
mais on préfère de loin les halogénures de titane et spécialement le tétrachlorure de titane qui est facile à utiliser et permet de produire des granules de dioxyde de titane pur La pureté est un facteur fondamental pour la fabrication des céramiques et les granules de dioxyde de titane non contaminé ont donc une grande valeur.
La réaction entre le tétrachlorure de titane et l'humidité est sensiblement complète aux températures ambiantes et il suffit d'assurer un contact intime entre les granules humides et le tétra- chlorure de titane. Ainsi, dans le cas du tétrachlorure de titane à la température ambiante, il suffit de mettre les granules en con- tact avec du tétrachlorure de titane liquide ou avec un gaz véhi- culaire inerte tel que l'azote contenant des vapeurs de tétrachlo rure de titane. Il va de soi que des températures plus élevées peuvent être utilisées, si on le désire, lorsqu'on utilise des ha- logénures métalliques autres que le tétrachlorure de titane, des @ températures plus élevées sont cependant généralement nécessaires pour travailler en phase vapeur.
Dans le cas du trichlorure d'alu minium par exemple, des températures d'au moins environ 350 F 177 C sont nécessaires pour maintenir le tri chlorure d'aluminium pur sous forme de vapeur, mais des températures inférieures à environ 350 F (177*C), par exemple d'environ 280 F 138 C peuvent être utilisées si on recourt à un gaz véhiculaire ou si le traitement est exécuté à des pressions sub&tmosphériques.
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La résistance des granules obtenus est mtadi.i3'e très, f fect'#' lement en. réglant leur teneur en haaidité qui est régie par (a) les conditions dans lesquelles le dioxyde de titane particulair'< est produit, (b) la quantité d'eau utilisée au cours de la granu- lation, et (c) les conditions auxquelles les granules sont soumis avant d'être mis en contact avec le tétrachlorure de titane, par
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exemple de l'eau peut être extraite des granules en les soumettant à l'action de la chaleur et/ou d'un vide partiel* La résistance des granules peut être également modifiée en réglant la quantité
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rétive de tétrachlorure de titane mis en contact avec les granu- # les, mais le réglage de la teneur en humidité des granules est plus facile et donc préféré...
les exemples ci-après illustrent l'inventin sans la limi
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ter. KXMPLE
Des granules d'un diamètre moyen d'environ 10 microns et ayant une teneur en humidité d'environ 0,08 en poids sont formés à partir de dioxyde de titane ayant un diamètre moyen compris entre
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environ 00 et 00,' millimierons- À.-es.granules ont une résistance à l'écrasement, qui est le point auquel les granules commencent, à se désagréger, d'environ !00 litres/pied/pouce carré '(4,2$ tcgo(/ca0 Ces granules sont 'exposés pendant environ 1 1/2 heure à une atmos phare d'azote qui a été saturée aux conditions ambiantes de vapeur de tétrachlorure de titane, Les granules obtenus ont une résistan- ce à l'écrasement d'environ 600 livres pieds/pouce carré 12,8kgm
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cm2j.....
ËXË.4PLE 2..
Les granules à traiter.dans cet exemple sont essentiellement semblables à ceux traités dans l'exeaple 1 mais ils ont une . teneur en humidité d'environ 0,15% en poids et une résistance à l'écrasemnt e'environ 250 livre pies pouce carré (5,35 kgm/cm2) Après exposition pendant environ 1 1/2 heure dans une atmosphère
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d'hélium saturé à une température d'environ 80"y (27"C) de vaoeur de tétrachlorure de silicium, les granules ont une résistance h
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l'écrasement d'ouviron 800 livres pieds/cm2 (17,12 kgm/cm2 EXEMPLE 3 les granules à traiter dans cet exemple sont essentiellement semblables à ceux traités dans l'exemple 1 mais ils ont une teneur ea humidité d'environ 0,
37 % en poids et une résistance à l'écrasement d'environ 300 livres pieds/pouce carré (6,42 kgm/cm ). bang cet exemple, les granules sont exposés pendant environ 3 1/2 heures à une atmosphère d'azote saturée à une température d'environ 100 F 38 c de vapeur de tétrachlorure de titane.
Les granules obtenus ont une résistance à l'écrasement d'environ 1000 livres pieds/pouce carré 21,42 kgm/cm2 @
Des granules ayant un diamètre moyen d'environ 15 microns et une résistance à l'écrasement d'environ 200 livres pieds/pouce carré 4,28 kgm/cm2 et ayant une teneur en humidité d'environ 0,015 en poids sont formés à partir de dioxyde de titane ayant un , diamètre moyen compris entre environ 200 et 500 millimicrons.
,Les grandies sont alors exposés dans les conditions ambiantes à de l'air saturé de vapeur d'eau pendant 1/2 heure, après quoi la teneur en humidité des granules est d'environ 0,11% en poids* Ces granules sont ensuite exposés dans les conditions ambiantes pendant environ 1 1/2 heure à une atmosphère d'azote saturée à une température d'environ 100"F ( 38 C) de vapeur de tétrachlo- ' rure de titane, es granules obtenus ont une résistance à l'écrasement d'environ 700 livres-pieds/pouce carré (14,
98 kgm/cm2
Bien que différents modes et détails de réalisation aient été décrits pour illustrer l'invention, il va de soi que celle-ci est susceptible de nombreuses variantes et modifications sans sortir de son cadre.