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Publication number: BE634783A
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Description


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  Compositions exothermiques. 



   La présente invention concerne des compositions exother- miques qui contiennent une substance oxydable et un agent oxydant pour celle-ci ae sorte que, quand la composition brûle, il se produit entre la substance oxydable et l'agent oxydant une réaction qui engendre des quantités considérables de chaleur. On les appelle- ra simplement ci-après "compositions exothermiques., 
Une forme particulière d'une telle composition qui est largement utilisée dans l'industrie est une composition dite alumine thermique dans laquelle la matière oxydable est de l'aluminium fine- ment divisé.   1.'agent   oxydant peut être un mélange de plusieurs   matiè   res, par exemple d'oxyde de fer, de bioxyde de manganèse et/ou de nitrates et de chlorates de métaux alcalins.

   Habituellement, ces      

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 compositions contiennent également une charge, par exemple une ma- tière   refractaire   telle que des déchets pilés de poterie, du sable, de la chamotte ou des agrégats de four, 
Une des applications principales de ces compositions est la production   locale   de chaleur dans la coulée de métaux en fusion* doue ce rapport, elles peuvent servir à retarder la solidification de la   masselotte   dans une Lingotière ou dans un châssis' de masselotte associé à cette lingotière, par exemple elles peuvent être présentes sous forme de poudres meubles ou de plaques préfabriquées appliquées sur la surface de la masselotte ou comme garnissages sur la tête du lingot ou sur le châssis de masselotte.

   Elles peuvent également être utilisées comme produit de remplacement pour "rembourrer" des endrals d'une lingotière où il est important de retarder la solidification au métal coulé. 



   Une seconde application importante de ces compositions est le traitement thermique de soudures pour effectuer une   stabilisation   une normalisation ou un recuit du métal dans la région de la sou- dure, la composition étant chauffée pour procurer la chaleur pour le traitement et pouvant brûler et se refroidir in situ. 



   Des exemples de l'application de ces compositions en fonde rie sont donnés dans le brevet anglais n*   627.678.   Des exemples de Inapplication de ces compositions pour le traitement thermique de soudures sont donnés dans le brevet anglais n    898.232 .  De nombreu- ses autres applications de ces compositions ont été décrites et sont bien connues. 



   On a découvert que des compositions exothermiques particulièrement satisfaisantes peuvent être préparées en utilisant comme   ingrédient   dispersé de ces compositions une matière fibreuse organique, par exemple une matière fibreuse animale ou végétale, un agent oxydant étant adsorbé sur un constituant fibreux de la com- position ou absorbé par ce constituant.

   Par suite de la répartition de l'agent oxydant sur la matière fibreuse et de la dispersion de cette matière dans la composition, l'agent oxydant est utilisé avec un effet optimum, 

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Cela étant, suivant une première particularité de la pré- sente invention, il est prévu une composition exothermique compre- nant, en mélange intime, une substance oxydable, un agent oxydant pour cette substance et une matière fibreuse organique, une par- tie au moins de l'agent oxydant étant adsorbée sur un' constituant fibreux de cette composition ou absorbée par ce constituant. 



   En général, l'agent oxydant est adsorbé sur la matière fibreuse organique précitée ou absorbé par celle-ci mais l'invention comprend des compositions qui contiennent en outre d'autres matières fibreuses, par exemple une matière fibreuse réfractaire telle que de l'amiante sur laquelle un agent oxydant peut être   aasorbé,   
Suivant une forme d'exécution spécifique et préférée de l'invention, la composition exothermique comprend, en mélange inti- me, de l'aluminium finement divisé et des fibres de cellulose, sur lesquelles et dans lesquelles un agent oxydant est respectivement adsorbé ou absorbé, cet agent contenant éventuellement aussi une charge réfractaire granulaire ou fibreuse. 



   Voici maintenant le détail des ingrédients des   composi-   tions : 
Matière   oxydante.   Cette matière est de préférence,   comme   dit plus haut, de l'aluminium finement divisé. Elle peut cependant être l'une de nombreuses autres substances qui ont été suggérées à cet effet, par exemple du magnésium, du carbone, du silicium ou un mélange de ces substances. 



   Il n'est cependant pas nécessaire d'utiliser une   mâture   oxydable pure. Ainsi, une source d'aluminium avantageuse est du la "poussière de broyeur à boulets" qui a évidemment l'avantage a être peu coûteuse. 



   La poussière de broyeur à boulets est la matière obtenue en broyant des scories d'aluminium obtenues à partir de la surface de bains et de poches de coulée contenant de l'aluminium enfusion. 



  Lorsque Ces scories sont broyées par des boulets, leurs parties non métalliques sont réduites en une fine poudre tandis que le métal 

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 présent reste en grosses particules. Après l'opération de broyage, le contenu du broyeur est passé sur un crible de 10 mesh qui laisse passer la matière non métallique finement pulvérisée et retient les parties métalliques, La poudre qui traverse le crible est connue sous le nom de poussière de broyeur à boulets et peut contenir de 5 à 50%   d'aluminium   Métallique, A part le métal présent, la pou- are contient de l'oxyde d'aluminium et des sels tels que des chloru- res et des fluorures de sodium et de potassium. 



   Agents oxydants. L'agent oxydant peut comprendre l'oxyde ae fer classique ou le bioxyde de manganèse. L'agent oxydant doit cependant, au moins en partie, être formé par un agent qui est adsorbé sur la matière fibreuse présente dans la composition ou absorbé par cette matière. Cela étant, il est préférable, pour la facilité d'utiliser un agent oxydant hydrosoluble, par exemple un nitrate ou un chlorate en solution aqueuse qui peut être absorbé par la matière fibreuse ou être déposé sur cette matière. 



   Matière fibreuse animale ou végétale. Cette matière est de préférence de la fibre de cellulose, mais on peut utiliser d'au- tres matières fibreuses et en particulier des matières absorbant facilement un liquide aqueux, par exemple de la sciure de bois, des fibres de bois, de la tourbe ou des matières analogues. 



   Autres ingrédients. D'autres ingrédients peuvent éven-   tuellement   être présents, par exemple des charges réfractaires fi- breuses ou non fibreuses telles que de l'amiante, des fibres de ver- re, de la laine de laitier, des déchets de poterie, du sable, de la chamotte, des agrégats de four ou l'équivalent. Lorsque la matière broyabie est de l'aluminium finement divisé, il est parfois souhai-   i   table d'inclure une certaine proportion, par exemple de 0,1 à   10%     en   poids d'un fluorure. Cette façon de procéder est décrite en parti- culier dans le brevet anglais n  627.678 et   l'un   quelconque des fluorures mentionnés peut être utilisé. 



   Il est également nécessaire, en général, d'inclure un liant pour maintenir ensemble les   particales   de la   composition    

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 et   canner   une   forme   à   celle-ci*   Des liants   approprias   sont de la   lessive   sulfitique usée, des gommes, de la bentonite ou   dits     résine    naturelles ou synthétiques. 



   Les compositions peuvent varier   lardent     suivant  l'usage   auquel   on les destine. En résumé,, le tableau suivant   reprisant*      une gamme de compositions très utiles exprimées en poids :   Substance oxydable (par exemple de   .l'aluminium)   5 à 40% Substances oxydantes 5 à 25% Matière fibreuse organique 0,25 à 20% Charges réfractaires 20 à 80% Fluorure (lorsque la substance oxydable est de   l'aluminium)   0,25 à 10% Liant 1 à 10%. 



   Les compositions précitées peuvent être préparées en mélangeant les ingrédients spécifiés dans des proportions appropriées la matière cellulosique ou autre matière fibreuse retenant l'agent oxydant par adsorption ou absorption pendant le processus de mélange. 



   L'inclusion de matière fibreuse dans les compositions semble devoir améliorer la résistance aux chocs et la résistance mécanique générale de corps façonnés en ces compositions mais   on *   constaté que le moyen normal utilisé pour former des corps préfaçon- nés de ces compositions, tel qu'un tassement à la main, par secous- ses, par pression ou par explosion, ne permet pas   à   l'ingrédient fibreux de   fluer   pour prendre les formés désirées de sorte que . l'avantage principal de l'ingrédient fibreux n'est pas entièrement obtenu. 



   Il est connu dans la fabrication d'articles à partir de compositions basées essentiellement sur de la pulpe de fibre   cellu-   losique de former un magma aqueux de la pulpe fibreuse contenant éventuellement d'autres ingrédients solides ainsi qu'une certaine proportion d'un liant, de charger le magma dans un récipient dont une paroi, habituellement la paroi supérieure, est en tissu métalli- que, de placer le récipient de façon que le magma se trouve contre   .LE   tissu métallique et de laisser filtrer l'agent liquide du magma 

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 à travers le tissu métallique qui retient ses constituants solides, ou de l'y obliger.

   En général, une pression d'air est appliquée à la surface au magma de manière à le presser sur le tissu métallique et à exprimer   l'agent   liquide à travers   celui-ci   (ou bien une dépression peut être utilisée avec   le   même résultat) en laissant un corps compact des constituants solides du magma qui a épouse le profil du tissu métallique. 



   Le liant est habituellement dissous dans l'agent liquide du magma et quoiqu'une proportion notable de liant traverse le tissu métallique sans, par conséquent, exercer d'action liante, il reste suffisamment de liant dans le liquide contenu dans la masse compacte humiae pour exercer inaction liante nécessaire lorsque la masse façonnée est séparée au tissu métallique et séchée au four. 



   Le procédé précité a été proposé pour produire des garnissages préfabriqués pour des lingotières, et des châssis de mas   selotte   pour ces lingotières. Dans ce cas, la composition peut con- tenir de 2 a 20% en poids d'une matière fibreuse organique, par exen pie ae la pulpe ae papier ou des déchets de papier, de la pulpe mé- canique ou chimique, 4 à 10% en poids d'un liant et pour le reste, une matière réfractaire, par exemple du quartz, de la quartzite, du sable ou un silicate inorganique, de la dolomie calcinée ou de la farine de silice. Une partie au moins de la matière réfractaire peut avantageusement être elle-même fibreuse, par exemple des fibres d'amiante. 



   Divers liants ont été proposés, par exemple une colle na- turelle   telie   qu'une colle cellulosique, ou une colle synthétique telle qu'une résine synthétique, ou une matière inorganique telle que du verre soluble. 



   Un autre liant particulièrement souhaitable pour ce procédé est un agent thermodurcissable tel qu'une résine phénol- formaidéhyde au type Novolak. 



   On pourrait penser que cette technique ne s'applique pas dans la présente invention où, dans le cas d'une pulpe de cellulose, on désire l'imprégner d'un agent   oxydant   hydrosoluble tel qu'un 

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 nitrate ou un chlorate de métal alcalin ou déposer un tel agent sur sa surface, mais, en fait, on a constaté que le procédé convient particulièrement à cet effet. four réaliser le procédé, on dissout l'agent oxydant hydrosoluble dans le magma. Une certaine proportion de cet agent passe avec l'effluent (d'où il peut être récupéré) mais une proportion suffisante est retenue par absorption dans la fibre cellulosique de sorte que, dans le produit séché, l'agent oxydant est en substance uniformément dispersé dans ou sur la matière cellulosique fibreuse. 



   Il est également à remarquer sous ce rapport que lorsqu'un quelconque des ingrédients est hydrosoluble, par exemple un fluorure hydrosoluble, il peut être souhaitable de partir de quantités de ces ingrédients supérieures à celles qui sont finalement nécessaires pour tenir compte de la partie qui s'échappe avec l'effluent. 



   Cela étant, suivant une autre particularité de l'invention] des corps massifs façonnés de compositions exothermiques suivit l'invention sont produits par un procédé suivant lequel on forme un magma des ingrédients spécifiés dans un milieu aqueux, les ingré-   dients   comprenant un agent oxydant hydrosoluble dissous au moins en partie dans le milieu aqueux, on charge le magma dans un récipient comportant une paroi en tissu métallique, on place ce   récipier    t de   telle façon que la magma se trouve contre le tissu métallique et on laisse filtrer l'agent liquide au magma à travers le tissu métalli- que, ou on l'y oblige, tout en retenant les constituants solides du magma sur le tissu métallique, on enlève de celui-ci le corps façonné et compacté résultant et on le sèche. 



   L'exemple suivant illustre l'invention, EXEMPLE. - 
Un magma est formé des ingrédients suivants :   Parties   en poids Moutures d'aluminium (-16 mesh) 15 Feuille   d'aluminium   (pulvérisé à   -16+60)   10 

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   Parties  en  poids     Bioxyde   de manganèse 10 Nitrate de sodium 10 Crvolite 5 Fibres de cellulose (déchets de   journaux)   6 Fibres d'amiante 1 Farine de silice 38 
 EMI8.1 
 Résine phénol-formaidéhyde Novolak (-300 mesh) 5   100   Eau 300 
Le magma est façonné en une plaque par la technique pré- citée et les plaques sont séchées. 



   Les produits s'allument facilement dans une   flamme   chaude et en contact avec au cuivre en fusion, en brûlant régulièrement et en produisant beaucoup de chaleur. 



    REVENDICATIONS.   



   1, -Composition exothermique, caractérisée en ce qu'elle comprend en un mélange intime, une substance oxydable, un agent oxy- dant pour cette substance et une matière fibreuse organique, au moins une partie de l'agent oxydant étant adsorbée -sur cette matiè- re ou absorbée par celle-ci.

Claims

2.- Composition exothermique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la substance oxydable est de l'aluminium.

3.- Composition exothermique suivant la revendication 1, ou 2 caractérisée en ce que la matière fibreuse organique est constituée de fibres cellulosiques.

4..- Composition exothermique suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en mélange intime, de l'alumi- nium finement divisé, l'agent oxydant comprenant un nitrate hydro- soluble et des fibres cellulosiques, une partie au moins du nitrate hydrosoluble étant absorbée sur les fibres cellulosiques ou absorbée par celles-ci. <Desc/Clms Page number 9>

5,.. Composition exothermique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la substance oxydable est de l'aluminium et en ce qu'un fluorure est présent à raison de 0,1 à 10% en poids, 6,- Composition exothermique suivant' l'une quelconque, des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre 'Une charge réfractaire, 7.- Composition exothermique suivant la revendication 6, caractérisée en ce qu'au moins une partie de la charge rétractai.. re est une matière fibreuse.

8.- Composition exothermique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle contient également un liant pour les ingrédients, 9.- Composition exothermique suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte les ingrédients suivants dans les proportions indiquées Aluminium finement divisé ' 5 à 40% en poids Substances oxydantes 5 à 25% " Matière fibreuse organique 0,25 à 20% " Charge réfractaire 20 à 80% " Fluorure 0,25 à 10% " Liant 1 à 10% " 10.- Composition exothermique suivant la revendication 1, en substance comme décrit dans l'exemple spécifique précité, 11.- Composition exothermique suivant l'une quelconque dee revendications 1 à 10,

caractérisée en ce qu'elle contient un liant et en ce qu'elle est soudée par adhésion sur un produit rigide façonné.

12.- Procédé pour produire une composition exothermique façonnée suivant la revendication Il$ caractérisé en ce qu'on forme un magma des ingrédients spécifiés dans un milieu aqueux, les ingré- diants comprenant un agent oxydant hydrosoluble dissous au moins en partie dans le milieu aqueux, on charge le magma dans un récipient <Desc/Clms Page number 10> comportant une paroi en toile métallique, on place le récipient de façon que le magma se trouve contre le tissu métallique et on laisse filtrer l'agent liquide du magma à travers le tissu métallique, ou on l'y oblige, tout en retenant les constituants solides du magma sur le tissu métallique, on enlève de celui-ci le corps façonné et compact résultant et on le sèche.

13.- Procédé pour produire des lingots ou des pièces métalliques coulées, caractérisé en ce qu'on coule du métal en fu- sion dans une lingotière et on applique de la chaleur localement dans la lingotière en plaçant, aux endroits où. la chaleur est requi- se, une composition exothermique suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 10.

14.- Procédé pour trairer thermiquement des soudures afin d'effectuer une stabilisation, une normalisation ou un recuit du métal dans la région de .La soudure, caractérisé en ce qu'on produit la chaleur requise en allumant une composition exothermique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10 et en laissant la com- position allumée brûler et se refroidir in situ.