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M E M O I R E DESCRIPTIF DEPOSE A L'APPUI D'UNE DEMANDE DE BREVET D'INVENTION "Produits siliceux améliorés".
La présente invention concerne un nouveau produit siliceux et son procédé de préparation. Plus partioulièrement, l'invention concerne un procédé pour modifier les oaracté- ristiques physiques et chimiques d'un produit résiduaire de l'adoucissage du verre de façon à obtenir un produit ayant des applications très variées.
Dans la fabrioation des glaces, des feuilles de verre sont planées et polies en les faisant passer au-des@@e d'une série de machines à meuler et à polir qui en travaillent l'une des faces. les feuilles 'de verre sont ensuite retourmé@s et on les fait passer une seconde fois travers ces machines de façon à traiter l'autre face.
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L'adoucissage et le polissage sont réalisée en utili.. sent une matière abrasive constituée en général par un mélange de sable et d'eau, Pendant les opérations d'adouoissage et de polissage, la surface du verre est polie par les particules . de sable abrasives et, en même temps,les particules de sable s'usent si bien que le sable relativement grossier éventuel- lement utilisé au début devient finalement assez'fin.
Ce sable est utilise plusieurs fois jusque ce qu'il devienne trop fin môme pour l'opéra ion finale de polissage, Lorsque les parti- cules de sable sont ainsi usées par frottement, des particules de verre sont retirées de la feuille de verre et mélangdes avec ce sable. Quand les particules abrasives deviennent si fines qu'on ne peut plus les utiliser, elles sont évacuées sous forme d'un produit réaiduaire qui contient en général 10 à 25% de débris de verre et, par conséquent, 90 à 75% de particules de sable. La mise au rebut du produit résiduaire de l'adoucissage du verre constitue une difficulté permanente et une source de dépenses pour tous les fabricants de glaces.
Le produit réai- duaire apparaît sous forme de suspension à une vitesse éton- nement grande et est, en général, transporta par addition d'une' quantité d'eau suffisante pour permettre de le pomper.
En général, la suspension résiduaire est transportée par pompage jusqu'à une zone de mise au rebut, par exemple, une mine abandonnée, jusqu'à ce que cette zone soit remplie; à ce moment, il faut trouver de nouveaux lieux de décharge, Etant donné que l'industrie de la fabrication des glaces a pris. de l'extension au cours des années et a utilisé la plupart des décharges disponibles, les difficultés et les dépenses entraînées par la mise au rebut de cette matière résiduaire ont considérablement augmenté. Bien que les suspensions oonvien- nont très bien pour le transport par pompage, il est générale- ment difficile de les emmagasiner après qu'elles ont été mises au rebut.
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Une variante du transport par pompage des produits résiduaires du polissage du verre sous forme de suspension a consiste à extraire la plus grande partie de l'eau et à trana- porter ensuite les matières solides sèches ou partiellement desséchées jusqu'à un lieu de décharge particulier. Les opé- rations de séchage sont à la fois longues et coûteuses et il est évidemment peu avantageux d'exécuter ces opérations sur un produit résiduaire destiné uniquement à être mis au rebut,
Jusqu'à présent, il n'a pas été possible de tirer partie de ce produit résiduaire finement divisé.
Le produit résiduaire de l'adoucissage du verre est constitué par dos particules dont les dimensions moyennes sont si petites que la quasi-totalité du produit passe à travers un tamie à maille de 44 microns et, du fait des dimensions très faibles de ces particules, ce produit n'était pas utilisable comme matière première pour la fabrication du verre laquelle exige que la matière première soit sous forme de gros morceaux. De plus, le mélange résiduaire à base de sable ne pouvait pas être employé comme charge pour une peinture ou comme agrégat léger ou pour d'autres applications parce que la densité dudit mélange était supérieure à celle admissible pour ce genre d'application.
Un autre inconvénient empêchant l'utilisation du produit résiduaire de l'adoucissage du verre était le suivant : ce mélange de sable et de verre oontenait des impuretés dont une torte proportion était constituée par des oxydes de fer et d'aluminium. Ces impuretés rendaient le produit inutilisable- j pour des applications telles que la confection d'agrégats légers mentionnée ci-dessus, ou la fabrication du verre ou pour l'em- ploi comme abrasif dans des produits de nettoyage.
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, Cela étant, on a observé qu'on peut remédier aux inconvénients ci-dessus et obtenir un produit qui a une densité suffisamment faible pour permettre de l'utiliser comme charge pour une peinture tout en réduisant en même temps la proportion d'impuretés indésirables présentes jusqu'à maintenant,
Le procédé selon l'invention rend possible la récupération du produit résiduaire de l'adouoissage du verre et la transformation de ce produit en un certain nombre d'au- tres produits qui sont utilisables dans de nombreuses industries pour un grand nombre d'applications. La transformation du pro- duit résiduaire de l'adoucissage du verre est réalisée par une série d'opérations qui doivent être exécutées dans l'ordre et de la manière indiqués ci-après.
Selon l'invention, il est nécessaire de retirer le fer contenu dans le produit résiduaire en retirant de ce dernier les particules de fer ou d'autres corps étrangers magnétiques.
L'élimination de. ces impuretés est absolument nécessaire pour obtenir un produit fini qui soit d'un blanc pur et ne provoque pas de taches ni de coloration. L'élimination des corps étrangers magnétiques peut être réalisée par des procédés connus, maie il est préférable que le produit résiduaire siliceux de l'adouoissage du verre soit traité en ajustant la teneur en eau de la suspension de façon que le rapport "eau/ma- tières solides" soit approximativement de 4 à 1 et en agitant ensuite ces matières solides dans un bac pour les maintenir en suspension. On fait ensuite passer cette suspension à travers ) un séparateur magnétique d'un type connu qui élimine les parti- cules magnétiques.
Pour assurer 'élimination complète des impu- ratés magnétiques, il peut être nécessaire, soit de recommencer
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cette opération, soit, de préférence, d'installer plusieurs séparateurs magnétiques en série de façon 4 permettre une sépa- ration continue jusqu'à ce que la totalité ou la quasi-totalité des particules magnétiques ait été éliminée,
Après l'élimination des impuretés magnétiques, il est nécessaire d'éliminer les fines non magnétiques qui sont égale- ment gênantes du fait des dimensions désavantageuses de leurs particules et de leur taux élevé d'impuretés.
Ceci peut être accomplit une fois la solution précipitée, après la sortie de l'appareil d'élimination des particules magnétiques, en faisant séjourner cette solution dans une cuve de lavage où on la lave au moins une fois en agitant mécaniquement le liquide et en décantant ensuite l'eau qui contient les fines non magnétiques dort le diamètre est, en général, inférieur à 10 microns ainsi que d'autres impuretés.
L'opération de décantation mentionnée ci-dessus élimine la majeure partie de l'eau .et des impuretés laissant derrière elle des matières solides relativement pures qui sont ensuite traitées en les faisant passer à travers un appareillage oonve- nable tel qu'un four, une centrifugeuse, une essoreuse à vide, un séchoir à vide ou tout autre appareil équivalent pour amener la teneur en eau entre environ 10 et 23%, et de préfé- rence entre environ 17 et 20%.
Lorsque la matière a une teneur en eau entre les limites indiquées, elle peut facilement être transformée en comprimés, et c'est une caractéristique de la présente invention qu'en maintenant la teneur en humidité entre les limites mentionnées ci-dessus la matière peut être transformée en comprimés sans avoir à utiliser un liant qui souillerait le produit final.
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Les matières solides partiellement déshydratées ayant une teneur prédéterminés en humidité, $comme indiqué ci-dessus, peuvent être alors transformées en comprimés. Pour cette application, la.matière déshydratée est transportée par des moyens techniques appropries jusque un dispositif d'alimen- tation, par exemple un dispositif d'alimentation automatique gravimétrique, qui doit régler automatiquement la dose désirée de solides introduite dans l'appareil de transformation en comprimés.
L'appa@eil de transformation en comprimés peut être d'un type approprié quelconque, par exemple un appareil à tambour, à cône ou à disque, une extrudeuse ou une presse à agglomères, etc.,. L'appareil de transformation en comprimes doit cependant être réglé de façon à produire des comprimés ayant des diamètres compris entre des limites étroites, par exem- ple avec un écart inférieur à 6,4 mm et, de préférence, infé- rieur à 3,2 mm par exemple 12,7 à 15,9 mm ou 9,5 à 12,7 mm.
L'uniformité des dimensions des comprimés a de l'importance pour un traitement couronné de succès. tel celui expliqué ci-après, car elle permet un écoulement régulier dans l'air et maintient une température uniforme à travers la masse de comprimés quand on les traite de la manière indiquée ci-après.
Les oomprimés sont calibrés automatiquement lors- qu'ils sortent de l'appareil de transformation en comprimés et aont entraînés par le transporteur jusqu'à l'emplacement de l'opération de séchage préliminaire. Les comprimés sont soumis pendant le séchage préliminaire à une température soi- gneusement réglée et augmentant continuellement entre 93 et
316 C environ, pendant 2 à 7 minutes. On doit veiller à ce que la vitesse d'accroissement de la température ne soit pas excessive. Si la température s'éleva trop rapidement pendant
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l'opération de séchage préliminaire, les comprimés peuvent se désagréger du fait de la pression interne créée par la détente de la vapeur d'eau.
Après que les comprimés de produits rési. duaires de l'adoucissage du verre ont été sèches, on les réchauf- fe en les faisant passer à travers une zone où la température croit constamment entre environ 540 et 815 C. La température choisie est d'autant plus élevée que les dimensions des compri- més sont plue petites. Apres ce chauffage préliminaire, les comprimés sont cuits à une température comprise entre 1 205 , et 1 540 0 environ en les soumettant à la ohaleur intense qui peut être obtenue en faisant brûler une matière très combusti- ble.
La cuisson doit être poursuivie pendant une période comprise entre 3 et 10 minutes pour traiter la matière de façon appropriée.
L'amélioration des caractéristiques du produit rési- duaire de l'adouoissage du verre est en relation étroite avec l'opération de cuisson dans l'intervalle de températures et pendant la durée indiquée ci-dessus. Si l'on n'observe pas pour ce traitement les limites indiquée ci-dessus, on ne peut obtenir l'amélioration désirée de la qualité du produit réai- duaire. Dans les limites de l'intervalle de température indi- quée ci-dessus, il est préférable d'opérer à une température comprise entre 1 315 et 1 510 0. Entre ces limites, l'améliora- tion de la qualité de la matière est très prononcée.
Après l'opération de cuisson, la matière est traitée par des moyens appropriés pour séparer les divers comprimés, les laisser refroidir et ensuite les cribler pour éliminer la matière n'ayant pas fondu, ou sous forme de particules fine- ment divisées, qui se serait @@cumulée. La matière est ensuite broyée dans un appareil approprié, par exemple un broyeur à
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boulets ou un autre équipement de broyage du type équivalent susceptible de transformer les comprimes en une poudre ayant une granulométrie donnée.
Au moins une étape de ce broyage doit, de préférence, être exécutée dans un broyeur à boulets recouvert d'une matière céramique comportant des billes de diamètres compris entre 12,7 et 76 mm. Le rapport des billes aux comprimés dans le broyeur à boulets doit être choisi de façon à combler approximativement les vides entre les boulets, et le broyeur à boulets doit être rempli seulement à environ 40% de son volume total. De cette @anière, le broyeur à boulets fonctionnera avec le rendement maximal pour donner des particules ayant les dimensions dési- rées.
Le broyage est terminé quand.les dimensions des particules atteignent la valeur désirée pour le produit fini, laquelle peut être comprise entre 80 microns et 15 microns (ou moins) lorsque le produit broyé doit être utilisé comme charge,
Dans l'opération finale, le produit peut être trié par'un courant d'air de façon à obtenir un produit ayant des dimensions moyennes prédéterminées, par exemple inférieures à
15 microns.
L'opération de triage par un courant d'air est principalement nécessaire quand le produit doit être utilisé comme charge pour les peintures, emploi qui exige des particules extrêmement petites,
L'invention sera mieux comprise en se référant à l'exemple ci-après qui décrit en détail un mode d'exécution de 'invention; 11 est bien évident que cet exemple est explicatif mais non limitatifs
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Exemple
On ajoute une quantité d'eau suffisante à environ 450 kg de produit :résiduaire de l'adou@issage du verre sous forma de suspension, de façon à obtenir un mélange contenant 25% de matières solides.
Le mélange est agité constamment et on le fait passer ensuite deux fois à travers un sépara. teur magnétique qui retire environ 13,5 kg de matière, laquelle contient une proportion élevée de particules contenant du fer.
La partie épurée constituée par le reste de la suspension est séohée de façon abaisser sa teneur en eau à 20% par chauffage dans un dessicateur à travers lequel on fait passer de l'air chaud, puis la matière sèche est introduite par un dispositif d'alimentation gravimétrique dans un agglomérateur à cône, et transformée dans cet appareil en comprimes de diamètre compris entre 9,5 et 12,7 mm* Ces comprimés de dimensions relativement uniformes sont séchés en les soumettant tout d'abord à une température de 150 0 environ et ensuite en éle- vant progressivement la température à 260 0 environ pendant 4 minutes.
Le produit desséché est ensuite soumis à une opération de réchauffage dans laquelle la température des comprimés est portée à 730 C environ. On fait ensuite passer la matière réchauffée au-dessous d'une série de brûleurs et on la cuit à une température d'environ 1 470 C pendant 6 minutes. Après que la matière a été cuite, on la concasse et on la refroidit.
Lorsque les comprimés cuits sont froide, on les trie de façon à éliminer les fines et on charge lesdits comprimés dans un broyeur à boulets d'une contenance de 225 kg contenant 90 kg de billes en céramique en prenant bien soin de maintenir la charge de comprimés dans ledit broyeur au voisinage de 45 kg.
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La matière broyée est ensuite triée dans un séaprateur à air.
Les trois quarts du produit obtenu sont constitués par des particules de dimensions inférieures à 15 microns. La matière qui reste est recyclée en vue'd'un traitement ultérieur.
Un essai indique que le produit a une densité moyenne de 2,2. Si les particules sont mélangées avec d'autres produits destines à composer une peinture, on obtient une peinture ayant des propriétés excellentes.
On a observé que le procédé décrit ci-dessus, et prin- cipalement l'opération de cuisson des comprimés dans l'intervalle précité de températures conduit à l'obtention d'un produit sili- ceux dans lequel la densité a été abaissée de 2,6 ou plus à 2 seulement. De plus, la teneur en impuretés peut être réduite de moitié ou davantage. On peut ainsi obtenir un produit utili- sable dans de nombreux domaines ou son emploi était jusqu'ici impossible. L'industrie des peintures utilise) par exemple, une grande quantité de oharges qui doivent avoir une densité égale ou inférieure à 2,5 pour satisfaire aux spécifications de cette industrie.
Le produit résiduaire de l'adouoissage du verre a d'autres propriétés excellentes permettant de l'employer comme charge pour peintures, cependant sa densité était jusqu'ici trop élevée. Grâce à l'amélioration de qualité obtenue par le . présent procédé, la densité de ce produit résiduaire peut être abaissée à un degré tel que ledit produit résiduaire de l'adou- oissage du verre devient, avec une densité inférieure à 2,5, une charge parfaite pour les peintures.
Chose étonnante, cette réduction de densité ne diminue pas la résistance du produit, et par conséquent, le produit résiduaire de l'adoucissage du verre est également parfait pour la préparation d'agrégats légers qui peuvent être utilisés
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dans les produit à base de béton, comme charges pour le sole, etc... Ces usages nécessitent une faible densité, une grande résistance et un faible indice de coloration. Le présent procédé d'amélioration de la qualité est particulièrement utile dans ces domaines étant donné qu'il oonduit à des pro- duits possédant toutes ces propriétés avantageuse..
L'abais- sèment de l'indice de coloration est obtenu gr@ce à l'élimina- tion d'une grande partie des impuretés* Le produit est plus léger qu'antérieurement grâce à la diminution de sa densité tandis que sa résistance mécanique n'est aucunement diminués.
Outre les emploie du produit selon l'invention cités ci-dessus, il peut également être employé pour remplaser SiO2 dans la fabrication du verre, auquel cas il est broyé seule- ment jusqu'à l'obtention d'une dimension moyenne de 30 microns et peut être utilisé comme charge pour les matières céramiques ou plastiques, par exemple pour les couches de tend, les isc- lants, les poteries, les appareils sanitaires, les boiter pour batterie d'accumulateurs, l'asphalte, les engrais, etc...
Ce ,produit est également utile comme abrasif,, en cartioulier pour des produits nettoyants et sous for de compri@és cali- brés pour l'emploi dans les hauts fo@rneaux et les convertis- saura ou récipients utilisés dans la fabrication de 'acier dans lesquels la charge est @rop pauvre en SiO2. L'emploi de ce produit est partioulièrement utile dans les hauts fourneaux, parce que les minerais enrichis et les autres charges utilisée actuellement contiennent une quantité insuffisante de ce pro- duit important (SiO2).
L'opération de chauffage qui a une grande importance dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention peut être exécutée avec n'importe quel équipement convenable connu, par
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exemple un four, un four à cuve, une grille mobile ou tout autre appareillage, convenable.
Cet appareillage'doit, évid .. ment, être capable de résister aux températures élevées qui interviennent et, par conséquent, il doit être réalisé on une matière réfractaire appropriée,, - REVENDICATIONS -
1.- Procède pour améliorer la qualité du produit résiduaire siliceux de l'adoucissage du verre en vue d'obtenir un produit de grande valeur ayant une densité ne dépassant pas 2,5, caractérisé en ce qu'on élimine les impuretés magné- tiquas et les fines dudit produit résiduaire, on transforme en comprimés ledit produit; on sohe lesdits comprimée et on les chauffe ensuite à une température comprise entre 1 200 et 1 54000 environ.