CH353377A - Procédé de fabrication de mélanges binaires comprenant une matière minérale pulvérulente - Google Patents

Description

  
 



   Procédé de fabrication de mélanges binaires comprenant une matière minérale pulvérulente
 La présente invention concerne un procédé pour l'obtention de mélanges binaires formés d'une matière minérale pulvérulente dont les particules sont enrobées d'un liquide peu volatil ou d'un solide, ces particules étant produites de façon continue dans une enceinte séparée.



   Les mélanges résultant d'un tel procédé trouvent leur utilisation dans de nombreuses industries (peintures, encres, matières plastiques, caoutchouc) où   l'on    doit, à un stade donné de la fabrication, disperser dans une masse de liquide plus ou moins visqueuse une charge minérale ou un pigment dont la finesse peut être extrême (par exemple du micron à quelques millimicrons).



   Or on éprouve de grandes difficultés, avec les procédés utilisés jusqu'à présent; pour préparer ces mélanges binaires, à obtenir des mélanges strictement homogènes.



   La présente invention permet d'obvier à ces difficultés. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que les particules de matière pulvérulente sont envoyées en parallèle et de façon continue vers plusieurs étages de dispersion parcourus en série par l'agent d'enrobage, à l'état liquide, qui est ainsi enrichi progressivement en particules, les débits respectifs de particules et de liquide dans chaque étage correspondant, en volume, à une proportion de liquide supérieure à celle des particules, ces dernières étant maintenues, depuis leur formation jusqu'à leur   mé-    lange avec le liquide, en présence du même milieu gazeux que celui de leur formation, après quoi une partie du liquide contenu dans le mélange binaire homogène obtenu à la sortie du dernier étage de dispersion est éliminée par voie mécanique, ladite partie de liquide étant recyclée.



   Le mélange ainsi obtenu se présente ordinairement sous forme d'un produit pâteux à solide.



   Le fait que les particules sont dispersées en présence du même milieu gazeux que celui dans lequel elles ont été produites, le volume important de liquide disponible pour la dispersion relativement au volume de solide et l'incorporation progressive de ces particules assurent une dispersion parfaite de chaque particule qui peut être individuellement recouverte par la phase liquide de dispersion.



   Parmi les produits pulvérulents susceptibles d'être utilisés pour exécuter le procédé selon l'invention, on peut citer: - les charges inertes utilisées dans l'industrie du
 caoutchouc ou des peintures (charges blanches
 ou charges colorées); - les pigments utilisés dans les peintures et les
 charges renforçantes mises en   oeuvre    dans le
 caoutchouc.



   Ces substances appartiennent aux familles chimiques des sels et des oxydes minéraux.



   L'agent d'enrobage mis en oeuvre, à l'état liquide, est de préférence un produit entrant dans la formule des peintures, encres d'imprimerie, caoutchouc, matières plastiques, etc., à titre de liant ou de plastifiant.



   Cet agent peut ainsi être constitué par les corps ci-après:   - un    mélange d'hydrocarbures lourds (résidus
 d'huiles minérales, paraffine, cires, goudron de    pin) ;      - un    ester à point d'ébullition élevé (phtalates,
 phosphates) ;   - un    corps gras (huiles végétales telles que l'huile
 de lin, de bois de Chine, de ricin), un acide gras
 (acide stéarique) ; un corps gras combiné à une
 résine (résine oléoglycérophtalique).  



   Toutes ces substances sont ou bien liquides à la température ambiante, ou très faciles à liquéfier par chauffage (cas de la paraffine). Dans tous les cas, la dispersion des particules est réalisée dans une phase continue à l'état liquide, cette phase étant chauffée à cet effet si nécessaire.



   Des exemples spécifiques de matières minérales qui peuvent être utilisées dans le procédé selon l'invention sont les suivants: oxyde de zinc, bioxyde de titane, lithopone, carbonate de calcium, sulfate de baryum, silice et silicates, oxyde de fer.



   Tous ces corps peuvent être dispersés dans l'huile de lin ou autres huiles siccatives en vue d'obtenir des mélanges-pigment pour peintures grasses et analogues, dans le phosphate tricrésylique ou autres esters peu volatils en vue d'obtenir des mélanges-pigment ou des mélanges-charge pour peintures synthétiques ou masses plastiques; dans du goudron de pin ou des huiles minérales lourdes ou de l'acide stéarique pour former des mélanges-charge pour l'industrie du caoutchouc.



   La dispersion de la matière minérale pulvérulente dans la phase liquide étant réalisée de façon continue et progressive, cela permet à chaque instant de n'avoir qu'un très faible volume de poudre en présence d'une masse homogène où la phase liquide est prédominante et d'éviter ainsi toute agglomération de particules solides au moment même de la dispersion.



   La dispersion des particules étant en outre réalisée au sein d'un milieu gazeux de même composition que celui qui les baignait au moment où elles ont été formées, c'est-à-dire sans passage dans un milieu ambiant autre que celui de leur fabrication et susceptible d'être, par exemple, plus riche en oxygène et/ ou d'un état hygrométrique différent, les particules n'ont pas tendance à s'agglomérer les unes aux autres, ni à subir des modifications des états de surface.



   Les mélanges obtenus peuvent être à leur tour dispersés avec une grande facilité dans une phase liquide ou visqueuse, identique ou différente de la première. Le stockage de ces mélanges concentrés présente des avantages marqués par rapport à celui des matières pulvérulentes sèches.



   En effet, la phase liquide ou solide même sous forme d'une pellicule infiniment mince qui sépare les particules solides, joue un rôle protecteur très important dans la conservation de tels produits intermédiaires - protection physique ou mécanique en évitant l'ag
   glomération    des particules par compression et
 l'absorption d'humidité; - protection électrique, en empêchant l'aggloméra
 tion des particules par attraction électrostatique; - protection chimique en évitant l'action des agents
 atmosphériques sur les particules.



   Le stockage de la matière pulvérulente sous cette forme est donc très avantageux. Au dessin annexé:
 la fig. 1 montre de façon schématique un appareil pour l'exécution du procédé dans le cas où la matière pulvérulente est obtenue par une réaction chimique dans un milieu gazeux (cas de l'oxyde de zinc) et est mélangée avec une huile de pétrole (mélange d'hydrocarbures lourds résiduels);
 la fig. 2 montre un autre appareillage pour la dispersion d'une matière pulvérulente obtenue par broyage (cas du lithopone).



   Sur la fig. 1, on voit en 21 le four à oxyde de zinc qui produit ce corps à l'état de neige. Un aspirateur 22 crée un courant gazeux qui entraîne les particules d'oxyde de zinc à travers un échangeur de chaleur 23, des cyclones 24 dont les tubulures de sortie 26 débouchent dans une chambre 27 contenant des manches à air 28.



   La poudre d'oxyde de zinc dont la granulométrie va de 0,1 à quelques microns est recueillie à la partie inférieure 31 des cyclones 24 et de la chambre 27.



   On remarquera que, grâce à la disposition de l'échangeur 23, les particules ne sont pas mises en contact avec l'atmosphère extérieure.



   Des vannes à air 32 font tomber la poudre d'oxyde de zinc sur une vis transporteuse 33, étanche à l'air, qui alimente par une goulotte 34 une trémie de stockage 35 également étanche, de sorte que le milieu gazeux avec lequel les particules sont en contact n'est pas différent de celui au sein duquel elles ont pris naissance.



   La trémie 35 est pourvue de trois vannes à air 36, 37, 38, munies chacune d'un vibreur 39, ce qui permet d'alimenter, grâce à des conduites souples et étanches 41, une série étagée de trois homogénéiseurs continus 2, 3, 4.



   Ces homogénéiseurs étanches à l'air sont montés en cascade relativement au circuit du liquide qui les traverse successivement et dans lequel doit être effectuée la dispersion des particules d'oxyde de zinc.



   Une cuve de stockage 43 contient l'huile de pétrole mise à température constante par un système de chauffage à thermostat 44, muni d'un by-pass 46.



  Une pompe de circulation 48 envoie avec un débit constant l'huile de pétrole à température constante dans l'homogénéiseur 2.



   Les alimentations en huile et oxyde de zinc sont telles qu'on ait pour les homogénéiseurs 2, 3, 4 des rapports en volumes réels: phase solide/phase liquide égales respectivement à 1/6; 2/6 et 3/6.



   Dans ces conditions, la phase liquide arrivant en 12 est chargée progressivement au niveau des homogénéiseurs 2, 3, 4 en particules solides qui sont dispersées dans un volume liquide nettement supérieur à celui qui correspond au taux final désiré pour le mélange binaire. Cette dispersion est ainsi effectuée dans les meilleures conditions, sans risques de formation d'agglomérats. La circulation en circuit fermé du liquide permet, d'autre part, d'assurer dans les homogénéiseurs un rapport volumétrique liquide/solide important tout en n'utilisant qu'un volume absolu de liquide faible: il suffit de régler à une valeur suffisante le débit de liquide.



   A la sortie de l'appareil 4 toutes les particules d'oxyde de zinc sont dispersées dans l'huile de pétrole  et rendues insensibles à l'action de l'atmosphère extérieure. Le système d'étanchéité peut donc s'arrêter en aval de l'homogénéiseur 4. Toutefois, l'étanchéité peut être assurée sur tout le circuit pour éviter une oxydation éventuelle de la phase liquide recyclée.



   La phase liquide délivrée en 13 à la sortie de   l'homogénéiseur    4 dans laquelle les particules d'oxyde de zinc en suspension sont encore relativement diluées, est envoyée vers des étages de concentration mécanique permettant d'éliminer le volume de liquide en excès.



   Ces étages comprennent une essoreuse continue 5 qui permet de titrer exactement la concentration du mélange en huile de pétrole. La pâte ainsi produite, dont la composition est, par exemple, de 60   O/o    d'oxyde de zinc et de 40   O/o    d'huile en volume (ou 90    /o    d'oxyde et 10   o/o    d'huile en poids) est acheminée vers un filtre-presse hydraulique 6 (presse automatique à 12 pots, par exemple).



   Le filtre 6 élève encore la concentration en oxyde de la phase sédimentaire et débite en 9 des pains 51, à l'état solide, mais dans lesquels toutes les particules solides restent enrobées d'une mince pellicule d'huile. La composition de ces pains correspond à 76    /o    d'oxyde et 24   o/o    d'huile en volume (soit 95   O/o    d'oxyde et 5   O/o    d'huile en poids).



   L'huile recyclée et renvoyée par les conduites 7 dans la cuve 43 est décantée. Un centrifugeur 52 permet d'épurer le liquide recyclé en cas de besoin.



   Les pains 51 peuvent être avantageusement utilisés pour la fabrication de mélanges à base de caoutchouc.



     I1    suffit d'introduire ces pains dans un mélangeur en y incorporant les autres matières nécessaires à la préparation du mélange (gommes, autres charges, pigments et plastifiants, etc.).



   Les constituants pulvérulents de ces mélanges peuvent d'ailleurs être eux-mêmes introduits sous forme de pains solides préparés conformément à l'invention.



   La qualité des produits fabriqués ainsi est particulièrement remarquable.



   La réalisation de la fig. 2 concerne l'application du procédé à l'obtention d'un mélange formé d'huile de lin et de lithopone (pigment blanc obtenu par broyage d'une combinaison de sulfate de baryum et de sulfure de zinc), le mélange obtenu étant destiné à la fabrication des peintures grasses.



   Le lithopone est stocké en 61, amené par un chargeur automatique 62 dans un broyeur centrifuge 63 muni d'un collecteur d'air 64 qui reçoit de l'air conditionné (température et état hygrométrique) d'une unité 65 prévue à cet effet, ce qui évite toute modification de l'état de surface des particules broyées et leur agglomération. Le lithopone est recueilli dans une trémie 66 munie de manches à air et stocké en 67.   I1    est acheminé par un système de distributeur et de conduites étanches analogue à celui de la fig. 1, vers des homogénéiseurs tels que 2, qui font partie d'un ensemble à circulation continue de l'huile de lin, du type de la fig. 1.



   La dispersion du lithopone s'effectue donc en présence de l'air même qui a baigné la matière première lors de son broyage.



   REVENDICATIONS
 I. Procédé pour l'obtention de mélanges binaires formés d'une matière minérale pulvérulente dont les particules sont enrobées d'un liquide peu volatil ou d'un solide, ces particules étant produites de façon continue dans une enceinte séparée, caractérisé en ce que les particules de matière pulvérulente sont envoyées en parallèle et de façon continue vers plusieurs étages de dispersion parcourus en série par l'agent d'enrobage, à l'état liquide, qui est ainsi enrichi progressivement en particules, les débits respectifs de particules et de liquide dans chaque étage correspondant, en volume, à une proportion de liquide supérieure à celle des particules, ces dernières étant maintenues, depuis leur formation jusqu'à leur mélange avec le liquide, en présence du même milieu gazeux que celui de leur formation,

   après quoi une partie du liquide contenu dans le mélange binaire homogène obtenu à la sortie du dernier étage de dispersion est éliminée par voie mécanique, ladite partie de liquide étant recyclée.



     II.    Mélange obtenu par le procédé selon la revendication I, se présentant sous forme d'un produit pâteux à solide.
  

Claims (1)

1. SOUS-REVENDIC TIONS 1. Procédé selon la revendication I, pour l'obtention de mélanges destinés notamment à l'industrie du caoutchouc, des peintures, des encres ou des matières plastiques, caractérisé en ce que l'agent d'enrobage utilisé est l'un des suivants: mélange d'hydrocarbures lourds, esters à point d'ébullition élevé, corps gras.

   2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que les étages de dispersion sont constitués par des homogénéiseurs étanches à l'air et reliés de manière étanche avec l'enceinte de formation des particules par des conduites parcourues par ces particules en provenance de ladite enceinte.

   3. Procédé selon la revendication I, dans lequel la matière pulvérulente est obtenue par réaction chimique dans un four, caractérisé en ce que les particules sont maintenues jusqu'à leur dispersion dans le liquide en présence d'un milieu gazeux de même composition que celui les entourant au moment de leur formation chimique.

   4. Procédé selon la revendication I, dans lequel les particules sont obtenues par broyage dans de l'air conditionné, caractérisé en ce que les particules sont maintenues jusqu'à leur dispersion dans le liquide en présence de l'atmosphère qui a baigné les particules lors du broyage.