FR2546512A1 - Procede de preparation de corps mineraux hautement poreux a structure polyforme - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION A POUR OBJET UN PROCEDE POUR LA PREPARATION DE CORPS MINERAUX HAUTEMENT POREUX A STABILITES MECANIQUE ET THERMIQUE ELEVEES, POUVANT ETRE MIS EN OEUVRE EN TANT QU'AGENTS DE SEPARATION, DE PURIFICATION, DE SECHAGE ET D'ADSORPTION ET AUTRES. L'INTERVENTION A POUR OBJET DE PREPARER, A PARTIR DE SUBSTANCES NOTAMMENT MINERALES OU DE PRODUITS RESIDUAIRES TELS QUE DES BOUES DE FLOCULATION PROVENANT D'INSTALLATIONS DE PURIFICATION D'EAUX RESIDUAIRES, DE CENDRES DE FILTRATION PROVENANT DE CENTRALES THERMIQUES A LIGNITE OU DE RESIDUS DE LA VALORISATION CARBOCHIMIQUE DU LIGNITE, DES AGENTS ADSORBANTS OU DES PRODUITS DE DEPART POUR DES AGENTS ADSORBANTS DAVANTAGE MODIFIES, CES AGENTS SE DISTINGUANT PAR LEUR STABILITE THERMIQUE D'AU MOINS 1000C SANS MODIFICATION DE LA STRUCTURE DE PORES, DE FACON TELLE QU'UNE REGENERATION THERMIQUE MULTIPLE OU UNE REACTIVATION THERMIQUE MULTIPLE DU MATERIAU SOIT POSSIBLE. CONFORMEMENT A L'INVENTION, ON PARVIENT A CE RESULTAT EN PREPARANT LES CORPS MINERAUX HAUTEMENT POREUX SOUS LA FORME DE SUBSTANCES COMPOSITES EN SOUMETTANT LES SUSDITES SUBSTANCES TELLES QUELLES OU APRES UN PRETRAITEMENT PHYSICO-CHIMIQUE, A L'ETAT PUR OU EN COMBINAISON AVEC D'AUTRES SUBSTANCES OU PRODUITS RESIDUAIRES, A UN TRAITEMENT THERMIQUE PAR ETAPES SOUS CONDITIONS REDUCTRICES ET OXYDANTES.
Description
Procédé de préparation de corps minéraux hautement poreux
à structure polyforme.
L'invention a pour objet un procédé pour la prépa-
ration de corps minéraux hautement poreux à structure
polyforme Les corps minéraux hautement poreux sont néces-
saires dans de nombreux domaines de la technique et sont utilisés dans ces domaines, par exemple comme agents sé-
chants, supports de catalyseur, catalyseurs et, en parti-
culier, comme agents de séparation, de purification et d'adsorption. Les domaines d'utilisation principaux des produits ainsi obtenus sont constitués par la purification des gaz
et eaux résiduaires et par les procédés de synthèse chimi-
que. On rappelle tout d'abord les caractéristiques des
solutions techniques connues.
Les corps poreux minéraux les plus importants sont constitués par le gel de silice, les argiles actives et les zéolithes constituant des tamis moléculaires, ces corps étant particulièrement avantageux en tant qu'agents
d'adsorption Par rapport à des agents adsorbants carbo-
nés, ces produits se distinguent par une résistance élevée à l'égard de l'oxygène et -par une hydrophilie élevée Le gel de silice est constitué par un produit solide formé
par des systèmes colloïdaux précipités, constitué essen-
tiellement de silice amorphe et d'eau Les structures secondaires qui se forment lors de la déshydratation et qui sont constituées par des polyacides siliciques liés les uns aux autres, sont parcourues par un système de pores d'ouverture et de section transversale diverses dont la largeur dépend du p H des solutions de départ Les gels de silice déshydratés constituent des produits présentant un pouvoir adsorbant considérable à l'égard de l'eau et à
l'égard d'autres substances polaires.
Les argiles actives sont constituées par des for-
mes poreuses de l'oxyde d'aluminium que l'on obtient par calcination dans un domaine-compris entre 2000 C et 8000 C à partir d'hydrates d'oxyde d'aluminium précipités sous la forme de ce qu'on appelle des argiles de transition On
les distingue d'après leurs propriétés relatives à la for-
me des grains, du pouvoir adsorbant, de la pure-té et de la solidité Par addition de certains cations parasites tels que par exemple le calcium, avec traitement subséquent à l'aide d'acide, on réalise une augmentation de la surface active. En ce qui concerne les zéolithes du type tamis moléculaire, on distingue entre les zéolithes naturels et les zéolithes synthétiques qui doivent être considérés comme des silicates d'aluminium différemment hydratés La propriété essentielle des silicates d'aluminium réside dans le fait que la déshydratation séquentielle s'effectue
sans modification de la structure cristalline La struc-
ture de réseau régulière ainsi obtenue, -qui comporte des ouvertures de pores conduisant aux cavités internes du
réseau cristallin, forme le volume de pores qui est déci-
sif pour l'adsorption Pour la fabrication des zéolithes, on utilise fondamentalement trois méthodes: purification de zéolithes naturels, recristallisation de minéraux naturels, synthèse directe à partir des composants des zéolithes, à savoir la mise en oeuvre d'aluminates, de silicates, d'ions alcalins ou alcalino-terreux en milieu aqueux.
Dans le cas de la synthèse directe, c'est la re-
cristallisation qui est également mise en oeuvre pour la
fabrication des oxydes d'aluminium poreux qui est la mé-
thode la plus fréquemment utilisée Elle réside dans le fait que l'on précipite à partir des composants, tout d'abord des précipités amorphes que l'on transforme par un
traitement subséquent en produits complètement ou partiel-
lement cristallisés Le traitement subséquent peut résider
en un procédé hydrothermique ou en un frittage contrôlé.
Les divers-types de zéolithes sont obtenus en faisant va-
rier la concentration des produits de départ, par le type du traitement subséquent D'autres variantes pour la fa-
brication des tamis moléculaires résident dans la substi-
tution des produits de départ purs par des produits
meilleur marché tels que par exemple des produits secon-
daires tels que des argiles, des kaolins et des cendres de centrales thermiques, tels que décrits, par exemple, dans le brevet de la RDA WP 156 592 portant le titre "Agent d'adsorption pour l'utilisation dans des vitres ou plaques thermiques et des unités de vitrification" ainsi que dans le brevet de la -RDA WP 156 257 portant le titre "Procédé
de fabrication d'un adsorbant à base d'alumino-silicate".
D'autres corps minéraux poreux d'une importance moindre sont constitués par des verres poreux et par de
l'oxyde de thorium poreux Des verres poreux sont fabri-
qués à partir d'un verre d'une composition particulière à base de bore et de silicate par attrempage et traitement
subséquent à l'aide d'acide chlorhydrique 3 fois normal.
L'oxyde de thorium poreux est préparé par mise en
oeuvre du procédé bien connu sous la désignation "Sol-
Gel" Dans le cas de la préparation de noyaux d'oxyde de thorium particuliers et destinés à des réacteurs devant fonctionner à des températures élevées, on disperse au sein du gel du noir de carbone ou du graphite que l'on
enlève, après frittage, à l'aide de l'oxygène de l'air.
L'inconvénient des corps minéraux poreux connus à
ce jour réside dans leurs stabilités mécanique et thermi-
que faibles Quand on les utilise comme agents de dessica-
tion, comme produits de base de catalyseurs ou comme agents adsorbants dans des processus techniques divers, il
est en général impossible, d'éviter des contraintes thermi-
ques plus ou moins élevées Des problèmes particuliers s'y ajoutent lorsqu'il est indispensable de recourir à une o régénération thermique ou à une réactivation du matériau
pour des raisons d'économie ou d'affectivité.
Dans le cas des argiles actives et du gel de si-
lice, le danger d'endommagement se présente dès des tempé-
ratures supérieures à 3000 C Lorsqu'on expose, par exem- ple, des argiles actives à des températures supérieures à 4000 C, on constate une réduction de la surface active Une température de 6000 C réduit la surface active d'une argile de 300 à 200 m 2 par gramme Les zéolithes du type tamis moléculaires présentent, dans ce groupe, la stabilité thermique la plus élevée Ils sont stables jusqu'à une température de 6000 C et, dans le cas de certains types particuliers, jusqu'à au maximum 8000 C Ce qui constitue un inconvénient dans le cas de ces tamis moléculaires, est qu'ils présentent un système de pores uniforme non adapté à la purification des eaux résiduaires ainsi qu'une très
grande affinité à l'égard de l'eau en raison de leur hy-
drophilie. L'agent adsorbant à base d'alumino-silicate décrit
dans le brevet de la RDA WP 156 257 constitue un tamis mo-
léculaire modifié préparé sur la base d'une cendre de cen-
trale thermique soumie à un traitement hydrothermique; cet agent adsorbant présente, par conséquent, les mêmes inconvénients qu'un tamis moléculaire Dans le brevet de la RDA WP 156 592, on décrit la préparation et la mise en oeuvre de ces produits pour le dépôt de vapeur d'eau à
partir de gaz de remplissage.
Des verres poreux et de l'oxyde de thorium ne sont pas retenus à grande échelle en tant qu'agents adsorbants et de purification à cause des c'ots élevés de préparation
et de matériaux S'y ajoute la sensibilité thermique ex-
trême d'un oxyde de thorium préparé par mise en oeuvre du
procédé "Sol-Gel".
L'invention a pour but de préparer un corps miné-
ral hautement poreux à partir notamment de produis miné-
raux ou de produits résiduaires, comme par exemple -des boues de floculation obtenues à partir d'installations de purification d'eaux résiduaires, de cendres de filtration provenant notamment de centrales thermiques fonctionnant au lignite ou de résidus provenant de la valorisation carbochimique du lignite, tous ces produits présentant une structure de pores polyforme Les produits synthétisés
doivent avoir un prix de revient faible et être réutilisa-
bles. L'invention a également pour but de fournir des corps minéraux hautement poreux à structure polyforme à
partir notamment de produits minéraux ou de produits rési-
duaires ou secondaires, lesdits corps présentant une sta-
bilité mécanique élevée ainsi qu'une stabilité thermique d'au moins 1000 l C, une porosité d'au moins 50 % et une surface spécifique 10 fois plus élevée que les matériaux de départ, ces corps étant par ailleurs susceptibles d'être régénérés thermiquement plusieurs fois, en d'autres
termes d'être réactivables.
Pour ce faire, conformément à l'invention, on soumet à un traitement thermique différencié, sous des
conditions réductrices et oxydantes, des substances notam-
ment minérales ou des produits résiduaires contenant des
constituants organiques et obtenus à partir de divers pro-
cédés technologiques connus tels que la purification des
eaux résiduaires, la production d'énergie à partir de li-
gnite ou l'élaboration du lignite, ces produits étant mis en oeuvre tels qu'ils se présentent ou après un traitement préalable physico-chimique à l'état pur ou en combinaison avec d'autres substances organiques ou d'autres produits
résiduaires.
L'invention repose essentiellement sur un principe actif suivant lequel on prépare une substance composite
qui se forme en transformant les substances de départ sus-
mentionnées en un genre de mousse-ou écume solide par for-
mation et expansion -de gaz ou par gazéification des maté-
riaux carbonés présents ou ajoutés pour conduire à une structure de pores stable Pour obtenir les substances composites, il est nécessaire d'amener les substances ou mélanges de substances à un niveau de température tel qu'elles présentent la plasticité qui est nécessaire pour la formation et l'expansion des gaz grâce auxquelles est
créé l'ensemble de cavités, la domaine de température né-
cessaire se situant de façon surprenante déjà entre 10000 C et 13500 C.
Les substances composites obtenues après refroi-
l Odissement présentent une solidité élevée, sont stables du
point de vue mécanique et thermique et présentent un volu-
me de pores élevé L'importance de ces propriétés est déterminée par la composition, par le genre de traitement préalable physico-chimique mis en oeuvre, par la nature des substances organiques ou anorganiques ajoutées, par la température et le mode de traitement en rapport avec la
-durée de traitement.
La fabrication des substances composites repose sur les processus isolés suivants qui se déroulent aussi bien en parallèle que l'un après l'autre:
réactions Rédox couplées à des processus de dis-
sociation et de déshydratation,
transformation morphologique de structures amor-
phes en structures cristallines, processus de cokéfaction des composés organiques contenus dans les substances ou produits résiduaires, ces processus étant suivis par l'oxydation, c'est-à-dire la
gazéification du carbone formé.
De façon surprenante, il a été trouvé que la qua-
lité de la structure de cavité et de la porosité de la substance composite pouvait être essentiellement améliorée par addition de diverses substances Il s'agit de sels anorganiques qui se décomposent à température élevée avec
formation de gaz, ou de matériaux carbonés Selon l'ensei-
gnement de l'invention, les substances carbonées agissent d'une double manière: d'une part, l'addition de carbone sous des conditions réductrices joue le rôle d'agent Rédox qui initie les réactions Rédox telles que la formation de sulfure de silicium gazeux ou de dioxyde de soufre gazeux avec formation de gaz, une partie du carbone étant par ailleurs incorporée dans la structure d'aluminosilicate par cokéfaction Une phase d'échauffement subséquente à
des températures situées sous le point de frittage, c'est-
à-dire nettement en dessous de l'état plastique du maté-
riau, conduit à la combustion du carbone inclus,-ce grâce l Oà quoi on aboutit à une augmentation de la porosité Un autre effet surprenant réside dans lé fait que, par le choix du matériau carboné, il est possible de réaliser une amélioration supplémentaire de qualité de la structure à
cavité On distingue ici entre des matériaux qui se con-
duisent de façon inerte vis-à-vis des produits minéraux mis en oeuvre et des matériaux qui se conduisent de façon réactive dans ces conditions Des exemples de matériaux
inertes sont constitués par des résidus huileux, des gou-
drons provenant de processus carbo et pétrochimiques ou des substances du genre graphite; à titre de matériaux
carbonés réactifs, on peut citer des acides gras, le sac-
charose ou des résidus de saccharose ainsi que des rési-
dus de la dégradation de la cellulose tels que des lessi-
ves sulfitiques, ces substances étant mises en oeuvre conformément à l'invention aussi bien séparément qu'en combinaison les unes avec les autres Pour la préparation des produits, on a recours, de façon fondamentale, aux six
déroulements de procédé suivants -
1 Préparation de corps minéraux hautement poreux à par-
tir de substances notamment minérales à composants ou
additions organiques.
Des'substances minérales, de préférence des boues de floculation provenant d'installations de purification d'eaux résiduaires, des cendres de filtration provenant notamment de centrales thermiques fonctionnant au lignite ou des résidus de l'élaboration carbochimique du lignite, sont soumises à un traitement thermique dans leur état initial après mise en forme ou sans mise en forme, ledit traitement comportant au moins trois phases, à savoir une phase de chauffage jusqu'à obtention d'un état plastique au point de frittage, une phase d'attente située dans le domaine du point de frittage, ces deux phases étant mises en oeuvre sous des conditions réductrices, c'est-à-dire
inertes, ainsi qu'une phase d'oxydation pour la gazéifica-
O tion du carbone formé à partir des composants organiques formés et inclus à des températures situées nettement sous
le point de frittage, c'est-à-dire l'état plastique du ma-
tériau, la plasticité de ce matériau dépendant du produit de départ et, compte tenu de la variation du point de vue durée, du traitement thermique dans les diverses phases à
des températures comprises entre 1000 et 13500 C Le dérou-
lement dans le temps des diverses phases est tel que la phase de chauffage est d'une durée comprise entre 30 et , de préférence de 60 minutes, la phase d'attente pour
le déroulement des mécanismes de réaction de ramollisse-
ment et de dégazéification se déroulant à une température
constante en une durée comprise entre 15 et 120, de préfé-
rence 30 minutes, la phase d'oxydation ou de gazéification étant d'une durée comprise entre 30 et 240, de préférence de 120 minutes Les températures retenues pour la phase d'oxydation ou de gazéification sont comprises entre 600 et 1000 C, de préférence de 8000 C La structure à cavités et la solidité des corps composites minéraux dépendent de la durée des différentes phases de traitement qui repose sur les réactions Rédox mises en oeuvre conformément à l'invention, sur les transformations morphologiques pour la formation de gaz et sur les processus de cokéfaction
suivis d'oxydation.
2 Production de corps minéraux hautement poreux en sub-
stances notamment minérales à composants ou additions
organiques après un traitement préalable physico-
chimique. Le traitement préalable physico-chimique peut ré- sider en un séchage, broyage, criblage ou en un traitement acide ou basique Les caractéristiques comprennent, à cet
égard, la séparation ou la réduction de certains compo-
sants des mélanges, l'élimination de fractions déterminées
ou la sélection de ces fractions, l'action sur la réparti-
tion granulométrique ainsi que la modification de la com-
position chimique conduisant à une augmentation de la solidité et de la structure à cavités des corps composites minéraux Le déroulement subséquent du procédé est celui
décrit sous 1 ci-dessus.
3 Préparation de corps minéraux hautement poreux à par-
tir de substances, de préférence minérales, préalable-
ment traitées ou non et comportant des composants or-
ganiques, avec addition de sels anorganiques.
Les additions de chlorures, sulfates et carbonates alcalino-terreux sont appropriées, un développement gazeux renforcé se produisant par la décomposition thermique de ces sels, la structure des substances composites minérales hautement poreuses dépendant de la concentration des sels ajoutés Le processus subséquent se déroule également
comme indiqué sous 1 ci-dessus.
4 Préparation de corps minéraux hautement poreux à par-
tir de substances, notamment minérales, prétraitées ou non, contenant des composants ou additifs organiques,
avec addition de matériaux carbonés inertes.
Des matériaux carbonés inertes, de préférence des
résidus huileux, des goudrons provenant de processus car-
bo ou pétrochimiques utilisés seuls ou en mélange avec
des résidus de caoutchouc et des substances du type gra-
phite, sont additionnés aux substances minérales et mélan-
gés de façon homogène Pour améliorer la répartition, on effectue le mélange ou bien au sein d'un solvant, ou à des
températures élevées La quantité ajoutée maximale de ma-
tériaux inertes représente 10 % en poids calculés en car-
bone Le processus subséquent se déroule comme décrit sous 1 ci-dessus. Préparation de corps minéraux hautement poreux à par- tir de substances, notamment minérales, prétraitées ou
non, comportant des composants organiques, avec addi-
tion de matériaux carbonés réactifs.
Des matériaux carbonés réactifs sont ajoutés aux substances minérales sous forme solide, dissoute ou en suspension A titre d'agents réactionnels, on utilise, en
règle générale, de l'eau Les composants doivent être mé-
langés pendant au moins 15 minutes jusqu'à la fin de la
réaction Cette étape est suivie d'un séchage et éventuel-
lement d'une mise sous forme qui est suivie par le proces-
sus décrit sous 1 ci-dessus La quantité additionnelle
maximale en matériaux réactifs est de 5 % en poids calcu-
lés en carbone.
Il n'était pas prévisible que la réaction chimique
conduirait dans le sens d'une liaison hétéropolaire du ma-
tériau carboné avec les substances minérales à une augmen-
tation décisive du rendement en coke et, par conséquent, à une amélioration de la structure à cavités A titre de
réaction type, on peut se référer à la réaction du stée-
rate de sodium avec le calcium ou le magnésium des cendres
avec formation de stéarate de calcium ou de magnésium in-
soluble ou à la réaction du saccharose avec le calcium des
cendres en calcium-saccharose.
306 Préparation de corps minéraux hautement poreux à par-
tir de substances, notamment minérales, prétraitées ou non, contenant des composants organiques avec addition
de matériaux carbonés réactifs et inertes.
Les substances minérales sont tout d'abord mises à
-35 réagir, dans le présent processus d'essai, avec les sub-
stances réactives puis séchées Il s'est révélé de façon
surprenante qu'en procédant ainsi les propriétés hydrophi-
les des substances minérales sont diminuées et, par consé-
quent, la possibilité de mélange des matériaux inertes est
sensiblement améliorée Ceci conduit à une structure à ca-
vités homogène à propriétés améliorées Le mélange de départ ainsi obtenu est alors soumis au processus décrit sous 1 ci-dessus après avoir été mis en forme ou non La quantité additionnelle maximum en matériaux réactifs est
de 5 t en poids et la quantité maximum en matériaux iner-
tes comporte globalement au maximum 10 y en poids de car-
bone. La préparation des corps minéraux hautement poreux est mise en oeuvre avantageusement dans un moule approprié pour l'application, par exemple sous forme de -tablettes,
briquettes, granulés ou autres.
On indique ci-aprèssix exemples de réalisation
expliquant encore mieux l'invention.
1 On ajoute à des substances minérales, et cela
dans son état initial, une cendre d'électrofiltre prove-
nant d'une centrale thermique à lignite ainsi qu'une boue de filtration provenant d'une installation de purification d'eaux résiduaires Les matériaux sont mis sous forme de
comprimés (du type "pellets") avec addition d'eau et sé-
chés pendant 3 heures à 1500 C, puis soumis dans cette
forme à un traitement thermique différencié.
Paramètres/Résultats Cendres Boues 1 Durée de chauffage t A (min) 60 90 2 Température de frittage TS (OC) 1200 1050 3 Durée de frittage t 5 (min) 30 120 4 Température d'oxydation T O (oc) 800 600 Durée d'oxydation to (min) 120 150 6 Porosité P (y) 58 60 7 Résistance à la pression p (M Pa) 5 1 8 Surface sg (m 2/g) 56 62 2 Des cendres d'électrofiltre sont soumises à divers traitements physico-chimiques puis mélangées avec
de l'eau et mises sous forme de comprimés ou pellets.
Après 3 heures de séchage à 150 C, on les soumet au trai-
tement thermique différencié.
Traitement Paramètres/Résultats (voir sous 1)
1 2 3 4 5 6 7 8
non traité 0 5 Broyeur à boules ( 60 minutes) Tamisage (fraction 0,045 mm) Traité avec HC 1 à p H 1,5, 10 minutes
1100 30
1100 30
1100 30
800 90 51 5 51
800 90 55 5 63,3
800 90 57 5 53,1
3 Des cendres d'électrofiltre avec diverses concentrations de sulfate de sont enrichies
calcium, mélan-
gées avec de l'eau et mises sous forme de comprimés ou pellets De nouveau, on sèche pendant 3 heures à 150 C et
ensuite on soumet au traitement thermique différencié.
Traitement/ Teneur en Ca SO 4 Paramètres/Résultats (voir sous 1)
1 2 3 4 5 6 7 8
non traité 0 3
1150 45
1150 45
1150 45
800 90 51,2
800 90 58
800 90 60
4 Des cendres de filtration sont enrichies en divers matériaux carbonés inertes et 'mises sous forme de
comprimés ou pellets, éventuellement avec addition de sol-
vants à température élevée et séchées pendant 3 heures à C Les matériaux sont soumis au traitement thermique différencié. 1 % 5 % %
1 35,1
1 43,9
1 52,1
Traitement Paramètres/Résultats (voir sous 1)
1 2 3 A 5 4 7 R
non traité O 3 Addition de 20 %
en poids de cen-
dres contenant du 60 1150 120 800 120 57 1,5 60,3 carbone (teneur en C 50 %) Addition de 10 l
en poids d'un mé-
lange de bitume-
caoutchouc
1000 90 800 60 54 2,0 67,3
Addition de 25 % en poids d'une boue d'eaux rési 120 1050 60 800 60 57 1, 5 58 duaires (teneur en C 30 %) Des cendres d'électrofiltre sont enrichies
avec divers matériaux carbonée réactifs jusqu'à une con-
* centration en carbone d'au maximum 10 % en poids; après
addition d'eau, on mélange intensivement pendant 15 minu-
tes, on forme des comprimés et on sèche pendant 3 heures à
1500 C puis on soumet au traitement thermique différencié.
Traitement Paramètres/Résultats (voir sous 1)
1 2 3 4 5 6 7 8
non traité O 5
Addition de stéa-
rate de sodium en une proportion de 3 % en poids
1100 30 800 15 52 1 30,3
Proportion de 6 % en poids
Addition d'une pro-
portion de mélasse 60 correspondant à 3 % en poids
1100 30
1100 30
800 15 56 1 48,1
800 15 50,3 1 25,7
6 % en poids.
1100 30 800 15 56,1 1 41,1
1100 30 800 15 58,9 1 61,5
7,5 % en poids 6 Des cendres de filtration sont tout d'abord
mises à réagir avec des matériaux carbonés réactifs (jus-
qu'à au maximum 5 % en poids) et avec de l'eau, puis sé-
chées; ensuite, on mélange avec un matériau carboné inerte, avantageusement à température élevée, jusqu'à une teneur maximale en carbone de 10 % en poids On sèche à
1500 C pendant 3 heures et on soumet le produit au traite-
ment thermique différencié.
Traitement/ Proportion en % en poids Paramètres/Résultats (voir sous 1)
1 2 3 4 5 6 7 8
Stéarate de sodium Bitume (avec 1550 y de C) Stéarate de sodium Bitume (avec t de C)
1100 30 800
1100 30 800 120
58 1 56,1
61 1 85,5
Stéarate de sodium Bitume (avec % de C) Saccharose Bitume (avec % de C) Saccharose Bitume (avec % de C) Saccharose Bitume (avec y de C)
1100 30 800 120 63,7
1100 30 800 120 54 1 45,2
1100 30 800 120 57 1 69,3
60 1100 30
800 120
Les avantages technico-économiques résident dans les faits suivants: de l'invention
La stabilité thermique d'au moins 1000 "C et la stabi-
lité de la structure de pores et de la répartition de pores des corps minéraux hautement poreux leur ouvrent
1 108,7
61 1
,1 de nouvelles applications qui étaient limitées jusqu'
présent par la température (par exemple dans des pro-
cessus catalytiques à haute température).
Les inconvénients apparaissant lors de l'application des agents d'adsorption usuels tels que la structure uniforme des tamis moléculaires, ' la régénérabilité limitée des argiles actives et des gels de silice, la stabilité à la température et la stabilité mécanique absentes et autres, sont éliminés par les produits
conformes à l'invention.
Grâce à l'utilisation de produits résiduaires existants et provenant des branches industrielles concernées par la transformation des substances, on abaisse de façon
décisive les coûts de préparation et on ouvre aux pro-
duits résiduaires une valorisation économique.
La stabilité à la-température élevée autorise une régé-
nérabilité et une répctivabilité répétées et, par là, une amélioration décisive de l'économie du procédé en
comparaison avec les agents adsorbants minéraux connus.
Claims (9)
1 Procédé de préparation de corps minéraux hau-
tement poreux à structure polyforme, caractérisé par le
fait que les corps minéraux hautement poreux sont fabri-
qués sous forme de substances composites, des substances notamment minérales comportant des composants ou additions
organiques, en particulier des produits résiduaires pré-
sents tels quels et constitués de préférence par des boues de floculation provenant d'installations de purification d'eaux résiduaires, des cendres de filtration provenant en
particulier de centrales thermiques à lignite ou des rési-
dus de la valorisation carbothermique du lignite étant
soumises, après mise en forme ou non, à un traitement com-
portant trois phases, à savoir une phase de chauffage jus-
l 5 qu'à ce que soit atteint l'état plastique au point de frittage, une phase de maintien dans le domaine du point de frittage, ces deux phases étant mises en oeuvre sous des conditions réductrices, c'est-à-dire inertes, et une phase d'oxydation pour la gazéification du carbone formé à
partir des composants organiques et inclus, à des tempéra-
tures situées nettement sous le point de frittage, c'est-
à-dire l'état plastique du matériau, la plasticité du matériau étant atteinte en dépendance du produit de départ en faisant varier le déroulement du point de vue temps du traitement thermique dans ses phases individuelles à des températures situées entre 1000 C et 13500 C.
2 Procédé de préparation de corps minéraux hau-
tement poreux à structure polyforme selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les substances de départ sont soumises à un prétraitement physico-chimique servant
à la séparation ou à la réduction de composants déterminés-
du-mélange, à l'élimination de fractions déterminées ou à la sélection de ces fractions, à exercer une influence sur la répartition granulométrique et sur la modification de
la composition chimique.
3 Procédé pour la préparation de corps minéraux
hautement poreux à structure polyforme selon la revendica-
tion l et/ou la revendication 2, caractérisé par le fait
que l'on mélange aux substances minérales de départ pré-
traitées ou non des sels anorganiques, notamment des chlo-
rures, sulfates et carbonates alcalino-terreux.
4 Procédé de préparation de corps minéraux hau-
tement poreux -à structure polyforme selon 'une des reven-
dications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on ajoute 0 aux substances de départ prétraitées ou non des matériaux carbonés inertes en une quantité d'au plus 10 % en poids
en tant que carbone, étant entendu qu'il s'agit de préfé-
rence de résidus huileux, de goudrons provenant de proces-
sus carbo et pétrochimiques, seuls ou en mélange, avec
des résidus de caoutchouc ou des substances du type gra-
phite, le mélange pouvant être effectué à l'aide d'un solvant ou à des températures élevées pour aboutir à une
répartition meilleure.
Procédé pour la préparation de corps minéraux
hautement poreux selon l'une des revendications I à 3,
caractérisé par le fait que l'on ajoute aux substances mi-
nérales prétraitées ou non des matériaux carbonés réactifs
en une quantité d'au plus 5 % en poids en tant que carbo-
ne, étant entendu qu'il s'agit de préférence d'acides
gras, des résidus d'acides gras, du saccharose, des rési-
dus de saccharose ainsi que des résidus provenant de la dégradation de la cellulose, sous forme solide, dissoute ou sous forme de suspension, de l'eau étant utilisée de préférence en tant qu'agent réactionnel, les matériaux étant mélangés intensivement pendant au moins 15 minutes
jusqu'à la fin de la réaction, après quoi a lieu un sé-
chage et éventuellement une mise en forme du matériau de départ.
6 Procédé de préparation de corps minéraux hau-
tement poreux selon l'une des revendications l à 3, carac-
térisé par le fait que l'on mélange aux substances de
départ minérales, prétraitées ou non, des matériaux carbo-
nés réactifs et inertes, que les substances de départ mi-
nérales sont tout d'abord mises à réagir avec les substan-
ces réactives puis séchées, ce grâce à quoi les propriétés hydrophiles des substances minérales sont diminuées et afin que le mélange subséquent des matériaux inertes soit sensiblement amélioré, la quantité ajoutée de matériaux
réactifs étant d'au plus 5 % en poids et la quantité ajou-
tée de matériaux inertes au total d'au plus 10 % en poids
en tant que carbone.
7 Procédé de préparation de corps minéraux hau-
tement poreux selon l'une des revendications 1 à 6, carac-
térisé par le fait que la phase de chauffage a une durée
comprise entre 30 et 180 minutes, de préférence de 60 mi-
nutes, que la phase de maintien à température constante
pour le déroulement des mécanismes de réaction, d'expan-
sion et de ramollissement a une durée comprise entre 15 et minutes, de préférence d'environ 30 minutes, et que la phase d'oxydation et de gazéification a une durée comprise
entre 30 et 240 minutes, de préférence de 120 minutes.
8 Procédé pour la préparation de corps minéraux
hautement poreux selon l'une des revendications 1 à 7,
caractérisé par le fait que les températures mises en oeu-
vre au cours de la phase de maintien sont comprises entre
1000 et 13500 C et que les températures de la phase d'oxy-
dation ou de gazéification sont comprises entre 600 et
10000 C, de préférence de 800 C -
9 Procédé pour la préparation de corps minéraux
hautement poreux selon l'une des revendications 1 à 8,
caractérisé par le fait que les produits mis en oeuvre sont utilisés préformés ou non, par exemple sous forme de tablettes, de comprimés, de pellets, de briquettes, de
granulés et autres.
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