Brevet FR2053091A1 — publié le 19710416

-1 - 2053091 Un procédé connu consiste à rearplacar totalisent ou partielleesat la teneur habituelle en aieali, constituée par du carbonate da sodium» d'une fritte classique de v-srre par- de la soude caustique sous forma de lessiva -lo soude, afin d'empêcher la liquation de la fritte et de réduire la formation 5 de poussière à l'intérieur du four, aiur.i que de faire fondre la charge de fritte de verre plus rapidement, de assiêre à abaisser 1& consommation de coï> bustible. Le carbonate de sodium n'étant que faiblement soluble dans une l©s= sive de soude à 50 celle-ci était utilisée pour le mouillage de la fritte et également pour remplace? partiellement le carbonate de sodium. 10 La teneur relativement elav'se en eau de la solution à 50 $ de soude caustique nécessite cependant un r-églage très exaet de la composition des mélanges, d'une part afin que 1® mouillage soit suffisant pour empêcha? la formation de poudre et, d'autre pa?ts tfiii d'éviter que la viscosité devienne gênants. H est important pour l'industrie do pouvoir doser automatiquement 15 les matières premières nécessaires à une charge de fritte sans qu'il soit nécessaire, en déterminant les quantités9 ds tenir coa^ts également de la fluidité de la charge de fritte à granuler * L'invention est donc destinée à éviter les inconvénients soûle» vés par l'utilisation d'une solution de soude caustique et à permettre l'uti-20 lisation de 1* hydroxyde de sodium, abe&.laisiQnt disponible sous forne de produit secondaire, en particulier de 1*élsctrolyse du chlorure de sodiums pour réaliser un granulé de fritte de verre qui est bien fluide et dont la visce= sité n'est pas gênante, même pour différentes formulations de matières premières . 25 On sait que la teneur élevée en sable st que la granulométrie de ce dernier interdisent la granulation des frittes usuelles de vsrre ou que seule l'addition d'hydrate de calcium la permet. H se produit alors une réac~ tion gênante entre le carbonate de sodium et l'hydrate ds calcium avec formation d'hydroxyde de sodium et de carbonate de calcium» L'addition nécessaire 30 d'eau rend la fritte fortement hygroscopique et 1"hydroxyde de sodium aqueux produit a une action corrosive. Selon une particularité essentiel!© du procédé de granulation d'une fritte de verre selon l'invention, de la soude caustique fondue,dont la teneur en eau est très faible,remplace au moins partiellement le carbonate 35 de sodium utilisé habituellement. La teneur en eau de la fritte est réglés ds préférence à moins de 5 $ st avantageusement à environ 3 $ ou moins. 31 est ainsi possible d'utiliser par exemple de la souda caustique fondue»,dont la teneur en eau est au maximum de 15 par exemple par addition d'environ 18 $ ds soude caustique HO par rapport à la quantité totale de fritte de verre. La soude caustique fondue est ajoutée avantageusement à une 70 26819 - 2 - 2053091 température supérieure à i80°C à la fritte de verre et mélangée à cette dernière. La chaleur que la soude caustique fondue contient est suffisante à empêcher la solidification-immédiate de la matière en fusion pendant le mélange et la granulation, La solidification des granulés ou pastilles a lieu en même temps que le refroidissement de la charge de fritte, sans qu'il soit nécessaire de procéder à un séchage coûteux, L'utilisation de la soude caustique en fusion a 1'avantage particulier que sa liaison avec les autres composants de la fritte est extrêmement élevée et, en conséquence, qu'il est aussi possible de traiter des sables pour verre relativement grossiers en toute sécurité pour produire des pastilles solides» Cette possibilité est particulièrement importante, car on n'utilise pa.s3 en général; dans l'industrie du verre,des sables en gros grains en raison de Israr fusion lente» H n'est5 toutefoisï pas à rsc-oîSESTider d'utiliser de la soude caustique pure sans addition d'eav.t, car si X;-. teneur en humidité de l'ensemble du mélange était inféiieusa par exemple à environ 2 $ à une température inférieure à 300eCs la soude caustique se solidifierait iîsfiédiateasnt lorsqu'elle entra en contact avec le sable froid et il no serait pas possible de réaliser un mélange» Toutefois, les températures supérieures à 300°C ne sont pas rentables. Selon un mode de réalisation de l'invention, la soude caustique fondue, dont la température est supérieurs h i80°C9 est mélangée aux composants usuels de la fritte, puis le mélange est grsz-uléo Le mélange des constituants de la fritte et de la soude caustique fondus est effectué» de préférence, dans un malaxeur à outils excentrés5 à température élevée, puis le mélange est refroidi et granulé dans la même machine» Un malaxeur connu de ce type comporte, par exemple, un plateau mélangeur qui est rotatif autour d'un axe central et à l'intérieur duquel se trouve un système d'outils tournant en sens invers® autour d'un axe excentré, par exemple des palettes ou, de préférence, des outils en forme de râteaux ou de crochets» Si la quantité d© chaleur introduit© avec la soude caustique fondue n'est pas suffisante pour empêcher la solidification de la matière avant la transformation du mélange en granulés, il est .cette matière possxbxe d® réchauffer / pendant 1'homogénéisation. La mise en pastilles est effectuée ensuite dans la wêm machin© lors du r-sf raidissement ultérieur» En variante, les coœposants de la fritte sont réunis dans un malaxeur avec la soude caustique fondue et le itaLangs encore chaud sorti du sa» lassur est" granulé. Pour- effectuer le mélange,, on utilise ds préférence un malaxeur à contre-courants- dutyp® mentionné 70 26819 - 3 - 2053091 du granulé est disposé, le cas échéant, devant le dispositif déflecteur par rapport au sens de rotation du tambour. On dispositif de granulation de ce type est décrit dans la demande de brevet suisse N° 3 182/69 du 3 mars 1969 déposée par Spemag A.G. 5 En variante, la fritte de verre encore chaude, mélangée à la soude caustique fondue, est prélevée sur le malaxeur et dirigée sur un cribleur et les particules de matière ayant passé par ce dernier tombent sur une surface non chauffée, par exemple dans tin bain de refroidissement dans lequel elles se solidifient en formant des grains irréguliers. La matière criblée peut être 10 manipulée comme un granulé sans fraction fine. Le crible utilisé pour la mise en oeuvre de ce procédé est, de préférence, vibrant et à mailles larges, par exemple de 10 mm. On peut également utiliser dans le cadre de l'invention un autre dispositif de granulation, par exemple à plateau oblique, de préférence à rotor 15 tournant rapidement. Lors du réglage de la teneur totale en eau de la fritte à une valeur relativement basse d'environ 2 à 3 c'est-à-dire que lorsque la soude caustique fondue utilisée est fortement concentrée, le mélange obtenu dans le malaxeur est exclusivement sous forme de grains fins, dont la granulométrie 20 est inférieure à 5 mm et comprise à environ 80 $ entre 1,5 et 1 mm. Bien que dans certains cas, ces grains fins puissent être introduits dans le four de mise en fusion, une granulométrie plus grossière consistant en granulés ou en pastilles est préférable. On a observé, cependant, que les grains fins d'une fritte à très faible teneur en humidité ne peuvent pas être grossis par un mouvement 25 de roulement, par exemple dans un granulateur. Un mode de réalisation de l'invention permettant toutefois de granuler une telle fritte en grains fins consiste à la solidifier ,sans mouvement de rotation ,en éléments plats- tels que des feuilles ou des galettes qui sont ensuite cassées. Dans ce processus, on comprime, de préférence, la fritte encore chaude au repos avant la. solidifica-30 tion. On entend par repos le fait que l'on évite aux particules de subir un mouvement relatif, par exemple du type d'une rotation, mais par contre, il est possible d'effectuer la compression pendant qu'une couche de la fritte encore chaude sortant du malaxeur est translatée sur une bande transporteuse. Un cylindre presseur qui comprime le mélange encore chaud peut être disposé au-35 dessus de la bande transporteuse. La couche refroidie et solidifiée pouvant avoir l'épaisseur d'une feuille ou d'une galette peut ensuite être cassée en paillettes ou grains. La résistance du produit dépend de la compression, c'est-à-dire de la pression avec laquelle celle-ci est effectuée. La compression n'est pas effectuée nécessairement avec un cylindre presseur, mais peut égale-**0 ment l'être par vibrage ou damage, c'est-à-dire au moyen d'un autre dispositif de pressage. 70 26819 - » - 2053091 Dans tous les cas, il faut éviter dans la mesure du possible au produit d'entrer en contact avec l'air pendant son refroidissement, sa solidification et sa granulation, car il absorbe facilement l'eau sn raison de sa teneur en soude caustique. H est possible, le cas échéant, d'obtenir un air convena-5 ble de refroidissement en dirigeant de l'air atmosphérique sur ou à travers la soude caustique qui doit être additionnée à la fritte de verre. Ce traitement peut être réglé de manière que la soud© caustique absorbe la quantité d'eau voulue devant etre additionnée, Ieair étant ainsi séché et pouvant être utilisé pour le refroidissement, 10 La procédé de l'invention penaat de réaliser un granulé très so lide, bien fluide, pouvant être envoyé dans le four de fusion sans dégager de poussièreo"La granulé est,de manière surprenante ,très peu hygroscopique, malgré sa teneur en soude caustique, de sorte qu'il peut être enimagasins dans un silo ou dans un récipient intermédiaire usuel,pendant le temps nécessaire 15 dans les exploitations industrielles;, avant d'être envoyé dans le four de fusion pour la production de verre» Lss exemples suivants feront mieux comprendra 12invention, sans toutefois la limiter dans son cadre, ni dans son esprit. Exemple 1. 20 On utilise pour les essais une fritte formée de sable et de calcaire. On pèse 60 f> = 12 parties en poids de sable et 20 $> = k parties en poids de poudre/calcaire, y compris les composants en faible quantité tels que colorant, etc, les autres 20 $>= k parties en poids habituelles de carbonate de sodium étant remplacées par de la soude caustique. ^ On utilise pour le premier essai une solution de soude caustique à 66 $ et dont la température est d'environ ?0CC. On remplace les 20 $ de carbonate de sodium par 22 $ d'une solution à 66 $ cle soude caustique. A la suite de l'addition de cette solution, dont la température est d'environ ?0°C, le mélange a une température d'environ 30 à 35°C et ne présente aucune tendan-30 ce à former un granulé dans un malaxeur de granulation. Ce résultat doit appa-ramment être attribué au fait que la teneur en humidité de 6 $ est trop élevée pour une application pratique. Dans un second essai, on utilise une lessive de soude à environ 85 i>, dont la température est approximativement de 200°C. On prépare à nouveau 35 un mélange préalable de 12 parties en poids de sable et 4 parties en poids de poudre de calcaire, y compris les composants en faible quantité, et ensuite, on additionne ce mélange de 3>6 parties en poids de la soude caustique fondue à 85 La température du mélange total est d'environ 70°C et sa teneur en humidité est inférieure à 5 .$• Alors que le mélange du premier essai réalisé avec une solution à 66 $ de soude caustique donne un produit humide et collant, le mélange obtenu 40 70 26819 - 5 - 2053091 au second essai se solidifie, en se refroidissants en donnant une croûte dusro<> Pour granuler ce mélange, on 1®envoie à uns température dsenviron 70$ sur us crible vibrant à mailles de 10 mm de largeurs au-dessous duquel une tôle est placée à une distance d'environ 1,5 les particules tombant à travers le crible se solidifient en peu de temps si1? la tôle en farinant des grains fins de formes irrégulisres, donc les dimensions sont d'environ 8 à 10 mm» Ce produit granulaire peut subir Iss iaraitessnts 'ultérieurs de luaniere analogue à un granulé sans fraction fine La comparaison montre que Biêiae une concentration ds 66 $ de la solution de soude caustique ne permet pas d'obtenir une bonne graaulations tandis que celle-ci est possible lorsque la soude caustique fondue a une teneur en eau inférieure à ^5__^=a;B=^âfc=4§âfe5êSfe^Bsrtasi==âs=^igarquer_j^isr lorsqu'on utilise "luî^'Tessive concentrée de soude, la granulation n°est pas possible, même lorsquson utilise du sable fin3 tandis que les autres essais montrent que l'on peut même utiliser du sable grossier avec de la soude caustique fondue à faible teneur en eau pour obtenir un produit ayant la forme de granulés. Exemple 2 On fait fondre 5 parties en poids dahydroxyde de sodium avec 0,5 partie en poids d'eau et on les additionne à tme température d5environ 240°C à un mélange préalablement préparé de 6,7 parties en poids de poudre de calcaire et de 20 parties en poids de sableg puis on mélange intimement les composants à une température d'environ ?0°C. On obtient un mélange en grains fins, bien fluide, placé en épaisseur d'environ 10 mm sur une bande transporteuse. Un cylindre stationnaire placé au-dessus de la couche 1'uniformise et celle-ci se solidifie sous la faible pression en uns matière formant une galette. La bande transporteuse est refroidie de préférence à l'air ou à l'aide d'un liquide. Un dispositif de broyage, par exemple un cylindre exerçant une grande force de compression ou un cylindre à pointes/ peut être disposé à l'extrémité de la bande transporteuse5 afin que les galettes soient réduites en grains de 0,5 à $ sa ou éventuellement en grains plus gros. H va de soi que l'invention a été décrite à titre non limitatif et qu'elle peut subir de nombreuses variantes, sans sortir de son cadre. 70 26819 - 6 - 2053091 isvaiDicAïEms io Procédé de granulation d'une fritte de verre à l'aide d'hy-di'oxyde de sodium, caractérisé en c© que la fritte est mélangée à de la soude caustique, la teneur en eau de la fritte étant inférieure à 5 celle-ci étant ensuite granulée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce que la fraction habituelle de carbonate de sodium de la fritte de verre est remplacée , au moins partiellement, par- la soude caustique fondue. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soude caustique fondue utilisés a une teneur aaîdaale' en eau de 15 '+. Procédé selon la revendication"is caractérisé en ce que la sou.de caustique fondue est introduite à une tsasuérature supérieure à 180®C dans les autres composants de la fritte aezquels «Ils est mélangé®9 le mélange ainsi formé étant granulée. 5» Procédé selon la revendication i5 caractérisé en es que le mélange des composants de la fritte avec la soude caustique fondue est effectué à température"élevée dans un malaxeur comportant un système d'outils disposés exeentriquements le mélange étant granulé dans la même machine en subissant un ref roidis seraent. 6„ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les composants de la fritte sont mélangés à la soude caustique fondue dans un malaxeur et le mélange encore chaud prélevé ds ce dernier est granulé en subissant un refroidissement. 7» Procédé selon la revendication 6S caractérisé en es que la granulation est effectuée à l'aide d'un dispositif de criblage. 8. Procédé selon la revendication 7s caractérisé par la mise 9. Procédé selon la revendication 69 caractérisé en ce qu'en laisse le mélange chaud se solidifier- sans aouveiaent de rotation en éléments plats qui sont ensuite cassés « 100 Procédé selon la revendication 9 s caractérisé en ce que le mélange prélevé sur 1s malaxeur est comprime au repos avant refroidissement et solidification = il. Procéda selon la revendication 19 caractérisé en ee qu-oa utilise de la soude caustique solide avec addition de vapeur- d'eau. 12» Procédé selon la r®veadie&tioii9 caractérisé en os que la soude caustique est mise sous foras d'une esàss en fusion par mélange avec du sable chauffé et ce mélange préalable est mélange avec les autres composants ds la fritte3 le cas échéants avse addition d!eau0