Brevet FR2075878A1 — publié le 19711015

La présente invention concerne les gravillons. On a déjà utilisé ou proposé divers agrégets minéraux destinés à former,en général conjointement avec du bitume ou du ciment,le revêtement superficiel de routes. Beaucoup des matériaux proposés jusqu'à présent ont l'inconvénient de se polir par usure au bout d'un certain temps d'utilisation,en formant une surface lisse qui n'offre que peu de priso aux pneus des véhicules circulant sur la route. D'autres natériaux ont l'inconvénient d'être forterent poreux et de n'avoir en conséquence qu'une faible résistance à l'écrasement. Or, la demanderesse a découvert un procédé pour la fabrication de Gravillons orposant au polissage une haute résistance, niesurée ar l'indice de résistance au polissage (I.R.P.), et de compositions offrant en combinaison un I.R.P. élevé et une forte résistance à l'écrasement. L'invention vise un procédé de fabrication de gravillons consistant à porter, en l'absence de solides combustibles, de la boue rouge ou des sous-produits industriels réfractaires siliceux, réduits en poudre, à une tenpérature de frittage dépassant 1000 C, mais inférieure au point do fusion de la majorité au moins des grains de poudre, puis t broyer éventuellement le produit résultant pour obtenir un produit fritt granulaire. Par "boue rouge", on entend ici le résidu de l'extraction à l'alcali l laquelle on soumet la bauxite pour fabriquer de l'aluminium. Une boue rouge typique contient; 16% de Al2O3; 53% de Fe203; 8% de TiO2; 6% de SiO2; 5% de Ha2O ; 3% de CaO. Le sous-produit industriel réfractaire siliceux eut être de la pierre concasse, telle que des fines de carrière ou autres fines de rochc , du laitier réduit en poudre, tel que laitier de haut fourneau, scorie de cuivre, laitier de four a phosphore ou de cubilot, lion ou autre boue alluviale obtenue ,ar dragage ou cendre de combustible pulvérisé, par exemple des sous-produits de centrales alimentées au charbon. Le et "siliceux" est appliqué ici à un sous-produit contenant au moins 30% de SiO2. La boue rouge ou le matériau réfractaire silice réduit en poudre a avantageusement une granulonétrie inférieure au millimètre et, de préférence, à 300 , par exemple de 37 à 300 . De préférence, on crible le produit (aprés broyage éventuel) pour obtenir des pastilles d'une grosseur de 3 à 25 mm, par exemple de 13 mm. Le matériau en poudre peut avantageusement être formé d'un mélange de deux ou plusieurs sous-produits siliceux. On peut par exemple utiliser des mélanges de laitier et de cendres de combustible, de boue rouge et de cendre de combustible ou de fines de carrière et de limon. On peut aussi ajouter d'autres minéraux granulaires tels que de la bauxite broyée ou de la spinelle, par exernple de la picotite, coczne decrit dans la demande de brevet déposée ce jour au nom de la demanderesse pour:"Gravillon pour le revêtement superficiel des surfaces de roulement ". Le mélange peut contenir un fondant tel que du fluorure de calcium ou du verre sodique, destiné à faciliter le frittage.Tou- tefois, de nombreux sous-produits industriels sont auto-fondants du fait qu'ils contiennent des impuretés et la plupart d'entre eux se frittent très bien sans aucune addition de fondant. Par "frittage", on entend l'agglomération de particules opérée en chauffant celles-ci en deçà de leur point de fusion,de sorte que toutes las particules se soudent matériellement à celles en contact avec elles et cessant d'8tre indépendantes, bien que le matériau demeure en majeure partie au moins à l'état solide. Pour calciner la boue rouge ou le réfractaire siliceux en poudre, on opère sensiblement en l'absence de combustible. Par "sensiblement en l'absence de combustible", on entend que la proportion de combustible carboné ou autre est insuffisante pour assurer la combustion anto-entretenue du mélange. On a constaté que du combustible présent dans le mélange calciné provoque un dégagement gazeux, de sorte qu'on obtient un produit trois poreux,dont la résistance à l'écrasement est abaissée. On utilise donc une source de chauffage extérieure pour fritter le mélange. On obtient ainsi un produit dôté d'une résistance accrue à l'écrasement et d'un bon I.R.P. On peut chauffer directement la boue rouge ou le sousproduit siliceux en poudre, par exemple en l'étalant en couche sur une grille mobile. Doutefois,de préférence, le sous produit est d'abord délayé , ou humidifié à l'eau. La quantité d'eau mélangée à la poudre peut etre suffisante pour former une bouillie qu'on puisse pomper ou seulement suffisante pour humidifier la poudre et la transformer en patte ferme ou plastique. Certains sous-produits, tcls que limon alluvial, peuvent castre dejà assez humides pour qu'il soit inutile d'ajoutcr de l'eau. On pout calciner dircetement la bouillie, par exemple dans un four rotatif. En variante, on pout Lettre d'abord la @oudre humidifiée sous forme @@ pastilles, boulettes ou granules, par extrusion,compactage, ou mise sous forme @ranulaire par voie humide, avant de la calciner. On peut com@odé@ent for@er les pastilles en présence d'un liant tel @. du silicate de so@ium aqueux et les de@@@cher au court d'une emleination préliminaire avant de les fritter.On pout encore opérer le frittage en mettent la poudre humidifiée sous forme de briques, par compression au moule, luis an cuisant les briques, Dar exemple dalles un four a tunnel. Si l'on met la composition sous forme de briques, il vaut mieux utiliser un @oule à surface rugueuse. Il est aussi préférable de former les briques dans des -oules qui y impriment un réseau de gorges ou autres étranglements, pour diviser chaque brique en une série de tablettes reliées par des troncons amincis,ce qui permet de diviser plus facilement les briques en morceaux de dimensions voulues pendent le broyage ultérieur. Chacun des trois procédés de frittage préfés, e'est-àdire chauffage d'une bouillie dars un four retatif, pastillation de la charge avent frittage et mise sous forme de briques,présente des avantages prepres. La mise sous forme de bouillio permet un frittage particulièrement économique et co@mode,mais limite les possibilités de détermination de la granulométrie des pastilles obtenues . La pastill tion parmet de mieux déter@inor cette granulométrie. La mise sous forme de briques est le procédé le plus onéreux, mais c'@st elle qui permet le mieux de déterminer la granulométrie;elle permet er outre de rendre la surface, des pastilles rugucuse à l'aide d'un moule convenable. On alcine la poudre , la bouillie, les grains ou les briques par chauffage extérieur,c'est-è-dire qu'on les expose à des gaz chauds à des teapérmtures et pendant des terps suffisants pour les fritter, dans des fours à chauffage d'rect ou indirect. On a n outre découvert qu'on peut obtenir des gravillons particulièrement satisiaisants par frittage, de laitier broyé mis en pastilles,notamment aprés rélange avec du réfractaire gra nulaire relativement dur. Suivant un autrc aspect,l'invention vise un proue dé de préparation de gravillons consistant à mettre en pastilles du laitior pulvérulont,puis à fritter les pastilles. Par "laitier",on entend ici un sous-produit calcaire ou siliceux,obtenu par fusion,de processus métallurgique ou de grillage de minerai,notamment du laitier de haut feurneau,de four à phosphore, de cubilot et des scories de cuivre. Le mot désigne aussi les laitiers ou cendres, volants, bien que coux-ci soient moins indiqués. Le laitier préfáré est celui de four à phosphore. Suivant cet aspoct de l 3.' invention, on commence par broyer le laitier assez finement pour pouvoir le mottre en pastilles. On raméne typiquement sa granulométrie en decà du millimètre et, de préférence, de 300 tj. On peut pastiller le laitier broyé par diverses techniques connues. De préférence,on délaie la poudre avec de l'cau pour former une pâte qu'on soumet à une pastillation ou à une oxtrusion et qu'on dessèche pour former des pastilles.On peut favoriser la pastilation à l'aide de liants tels que du si ]icate de scdium. Les pastilles ent typiquement un diamètre de 6 à 25 mm, par exemple de 13 mm. On peut ajouter taux pastilles un fendant tel que du CaF2, mais cette addition est en général inutilc du fait que les laitiers sont habituellement auto-fondants On peut incorporer aux pastilles du combustible carboné qui favoriso le frittage en brûlant,mais il vaut mieux éviter de telles additions et n'assurcr le frittage qu'à l'aide de la cha leur du four. On calcinc les pastilles,par exemple dans un four rotatif, à une température suffisante pour que lc produit fritté soit dur. On opère typiquement entre 1000 et 1400 C et, de préférence,entre 1100 et 1300 C ,par exmple à 1200 C. On a constaté qu'avec certains laitiers, on peut obtenir des gravillons à coulcurs comprisos dans une gamme intércssante,en réglant les conditions de cuisson.Par exemple, du laitier de four à phosphore peut fournir des gravillons de couleur allant du jaune au marron foncé,les coulcurs les plus sombres étant obtenues en prolongeant la cuisson ou en élevant la température. Suivant un aspect préféré ,'invcntion vise du laitier fritté @t mis sous forme de pastilles auxquelles est incorporé du réfractair@ granulair@ relativement dur. Le réfractaire granulaire peut être tout corps plus dur que le laitier fritté et ne fondant pas complètement à la température de frittage.D@ préférence, ce matériau est dè nature @ réagir modérément avec le laitier pendant la calcination,afin que ses particules dures soient liées chimiquement au sein d'une gangue en laitier moins dure. Des réfractaires granulaires typiques comprennent: le sable, la baukite calcinée,les briques réfractaires broyées et le rèsidu d'extraction chimique du chrome à partir du minerai de chre@e,ce dernier étant particulièr@@ent préféré. Les particules de réfractaire dur doivent avoir la grosscur voulue pour être pastillées conjointement avec le laitier en poudre. Lour grosseur peut être inféri@ure à 1 am et est de préference comprise cntre 37 et 300 ,allant par exemple de 53 à 152 . On mélange de préférence les particules de réfractaire dur avec le laitier en poudre à raison de 40 à 90% en poids du mélan c, et do préférence de 60 à 80%, par exemple 75%. On peut mélanger les particules de réfractaire dur avec le laitier on poudre avant pastillation. On peut pastiller le produit, le calciner et l'utiliser sensiblement comme décrit ci-dessus à propos du laitier seul. On constate que les gravillons suivant l'aspect préféré de l'invention,formés de particules dures noyées dans une gangue moins dure , sont particulièrement indiqués pour le revêtement de routes, car ils ont moins tendance que les gravillons classiques à devemir lisses après usure. Tous les produits conformes à l'invention pcuvent être broyés et classés, puis utilisés au revêtement superficiel de routes. On mélange de préférence aux gravillons un liant formé de bitume , de ciment ou d'une résine pour obtenir une surface compacte. On va donner ci-dessous divers exemples illustrant l'inventiol EXENPLES l.On pastille un mélange comportant 25% de laitier de four à phosphore (grain infdri@ur à 89 ) et 75% de laitier de cuivre (grain compris entre 295 et 152 )et on cuit 2 hcures à 1040-1080 C Le produit a un I.R.P. de 74. 2.On pastille de la boue rouge et on la cuit à 1250 C rendant 1 hcure. Le produit a un I.R.P. de 62. 3.On pastille de la scorie de cuivre (grain inféricur à 152 et on cuit à 1175 C pendant 1 heure. Le produit a un I.R.P. DE 78. 4.On cuit 1050 C pendant 2 heures un @llange comportant 25% de laitier de phenphore (grain inféricur à 89 ) et 75% de laitier de cuivre (grain inféricur à 152 ). Le produit a un I.R.P. de 68 et un indice global de résistance à l'abrasion de 3,4. 5.On ramène par broyage du laitier de four à phosphorc à une granulométrie inférieure à 152 , on le pétrit à l'cau et on le met en pastilles d'une grosseur de 13mm. On calcine ces pastilles à 1150 C. Le produit a uu I.R.P. de 66,cet indice étant de 45 pour du laitier non fritté mis par broyage sous forme de granules de 13mm. 6. On mélange du résidu do chrome de granulométrie inférieure à 76 avec le tiers de son poids de laitier de four à phosphorc réduit par broyage on granules de 152 . On met le mélange sous forme de pastilles de 13 mm et on cuit entre 1200 et 1250 C. Le produit a un I.R.P. de 87. -REVENDICATIONS 1.Procédé de fabrication de gravillons,consistant à porter, en l'absence de solides combustibles, de la boue rouge ou un sous-produit industriel réfractaire siliceux réduit en poudre une température de frittage dépassant 1000 C, mais inférieure au peint d fusion de la majorité au moins des grains de poudre, et à broyer éventuellement le produit pour obtenir un produit fritté granulaire. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sous-produit industriol réfractaire siliceux est du laitier en poudre, du limon ou de la boue alluviale obtenus par dragage, de la cendre de combustible ou des fines do carrière. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2,caractérisé en ce que la granulom@trie de la boue rouge ou du sous-produit réfrac- taire siliceux en poudre est inférieure au millimètre. 4. Procédé selon l'une uelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les gravillons sont principalement formés de granules de 3 à 25 mm de diamètre. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les granules comprennent en outre des partipules relativement dures de bauxite ou d'unc- spinelle. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on délaie ì l'eau la boue rouge ou autre sous produit en poudre et em ce qu'on met,avant frittage,la bouillie sous forme de pastilles. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'avant frittage, on délaie à l'eau et on met sous forme de briques la boue rouge ou autre sous-produit en poudre. 8. Procédé selon la revendication 7,caractérisé en ce qu'on forme les briques dars un mouls à surface intérieure rugueuse. 9. Procédé ion l'une des revendications 7 ou 8,caractérisé en ce que le ioule vst agencé our imprimer dans les briques une série d'étranglements qui subdivisent chaque brique en une série de tablettes, séparées lus unes des autres par des tronçons amincis. 10.Frocédé Belon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'on délai à l'eau la boue rouge ou le sousproduit en poudre et en ce qu'on calcine directement la bouillie, à une température de frittage ,dans un four rotatif. ll.Proeédé de fabrication de gravillons caractérisé en ce qu'on pastille du laitier réduit en poudre et en ce qu'on fritte les pastilles. 12.Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisé n ce que le laitier est du laitior de haut fourncau, de cubilot ou de la scorie de cuivre. 13. Procédé salon l'une quclconque des revendications 2 à 12, caractérisé en ce lue le laitier est du laitier de four à phospho ra. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 13,caractérisé on ce qu'on ramène par broyage le laitier à une granulométrie inférieure au millimètre, en ce qu'on le met sous forme de pastilles de , à 25 mm de diamètre et on ce ciu'on le fritte. 15.Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 14,caractérisé en ce qu'on fritte les pastilles à uno température de 1000 à 1400 C. 16. Gravillons préparés par le procédé suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à i5. 17. Gravillons foriaés de laitier pastillé ot fritté,un matériau granulaire relativement dur étant incorporé aux pastilles. 18. Gravillons selon la revendication 17,caractéris en ce que le matériau relativement dur est du sable de silicium,de la bauxite calcinée,de la brique réfractaire broyée ou du résidu de chrome. 19.Gravillons selon les revondications 17 et 18,cafactérisés on ce que le matériau granulaire relativement dur a une dimension moyenne inféri cure au millimètre. 20.Composition de revêtement superficiel de route constituée par un gravillon selon l'une quelconque des revendications 16 à 19 et par un linat formé de bitume,de résine ou de ciment.