Brevet FR2125488A1 — publié le 19720929

Lors de la fabrication de matières inorganiques dures,par exemple des oxydes métalliques et des silicates,, on procède généralement de la manière suivante: on fait fondre les matières premières, on les mélanges de matières premières, on laisse éventuel-5 lement se dérouler les réactions nécessaires en masse fondue, puis on coule la masse fondue dans tin moule dans lequell elle se solidifie. Le processus de fusion est effectué, de préférence,dans des fours de fusion électriques. Pour des raisons techniques et économiques, on emploie des moules dont les dimensions ne doivent pas 10 descendre en dessous d'une certaine valeur minimale. Habituellement, dans le cas de la fabrication de corindon pour les abrasifs, le volume des moules doit se situer, par exemple entre environ 30 et environ 500 litres. Des moules d'une capacité de moins de 30 litres ne peuvent pratiquement pas être envisagés^our une fabrica-15 tlon de ce type. En procédant de cette façon ,habituellement adoptée jusqu'à présent,on obtient des corps moulés d'une dimension correspondante dont des fragments pesant 30 à 50 kg doivent être broyés dans des broyeurs à mâchoires broyant des gros grains et des grains fins. 20 Lors du broyage, ces machines sont soumises à de très fortes sollicitations. Les pièces d'usure doivent être très souvent remplacées et les pièces d'entraînement des broyeurs sont soumises à de très fortes sollicitations. En règle générale,pour orne application de ce type, ces machines sont indispensablement 25 d'une construction particulière très lourde. En règle générale, lors de la fabrication de matières inorganiques dures,la formation de fines est inopportune,étant donné que ces fines ne peuvent être nullement utilisées ou ne peuvent être utilisées en plus grandes quantités. Toutefois, lors du procé-30 dé de fabrication connu jusqu'à présent et dans lequel on utilise de grands moules de coulée, on ne peut absolument pas éviter la formation de fines par suite du broyage précité dans des broyeurs à mâchoires broyant des gros grains et des grains fins. La présente invention a pour objet la fabrication de ma- 35 tières inorganiques dures d'une granulométrie désirée à partir d'un écoulement en masse fondue sans que l'on doive utiliser des broyeurs à mâchoires broyant des gros grains et/ou des grains fins en vue d'effectuer un broyage et sans qu'il se forme d'importantes quantités de fines particules ou de particules pulvérulentes.De façon étonrante, on a trouvé que l'on pouvait obtenir des granules préalables très souhaitables des matières inorganiques dures en 72 05061 2 2125488 remplissant, avec des corps métalliques, par exemple, un moule habituellement utilisé dans les procédés classiques, puis en coulant la masse fondue dans ce moule. Après le refroidissement ou la solidification de la masse fondue, on peut aisément retirer 5 tout le contenu du moule en renversant ce dernier et l'on pe#t effectuer aisément une séparation entre les corps métalliques et les granules formés de matière dure. En conséquence, l'invention concerne un procédé de fabrication de matières inorganiques dures coulées en masse fondue, de 10 préférence, des oxydes métalliques et des silicates à point de fusion élevé, en une granulométrie désirée, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on coule la masse fondue liquide dans des moules garnis de corps métalliques, et qu'on y laisse se solidifier cette masse fondue. 15 Ces corps métalliques peuvent avoir n'importe quelle forme et n'importe quelle dimension et leur grosseur peut être homogène ou hétérogène. De préférence, on utilise des corps métalliques en fer ou en alliage contenant principalement du fer. Il est également préférable de mettre en oeuvre des corps 20 métalliques d'une forme régulière, en particulier, une forme sphé-rique, mais on peut également envisager d'autres formes, par exemple, des petits cylindres, des petites masses rondes ou carrées. Avant sa solidification, la masse fondue liquide remplit 25 complètement les espaces intermédiaires compris entre les corps métalliques et la paroi du moule. Les granules obtenus se présentent finalement à la dimension de ces espaces intermédfeires et à une dimension inférieure à celle de ces derniers. De la sorte,par le choix de la dimension des corps métalliques, on peut aisément 30 déterminer au préalable la grosseur des grains ou des morceaux de la matière dure désirée. En tout cas, si l'on choisit des corps métalliques suffisamment petits, il n'est plus nécessaire de procéder à un broyage dans des broyeurs à mâchoires broyant des gros grains et des grains fins. On évite la formation d'importantes 35 quantités de fractions pulvérulentes. Bien que, dans la plupart des produits de fusion obtenus conformément au procédé de l'invention, le point de fusion soit nettement supérieur à celui du métal dont sont constitués les corps contenus dans le moule, la surface de ces corps ne subit pas 40 la moindre fusion ou la moindre formation de calamine. De façon 72 05061 3 2125488 étonnante, les corps, tels que des sphères restent intacts et peuvent être utilisés pendant une période illimitée. De façon étonnante, on peut aisément séparer le produit coulé et les corps métalliques (de préférence., des sphères). En mar-5 telant légèrement, on peut aisément désintégrer les produits moulés et l'on peut aisément séparer les sphères du produit coulé, par exemple, par séparation magnétique. Cette séparation aisée , qui est d'une importance capitale pour la mise en oeuvre du procédé, est en relation étroite avec le fait que la surface des 10 corps métalliques ne subit pas de fusion ou de formation de calamine. Avec un moule rempli de sphères de même dimension,le rapport entre la masse de sphères et la masse de produit coulé est à une valeur optimale. 15 En choississant la grosseur des sphères, on peut faire varier, dans de larges limites, la séparation maximale entre la masse fondue introduite dans le remplissage de sphères et la . surface de ces dernières, si bien que l'on peut déterminer au préalable la dimension moyenne des granules individuels.- désirés. 20 Lorsqu'on utilise des sphères, il convient de tenir compte des directives suivantes: si le diamètre des sphères est de 60 mm,dans le cas du dorindon,les corps moulés se solidifiant dans les espaces creux pèsent en tout cas 0,5 kg. En outre, il convient encore de souligner que,par suite 25des tensions thermiques intensives rencontrées, les morceaux déjà exceptionnellement petits de la masse fondue solidifiée sont sillonnés de fissures dues au refroidissement et qui facilitent le broyage ultérieur dans des fins concasseurs circulaires, des fins broyeurs et appareils analogues. 30 En choisissant des sphères de dimensions différentes, on peut réaliser un garnissage de sphères aussi dense que possible et ainsi obtenir des parois aussi minces que possible dans la masse fondue introduite, ce qui, en fin de compte, implique la formation d'une matière à grains relativement petits. Lorsqu'on adopte le 35 procédé proposé ,les dimensions et la forme des moules utilisés sont d'une importance relativement faible. Par l'expression "masses fondues constituées de silicates et d'oxydes métalliques à point de fusion élevé", on entend généralement les masses fondues constituées principalement d'un oxyde choisi parmi AlgO^, Zr02, SiÛ2 ou leur mélange avec de 72 05061 4 2125488 plus faibles quantités d'autres oxydes ou silicates. Parmi ces masses fondues, on peut citer, par exemple, les corindons tels que.les corindons normaux contenant 9^ à 97 # en poids d'AlgO^ et environ 2 à 4# de TiOg, les corindons semi-nobles contenant 5 97 à 99 # en poids d'AlgO^ et environ 0,5 à 1,5# en poids de TiOg, principalement les eorindons de zircone contenant 10 à 60# en poids de ZrOg, de préférence, 20 à 30# en poids de ZrOg, en plus d'une quantité prépondérante d'AlgO^, les silicates d'aluminium tels que la mullite ou la sillimanite, les spinelles, les oxydes 10 . de zirconium et de nombreux autres. Après solidification, ces masses fondues sont généralement broyées dans de fins concasseurs circulaires, de fins broyeurs et analogues et elles sont tamisées en fractions d'une granulométrie appropriée, cependant qu'elles peuvent également être utilisées sans être broyées. 15 A partir de ces masses fondues broyées, on peut préparer de nombreux produits. C'est ainsi que l'on transforme les corindons d'une haute résistance à la pression,principalement en corps abrasifs tels que les meules ou les meules à tronçonner, par incorporation, par exemple, dans des résines synthétiques. Les co-20 rindons d'une plus grande fragilité peuvent également servir à la fabrication d'abrasifs flexibles. Les silicates peuvent être utilisés, par exemple, pour la fabrication de masses céramiques. EXEMPLE 1 - (exemple comparatif,).: On fait fondre une charge constituée (en calculant par-25 rapport à AlgO^) d'environ 75# de bauxite et d'environ 25# d'oxyde de zirconium avec la quantité requise de charbon réducteur, puis on coule cette charge dans des moules «oniques à paroi épaisses de 700/500 mm de diamètre et de 700 mm de haut. On obtient des produits moulés pesant environ 500 kg. On broie tout 30 d'abord la matière solidifiée d'une manière très bruyante dans un broyeur à mâchoires broyant de gros grains. Ensuite, on effectue un broyage ultérieur dans un broyeur à mâchoires broyant de fins grains. Par les deux opérations, on évacue une quantité d'environ 10# d'une matière trop fine, étant donné qu'elle ne peut plus 35 être -employée. On la fait fondre à nouveau. On effectue la transformation ultérieure des grains ainsi obtenus en abrasifs d'une granulométrie déterminée et d'une densité apparente déterminée dans un fin concasseur circulaire,puis dans un £in broyeur. EXEMPLE 2- 40 On répète l'exemple 1,1e moule précité étant rempli de 72 05061 5 2125488 sphères en fer de 60 mm de diame^re, tandis que l'on coule la masse fondue décrite à l'exemple l.Les sphères introduites dans le moule pèsent 575 kg et le corindon solidifié et introduit dans les espaces creux pèse environ 295 kg- Comme on l'a décrit ci-5 dessus, on transforme ce corindon en grains abrasifs. Toutefois, dans ce cas, il n'est absolument pas indispensable de recourir à la mise en oeuvre techniquement coûteuse de broyeurs à mâchoires broyant des gros grains et des grains fins, tandis que le fonctionnement du fin concasseur circulaire ultérieur est sensi-10 blement facilité. EXEMPLE 3- Dans un four de fusion électrique basculant, on fait fondre pour former de l'électro-mullite (3 AlgO^. 2 SiOg),une charge de fusion de la composition suivante : 15 30# en poids de bauàite avec environ 87# en poids d'Al203, 44# en poids d'alumine calcinée, 26# en poids de sable de quartz. On utilise à nouveau le moule de l'exemple 1, et on cou-20 le à nouveau.dans un moule contenant de petites sphères , puis dans un deuxième moule rempli de sphères de 55 mm de diamètre. Le moule ne contenant pas les sphères contient environ 370 kg de mullite et le moule comportant les sphères, contient environ 215 kg de mullite. 25 Comme décrit à l'exemple l,avec la mullite fondue ainsi obtenue, il est en tout cas nécessaire de recourir à un traitement ultérieur dans un broyeur à mâchoires broyant des gros grains et des grains fins. Par contre, la matière préparée conformément à la présente invention est obtenue en très petits morceaux, si bien 30 qu'il n'est plus nécessaire de recourir à un traitement préalable dans un broyeur à mâchoires broyant des gros grains et un broyeur à mâchoires broyant des grains fins.Pour des applications particulières, il est de toute façon indispensable de recourir à un broyage complémentaire dans un fin broyeur circulaire. 72 05061 6 2125488 -REVENDICATIONS- 1. Procédé pour l'obtention de matières inorganiques dures coulées par fusion,de préférence, de silicates et d'oxydes métalliques à point de fusion élevé, ayant une granulométrie désirée, caractérisé en ce qu'on coulçla masse fondue liquide dans des 5 moules remplis de corps métalliques et en ce qu'on laisse se solidifier ladite masse dans ces moules. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moules de coulée remplis de corps métalliques ont une forme et une dimension quelconques. 10 ^-Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les corps métalliques ont une forme géométrique régulière, de préférence, une forme sphérique. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les corps métalliques sont présents en 15 une dimension homogène dans le moule. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que les corps métalliques sont présents en différentes dimensions. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 20 5* caractérisé en ce que les corps métalliques utilisés sont en fer ou en acier. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6,caractérisé en ce que les corps métalliques en fer ou en acier sont séparés de la masse fondue solidifiée par séparation 25 magnétique. 8.Application des matières inorganiques dures préparées par le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour la fabrication de corps abrasifs.