Brevet FR2165784A1 — publié le 19730810

Les déchets de roches ancaissantes que rejetent les mines d'amiante constituent d'énormes terrils auxquels on souhaiterait affecter des emplois. Dans les seules mines québecoises, on estime à 78.000t. le tonnage journalier des rejets,dont les fractions légeres contribuent à une aggravagion permanente de la pollution atmosphérique. Des recherches ont pour objet de valoriser Ces déchets par des traitements phyaiques appropriés, permettant,en vue de leur assurer des emplois, de séparer ,d'une part, les fractions legéres (32,5% en poids) et, d'autre part,une fraction métallique concentréc de for-nickel (12,5% en poids), selon un processus de traitements déerit dans le brevet français déposé le 22 Novembre I97I sous le titre : " Minerais enrichis de fer-nickel à partir de rejets de mines d'amiante,et procédés pour les produireë. L'objet de l'invention dst de former des materiaux nouveaux,ré- fractaires t(ou) ceramicues à partir des rejets de mines d'amiante. Coux-ci offfrent déjà,à l'état brut,une refractarité notable. Leur analyse centesimale moyenne,à cru et à oui t, figure dans le Tableau I Tableau I SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O K2O P.F. i i à Cru @5,1 1,0 7,8 tr 0,15 39,9 0,12 0,03 à Cuit 41,4 1,18 9,2 tr 0,17 47,1 0,17 0,03 15,2 i Une analyse thermogravimétrique a déterminé les conditions de perte de poids de l'échantillon experimenté à lsoccasion de la montée en temperature On a operé sur une prise d'essai ae 100 mg à une vitesse de chauffe de 300 C /heure; la vitesse de rotation du tambour était de t tour en @ heures .On observe que la perte de poids intervient entre 5800 et 720 C.Elle correspondrait à l'élimination de l'eau contenue qui,selon une analyse séparée,est constituée de I2,6 ss d'eau combinée et de 0,9 % d'eau libre. Essai 1 - Si l'on éléve la temperautre de cuisson de façon progessive, aprés broyage,l'infusibilité du materiau est telle que la réaglomeration des grains par frittage ne survient ras à 1350 C. Essai 2 - Si l'on poursuit l'élevation de temperature,on mesure la resistance pyroscopique,qui atteint 1670 C. De la sorte,la serpentins se classe parmi les materiaux,peu nombreux,pouvant intervenir dans la construction de fours operant entre 1315 et 1425 C. On sait,en effet,qu'au-dessous de 1315 C ,on utilise des argiles refractaires ,et,au dessus,la mullite dont le prix,toute- fois,est élevé. Essai 3 - Amenée à la fusion franche au-delà de 1700 C, la perpen- tine forme,par soufflage,une fibre refractaire utilisable en isolation thermique pour resister à des temperagures continues de 100000. Essai 4 - Des essais te fusion à de trés hautes temperatures (3.40000) au four solaire du Centre National de la Recherche Scientifique à Mont-Louis en France,permattent d'obtenir des nodules arrondis,de couleur noire,brillantes ,de consistance compacte et trés durs,qui peuvent être réduits en une poudre gris-bleutée pouvant,selon l@invention, être employée comme produit nouveau abrasif. Essai s - Llexperience montre toutefois l'interet d'éliminer du produit de cuisson les fibres résidua@@res ,dans la fabrication de produits refractaîres nassifs.Si elles ne sont pas séparées de la serpentine avant la cuisson, le materiau cuit est poreux. l'interet Essai 6 - L'experimentation montre aussi d'éliminer de de la serpentine les oxydes de fer ,oui favorisent la fusibilité et nuisent à un positionnement optimum de l'eutectique des composants. En conclusion des essais 5 et 6,il y a donc interet à reser- ver aux besoins refractaires une serpentine débarrassée de fibres d'amiante et d'oxydes de fer. Les essais qui suivent ont pour objet la formation de @ateriaux ceramiques nouveaur ,à partir des serpentines définies au Tableau I ,d'une part,et d'autre part, d'additifs mineraux et de fondants appropriés- soude caustique carbonate de soude, chaux, fluorures Essai 7 - tes essais I à 6,qui précedent ne comportent pas d'addi tifs en vue d'accroitre la refractarité te présent essai montre cue la resistance pyrossopique c'e la serpentine blanchie par sé séparation des oxydes de fer peut etre portée à I800/I8500C par des additifs de magnésie ( Bu de brucite) et de charonites. En effet, on se trouve en présence d'un mélange d'antigorite et de chrystile,pauvre en Alumine et en Nickel,ce qui est avantageux pour une tuiliisation en refractaire. Par chauffage, ces élements se transforment tout d'abord en forsterîte et en silice libre, puis,au-dessus de 1200 C,en forsterite et en enstatite. L'experience montre que le mélange présente une refractarité analogue à celle de l'enstatite- 1500 C environ - mais la forstérite offre une refractarité voisine de celle de la magnésie, asteignant 1880-1890 C. Une disposition de l'invention consiste à constituer une forsterite pure à partir de la serpentine defibrée et déferrisée,que l'on calcine avec une addition de magnésie pure ,ou de brucite,afin de fixer la silice sous forme de forsterite L'experience montre que si l'on a élimine le fer préalablement comme il a eté dit, L'ajout de mangési@ est trés faible, ne dépassant pas quelques pourcents; le materiau considéré est interessant car le rapport SiO / XgO est de 0,914,plus faible que le rapport théorique de 1,025 pour la serpentine. Des additions de magnésie et de chromite,on le volit,peuvent élever jusqu'à 1880-1890 C la rssistance pyroscopique de la serpentine préalablement blanchie et défibrée,pour constituer, selon l'invention des compositions de grés et d'isolants ceramiques hautement refrac- taires. D'autres additifs ,de types fondants, experimentés dans les essais qui vont être décrits, avaient pour objet, contrairement au précedents, non pas d'accroître la refractarité du materiau final, mais au contraire ds la réduire on d'augmenter la fusibi lit'.. Essai 7 - Dans l'ensai 7, comme dans led essais suivants,la cuisson des mélanges a eté réalisée dans un four experimental NECI Nia de 6kw,chauffé par des éléments de carbure de silicium,à une temperature de @@ fusion de 1.350 C, pondant 1 houre. Mélange t 70g. de serpentine brute broyée + chaux à 90% de pureté (20 g.) + soude caustique (10g.) Analluse Censesimale : SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CaO Na2O K2O 24,5 28 0,7 5,5 18,1 8 0,02 Résultat : masse ceramique homogéne,de couleur ambrée,trés dure (dureté de 9 à l'échelle de M@s p) Essai 9 Mélange : Serpentine brute broyée (60g) + laitier lorrain de hauts-fourneaux (30g.) + soude caustiquer (10g.) Analuse centesimale : SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CaO Na2O K2O 30,4 25,2 5,6 4,7 I3,09 & 0,02 Résultat : masse ceramique ambrée brillante, trés dure (9 éch.Mohs) Essai 10 : Composition :Serpentine brute broyés (60g) + laitier lorrain de hauts-fourneaux (20g). + chaux 90% (10g.)# soude caustique (10g.) + carbonate de soude (10g) Analyse Centésimale : SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CaO Na2O K2O u 24,8 22,5 3,6 4,2 I6,2 12,5 0,02 Résultat : Ceramique ambrée-claire trés dure (9 éch. de Mohs) Essai Il Composition : Serpentine brute broyée (80g.) + flu@rin à 90% de fluorure de calcium ( 20g.) Analyse Centesimale : SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CaO Na2O K2O CaF2 28 32 0,8 6,I 0,I2 0,09 0,02 lE Résultats Caramique bruue ,compacte, adherant fortement au creuset de porcelaine Essai 12 Composition : Serpentine brute broyée(64,5g)+ laitier lorrain de hauts-fourneaux (11 gr.) + Chaux 90% (12,5%)+ soude caustique (10g.) + carbonate de soude(5,5g.) Analyse Centesimale : SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CaO Na2O K2O 23,1 24,9 2,31 4,87 17,0 10,4 0,02 Résultat: Ceramique trés dure; retrait, n'adherant pas au ereuset. Les compositions formées à l'aide de serpentine,soit deferrisée et défibrée,soit burte,telles qu'elles sont définies dans les essais prcédents,sont indiquées à titre d'exemples, tes propor- tions des composants pouvant varier ,ainsi que le mode operatoire, sans qu'il soit pour autant sorti du cadre de ltinvention. - REVENDICATIONS I-L'inventuon valorise,en tant que matiére premiere nouvelle,les roches encaissantes de serpentine rejetées par les mines d'amiante, contenant à cuit 35 à 50% de silice,I à 3% d'alumine,5 à 12% de fer, 35 à 55 % de magn.ésie,aprés une perte au feu de 10 à 20% ;elle concerne aussi le mate ri au obtenu par mélange des composants dans les limites de proportions précisées ci-dessus. L'invention concerAC aussi les matériaux refractairea .et (ou) cersmiques obtenus par cuisson desdites matières premieres seules ou en mélange avec des additifs appropriés. 2-)Le materiau refractaire obtenu par cuisson à 1670 C, sans ajout, de la matiére premiere définie par-I) 3 ) La cuisson à 1710 C, sans ajout,du materiau defini par I) et ayant subi le defibrage et la deferllisation; 40) Fibrage par soufflage du materiau épuré selon 3) 50) - Perfectionnement du materiau refractaire produit selon 3 ou 4 par des additifs de magnésie ou de brucite,et de chromites élevant la refractarité jusqu'a 1880-1890 C. 60) - Produits ceramiques nouveaux dc grande dureté à l'aide d'al ditifs fondants abaissant la fusibilité ( carbonate de soude, soude caustique,fluorures, chaux ) et(ou) d'ajouts de laitiers de nauts- , fourneaux, @ans la proportion de O à 30 % , les additifs fondants pouvant entre employég,selon l'invention, à raison de 0-20% pour la chaux; de 0-20 % pour la soude caustique; de 0-20% pour le carbonate de soude; de 0-30% pour le fluorure de calcium. 7 - Materiaux refractaires ou(et) ceramiques, ou (et) abrasifs produits selon I)2)5) 6).