Brevet FR2234241A1 — publié le 19750117

La présente invention est relative à un procédé de- fabrication de briques réfractaires isolantes ou de pièces réfractaires isolantes de forme spéciale à pores fermés présentant une résistance pyroscopique élevée de l'ordre -de 13 00 à 1.7000C et une résistance à la compression d'environ 80 à 150 kg/cm2. Il est connu de fabriquer des briques réfractaires isolantes en mélangeant au moins une matière réfractaire pulvérulente avec une matière sphérulaire moins réfractaire, en moulant le mélange obtenu, en séchant les produits moulés et en les soumettant à une cuisson. Dans ce procédé connu, on doit prendre des précautions particulières, notamment lors du mélange et du moulage, pour éviter le bris des sphérules de la matière sphérulaire. C'est ainsi que le moulage se fait, dans ce procédé connu, sans compression, par exemple par "tapotement" ou en soumettant le mélange à des vibrations mécaniques, soniques ou ultrasoniques. De plus, ce procédé connu ne permet pas d'obtenir des pièces moulées de forme spéciala r de bonne qualité. La présente invention a pour objet un procédé grâce auquel il est possible d'obtenir des produits réfractaires moulés même de forme spéciale présentant des qualités remarquables, notamment aux points de vue de leur réfractairité, de leur résistance mécanique et de leur pouvoir isolant, etc... Conformément à la présente invention, son utilise une proportion de matière sphérulaire comprise entre environ 25 et 5096 du poids total du mélange, le diamètre des sphérules ne dépassant pas sensiblement 1 millimètre et leur teneur en alumine étant d'environ 35 à 40%. A cette matière sphérulaire, constituée de granules creux ou sphérules, provenant, par exemple, de la combustion de charbons pulvérisés riches en cendres, on ajoute au moins une matière réfractaire constituée avantageusement d'un mélange finement divisé d'une argile grésante à 28-32% d'alumine, d'une argile réfractaire à 40-42% d'alumine et éventuellement de chamotte à environ 40% d'alumine. Dans ce dernier mélange, les proportions d'argile grésante et d'argile réfractaire sont sensiblement les mêmes. Lorsque ce mélange contient de la chamotte, celle-ci y est présente en une proportion pondérale pouvant aller jusqu'à 25% du mélange des matières réfractaires. La chamotte est utilisée, en particulier, lorsqu'on désire obtenir des produits moulés d'une densité apparente de 1 à 1,2. Pour permettre une bonne aptitude au mqulage du mélange de matière sphérulaire et de matière réfractaire, on veille à ce que la teneur en humidité de ce mélange soit d'environ 15 à 25%, en y ajoutant éventuellement de l'eau, au cas où la teneur en humidité des constituants ne serait pas suffisante pour atteindre, dans le mélange, un pourcentage d'humidité de 15 à 25% environ. Alors que, selon la technique connue, le mélange de la matière sphérulaire et de la matière réfractaire se faisait dans un appareil analogue à un pétrin équipé de palettes légères tournant à faible vitesse, on utilise avantageusement, dans le procédé suivant l'invention, un mélangeur constitué d'une cuve animée d'un mouvement de rotation, dans laquelle tourne, en sens opposé, un équipage comportant des palettes et des meuletons, ceci afin d'éviter le bris des sphérules. Un tel mélangeur permet, d'une part, de mélanger des quantités beaucoup plus importantes de matières premières que dans l'appareil du type pétrin, tandis que la durée du mélange est bien plus courte qu'avec ce dernier appareil, cette durée ne dépassant pas environ 10 minutes.Un mélangeur convenant pour le mélange de la matière sphérulaire et du mélange réfractaire est le mélangeur EIRICH ou RICHIER, ou un mélangeur analogue. Quant au moulage du mélange de matière sphérulaire et de matière réfractaire, auquel on peut avantageusement ajouter un adhésif minéral Qu organique, tel que de la lessivé sulfitique de papeterie, de la dextrine, de la mélasse, etc..., en une proportion de 1 à 5% en poids, il se fait, conformément à la présente invention, en comprimant le mélange introduit dans un moule au moyen d'une presse ou d'un pilon,-la pression à laquelle le mélange est soumis étant comprise entre 50 et 100 kg/cm2. Il est surprenant de constater que, malgré la pression élevée appliquée lors du moulage, il ne se produit sensiblement pas de bris des sphérules ou granules creux contenus dans le mélange à mouler en une proportion de 25 à 50% en poids de ce mélange. Lorsque la teneur en matière sphérulaire du mélange à mouler est relativement faible, c'est-à-dire plus proche de 25% que de 50%, on Préfère utiliser une petite presse mécanique ou hydraulique, pour le moulage. Lorsque cette teneur est élevée, par exemple- de 50 /, le moulage s'effectue, de préférence, à l'aide d'un pilon, à l'aide duquel le mélange déversé dans le moule est soumis à plusieurs pilonnages successifs. Le moulage sous pression, tel qu'il est appliqué dans le procédé suivant l'invention, est bien plus rapide que le moulage sans compression auquel on a recours dans le procédé connu. Par ailleurs, ce moulage sous pression permet d'obtenir des produits moulés plus compacts qui ne risquent pas de se déliter, voire même de perdre leur forme, comme cela est fréquemment le cas lorsque le moulage se fait sans compression, par exemple par tapotement ou en soumettant le mélange à des vibrations. Avant la cuisson, les produits moulés qui peuvent se présenter sous forme de briques ou de blocs de forme parallé lipipédîque ou autre sont soumis à un séchage, afin de réduire leur teneur en humidité. On a constaté, -et ceci constitue également une particularité de l'invention,- que le séchage doit se faire jusqu'à ce que les produits moulés n'aient plus qu'une teneur en humidité de 1 à 2% environ au maximum. Un séchage jusqu'à cette teneur en humidité est très important, pour éviter que, lors de la cuisson ultérieure des produits moulés, il ne se produise un éclatement des granules ou sphérules sous l'effet des tensions créées dans les produits moulés par la vaporisation brutale de l'eau contenue dans les produits moulés. Le séchage s'opère avantageusement, suivant-l'invention, dans un tunnel dans lequel circule de l'air chauffé à une température de l'ordre de 800C à 1200C. Les produits moulés sont chargés sur des wagonnets à claies qui avancent lentement dans ce tunnel, la durée de séchage étant au minimum de trois jours. L'air de séchage circulant dans le tunnel à contre-courant du sens d'avancement des wagonnets portant les produits moulés à sécher est avantageusement prélevé dans le four de cuisson. Les produits moulés séchés Jusqu'à un maximum de 1 à 2% d'humidité sont finalement soumis à une cuisson dans un four tunnel comportant une zone de préchauffage, une zone de cuisson et une zone de refroidissement. La température de cuisson doit atteindre environ 1300 à 13500C-. Le four tunnel de cuisson est équipé de bradeurs seuNe- ment dans la zone de cuisson. Les gaz chauds produits dans cette zone de cuisson sont amenés à parcourir la zone de préchauffage à contre-courant des produits moulés séchés qui doivent subir la cuisson. Dans la zone de refroidissement, les produits cuits subissent un refroidissement depuis 1300 à 13500C environ jusqu'à environ 6000C, après quoi, ils se refroidissement plus lentement, en veillant à ce que la température de 575-5760C soit franchie à très faible allure. La durée du séjour des produits moulés dans le four de cuisson est avantageusement de trois à cinq Jours, soit environ 72 à 1t0 heures. Lorsque la durée totale du passage des produits dans les différentes zones du four tunnel est de 72 heures, on peut opérer comme suit, selon le graphique de la figure 1 ci-jointe. zone de préchauffage (20 à 130Q C environ) environ 34 heures zone de cuisson (1300 à 13500C environ) " 6 heures zone de refroidissement ( 14 heures (1300 -I4000C à 6000C environ) ) zone de refroidissement lent ( 18 heures (600CC environ à 50-80 C) ) Pour la cuisson, les produits moulés sont empilés sur des wagonnets munis d'une sole en matière réfractaire, en veillant à ce que des intervalles appropriés soient ménagés entre les produits moulés empilés pour faciliter la circulation des gaz de cuisson. Pour éviter que les pièces moulées ne collent les unes aux autres au terme de la cuisson, on les soumet préalablement à un sablage. Les wagonnets chargés de pièces moulées sablées progressent très lentement dans le four tunnel à contre-courant des gaz chauds de cuisson. Les exemples suivants donnent, à titre illustratif, quelques compositions de mélanges permettant d'obtenir des briques réfractaires et isolantes par le procédé suivant l'invention. Ces exemples ne doivent pas être considérés comme limitatifs. EXEMPLE 1 Matière sphérulaire sèche 25% en poids Argile de Provins (40 à 42% Al203) 25% en poids Argile Westerwald (28 à 32% Al203) 25% en poids Chamotte de Provins -calcinée ) 25% en poids (40 à 42 Al203) ( Teneur en humidité du mélange environ 18% A ce mélange peut être ajoutée une colle sulfitique en poudre à raison d'environ 2,596 du poids du mélange total. La granulométrie de la matière sphérulaire ne dépasse -pas Imm, tandis que la finesse des argiles et de la chamotte est aussi faible que possible, cette finesse étant, de préférence telle que ces matières passent au tamis de 35. Le mélange susdit permet dtobtenir après moulage sur une presse HORN des briques d'une densité apparente de 1,2 environ possédant les propriétés suivantes Résistance pyroscopique 16600C Température d'utilisation 13500C Résistance à la compression à froid > 100 kg/cm2 Conductibilité thermique à 2000C 0,234 à 5000C 0,340 à 8000C 0,445 Température d'affaissement sous charge (700g/cm2) début d'affaissement 12800C affaissement 0,6% 13000C affaissement 5% 14050C EXEMPLE 2 Matière sphérulaire sèche 50% en poids Argile de Provins (40 à 42% Al203) 22% en poids Argile Westerwald (28 à 32% Al203) 28% en poids Teneur en humidité du mélange 20 à 25% A ce mélange peut être ajouté un liant sulfitique en une proportion d'environ 2,5%. Après moulage au pilon, on peut obtenir à l'aide de ce mélange, des briques réfractaires et isolantes d'une densité apparente de 0,7 environ possédant les propriétés suivantes Résistance pyroscopique : 15650C Température d'utilisation : 13000C Résistance à la comDression-:: 80 k/cm2 Conductibilité thermique à 200 C 0,197 à 500 C 0,267 à 800 C * 0,375 Température d'affaissement sous charge début d'affaissement 11650C affaissement 0,6 ,6 12150C affaissement 5% 13110C EXEMPLE 3 Matière sphérulaire sèche (granulométrie 41mm) 40% en poids Argile de Provins (40 à 42% Al203) 22% en poids Argile Mullenback (environ 30% Al203) 28% en poids Chamotte de Provins calcinée (40 à 42% Al203) 10% en poids A ce mélange, on ajoute environ 1,5% en poids de colle en poudre, ainsi que de liteau jusqu'à une teneur en humidité d'environ 20%. Les argiles et la chamotte sont broyées au tamis 35. Ce mélange obtenu après 10 minutes de malaxage dans un mélangeur EIRICH ou RICHIER, moulage au pilon (pression 75kg/cm2), séchage Jusqu'à 1% d'humidité et cuisson à 13500C dans un four tunnel pendant 72 heures, donne des briques réfractaires d'une densité apparente de 0,85 environ. Lés produits moulés réfractaires et isolants obtenus par le procédé suivant la présente invention sont utilisables dans divers fours, notamment des fours électriques,des fours à coke, pour le garnissage des alvéoles et façades des régénérateurs, de même que pour le garnissage des pieds-droits et des fours eux-mêmes, ainsi que dans les fours de verrerie, les fours de cimenterie, les fours à ammoniac et les fours pour l'industrie nucléaire, notamment poules murs et voûtes de ces fours. Ces produits sont encore utilisables dans les foyers de chaudières de bateaux, ainsi que dans d'autres applications. REVENDICATIONS 1. - Procédé de fabricatie produits moulés réfrac taires et isolants a' structü reuse fermée, dans lequel on mélange au moins une ière réfractaire pulvérulente avec une matière sphérul moins réfractaire, on moule le mélange obtenu, sèche les produits moulés et on les soumet EEVENDICTI0NS 1 - Procédé de fabrication de produits moulés réfractaires et isolants à structure poreuse fermée, dans lequel on mélange au moins une matière réfractaire pulvérulente avec une matière sphérulaire moins réfractaire, on moule le mélange obtenu, on sèche les produits moulés et on les soumet à une cuisson, caractérisé en ce qu on mélange à la matièresphérulaire, dont les sphérules ont un diamètre maximal de 1 millimètre environ, une matière réfractaire constituée ("un mélange de deux argiles ayant respectivement une teneur en alumine de 28 à 32 % environ et de 40 à 42 % environ, la proportion de matière sphérulaire étant comprise entre environ 25 et 50 % du poids total du mélange. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ajoute au mélange des deux argiles de la chamotte en une proportion pouvant aller jusqu'à 25 % en poids du mélange total. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise les deux argiles en proportions sensiblement égales. 4 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on règle la teneur en humidité du mélange de matière sphérulaire et de matière réfractaire de façon qu'elle soit comprise entre 15 et 25 % environ du poids de ce mélange, avant le moulage de celui-ci. 5 - Procédé suivànt l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on moule le mélange sous une pression de 50 à 100 bars. 6 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications pré cémentes, caractérisé en ce qu'avant leur cuisson, on sèche les produits moulés jusqu'à une teneur en humidité de 1 à 2 % au maxi muni. 7 - Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'on sèche les produits moulés à l'aide de gaz chauds provenant du four de cuisson dans un séchoir où les gaz de séchage circulent à contre-courant des produits moulés à sécher. 8 - Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'on sèche les produits moulés à l'aide d'un gaz à une température d'environ 80 à l200C. 9 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on cuit les produits moulés et séchés dans un four tunnel com portant une zone de préchauffage, une zone de cuisson proprement dite et une zone de refroidissement, les gaz chauds produits dans la zone de cuisson étant amenés à parcourir la zone du préchauffage à contre-courant des produits moulés en cours de cuisson. 10 - Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les produits moulés cuits sont refroidis en veillant à ce que la température de 575-5760C soit franchie à très faible allure. Il - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les produits moulés et séchés sont soumis à un sablage avant leur cuisson.