Brevet FR2348261A1 — publié le 19771110

La présente invention concerne une composition utilisable notamment comme produit de couverte en aciérie et son procédé de préparation. Dans la coulée des aciers on emploie diverses compositions dites produits de couverte pour protéger la surface des lingotières des oxydations et des refroidissements brusques. Parmi ces produits on a eu recours à la cendre de balle de riz, résultant de la combustion de la balle de riz de façon empirique, en tas à l'air libre. Les cendres ainsi obtenues constituées essentiellement de silice et de carbone tétant pas homogènes, le taux en carbone varie dans dd très grandes proportions provoquant ainsi une grande variation dans le rapport C/Si. Le dépôt de ces céndres sur la surface des lingotières staccompagne généralement de grandes flammes et de pollution importantes par combustion du carbone libre de la cendre aux hautes températures des aciers en fusion. La présente invention vise à pallier à tous ces inconvénients et fournit une nouvelle composition préparée par un procédé original à partir de balle de riz. Le procédé selon l'invention consiste à faire passer de la balle de riz dans un four, où dans une première zone cette balle de riz est chauffée à une température d'au moins 2500C, puis dans une deuxième zone cette balle de riz ainsi chauffée est soumise à une combustion au moins partielle à une température de 600 à 900 C avec de l'oxygène, à raison de 0,02 à 0,25 m3 d'oxygène par kilo de balle de riz, jusqu'S ce aue la balle de riz ait perdu de 50 à 85 % de son poids. La cendre de balle de riz ainsi obtenue contient de 0 à 25 % de carbone, le reste étant constitué essentiellement par de la silice. Le carbone qui subsiste éventuellement dans la cendre est difficilement combustible, de sorte aue la cendre peut être par exemple répandue sur des lingotières sans bruler. De plus le produit ainsi obtenu est extrêmement poreux grâce aux canaux de la balle de riz et le produit constitue un matériau possédant d'excellentes propriétés isolantes. Dans la première zone du four la balle de riz est ainsi chauffée à une température d'au moins 2500C ce aui conduit à une distillation des produits distillables. Le chauffage de cette zone peut être assuré notamment par le rayonnement de la seconde zone du four où a lieu la combustion. Dans la deuxième zone du four de I'oxygkne est introduit de manière contrôlée afin d'obtenir une combustion plus ou moins importante de la balle de riz, c'est-à-dire une perte de poids plus ou moins importante. I1 est évident que I'oxygène peut entre introduit tel quel ou sous forme d'un mélange gazeux en contenant, l'air par exemple. I1 est en outre possible de régler le degré de combustion en réglant la vitesse de passage de la balle de riz à l'intérieur du four, ce qui peut entre aisément obtenu en utilisant un dispositif vibrant d'alimentation et/ou d'extraction dont on fait varier l'amplitude des vibrations, Le temps de séjour peut varier d'environ 30 à 90 secondes et est de préférence de 50 à 70 secondes. La cendre de balle de riz ainsi obtenue peut être utilisée telle quelle. Elle est très réactive en raison notamment de sa structure et de ce fait elle peut être en outre mélangée avec divers composés métalliques pour former des silicates. C'est ainsi qu'elle peut être mélangée avec jusqu'à 55 parties en poids, de préférence avec de 15 à 55 parties en poids, d'hydroxydes ou d'oxydes de métaux alcalino-terreux pulvérulents, notamment l'hydroxyde de calcium, et jusqu'à 50 parties en poids, de préférence avec 5 à 50 parties en poids, d'un carbonate métallique en poudre, notamment un carbonate alcalin tel que le carbonate de sodium ou un carbonate alcalinoterreux, pour 100 parties en poids de cendre de balle de riz, pour former une poudre homogène. On peut également ajouter au mélange Jusqu'à 40 parties en poids d'alumine hydratée pulvérulente pour 100 parties de cendre de balle de riz, et notamment de 10 à 40 parties en poids d'alumine hydratée. Le mélange de la cendre de balle de riz et des autres composants est effectué à l'état sec ou humide. Dans le cas d'un mélange à l'état humide, on peut utiliser notamment de 5 à 15 % en poids d'eau par rapport à la composition totale. A cette composition, on peut en outre ajouter, suivant son usage, I) toutes sortes de fondants pour abaisser le point de fusion du produit final ainsi préparé; 2) des métaux ou autres produits que l'on voudrait incorporer aux aciers tels que des poudres de métaux ou des oxydes de métaux Ti, Al, Co, Mg, W, Ce, etc. en vue d'obtenir des aciers spéciaux. la composition préparée selon l'invention peut être utilisée telle quelle sous forme de poudre. Toutefois, pour certaines applications et notamment lorsque la composition est utilisée comme produit de couverte il est avantageux de la mettre sous forme de granules ayant une dimension de 0,1 à 3 mm, de préférence d'environ 1 mm, Cette granulation est avantageusement effectuée à ltétat anhydre par mélange de la composition avec un liant organique et granulation selon des procédés connus. Dans un mode préféré de réalisation de la granulation à 1 tétant anhydre on imprègne la cendre de balle de riz avec du furfural, à raison d'environ I à 10 % en poids, on ajoute à cette cendre imprégnée de furfural les autres constituants éventuels de la composition et l'on granule. On peut accélérer la polymérisation du furfural qui se produit normalement à l'aide de catalyseurs tels que le chlorure d'aluminium, le fluorure ferrique ou l'acide sulfurique. Le furfural utilisé à cet effet peut lui-même être obtenu à partir de la balle de riz par attaque sulfurique de la balle de riz et distillation. L'imprégnation peut alors être effectuée parcondensation du furfural dans des enceintes chargées de cendre de balle de riz. ta composition selon l'invention peut être répandue à la surface des lingotières dans la coulée continue ou discontinue de l'acier, formant ainsi un produit de couverte qui protège efficacement la surface des déperditions de chaleur. Lorsque la composition contient du carbone elle protège en outre la surface des lingotières de l'oxydation en raison des propriétés réductrices du carbone. En présence de certains métaux on obtient des produits ayant des points de fusion relativement bas comparables à des laitiers. I1 convient de noter que les compositions préparées selon l'invention peuvent non seulement autre utilisées dans la coulée de l'acier pour couvrir des lingotières, des creusets, des masselottes, mais également dans la coulée des métaux en général, en fonderie et dans la fusion des fontes comme matériau réducteur et réfractaire mais aussi comme apport de carbone pour la fabrication d'éléments réfractaires et d'isolation et pour le revêtement de moules réfractaires. Elles peuvent être également utilisées pour la fabrication de matériaux de construction tels que des panneaux agglo mérés. Au dessin annexé la figure unique représente en coupe un four utilisable pour la mise en oeuvre de la présente invention. Le four représenté sur la figure unique comprend une trémie d'alimentation I amenant la balle de riz dans une zone 2 de chauffage qui est en partie séparée de la zone de combustion 3 par une paroi 4. La sole 5 du four est une sole vibrante et est inclinée de manière à faire passer la balle arrivant par la trémie I de la zone 2 vers la zone 3. La zone 3 comporte une voute 6 en matériau réfractaire, une alimentation en air principale 7 à son entrée, une alimentation en air secondaire 8 au voisinage de sa sortie 9, qui n1 est utilisée que dans les cas où l'on souhaite une combustion très poussée, ainsi qu'une cheminée 10 d'évacuation des gaz brûlés. Les exemples suivants illustrent la présente invention. EXEMPLE 1 On grille dans un four à deux zones, tel que celui représenté au dessin annexé, de la balle de riz à 7000C pendant 60 secondes avec une admission de 0,10 m3 d'air par kilo de balle de riz. On obtient après une perte de poids de 60 % une cendre ayant une teneur en carbone de 17 %, le reste étant essentiellement de la silice. Cette cendre est répandue à la surface des lingotières d'une installation de coulée de l'acier. La cendre forme une couche qui protège la surface de l'acier des déperditions de chaleur. EXEMPLE 2 On mélange intimement 100 parties en poids de la cendre obtenue à l'exemple 1 avec 25 parties en poids de carbonate de sodium en poudre, 50 parties en poids de chaux en poudre et 30 parties en poids d'eau. On sèche dans un four à une température de 80 C. On obtient une poudre grise. Cette poudre peut être utilisée comme celle de l'exemple 1 pour recouvrir la surface des lingotières. Cette poudre fond en formant une espèce de laitier. SEMPLE 3 On opère comme à l'exemple 2 en ajoutant en plus 25 parties en poids d'alumine hydratée pour 100 parties de cendres. On obtient une poudre-qui peut être utilisée pour recouvrir la surface des lingotières. Elle fond en donnant une alumine silicate qui assure une bonne protection de la surface des lingotières. EXEMPLE 4 On opère comme à 11 exemple 3 en ajoutant en plus 0,02 partie en poids de TiO2. On obtient un produit qui permet à la fois de protéger la surface des lingotières et de fournir un apport en titane à l'acier. ExEMPLE5 On opère comme à l'exemple 3 en ajoutant en plus 0,02 partie en poids d'oxyde de tungstène. On obtient un produit qui permet à la rois de protéger la surface des lingotières et de fournir un apport en tungstène à l'aciers EXEMPLE 6 On opère comme à l'exemple 3 en ajoutant en plus 0,02 partie en poids d'oxyde de cérium. On obtient un produit qui permet à la fois de protéger la surface des lingotières et de fournir un apport en cérium à l'acier. EXEMPLE 7 On opère comme à l'exemple 3 en ajoutant en plus 0,02 partie en poids de magnésium. On obtient un produit qui permet à la fois de protéger la surface des lingotières et de fournir un apport en magnésium à l'acier. EXEMPLE 8 On introduit de la cendre de balle de riz préparée comme à l'exemple 1 dans une tour de condensation disposée à la sortie d'une tour de production du furfural par attaque sulfurique de balle de riz et distillation. On arrête l'absorption lorsque la teneur en furfural de la cendre de balle de riz atteint 5 % en poids. On mélange 100 parties de cette cendre imprégnée avec 25 parties de chaux et on met le mélange sous forme de granules ayant environ 1 mm de diamètre. On obtient des granules anhydres qui conviennent particulièrement bien comme produit de couverte. REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'une composition à partir de balle de riz, caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer de la balle de riz dans un four, où dans une première zone cette balle de riz est chauffée à une température d'au moins 2500C > puis dans une deuxième zone cette balle de riz ainsi chauffée est soumise à une combustion au moins partielle à une température de 600 à 9000C avec de l'oxygène, à raison de 0,02 à 0,25 m3 d'oxygène par kg de balle de riz, jusqu'à ce que la balle de riz ait perdu de 50 à 85 ffi de son poids, obtenant ainsi une cendre de balle de riz. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le temps de séjour de la balle de riz dans le four est de 30 à 90 secondes. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on mélange avec la cendre de balle de riz jusqutà 55 parties en poids d'hydroxydes ou d'oxydes de métaux alcalina-terreux pulvérulents et Jusqu'à 50 parties en poids d'un carbonate métallique en poudre notamment un carbonate alcalin ou alcalino-terreux,pour 100 parties en poids de cendre de balle de riz, de manière à obtenir une poudre homogène. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on utilise de 15 à 55 parties d'hydroxydes ou d'oxydes demétaux alcalino-terreux pulvérulents pour 100 parties en poids de cendre de balle de riz. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on utilise de 5 à 50 parties en poids de carbonate métallique pour 100 parties en poids de cendre de balle de riz. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'on ajoute jusqu 'à 40 parties en poids d'alumine hydratée pulvérulente pour 100 parties en poids de cendre de balle de riz. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on utilise de 10 à 40 parties en poids d'alumine hydratée pour 100 parties en poids de cendre de balle de riz. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on ajoute à la poudre un fondant,des métaux ou des oxydes métalliques en poudre. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on mélange la poudre avec un liant organique et en ce qu'on met le mélange obtenu sous forme de granules. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le liant organique est le furfural. il. Composition préparée par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 12. Produit de couverte préparé par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.