Brevet FR2359072A1 — publié le 19780217

La présente invention concerne un procédé de fabrication. par synthèse, de scawtite, 6CaO.6Si02.CaCO3e2H20, par rection hydrothermique. Scawtite est le nom qui désigne un minerai existant à lté- tat naturel. Ses propriétés et les gisements sont décrits par exemple dans la littérature suivante : he American Mineralogist, VoL, 22, 222 - 224; Vol. 40, 505 - 509 510 - 514; Vol. 43, 498-502 Par suite de l'importance technique croissante des hydrosilicates de calcium synthétiques, en particulier les zonotlite, tober morite,etdbleur utilisation comme charges, pigments, matières renfor çantes et autres, la question se pose d'obtenir, par un moyen simple, de la scawtite synthétique, qui promet, en raison de sa composition, une modification, voire une amélioration,des propriétés par rapport à la xonotlite accessible actuellement. On a constaté avec surprise que lton obtient la scawtite synthétique en faisant réagir bydrothermiquement, en présence d'eau, du CaO et/ou du Ca (OH)2 avec de l'acide silicique, sous addition de carbonate de calcium. Ce fait est d'autant plus surprenant que la scawtite ntest pas, commeil ressort de nombreuses analyses, un mélange de zonotlite et de cabonate de calcium, mais un minerai original ayant des caraotéristiques cristallographiques spécifiques, et comme on le verra, des propriétés particulières de diffraction des rayons X. On a constaté, en outre, que, selon l'invention, le procédé présenté permet d'obtenir, à-coté d'uq mélange de xonotlite et de scawtite, également de la scawtite pure, lorsqu'on établit un rapport approprié entre les produits de départ. En chosissant les rapports molaires entre les composés calcaires, l'acide silicique et le CaCO3, de 6 : 6 : 0,2 à 6 : 6 : 1, on obtient des produits allant de 20 % de scawtite avec de la xonotlite, jusqu'à la scawtite pure. La figure 1 permet de comparer 4 diagrammes de diffraction des rayons I à savoir de la xonotlite pure, du mélange de xonotlite avec 25 % et 50 ffi de scawtite, et de la scaitite pure. Ces diagrammes permettent de constater que les interférences typiques de la zonotlite diminuent avec l'augmentation de la teneur en scawtite et disparaissent avec la scawtite pure. Proportionnellement, les interférences de la scawtite gagnent en intensité Selon l'invention, le rapport eau-matières solides doit entre établi dans le mélange de départ destiné à la réaction hydrothermique, de telle sorte que le mélange contienne 5 - 70 % en poids, de préférence 20 - 40 % en poid85de matières solides.L'emploi de CaO nécessite l'addition d'une proportion d'eau supplémentaire pour l'hydratation. Toujours selon l'invention, on a avantage à ce que la réaction se déroule entre 1500 et 2400C, avec une durée de 48 h aux températures inférieures, qui peut descendre à 5 h auz températures les plus élevées. On opérera, de préférence, dans une zone de température comprise entre 18QO et 2200C, à laquelle correspond une durée de réaction de 16 à 8 h. Il est de plus, avantageux d'employer l'acide silicique et le carbonate de calcium sons une forme finement divisée, la dimension des grains étant inférieure à 100 pour une proportion de 90 ffi du poids. Dans le but d'obtenir une durée de réaction plus courte et un produit plus pur, on emploiera ces matières avec une dimension de grains inférieure à 40 /; . L'acide silicique peut outre introduit Bous forme de poudre de quartz. Comme carbonate de calcium, on peut prendre une pierre calcaire appropriée, en poudre, par exemple de la poussière de filtre d'installation de broyage, ainsi que de la craie ou de la calcite en poudre. La surface spécifique de ces matières se situera au-dessus de 1 m2/g mesurée par la méthode B E T. La réaction hydrothermique permet d'obtenir, à partir du mélange de départ, un gâteau ferme, ayant une résistance de 0,10 à 150 kg/sm2, selon la proportion eaumatières solides choisie. Il contient une quantité considérable d'humidité, et on peut le transformer, par concassage et mouture, en suspension de xonotlite - scawtite, ou encore en suspension de scawtite pure, ou encore5par un moyen de séchage approprié, en poudre finement divisée. La représentation graphique de la figure 2 montre comment ltangmentation de la teneur en scawtite entrains une élévation de l'indice de blanc. Il se produit simultanément une diminution de la surface BET Les indices de blanc ont été déterminés selon la DIN afférente. L'essai pratique de la scawtite fabriquée selon l'invention, comme charge ayant des propriétés de pigmentation pour des peintures, a montré qu'avec un degré élevé de blanc, on obtient un excellent pouvoir couvrant.En m8me temps, ce qu'on appelle l'indice d'huile est plus bas qu'avec tous les autres hydrosilicates de calcium, ce qui signifie que la consommation de liant diminue. il s'ensuit, par rapport au pigment blanc connu, le dioxyde de titane, une importante diminution du prix de la pigmentation dans les peintures. En remplaçant 80 % du dioxyde de titane par de la scawtite, on obtient le même pouVoir couvrant qu'en utilisant exclusivement du dioxy- de titane. Ce qui signifie, que le coût de la pigmentation diminue, à pouvoir couvrant égal, de la peinture, de -quelques 50 %. EXEMPLE On utilise, comme matières premières pour la fabrication de scaxtite ayant des teneurs en scaxtite de 25, 50 et 100 %, le reste étant chaque fois de la xonotlite, de l'hydrate de chaux, de la poudre de quartz et de la poudre de calcite commerciales. La poudres est constituée, pour plus de 90 %, de grains dont la dimension est inférieure à 40 pu .L'analyse des matières premières est présentée dans le tableau suivant : Analyse des matières premières Hydrate de Poudre de Poudre de chaux quartz calcite SiO2 0,18 99,15 0,59 Fe203 0,06 0,05 0,12 li203 0,06 0,30 0,18 Ne2O3 0,005 0,005 0,005 CaO 74,00 0,10 53,88 MgO 0,40 1,38 503 0,04 0,00 Na2O + X20 0,2 Perte au feu 24,93 0,2 43,81 Ces matières premières sont utilisées dans les proportions indiquées par le tableau de composition suivant, en % en poids, avec addition de 60 partiels en poids d'eau, rapportées à 40 parties en poids de matières solides du mélange. Tableau de comnosition Scawtite 100 50 25 xonotlite 0 50 75 CaCO3,( Hydrate de chaux 48,49 51,95 53,68 Poudre de quartz ( 41,81 43,20 La masse bien mélangée est introduite dans une cuve où on la laisse réagir sous une pression de vapeur de 15 kg/cm, à-une température de 2000C, pendant 10 h. La réaction hydrothermique produit un gâteau solide, ayant une résistance à la compression de quelques 50 kg/cm2, et contenant 52 % d'eau. Ce gSteau peut être séché puis broyé finement ou être directement transformé en suspension. Les résultats d'ani1yse suivants concernent le produit de réaction sec. Scawtite 100 50 25 Xonotlite 0 50 75 SiO2 42,95 45,98 47,49 Fe2O3 0,06 0,06 0,06 A1203 0,18 0,18 0,18 Mn203 0,005 0,005 0t005 CaO 46,44 45,91 45,65 Mgo 0,39 0,32 0,29 S03 0,02 0,02 0,02 Na2O 0,09 0,09 0,09 -Perte au feut 9,85 7,42 6,21 dont COa 5,47 2,73 ' 1,37 H2O 4,38 4,69 4,84 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourr prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVEND i CÂT iONS 1.- Procédé de fabrication par réaction hydrothermique de scawtite 6 CaO.6SiO2.CaC03.2 0 synthétique, carafte'risé en ce que l'on fait réagir, en présence d'eau, et avec addition de CaCO3, du CaO et/ou du Ca (OH)2 avec de 11 acide silicique. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les composés calcaires, l'acide silicique et le CaCO3 sont mis en oeuvre dans un rapport molaire de 6 a 6 : 0,2 à 6 o 6 : 1. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caracté riss en ee que le rapport eau-matières solides dans le mélange des produits de départ, est réglé de sorte que le mélange contienne 5 - 70 % en poids, de préférence 20 - 40 % en poids9de matières solides. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la réaction est conduite à une température de 1500 - 240 C avec une durée de 5 à 48 h > de préférence à une température de 1800 - 2200C avec une durée de 8 à 16 h. 5.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'acide silicique et le CaCO3 sont introduits sous la forme finement divisée, avec une dimension de grain inférieure à 100 bt pour 90 % en poids. 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la dimension des grains est inférieure à 40 10