Brevet FR2394500A1 — publié le 19790112

L'invention concerne un nouveau procédé de fabrication de:verre expansé, sous forme de granulés de différents diamètres, et d'un prix de revient très peu élevé. Elle permet en outre llutilisation de verres récupérables, quelle qu'en soit la composition chimique, mélangée à des sous-produits industriels jusqu'à présent plus ou moins valorisés,tels que les laitiers de hauts-fourneaux ou d'aciéries, les poussières des fours de cimenteries, ainsi qfle les cendres volantes des centrales thermiques. La fabrication de verre expansé est connue depuis longtemps. Elle fait appel à différents procédés, selon les produits souhaités. Ainsi, les plaques sont réalisées par chauffage, à une température donnée, d'un mélange homogène, sous forme de poudre, constitué de verre broyé et dtun ou plusieurs agtits d'expansion. Cette expansion se fait dans des moules aux caractéristiques données ; les cadences sont faibles; le prix de revient est élevé. Les granulés sont obtenus après une succession d'opérations que l'on peut résumer comme suit: séchage et broyage d'un mélange constitué de verre,d'un ou plusieurs agents d'expansion et d'un liant ; granulation dans une sole granulatrice ; sèchage et expansion dans un four. Pour éviter le collage dans le four d1expansion, 1 'utilisa- tion d'un agent anti-adhérent est indispensable. Ce procédé donne de bons rendements, la qualité des produits obtenus est remarquable. Par contre, 1 1investissement est très lourd, et il est impossible de fabriquer avec ce procédé des microgranulés que l'on appelle habituellement "sable de verre expansé". Ce produit, jusqu'à présent, ne peut être obtenu que par réaction dans un lit fluidisé, à température déterminée, d'un mélange homogène constitué de verre broyé et d'un ou plusieurs agents d'expansion. Dans ce procédé, les investissements nécessaires sont également très importants. Ces procédés ne permttent guère l'utilisation de verres de récupération, sauf si les verres récupérés ont une composition chimique assez voisine et s 'ils sont mélangés de façon homogène, ce qui est assez difficile à réaliser. Le-nouveau procédé de fabrication de verre expansé, selon l'invention, permet non seulement l'utilisation de verres récupérables, quelle qu'en soit la composition chimique, mais aussi de mélanger ces verres à des sous-produits industriels plus ou moins valorisés,comme les laitiers de hauts-fourneaux, les laitiers d'aciéries, quelle que soit leur teneur en fer, les poussières des fours de cimenteries, les cendres volantes des centrales thermiques. Ce nouveau procédé est caractérisé par les opérations suivantes: - fusion des verres ou du mélange vitrifiable dans un four de fusion, de conception très simple, tel 1'UNI9MELTER, - éclatement du verre fondu, en présence d'eau pulvérisée, sous forme de gouttes de toutes dimensions. Cet éclatement est obtenu en faisant couler le verre fondu, à la sortie du four, sous la forme de filet qui vient se briser soit sur des couteaux montés sur un tambour tournant à vitesse variable, soit sur des lames vibrant à une cadence déterminée. Les gouttes de verre fondu, ainsi formées, sont projetées dans une direction donnée, conditionnées ou non dans un courant d'air à température donnée. Elles peuvent être recueillies dans un tambour tournant pour prolonger la durée d'expansion. Pendant leur trajet, les gouttes s'arrondissent, se gonflent par le départ de la vapeur d 'eau. Mais comme le verre en peau atteint rapidement la température de figeage, alors que le verre à coeur est encore à température nettement plus élevée, la pression de la vapeur d'eau, restée ainsi emprisonnée dans le granulé, est importante et assure de ce fait l'expansion. Pour obtenir des granulés de qualité souhaitée, par exemple ayant une densité inférieure à 0,18 pour un diamètre compris entre 15 et 30 mm, il est indispensable que le verre obtenu par fusion ait les caractéristiques suivantes - Point de Littleton (logy 7,6 ( 880 C - Intervalle de températures d'expansion supérieur à 60000. On entend par là l'écart de température entre la température d'éclatement du verre fondu et la température du point de Littleton. En effet, il n'est guère possible d'obtenir de granulés, de diamètre 15 - 30 mm, ayant une densité inférieure à 0,4, quand le point de Littleton du verre obtenu est supérieur à 1 000 C et que l'écart des températures d'expansion est de l'ordre de 350 - 400 C. La demanderesse a constaté par ailleurs que le brassage du verre dans le four de fusion, à l'aide de bouillonneurs, favorisait l'expansion du verre dans les granulés. Le brassage peut être assuré par de l'air, de la vapeur d'eau, ou des gaz adsorbés à chaud (1 200 - 1 500 C) et désorbés à température nettement plus faible (600 - 900 C) par le verre, comme par exemple l'argon. Il a été constaté également que l'incorporation de certains sels, comme Na2 Co3, H2Ca (Co3)2 dans de l'eau pulvérisée sur les couteaux ou les lames vibrantes, favorisent aussi l'expansion. Un autre avantage très intéressant du procédé de fabrication de verre expansé selon l'invention, est la réalisation de granulés de diamètre de toutesdimensions, mê- me ceux de très petit diamètre nécessaire à la réalisation de "sable de verre expansé'2 On obtient des granulés de diamètres souhaités, grâce à un règlage approprié à la fois du débit et de la viscosité du verre fondu, de la pression et de la quantité de lteau pulvérisée, ainsi que de la vitesse de rotation des couteaux ou de vibration des lames. Exemples de réalisation selon l'invention ExempleS Fabrication de granulés de diamètre 15/25 mm à l'aide de verres récupérés bouteilles de toutes couleurs) Composition des verres récupérés du verre obtenu Sio2 de 68 à73.5 % 72 CaO de 6 à 9.5 % 7 Mgo de 2 à 4.5 % 3.5 % Na20 de 13.5 à 16 15.5 % A12o3 de 1.2 à 2.6 % 1.8% % Fe2o3 de 0.02 à 0.40 % 0.2 % Ces verres sont fondus à 1 480 C. Point de Littleton du verre obtenu: 720 C A la sortie du four, le verre fondu, sous forme de filet, est guidé par une goulotte jusqu'aux couteaux où il arrive à 1 400" C. Intervalle de température d'expansion: 680 C La vitesse de rotation des couteaux estlelle que la vitesse d'impact sur le verre est de 17 m/sec. La quantité d'eau débitée par pulvérisation o 1 8 par kilo de verre expansé Rendement en b 15/25 mm: : 92 % Densité obtenue : 0.17. Exemple H Fabrication de sable de verre expansé. On utilise comme mélange vitrifiable 50 % de verre récupéré et 50 % de laitier de hauts-fourneaux. Sa composition chimique est la suivante: Verre récupéré Laitier Verre obtenu Sio2 72 35 54 Cao 7 38 22,5 Mgo 3 6 4 Na2o K20 16 2 9 A12o3 2 14 8 S 1 Fe, Fe2o3 0,08 3,5 2,2 MnO 0,58 0,3 Le verre fondu, à 1 520" C, est homogénéisé par des bouillonneurs envoyant de l'air et de la vapeur d'eau. T Point de Littieton 790" C T Arrivée sur les lames vibrantes 1450 C Intervalle des températures d'expansion 6500 C Le verre fondu est éclaté sur des lames vibrantes: Vitesse tangentielle des lames 29 m/sec. Débit d'eau pulvérisé 1 1 4 par Kg de verre expansé Densité du sable de verre expansé 0,22 L'eau pulvérisée renferme 2 % de Co3 Na2 en solution. Les produits décrits dans les exemples I et 2 sont fabriqués par la meme installation dont le cott de l'investissement est de 40 %, à production et qualité égales, de celui nécessaire pour fabriquer, soit les granulés expansés, soit le sable de verre expansé selon les procédés connus à ce jour Le prix de revient marginal, hors amortissements, des produits de verre expansé fabriqués selon l'invention, est au moins inférieur de 50 % à celui des procédés décrits précédemment. REVENDICATIONS I X Nouveau procédé de fabrication de verre expansé, sous forme de granulés de différents diamètres, à prix de revient très peu élevé, à partir de verres récupérés mélangés ou non à des sous-produits industriels, comme les laitiers de haut-fourneaux ou d'aciéries, les cendres volantes des centrales thermiques ou les poussières des fours de cimenteries, caractérisé, après fusion du mélange vitrifiable, par l'éclatement du verre fondu ainsi obtenu, en présence d'eau pulvérisée sur des couteaux montés sur un tambour tournant à vitesse variable ou sur des lames vibrant à une cadence déterminée, sous forme de gouttes de toutes dimensions lesquelles sont projetées dans une direction donnée et, grace à la vapeur d'eau adsorbée, s 'expansent durant leur trajet. If Nouveau procédé de fabrication de verre expansé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le verre obtenu après fusion du mélange vitrifiable doit avoir un point de Littleton (logo/= 7,6) inférieur ou tout au plus égal à 880" C. III Nouveau procédé de fabrication de verre expansé selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'intervalle de températures entre celle d'arrivée du verre fondu sur les couteaux ou sur les lames et celle du point de Littleton doit être supérieure à 600" C. 1V Nouveau procédé de fabrication de verre expansé, selon les revendications 1,2 et 3, par le fait que le verre en fusion est brassé par de l'air, de la vapeur d'eau ou des gaz adsorbés à haute température (1 200 - 1 500 C > et désorbés à plus basse température (600 - 900" C) par le verre, comme l'argon. V Nouveau procédé de fabrication de verre expansé selon les renvendications 1,2,3, 4, caractérisé par le fait que l'eau pulvérisé lors de l'éclatement du verre fondu, contient des sels en solution, comme le Na2 Co3 ou le H2 Ca (cl3)2 Vl Nouveau procédé de fabrication de verre expansé, selon les renvendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisé par le fait que les gouttes de verre, obtenues par éclatement sur les couteaux ou sur les lames, sont guidées par courant d'air dans une direction donnée et/ou sont recueillies dans un tambour tournant en vue de prolonger leur durée d'expansion.