Brevet FR2523574A1 — publié le 19830923

Procédé pour la fabrication de briques de forstérite et briques de forstérite fabriques selon ce procédé. La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de briques de forstérite qui consiste à utiliser une composition classique qui contient de la roche d'olivine, de la serpentine calcinée et/ou du talc calciné à l'état finement divisé, éventuellement de la magnésie frittée et/ou d'autres additifs classiques, à ajouter un liant et de l'eau, à mélanger, à façonner et à presser en briques puis à cuire ces briques, et elle concerne également les briques de forstérite fabriquées selon ce procédé. Les briques de forstérite sont utilisées pour de nombreuses applications dans le domaine des réfractaires, voir à ce sujet, par exemple, B. Lueger, Lexikon der Technik, Fachband Hüttentechnik, volume 2,pages 216/217 (1972), et Harders-Kienow, Feuerfest kunde, pages 760-764 (1960); les exemples d'application de ces briques de forstérite sont le garnissage des cuves de verrèrie ainsi que l'utilisation comme revêtements de fours pour les fours à tambours rotatifs, en particulier dans la zone de cuisson des fours à tambours rotatifs à ciment. Comme cela est indiqué dans l'ouvrage de Harders-Kienow susmentionné, ces briques de forstérite sont surtout constituées par de la forstérite, 2MgO.SiO2, et sont fabriquées surtout à partir de la roche d'olivine comme matière de départ.Mais, pour la fabrication de ces briques de forstérite, on peut utiliser également de la serpentine ou du talc, qui toutefois doivent autre calcinés au préalable. En outre, il est déjà connu d'ajouter de la magnésie frittée, c'est-à-dire de la magnésie calcinée à mort ou également de l'oxyde de magnésium dans la fabrication des briques de forstérite, voir à ce sujet le brevet allemand nO 715 715. Dans ce brevet, on indique que, meme déjà dans l'état de la technique, des substances contenant de la chaux peuvent être ajoutées a la roche d'olivine, par exemple on cite des lessives de chlorure de calcium ou du lait de chaux. Le problème de la présente invention est la mise au point d'un procédé pour la fabrication de briques de forstérite améliorées qui possèdent en particulier une faible densité apparente et une faible conductibilité thermique, c'est-a-dire un procédé pour la fabrication de "briques légères de forstérite1. En plus, selon le procédé conforme à la présente invention, on peut fabriquer des briques de forstérite qui ont une meilleure résistance aux produits alcalins et une meilleure résistance à l'usure que les briques légères connues précédemment et qui, de plus, possèdent une résistance aux chocs thermiques (TWB) élevée. En vue de résoudre ce problème, on utilise le procédé conforme à l'invention qui est caractérisé par le fait qu'on utilise une composition qui, pour 100 parties en poids de matières solides, contient a) 5 a 40 parties en poids de poussier de coke,ou de coke de-pétrole granulaire, et b) 0 à 15 parties en poids de calcaire en poudre et/ou de dolomite en poudre non calcinée. Dans une forme de réalisation avantageuse du procédé conforme a la présente invention, on utilise 10 à 30 parties en poids de poussier de coke ou de coke de pétrole granulaire, dans une autre forme de réalisation avantageuse, on ajoute 4 a 12 parties en poids de calcaire en poudre pour 100 parties des matières solides de la composition. En outre, il stest encore révélé comme particulièrement avantageux quand la grosseur de grain maximale de l'olivine, de la serpentine ou du talc utilises dans la composition atteint 1,0 mm, ce qui fait qu'on peut obtenir une amélioration considérable de la résistance a la compression a froid (KDF). Un autre avantage donné par cette mesure repose sur le fait que les briques fabriquées selon le procédé de la présente invention, ne présentent ni bords, ni coins effrangés, car elles ne renferment pas de grains grossiers. En outre, l'utilisation d'une grosseur de grain maximale de 2 mm est avantageuse. Dans une autre forme de réalisation avantageuse, on utilise du poussier de coke ayant une grosseur de grain maximale de 2 mm, et on préfère particulièrement celui qui a une grosseur de grain maximale de 1,5 mm.Il s'est révélé particulièrement comme avantageux d'utiliser du poussier de coke ayant une grosseur de grain maximale de 1 mm quand la grosseur de grain maximale de l'olivine, de la serpentine ou du talc utilisés est de 1 mm, car alors, on obtient une constitution homogène de la brique terminée. Dans une autre forme de réalisation préférée du procédé de la présente invention, on utilise un coke de pétrole ayant une grosseur de grain maximale de 0,5 mm, et on préfère particulièrement utiliser celui qui a une grosseur de grain maximale de 0,2 mm. Dans ce cas, on peut fabriquer une brique de forstérite avec des pores fins. L'utilisation de poussier de coke comme additif dans le procédé de la présente invention, donne des briques ayant une meilleure résistance à la compression à froid, pour une dilatation à chaud, une conductibilité thermique comparables et une densité apparente analogue, que celle des briques qui ont été fabriquées en utilisant du coke de pétrole fin comme matière d'autopyrogénation. La présente invention concerne en outre les briques de forstérite fabriquées selon le procédé conforme à l'invention, dans laquelle il s'agit de briques dites "légères". Selon le procédé de la présente invention, les briques de forstérite peuvent être fabriquées d'une façon particulièrement avantageuse avec une densité apparente inférieure ou égale à 2,0 g/cm3 et/ou une conductibilité thermique inférieure à 0,9 W/m K. Les constituants utilisés dans la composition de base dans le procédé de la présente invention, sont connus en soi par le technicien, voir à ce sujet Harders-Kienow, bibliographie citée, et on peut y ajouter pour ces briques de forstérite éventuellement comme autres additifs usuels, par exemple de la chromite finement broyée. Comme liants usuels, on peut utiliser soit des liants organiques comme les lessives sulfitiques, soit également des liants minéraux comme les solutions de sulfate de magnésium, soit à l'état solide, soit sous forme de solution.La quantité d'eau utilisée dépend de la finesse des grains des matières de départ utilisées, en général, elle est de 2 à 8 parties en poids pour 100 parties en poids de la composition totale, c'est-a-dire incluant l'addition de poussier de coke ou de coke de pétrole, ainsi que l'addition éventuelle de calcaire en poudre et/ou de dolomite en poudre. Pour être sûr d'obtenir un mélange meilleur et en particulier homogène de la composition après avoir ajouté l'eau dans le mélangeur, on peut ajouter selon le procédé de la présente invention encore de faibles quantités d'un mouillant, par exemple on peut ajouter des mouillants cationiques, anioniques ou non-ioniques, voir a ce sujet Ullmann, Encyclopadie der technischen Chemie, 3ème édition, (1965), volume 16, pages 724-736. Le façonnage et le pressage des briques s'effectuent de façon classique; avantageusement, on utilise une pression 2 sur la presse de 60 N/mm . Les ébauches pressées sont ensuite séchées, habituellement à des températures comprises entre 110 et 1800C, puis calcinées de façon classique à des températures supérieures à 1400bu. Les matières ajoutées dans le procédé de la présente invention, c'est-a-dire le poussier de coke ou le coke de pétrole granulaire, sont des produits du commerce connus. Les additions de calcaire en poudre et/ou de dolomite en poudre effectuées éventuellement dans le procédé de la présente invention augmentent en particulier la résistance mécanique par suite de la formation de monticellite, ce qui fait qu'il est possible d'utiliser les briques de forstérite conformes à l'invention, non seulement comme briques isolantes résistantes aux produits alcalins, mais également comme matériau d'usure. Dans le cas où les briques de forstérite sont utilisées par conséquent comme matériau d'usure, par exemple comme matière de revêtement dans les fours à tambours rotatifs, l'addition de calcaire en poudre est particulièrement avantageuse.Le calcaire en poudre, c'est-à-dire la poudre constituée essentiellement par CaC03, et/ou la poudre de dolomitenon calcinée, c'est-à-dire essentiellement MgC03.CaC03, sont utilisés avantageusement avec une grosseur de grain maximale de 0,1 mm. Le calcaire en poudre et la dolomite en poudre libèrent du CO au cours 2 de la calcination, aussi bien l'un que l'autre, c'est-à- dire qu'ils agissent comme agents gonflant en diminuant la densité apparente des briques terminées. Un avantage essentiel des briques de forstérite fabriquées selon le procédé de la présente invention estleur très bonne résistance aux produits alcalins et leur résistance mécanique élevée comparativement aux autres briques isolantes connues,de sorte que les briques de forstérite de la présente invention peuvent être utilisées comme matériau d'usure, en particulier dans les fours à tambours rotatifs à ciment. En particulier, les briques de forstérite conformes à l'invention possèdent une durée de vie plus longue que les briques légères de schamotte sensiblés aux produits alcalins, connues précédemment, qui en outre contrairement aux briques de forstérite conformes à l'invention, possèdent encore une sensibilité au sulfate élevée. De plus, la faible densité apparente est suivant les circonstances très avantageuse.Le procédé de la présente invention est illustré par les exemples descriptifs et non limitatifs ci-après, dans lesquels le mode opératoire suivant est utilisé : On prépare une composition telle qu'elle est indi quée dans les exemples ci-après; on premélange à sec cette composition pendant environ 5 minutes dans un malaxeur usuel, puis on ajoute le liant sous forme d'une solution à 508 en poids d'une lessive sulfitique et de l'eau, et on mélange pendant encore 10 minutes. Ensuite, on façonne les briques de façon classique et ces briques sont pressées dans une presse Spengler sous une pression de 60 N/mm2 tout en désaérant une seule fois sous 30 N/mm2, puis on les sèche à 1200C et on les cuit dans un four annulaire à 14500C. Exemple 1 On utilise une composition de base constituée par 80 parties en poids de roche d'olivine ayant une grosseur de grain comprise entre 0 et 1,6 mm, 10 parties en poids de poudre d'olivine ayant une grosseur de grain comprise entre O et 0,1 mm, et 10 parties en poids de magnésie frittée ayant une grosseur de grain comprise entre 0 et 0,1 mm. A cette composition de base, on ajoute encore 10 parties en poids de poussier de coke ayant une grosseur de grain comprise entre 0 et 1,5 min. A ce mélange, on ajoute 2,2 parties en poids de lessive sulfitique à 50S et 2 parties en poids d'eau et, conformément au mode opératoire mentionné précédemment, on fabrique des briques à partir de ce mélange et on les cuit.Les propriétés de ces briques sont rassemblées dans le tableau indiqué plus loin. Exemple 2 On utilise la composition de base indiquée dans l'exemple 1, mais dans ce cas, on utilise 20 parties en poids de poussier de coke ayant une grosseur de grain comprise entre O et 1,5 min et 2,4 parties en poids de lessive sulfitique (solution à 508 a quantité d'eau ajoutée qui, pour tous les exemples avec la lessive sulfitique est de 2 parties en poids, est dans cet exemple de 3 parties en poids. Les propriétés des briques fabriquées sont également indiquées dans le tableau mentionné plus loin. Exemple 3 A la composition de base indiquée dans l'exemple 1, on ajoute 30 parties en poids de poussier de coke ayant une grosseur de grain comprise entre O et 1,5 mm et 2,6 parties en poids de lessive sulfitique (50%) et on fabrique des briques à partir de cette composition. Les propriétés de ces briques sont également indiquées dans le tableau donné plus loin. Exemple 4 On répète le mode opératoire de l'exemple 1, mais à la place du poussier de coke, on utilise 10 parties en poids de coke de pétrole ayant une grosseur de grain comprise entre O et 0,2 mm. Les propriétés des briques ainsi fabriquées sont également indiquées dans le tableau donné plus loin. Exemple 5 On répète le mode opératoire de l'exemple 2, mais à la place du poussier de coke, on utilise 20 parties en poids de coke de pétrole ayant une grosseur de grain comprise entre O et 0,2 mm. Les propriétés de ces briques sont indiquées dans le tableau donné plus loin. Exemple 6 A la composition de base utilisée dans l'exemple 1, on ajoute 10 parties en poids de poussier de coke ayant une grosseur de grain comprise entre O et 1,5 rnitt et 10 parties en poids de calcaire en poudre ayant une grosseur de grain comprise entre O et 0,1 mm ainsi que 2,4 parties en poids de lessive sulfitique (50%)et on fabrique des briques à partir de cette composition. Ces briques montrent une résistance mécanique particulièrement bonne, de sorte qu'elles peuvent être utilisées avantageusement comme matériau d'usure, par exemple comme matière de revêtement dans un four à tambours rotatifs. Exemple 7 On répète le mode opératoire de l'exemple 6, mais dans ce cas, on utilise 20 partie en poids de poussier de coke ayant une grosseur de grain comprise entre O et 1,5 mm, ainsi que 2,6 parties en poids de lessive sulfitique (50%). Les briques ainsi fabriquées possèdent de bonnes propriétés mécaniques. Exemple 8 On utilise une composition de base qui est constituée par 50 parties en poids d'olivine ayant une grosseur de grain comprise entre O et 1 mm, 40 parties en poids d'olivine en poudre et 10 parties en poids de magnésie frittée. L'olivine en poudre et la magnésie frittée ont une grosseur de grain comprise entre O et 0,1 mm. A cette composition de base, on ajoute 10 parties en poids de poussier de coke ayant une grosseur de grain comprise entre O et 1,5 mm, ainsi que 2,2 parties en poids de lessive sulfitique (50%), puis on fabrique des briques à partir de cette composition. Les briques fabriquées ont une valeur de KDF nettement plus élevée que les briques fabriquées selon l'exemple 1. Exemple 9 A la composition de base utilisée dans l'exemple 8, on ajoute 10 parties en poids de poussier de coke ayant une grosseur de grain comprise entre 0 et 1,5 mm, et 10 parties en poids de calcaire en poudre ayant une grosseur de grain comprise entre O et 0,1 mm ainsi que 2,4 parties en poids de lessive sulfitique (508)et on fabrique des briques à partir de cette composition. Les briques fabriquées ont une résistance mécanique supérieure à celle des briques de l'exemple 6. Tableau Exemple Densité apparente KDF Conductibilité thermique (g/cm3) (N/mm2) (W/m K) 1 2,14 9,6 0,85 2 1,86 4,1 0,70 3 1,64 2,1 4 2,15 8,0 0,82 5 1,86 2,2 0,60 6 2,05 24 7 1,81 10 8 2,16 17 9 2,13 34 KDF = Résistance à la compression à froid. R NDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication de briques de fors termite consistant à utiliser une composition usuelle qui contient de la roche d'olivine, de la serpentine calcinée et/ou du talc calciné à l'état finement divisé, éventuellement de la magnésie frittée et/ou d'autres additifs usuels, à ajouter un liant et de l'eau, à mélanger, à façonner et à presser en briques puis à cuire ces briques, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'on utilise une composition qui contient, pour 100 parties en poids de matières solides a) 5 à 40 parties en poids de poussier de coke ou de coke de pétrole granulaire, et b) O à 15 parties en poids de calcaire en poudre et/ou de poudre de dolomite non calcinée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on utilise 10 a 30 parties en poids de poussier de coke ou de coke de pétrole granulaire. 3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'on utilise 4 à 12 parties en poids de calcaire en poudre. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la grosseur de grain maximale de l'olivine, de la serpentine ou du talc est de 1 mm. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on utilise un poussier de coke ayant une grosseur de grain maximale de 2 min. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'on utilise un coke de pétrole ayant une grosseur de grain maximale de 0,5 min. 7. Brique de forstérite fabriquée selon le procédé décrit dans l'une quelconque des revendications précédentes. 8. Brique de forstérite selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'elle possède une densité apparente inférieure ou égale à 2 g/cm3. 9. Brique de forstérite selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisée par le fait qu'elle possède une conductibilité thermique inférieure à 0,9 W/m K.