Brevet FR2523473A1 — publié le 19830923

La présente invention est relative à un procédé d'agglomération de substances cristallines ou analogues aux cristaux On est souvent amené à traiter dans l'indus- trie, comme matières premières ou comme déchets, de gran- des quantités de matières ayant une structure cristalline ou analogue à celle des cristaux, comme, par exemple, le sable de quartz, la poudre de verre, le kieselguhr, des sels cristallins de toute nature et des matières analogues qui, en raison de leur structure de fine granulométrie, posent des problèmes difficiles pour leur traitement ulté- rieur, leur recyclage, leur transport ou leur décharge, soit à cause de la production de poussière qui accompagne leur transport et leur déchargement, soit à cause du fort tassement des matières pulvérulentes et de fine granulomé- trie et de la perte de perméabilité à l'air qui en résul- te et qui provoque souvent des difficultés lors de leur traitement ultérieur On a donc cherché depuis longtemps à agglomérer ces matières en morceaux, ce qui ne pouvait se faire jusqu'à présent que par des procédés partielle- ment thermiques d'un prix de revient élevé La simple gra- nulation structurante avec emploi d'eau comme liquide d'ag- glomération ou de bouletage était jusqu'à présent complète- ment inapplicable à ces matières en raison de leur surface lisse et de leur structure cristalline qui excluent toute adhérence ou liaison de nature physique. Le but de la présente invention est de permet- tre l'application d'un procédé permettant l'agglomération de matières ayant une structure cristalline ou présentant des surfaces lisses comme celles des cristaux par simple granulation structurant permettant de fabriquer par agglomération des boulettes ou pellets ayant une stabilité physique suffisante Ce but est atteint, suivant l'inven- tion, du fait que la matière à agglomérer est intimement mélangée à une substance minérale qui réagit avec l'eau pour donner un composé insoluble dans l'eau, la quantité utlisée étant telle qu'elle suffit à la formation d'une micropellicule recouvrant la surface des grains, et que le mélange ainsi obtenu est, d'une manière connue, agglo- méré avec l'addition d'un liquide de bouletage. L'expérience a mis en évidence le résultat surprenant que les substances minérales qui réagissent dans ces conditions avec l'eau pour donner un composé inso- luble dans l'eau forment immédiatement une sorte de micro- pellicule recouvrant les surfaces lisses des fractions des matières cristallines, par exemple les faces des cristaux de sable de quartz, et/ou, autour des grains de ces ma- tières, un enrobage complet ayant une stabilité propre suffisante, qui peut adhérer aux enrobages d'autres grains de matière, ce qui a pour résultat que, dans le tambour d'agglomération ou sur le plateau d'agglomération, les grains "roulent" en faisant boule de neige et s'agglomèrent ainsi en boulettes dont le volume augmente rapidement Le squelette form Qé par les enrobages adhérant les uns aux autres est, après la réaction de la matière, suffisamment stable et confère d'une manière durable aux boulettes obtenues une résistance mécanique suffisante pour leur transport ou leur traitement ultérieur, d'autant plus que la matière minérale insoluble dans l'eau qui constitue ce squelette ne peut subir aucune modification par dessication, dissolution ou réaction ultérieure avec les constituants de l'atmosphère. On obtient ainsi, par l'agglomération de ces mélanges de substances, des boulettes qui contiennent les différentes substances dans les proportions de mélange déterminées, l'agglomération excluant d'ailleurs toute répartition irrégulière ou variable par zones des substances mélan- gées. Comme matières devant constituer le squelette, on utilise de préférence des hydroxydes des matières du IIème groupe principal et annexe du tableau périodique des éléments que l'on choisit en tenant compte de la matière des matières à agglomérer et de leur traitement ultérieur Une bonne solution consisterait, dans la plu- part des cas, à utiliser, comme matière constituant le squelette, de l'hydroxyde de calcium dont le prix est avan- tageux et que l'on peut utiliser dans presque tous les domaines d'emploi, par exemple dans l'agriculture pour la neutralisation des acides du sol et en métallurgie comme matière de base pour la formation des scories calcaires par pyrolyse. Pour l'application du procédé suivant l'inven- tion, il est avantageux, pour effectuer l'agglomération, de commencer par mouiller avec de l'eau la surface de la matière à agglomérer, puis d'ajouter la matière devant constituer le squelette,sèche sous forme d'oxyde métallique et de la mélanger intimement à la matière à agglomérer, l'agglomération s'effectuant alors avec addition de liquide de bouletage jusqu'à la fin de la réaction qui s'effectue suivant la formule de réaction Me O + H O Me (OH)2 et s'accompagne d'une élévation de température. Lorsque la matière à agglomérer est agressive par elle-même ou constituée par des substances susceptibles de se modifier par hygroscopie ou par réaction avec les cons- tituants de l'atmosphère, les boulettes peuvent être re- couvertes par une matière insoluble ou difficilement so- luble dans l'eau et, dans un mode de réalisation, par une substance minérale qui, en réagissant avec l'eau, donne un composé insoluble dans l'eau, notamment par l'oxyde d'un métal du IIème groupe et sous-groupe du tableau périodique des éléments, qui, en réagissant avec le liquide de boule- tage en contact avec les boulettes ou introduit en addi- tion, donne un composé insoluble ou difficilement soluble dans l'eau Dans un autre mode de réalisation de l'inven- tion, l'enrobage peut être réalisé cependant également par arrosage au moyen d'un agent chimique liquide, en solution ou en dispersion qui, en réagissant avec les matières cons- tituant les boulettes, donne un composé insoluble ou difficilement soluble dans l'eau, de sorte qu'il y a formation d'une enveloppe de protection empêchant la dif- fusion de l'humidité Comme agent de ce type on peut, sui- vant la nature de la matière à agglomérer et le genre de traitement ultérieur qu'elle doit subir, employer des acides ou des bases diluées, des solvants organiques, comme la benzine, le benzol, le méthanol, l'alcool, le tétrachlorure de carbone, la paraffine ou des produits analogues, la quantité ajoutée devant être réglée, sui- vant la nature de la matière et de ses produits de réac- tion, de telle manière qu'il y ait réaction complète ou simplement transformation partielle. L'application de l'enrobage s'effectue de pré- férence dans un mélangeur à soc de charrue, la vitesse périphérique du tambour étant comprise entre 0,120 et 0,180, et de préférence égale à 0,165 m/s et la tempéra- ture étant de 300 C, l'élévation de température pendant la phase de dilution étant limitée à 10 C au maximum par un réglage de l'addition de liquide La quantité de liquide mouillant ajoutée représente 2 à 5 % en poids, de préférence 3,5 à 4,5 % en poids, rapportés au poids des matières à agglomérer et la quantité de liant ajouté représente 3 à 4 fois, de préférence 3 fois de poids de liquide mouillant ajouté. L'invention est décrite ci-dessous d'une ma- nière plus détaillée au moyen d'un exemple. La fabrication du verre s'effectue en principe par fusion à partir de'sable, de soude et de chaux dans les proportions de 12 % en poids de Na 2 O et de Ca O en- viron et 76 % en poids de Si O 2 environ Par agglomération structurante simple avec de l'eau, il n'est pas possible de fabriquer des boulettes dans lesquelles les matières introduites soient régulièrement réparties, la réparti- tion observée étant très inégale dans les boulettes comme dans le résidu non agglomérable qui peut représenter de à 25 % de la quantité totale de matières utilisées. Dans le procédé suivant l'invention, on intro- duit dans un mélangeur à soc de charrue pour agglomération un volume V = 300 litres, soit environ 150 kg de sable lavé et 6,0 kg d'eau et l'on mélange intensément jusqu'à mouillage complet de la surface des grains de sable On introduit ensuite, en mélangeant, 18,0 kg de chaux vive Ca O, jusqu'à ce que l'eau adhérant à la surface des grains ait réagit complètement avec la chaux vive suivant la formule Ca O + H 20 = Ca (OH)2 Comme cette réaction est exothermique, la fin de la rèaction est indiquée par la cessation de l'élévation de température. L'addition supplémentaire d'eau constituant le liquide de bouletage provoque, en même temps qu'une réac- tion de la chaux vive, l'agglomération avec introduc- tion, s'il y a lieu, d'autres produits d'addition Pour la fabrication d'une matière première vitreuse on utilise, comme autres produits d'addition, 26,0 kg de soude et 16,0 kg supplémentaires de chaux vive et, au total, 26,0 kg d'eau comme liquide de bouletage On obtient ainsi des boulettes stables qui ne se dissocient ni sous la pression de stockage ni pendant le transport et dans les- quelles même l'examen au microscope ne permet pas de déceler des grains de sable non recouverts d'un enrobage. REVENDICATIONS 1 Procédé d'agglomération de substances ayant une structure cristalline ou analogue à celle des cris- taux, comme par exemple le sable de quartz, les déchets de verre, le Kieselguhr, les sels cristallins et des sub- stances analogues, caractérisé en ce que la matière à agglomérer est intimement mélangée à une substance miné- rale qui réagit avec l'eau pour donner un composé insolu- ble dans l'eau, la quantité utilisée étant telle qu'elle suffit à la formation d'une micropellicule recouvrant la surface des grains et en ce que le mélange ainsi obtenu est, d'une manière connue, agglomérée avec addition d'un liquide d'agglomération ou de bouletage. 2 Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que comme matière destinée à constituer la micropellicule on utilise l'hydroxyde d'un métal du IIème groupe et sous-groupe du tableau de classification pério- dique des éléments. 3 Procédé selon la revendication 2, carac- térisé en ce que l'on commence par mouiller avec de l'eau la surface de la matière à agglomérer et qu'ensuite on ajoute la matière devant constituer l'enrobage, sèche, sous forme d'oxyde métallique et qu'on la mélange intimement à la matière à agglomérer, l'agglomération s'effectuant dès lors avec addition de liquide d'agglomération, jusqu'à cessation de la réaction qui s'accompagne d'une élévation de température. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les boulettes comportent une couche de revêtement constituée par une matière inso- luble ou difficilement soluble dans l'eau. Procédé selon la revendication 4, carac- térisé en ce que l'enrobage s'effectue au moyen d'une subs- tance minérale qui réagit avec l'eau pour donner un composé insoluble dans l'eau, notamment par l'oxyde d'un métal du 2 52347 ? I Iième groupe ou sous-groupe de la classification pério- dique des éléments qui, en réagissant avec le liquide d'agglomération en contact avec les boulettes ou introduit en addition, donne un composé insoluble ou difficilement soluble dans l'eau. 6 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'enrobage est réalisé par arrosage au moyen d'un agent chimique liquide, en solution ou en dispersion, qui en réagissant avec les matières constituant les boulettes, donne un composé insoluble ou difficilement soluble dans l'eau, de sorte qu'il y a formation d'une enveloppe de protection empêchant toute difffusion d'humidité. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'agent chimique utilisé est suivant la nature de la matière à agglomérer et le genre de traitement ulté- rieur auquel elle doit être soumise, des acides ou des bases diluées, des solvants organiques, comme la benzine, le benzol, le méthanol, l'alcool, le tétrachlorure de carbone, la paraffine ou des produits analogues. 8 Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la quantité d'agent chimique pul- vérisé pour l'arrosage est telle qu'il ne se produit qu'une réaction partielle. 9 Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'enrobage s'effectue dans un mélan- geur à soc de charrue, la vitesse périphérique du tambour étant comprise entre 0,130 et 0,180 m/sec et étant de préférence de 0,165 m/sec et la température étant de 30 'C. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élévation de température pendant la phase de dilution de cinq minutes est limitée à 10 'C au maximum par réglage de l'addition d'eau mouillante ou de liant. 11 Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la quantité d'eau mouillante intro- duite représente de 2 à 5 % en poids, de préférence 3,5 à 4,5 % en poids, rapportée à la quantité de matière à ag- glomérer. 12 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la quantité de matières d'enrobage ajoutée représente de 3 à 4 fois, de préférence 3 fois, le poids du liquide mouillant introduit.