Brevet FR2575150A1 — publié le 19860627

La présente invention se rapporte à un procédé et à un appareil pour la fabrication de matériaux fibreux résistant à la chaleur et/ou résistant à la flamme, dans un four électrique, les matières premières utilisées étant des scories fondues provenant de traitements d'affinage de métaux. Les matériaux résistant à la chaleur généralement utilisés sont des laines minérales qui sont fabriquées par refroidissement rapide de substances fondues contenant des silicates, de sorte que le produit résultant possède une structure vitreuse et une résistance à la température généralement inférieure à 800 C. En plus des silicates, les laines minérales contiennent de l'oxyde de calcium, de l'oxyde d'aluminium et de l'oxyde de magnésium. La laine de verre et la laine de roche diffèrent à la fois par leur procédé de fabrication et leurs propriétés caractéristi- ques. La laine de verre, dont la résistance à la tempéra- ture est inférieure à 600 C, possède des fibres plus fi- nes et plus longues que la laine de roche et la masse spé- cifique de la laine de verre peut être par exemple seule- ment la moitié de celle de la laine de roche. Avec des laines de verre acides, la résistance à la chaleur est principalement limitée par le ramollissement et l'agglo- mération des fibres, tandis qu'avec les laines de roche plus alcalines la résistance à la chaleur est diminuée par leur tendance à la cristallisation. On utilise la laine de verre pour l'isolation thermique et la protection con- tre le bruit dans l'industrie du bâtiment, tandis que la laine de roche est un matériau isolant très utilisé pour des tuyauteries et des fours industriels. Parmi les matériaux fibreux à haute teneur en si- licate figurent également les fibres céramiques résistant à la flamme, qui sont fabriquées à partir d'oxyde d'alu- minium, oxyde de zirconium et autre. Les fibres ont un dia- mètre de quelques micromètres et une longueur de 2 à 20 cm. En outre, les fibres céramiques contiennent une grande quantité de micropores qui réduisent en partie la capacité de conduction de chaleur si leur taille reste suffisante petite. La résistance à la température des fibres cérami- ques résistant à la flamme peut s'élever jusqu'à 1200cC environ et on utilise ces fibres par exemple pour le revê- tement de divers fours de traitement thermique. La fabrication des matériaux fibreux résistant à la chaleur et résistant à la flamme est généralement effec- tuée dans des cubilots qui présentent actuellement plusieurs inconvénients, par exemple un mauvais contrôle de qualité, des problèmes d'environnement et l'augmentation du prix du coke, qui est le combustible principal. En outre, les cubilots ont seulement une petite capacité de production, car la tendance générale a été d'é- viter de longs transports de la matière, ce qui nécessite beaucoup de place. Dans ce cas, toutefois, la période de fusion dans la production de la matière devient très courte, ce qui rend plus difficile le contrôle de qualité et le pro- duit final devient donc facilement non homogène. Toutefois, la tendance actuelle est de plus en plus en faveur des fours électriques pour la fusion des matières premières des laines minérales. Lorsqu'on utilise un four électrique, on peut traiter en même temps des cuvées importantes, le processus de fabrication devient plus rapi- de, les coûts de fabrication sont réduits et le contrôle de qualité peut être mis en oeuvre plus facilement que précédemment. En outre, -le volume fondu dans un four élec- trique peut être réglé avantageusement. L'emploi d'un four électrique,tel quel,ne supprime cependant pas le fait que la matière d'alimentation est fondue en lots ou cuvées, tandis que le défibrage des laines minérales doit être effectué en continu afin d'obtenir un bon produit final. Conformément aux conditions exigées pour la laine minérale, la quantité de particules de scories non fibreu- ses contenues dans le produit final doit être minimisée. De plus, la laine minérale doit avoir une résistance mé- canique suffisante pour supporter sans cassure les opéra- tions d'emballage, ainsi qu'une bonne souplesse pneumati- que afin de procurer une capacité d'isolation adéquate par unité de masse. En outre, la laine minérale doit être dou- ce et moins elle se transforme en poudre à l'utilisation, meilleure elle est. D'autres conditions sont principalement liées aux utilisations pratiques de la laine minérale, par exemple la longueur et le diamètre des fibres, la conducti- vité thermique, la résistance à la flamme, l'homogénéité et la nature vitreuse de la matière, ainsi que sa masse spécifique et sa résistance chimique. La présente invention a pour objet d'éviter les inconvénients ci-dessus de l'art antérieur et de procurer un procédé perfectionné plus sûr pour la fabrication de matériaux fibreux résistant à la chaleur et/ou résistant à la flamme et possédant des propriétés avantageuses, lors- que la matière de départ est un laitier ou des scories pro- venant avantageusement de la production d'un métal. Le pro- cédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'on crée un écoulement sensiblement régulier et continu de matière fondue, entre le four de fusion de scories et le four de préparation de laine minérale, par l'intermédiaire d'un four de rétention de scories fondues. Pour une mise en oeuvre avantageuse du procédé suivant l'invention, -la matière première pour la laine minérale est, du fait de la nature du traitement, extraite du traitement par cuvées et transportée ensuite dans le four intermédiaire de rétention,avant d'envoyer la matière dans le four de laine de laitier proprement dit qui est utilisé pour la production de laine minérale. Conformément à l'invention, le four de rétention fonctionne entre le four de fusion de matière, qui travaille par cuvées, et le four de laine minérale à action continue, comme un tam- pon de régularisation du débit de matière fondue. Ainsi, la production de laine minérale devient un processus con- tinu qui assure une grande capacité et un faible coût de fabrication par quantité unitaire. En même temps, il est possible de prévoir avantageusement le contrôle de qualité du produit final. L'introduction des composants supplémentaires éventuellement ajoutés dans la matière de base de la laine minérale peut être effectuée, en fonction de la méthode particulière de production, avant le four intermédiaire de rétention ou seulement avant le four de laine minérale. L'alliage peut avantageusement être effectué par exemple dans la poche utilisée pour transférer la matière de base du four de fusion de matière dans le four de rétention suivant l'invention. On peut également ajouter les compo- sants additionnels dans un flux essentiellement continu de matière fondue, avantageusement créé, qui s'écoule du four de rétention dans le four de laine minérale. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du com- plément de description ci-après, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 illustre schématiquement un mode pré- féré de réalisation de l'invention, et la figure 2 est une vue de face et une coupe par- tielle suivant la ligne II-II du four de rétention dans le dispositif préféré représenté sur la figure 1. Il doit être bien entendu, toutefois, que ces des- sins et les parties descriptives correspondantes sont don- nés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'in- vention, dont ils ne constituent en aucune manière une li- mitation. On se reporte à la figure 1. La matière première pour la laine minérale est d'abord transportée, par un convoyeur vertical 1, dans un four 2 de préchauffage puis dans un four 3 de fusion de scories. Les scories fondues sont transférées dans un four 5 de rétention, au moyen d'une poche 4. Le four de rétention 5 fonctionne de sorte que l'orifice de sortie de scories fondues reste au même endroit pendant toute l'opération, ce qui permet l'écoule- ment d'un débit sensiblement continu de matière première de laine minérale vers un four 6 de laine minérale. Les composants additionnels requis dans la production de laine minérale sont également introduits dans le four 6 de laine minérale. Ces composants sont envoyés dans le four 6 à par- tir de leurs silos d'alimentation respectifs 7. Selon la composition de la laine minérale à obtenir, ces composants sont l'oxyde de calcium, l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de magnésium, l'oxyde de silicium introduisant des silicates, et de préférence l'oxyde de zirconium, l'oxyde de zinc et l'oxyde de titane ainsi que l'oxyde de chrome (III). Grâce à ces composants supplémentaires, on peut régler la vis- cosité du laitier et la température de défibrage,à des va- leurs appropriées pour chaque laine minérale. A partir du four 6 de laine minérale, la laine minérale fondue est envoyée sur une machine 8 de préparation de laine minérale o est effectué le défibrage. Le produit résultant est re- cueilli dans une chambre de collecte 9, après quoi il est transporté vers une machine d'emballage 10 ou un autre traitement. On voit, sur la figure 2, que le four de réten- tion 5 est supporté, par l'intermédiaire d'une tige de piston 11, par un vérin 12 qui peut être avantageusement hydraulique ou pneumatique. Le vérin 12 sert à régler la position du four 5 de sorte que l'orifice de sortie 13 des scories fondues ou laitier reste sensiblement au même endroit, à la fois en position et par rapport à la surface h du bain, quelle que soit la quantité de laitier contenue dans le four 5. Lorsque le four 5 est dans la position re- présentée sur la figure 2, la quantité de laitier contenue dans le four est relativement grande, par exemple immédia- tement apres l'introduction de la cuvée de fusion. Puis- que la fabrication de la laine minérale est une opération sensiblement continue, la quantité de laitier contenue dans le four 5 diminue continuellement. Afin de maintenir la surface du bain au même niveau que l'orifice 13 de sor- tie de laitier, on fait pivoter le four 5 vers la position verticale, au moyen du vérin 12, à une vitesse telle que la surface du bain reste sensiblement à une hauteur h spé- cifiée par rapport à l'orifice de sortie 13. Lorsqu'on introduit dans le four 5 une nouvelle cuvée de scories fondues ou laitier, on redescend le four 5 dans la posi- tion représentée sur la figure 2, au moyen du vérin 12, en fonction du débit d'alimentation. Ainsi, l'orifice 13 de sortie de laitier reste constamment dans une position dé- sirée par rapport à la surface du bain et on obtient un débit continu et régulier de laitier fondu. L'utilisation du procédé suivant l'invention pour la fabrication de laine minérale permet d'obtenir une capa- cité relativement grande et, en même temps, on peut mainte- nir le niveau de la surface du bain dans le four de réten- tion aussi bas que possible et sensiblement à un niveau spécifié afin d'effectuer un transfert de chaleur avanta- geux. On peut également maintenir ainsi la surface du bain dans le four de laine minérale sensiblement à un niveau spécifié. En outre, on peut prévoir un fond incliné dans le four de rétention, de sorte que ce four peut être vidé plus facilement et plns commodément qu'avant. D'autre part, on peut appliquer des revêtements différents dans les diverses parties du four, puisque dans le mode de réalisation repré- senté sur la figure 2 une partie seulement des revêtements vient en contact direct avec la substance en fusion. On peut également effectuer le changement de position du four au moyen du vérin de sorte qu'on utilise deux positions in- férieures différentes du four, de part et d'autre de l'ori- fice de sortie. Dans ce cas, le revêtement du four est sen- siblement le même dans toutes les parties et l'usure du re- vêtement peut être réduite grâce à ce changement alterné de la position du four. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'inven- tion ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre qui viennent d'être décrits de façon plus explicite; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peu- vent venir à l'esprit du technicien en la matière sans s'é- carter du cadre, ni de la portée de la présente invention. Revendications 1. Procédé de fabrication de matériaux fibreux résistant à la chaleur et/ou résistant à la flamme, la matière première utilisée étant des scories fondues ou un laitier provenant de traitements de métaux, caractérisé en ce qu'on crée un écoulement sensiblement régulier et continu de matière fondue, du four (3) de fusion de scories vers le four (6) de préparation de -laine minérale, par l'intermédiaire d'un four (5) de rétention de scories fon- dues. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface du bain dans le four de rétention (5) est maintenue sensiblement à un niveau spécifié par rap- port à l'orifice de sortie (13) de ce four. 3. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, ledit appareil comprenant au moins des moyens (3) pour la fusion des scories, des moyens (5) de rétention des scories fondues et des moyens (6, 8,9) de fabrication du matériau fibreux, caractérisé en ce que le four de rétention (5) comporte au moins un dispositif de commande (12) pour déplacer le four entre des positions de remplissage différent. 4. Appareil suivant la revendication 3, caracté- risé en ce que l'axe de rotation pour le déplacement du four (5) au moyen du dispositif de commande (12) est un axe s'étendant dans la direction longitudinale du four (5) et passant par l'orifice de sortie (13). 5. Appareil suivant la revendication 3 ou 4, ca- ractérisé en ce que le dispositif de commande (12) est un vérin hydraulique.