Brevet FR2610616A1 — publié le 19880812

La présente invention concerne des procédés et des matériaux pour l'amélioration des qualités des laitiers silico-calciques. A base des laitiers silico-calciques, on obtient un silicate de calcium - métasilicate de calcium Si 2 Ca O. Le métasilicate de calcium peut être un produit naturel (minerai wollastonite) ou un produit synthétique, mélange fondu de Si O, 2 et Ca O (sous formes diverses, par exemple calcaire). De certaines fabrications chimiques, métallurgiques, électrométallurgiques résultent des laitiers silico-calciques. Pour arriver à un métasilicate, il faut ajouter ou de la silice (Si 02) et/ou de la chaux (Ca O) ou laitiers, en vue de réaliser le rapport 1 mol Si 02 pour 1 mol Ca O en poids 60 parties Si 02 pour 56 parties Ca 0. Les métasilicates de calcium peuvent être utilisés dans la céramique, verrerie, métallurgie, sidérurgie, soudures diverses (par exemple : soudure autogène). En général, les laitiers silico-calciques contiennent, en dehors de Si 02 et Ca 0, du soufre, fluor, phosphore, etc... sous formes diverses, comme sulfates, fluorure, phosphate de calcium, sels complexes, sels mixtes, qui peuvent être considérés comme impuretés pouvant empêcher l'utilisation des laitiers silico-calciques. Notre brevet concerne les procédés et matériaux pour l'amélioration des qualités des laitiers silico-calciques, en vue d'obtenir un métasilicate de calcium Si 2 Ca O Si 03 Ca ayant 1 mol Si 02 pour 1 mol Ca 0, en poids 60 parties Si 02 pour 56 parties Ca 0, ayant une teneur très réduite en S, F, P. On traite le laitier fondu par addition de la silice et/ou de la chaux, par inoculation : la quantité à ajouter est calculée de façon qu'on arrive à un métasilicate de calcium 1 mol Si 2 pour 1 mol Ca O. Si le laitier est sous forme solide, on mélange le laitier avec des additifs silice (sable, quartz, poudre de silice) et/ou chaux FCa 0, calcaire Ca C03, silicaté de calcium (Si 02n (Ca 0m ].- Les additifs sont calculés pour arriver au rapport 1 mol Si O2 pour 1 mol Ca O. Le mélange est ensuite fondu. On traite ainsi les laitiers liquides pour éliminer les impuretés S, F, P, par des additifs oxydo-réducteurs ou réducteurs a) solides comme carbone sous forme de graphite, coke, anthracite, lignite, b) gazeux comme monoxyde ou/et bioxyde de carbone, hydrogène. Les gaz qui se forment ou qui existent solubilisés sont entraînés par le barbotage ou brassage des gaz introduits comme argone, azote, air. Par exemple, le phosphate tricalcique qui peut rester dans le laitier réagit avec l'agent de réduction On réalise une transformation plus complète du phosphate. On obtient des produits volatiles. Les traitements des laitiers fondus peuvent être réalisés par divers procédés 1.- Traitement dans le chenal de coulée du laitier fondu en sortant du four 2.- Traitement dans les poches de coulée. 3.- Dans divers fours : fours rotatifs, fours-lits fluidisés, fours-tunnels, fours à chambres, fours à creusets, fours à bassin, fours à cuve, cubilots, etc.,. Quelques exemples des traitements d'un laitier ayant la composition suivante : Si 2 42-43 % Ca 0 45-80 m S 0,8-O,9S(sous forme de sulfate) P û,7-O,9 Exemple N 1 Simple chauffe à 1300-13500 pendant une heure. On diminue le S ------) 0,01 % P ------) 0,60 % Exemple N 2 : On ajoute 5 % NH4 NO3. On chauffe à 1300-1350 C pendant une heure. On diminue le S ------) 0,01 % P ------) 0,40 % Exemple Na 3 : On mélange le laitier avec 5 % poudre de silice et 0,5 % poudre de graphite ; on chauffe à 1300-1350 C pendant une heure. On obtient un produit ayant Si 02 48,5 % Ca 0 47,8 % P S ppm F ppm P C Exemple N 4 : On mélange le laitier avec 8 % silice poudre et 0,8 S graphite poudre ; on chauffe à 1300-1350 C pendant une heure. On obient un produit ayant Si 2 50 ó Ca 0 47,8 % P S ppm C REVENDICATIONS 1) Procédés pour l'amélioration des qualités des laitiers silico-calciques, caractérisés par l'addition de silice, sable, quartz, silex, chaux, calcaire, silicate de calcium, en vue d'obtenir un métasilicate de calcium Si 2 Ca O = Si 03 Ca 1 mol Si 02 pour 1 mol Ca O 60 parties Si 2 pour 56 parties Ca 0 caractérisés par introduction des additifs oxydo-réducteurs ou réducteurs, en vue d'éliminer les impuretés comme soufre, fluor, phosphore sous forme de sulfates, fluorures, phosphates. 2) Procédés selon revendication 1 caractérisés en ce que les agents de réduction peuvent être solides, comme charbon sous formes : graphite, coke, anthracite, lignite. 3) Procédés selon revendications 1 et 2 caractérisés en ce que les agents additifs peuvent réagir avec les sulfates, peuvent être solides comme : sels d'amonium, comme chlorure d'amonium NH4 Cl, nitrate d'amonium N03 NH4, phosphates d'amonium P04 (NH4)3 , carbonates d'amonium C03 (NH2)2. 4) Procédés selon l'ensemble des revendications 1 à 3 caractérisés en ce que la réduction a lieu par insuflation des gaz oxydo-réducteurs ou réducteurs tels que hydrogène, amoniac, oxyde de carbone, bioxyde de carbone. 5) Procédés selon l'ensemble des revendications 1 à 4, caractérisés par barbotage ou brassage des gaz obtenus pendant la réduction ou la réaction avec l'additif et/ou par des gaz neutres comme argone, azote, air. 6) Procédés selon l'ensemble des revendications 1 à 5, caractérisés en ce que l'on traite les laitiers solides ou liquides en fusion > 13000C. 7) Procédés selon l'ensemble des revendications 1 à 6, caractérisés par le fait que le traitement peut être réalisé sur les laitiers fondus, dans le chenal de coulée ou dans les poches de coulée. 8) Procédés selon l'ensemble des revendications 1 à 7, caractérisés par le fait que le traitement peut être réalisé sur les laitiers solides mélangés avec les additifs solides et ensuite fondus dans des fours industriels tels que fours rotatifs, fours-lits fluidisés, fours tunnels, fours à chambres, fours avec bassin de fusion, fours à creusets, fours à cuves, cubilots. 9) Procédés selon l'ensemble des revendications 1 à 8, caractérisés en ce que les traitements sont réalisés aux températures 400-15000C, pendant 30 minutes à 10 heures.