Brevet FR2841895A1 — publié le 20040109

MA TERIAUA BASE DE CHAUX CONSTITUE DE CaO PARTIELLEMENT HYDRATE, PROCEDE DE PREPARA TION ET UTILISATION EN TANT QUE LIANT, CAPTEUR D'EA U ET/OU SOURCE D 'ENERGIE DOMAINE DE L 'INVENTION La présente invention a trait à (i) un matériau à base de chaux constitué de CaO partiellement hydraté en Ca(OH)2, en tant que produit industriel nouveau, (ii) son procédé de préparation et (iii) son utilisation en tant que liant, capteur d'eau et/ou source d'énergie, en particulier dans la réalisation d'articles o la chaux intervient en tant qu'agent liant, suppresseur d'eau et/ou source d'énergie. ARTANTERIEUR On sait que la réaction: CaO + H20 -> Ca(OH)2 (1) est exothermique, immédiate et complète. Elle se déclenche énergiquement dès que l'oxyde de calcium est en contact avec de l'eau, et s'achève très rapidement. En pratique, avec le CaO actuellement disponible sur le marché, la cinétique de la réaction 1 est très élevée: on a une durée inférieure ou égale à 3 minutes entre la mise en contact de CaO et H20 et la transformation de tous le CaO en Ca(OH)2. Ainsi avec le CaO produit par les fours à chaux droits ou rotatifs, cette durée est en général inférieure à 5 minutes. Cependant, dans certains cas, l'hydratation du CaO produit dans les fours à coke peut avoir une cinétique plus lente: la réaction se déclenche sans retard lors de la mise en contact de CaO et de H20 puis s'achève en 15 minutes au plus après ladite mise en contact. BUT DE L'INVENTION Il se trouve que l'on a intérêt à retarder la réaction 1 après la mise en contact de CaO et de H20, soit pour mieux façonner l'article o la chaux va intervenir en tant que liant, capteur d'eau et/ou source d'énergie, d'une part, soit encore pour mieux protéger l'environnement, d'autre part. La réaction 1 réalisée dans un confinement restreint (notamment un réacteur de faibles dimensions) peut être explosive. CaO répandu sur les plantes 2 2841895 détruit celles-ci. Quand CaO vient en contact avec un oeil, il faut en moins de 2-3 minutes traiter cet oeil avec une eau tamponnée à pH 5 et physiologiquement acceptable pour le sauver. Selon l'invention, l'on se propose de fournir une nouvelle solution technique pour retarder le déclenchement de la réaction 1, sans faire appel à une quantité importante d'une charge minérale servant de diluant solide de CaO. OBJET DE L 'INVENTION La nouvelle solution technique que l'on préconise pour résoudre le problème du retard du déclenchement de ladite réaction I repose sur la mise en oeuvre d'un matériau à base de chaux constitué de CaO partiellement hydraté au préalable en Ca(OH)2. On a un effet découvert de façon surprenante que le CaO partiellement hydraté, mis en réaction avec H20, ne réagit qu'après un certain temps de latence. Selon un premier aspect de l'invention on fournit un matériau à base de chaux, caractérisé en ce qu'il est constitué d'oxyde de calcium partiellement hydraté au préalable, et en ce qu'il présente après mise en contact avec de l'eau un déclenchement de la réaction 1: CaO + H20 -> Ca(OH)2 (1) retardé d'au moins 20 minutes. Selon un second aspect de l'invention on fournit un procédé pour préparer ledit matériau à base de chaux, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on fait réagir, suivant la réaction 1, et sous agitation, un excès de CaO par rapport aux conditions stoechiométriques. Selon un troisième aspect de l'invention on fournit une utilisation dudit matériau en tant que liant, capteur d'eau et/ou source d'énergie. DESCRIPTION SUCCINTE DU DESSIN Dans la figure 1 du dessin annexé, on a représenté dans le système (Y, t) les courbes relatives à l'évolution de la réaction 1 pour illustrer la cinétique de ladite réaction 1 selon que l'oxyde de calcium a été ou non préalablement partiellement hydraté. Y représente le pourcentage en poids de Ca(OH)2, formé au cours de la réaction (i.e. le pourcentage de CaO qui a été hydraté), en fonction de la durée de réaction t exprimée en minutes. La figure 1 représente la cinétique d'un CaO produit de façon usuelle; la courbe 2 représente la cinétique d'un matériau selon l'invention constituée de CaO préalablement et partiellement 3 2841895 hydraté [ayant ici une teneur en Ca(OH)2 de 10 % en poids et une teneur en CaO de 90 %]. DESCRIPTION DETAILLEE DE L 'INVENTION D'un point de vue pratique, le matériau à base de chaux selon l'invention aura une capacité d'hydratation inférieure ou égale à 95 % de celle d'une chaux à réactivité classique. En d'autres termes, le matériau selon l'invention contiendra au moins 5 % en poids de Ca(OH)2; avec un tel matériau le retard à l'hydratation présence d'eau sera ajustable dans un intervalle allant de2O minutes à plus de 2 h. De façon avantageuse, le matériau à base de chaux selon l'invention sera io constitué d'oxyde de calcium (90 à 95 % en poids) préalablement et partiellement hydraté en hydroxyde de calcium (10 à 5 % en poids). De façon avantageuse, le retard à l'hydratation peut être ajusté dans un intervalle allant de 20 minutes à plus de 2 h, notamment par le choix de la teneur initiale en Ca(OH)2 dans le CaO partiellement hydraté au préalable. Cette teneur initiale sera supérieure ou égale à 5 % en poids. Le retard à l'hydratation augmente avec la teneur initiale en Ca(OH)2 dans le CaO partiellement hydraté. De façon pratique, le procédé de l'invention comprendra la réaction de CaO avec H20 sous agitation, o CaO est en excès par rapport aux conditions stoechiométriques. A titre d'exemple, en faisant réagir 1 000 parties en poids de CaO divisé avec 100 parties en poids de H20, la température du milieu réactionnel (en mouvement au moyen d'un agitateur rotatif fournissant une force de cisaillement convenable) s'élève rapidement et volatilise une partie importante de l'eau fournie. Après refroidissement, il reste de l'oxyde de calcium (environ 90 % en poids) partiellement hydraté en Ca(OH)2 (environ 10 % en poids de Ca(OH)2). Quand cet oxyde de calcium est mis en contact avec de l'eau, il demeure du point de vue réactionnel substantiellement inerte jusqu'à ce que l'hydratation se développe rapidement. Grâce à cette inertie, le matériau à base de chaux selon l'invention est utile pour la préparation d'un article façonnable dans lequel la chaux intervient en tant qu'agent liant et/ou suppresseur d'eau. En effet, tant que l'hydratation ne se développe pas rapidement, on a la possibilité de manipuler et façonner le produit que l'on veut consolider par la mise en oeuvre de la réaction 1. Avec ce matériau, il est notamment possible de fabriquer tout article nécessitant de l'eau pour son façonnage (notamment terre, argile ou ciment). Un tel article peut être moulé sans difficulté, l'eau utilisée pour sa préparation étant éliminée par évaporation, d'une part, et captée dans la formation de Ca(OH)2, d'autre part. Ce matériau peut également être utilisé pour la réalisation de crépis et revêtements nécessitant un assèchement ou permettant l'assèchement des surfaces ainsi recouvertes. On préconise en particulier un article contenant de la chaux, caractérisé en ce qu'il est élaboré à partir d'un mélange comprenant: (a) un matériau à base de chaux constitué de CaO partiellement hydraté au préalable en Ca(OH)2 et qui est sous forme divisée (notamment poudre ou granulat), (b) de l'eau pour compléter la réaction 1, et (c) le cas échéant, une charge minérale ou organique sous forme divisée (notamment poudre ou granulat voire liquide), puis durci par la réaction 1, ledit mélange étant façonnable pendant au moins 20 minutes avant son durcissement. Comme exemple de charge (c) minérale, on peut notamment citer la terre, l'argile, le ciment. Comme exemple de charge (c) organique, on peut notamment citer les agents superplastifiants et les peintures organiques. Selon un mode de mise en oeuvre particulier, la composition (a) + (b) + (c) peut être liquide, notamment dans le cas d'un lait de chaux présentant une capacité d'hydratation du fait de la présence de CaO. Contrairement au lait de chaux traditionnel o tous le CaO présent a été transformé sous forme hydratée Ca(OH)2, on a ici un liquide substantiellement inerte pendant le temps de latence (i.e. retard à l'hydratation) et contenant encore du CaO utile pour mettre en oeuvre la réaction 1. On recommande, en tant que lait de chaux "actif' (i.e. contenant CaO), un article contenant de la chaux et élaboré à partir d'un mélange comprenant: (a) un matériau à base de chaux constitué de CaO partiellement hydraté au préalable en Ca(OH)2 et qui est sous forme divisée, (b) de l'eau en quantité suffisante pour mise en suspension, et (c) une charge organique qui est un superplastifiant, ce mélange, qui se présente sous forme de suspension, étant stable pendant au moins 20 minutes. Ce lait de chaux "actif', qui peut être homogénéisé, est utilisable notamment pour durcir les boues, en réagissant (eu égard au CaO qu'il renferme) avec l'eau qu'elles contiennent. Globalement ce lait de chaux "actif' absorbe l'eau des boues et durcit lesdites boues. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mieux compris à la lecture qui va suivre d'exemples de réalisation nullement limitatifs mais fournis à titre d'illustration. EXEMPLE I On fait appel à 1 kg de chaux (CaO) divisée (poudre ou granulat) ayant une capacité d'hydratation de 100 % et présentant selon la réaction 1 une durée totale de réaction inférieure à 5 minutes entre la mise en contact de CaO avec H20 et l'achèvement de ladite réaction. Cette chaux a une cinétique représentée par la courbe 1 de la figure 1. Dans cette chaux agitée au moyen d'un agitateur rotatif, on verse 0,1 kg d'eau. La réaction se déclenche spontanément. Une portion de l'eau est évaporée par la chaleur produite, la portion restante servant à l'hydratation de CaO en Ca(OH)2. L'on obtient de l'oxyde de calcium ayant une capacité d'hydratation de %, c'est-à-dire CaO (approximativement 90 % en poids) partiellement hydraté en Ca(OH)2 (approximativement 10 % en poids). Le matériau à base de chaux ainsi obtenu, quand il est mis en contact avec H2O, présente un retard à l'hydratation égal ou supérieur à 20 minutes (voir courbe 2 de ladite figure 1) et ajustable au-delà, le cas échéant. EXEMPLE 2 (Comparatif) Pour comparaison, on a étudié la cinétique d'hydratation d'un mélange obtenu par incorporation sous agitation de 10 % en poids de Ca(OH)2 et de 90 % en poids de CaO. Ce mélange, quand il est mis en contact avec H20 se transforme spontanément, sans retard à l'hydratation, en Ca(OH)2 en moins de 5 minutes. Du point de vue cinétique, on obtient une courbe similaire à la courbe 1 de la figure 1, avec la différence qu'elle part de la valeur Y = 10 au lieu de Y = 0, du fait de la teneur initiale de 10 % en poids de Ca(OH)2. EXEMPLE 3 On prépare un mélange à partir de 100 parties en poids du matériau de l'exemple 1 divisé, 80 parties en poids d'eau et 450 parties en poids d'argile divisée, sous malaxage. Ce mélange est réparti dans des moules o la réaction 1 a lieu, la chaleur libérée chassant l'eau en excès. Le matériau à base de chaux selon l'invention intervient ici, en tant que réactif et source d'énergie. La mise en oeuvre du procédé de l'exemple 3 permet de faciliter, voire même supprimer, le séchage indispensable avant la cuisson de l'article moulé ainsi obtenu. EXEMPLE 4 On prépare un lait de chaux à partir du matériau obtenu à l'exemple 1, d'un superplastifiant et d'une quantité d'eau suffisante pour mise en suspension, cette eau étant introduire en dernier dans le mélange du matériau de l'exemple 1 avec le superplastifiant. Un tel lait présente une capacité d'hydratation inférieure ou égale à 95 % de celle d'un CaO à réactivité classique. EXEMPLE 5 On mélange le lait de chaux obtenu à l'exemple 4 avec une boue industrielle pendant le temps de latence selon l'invention, qui est supérieur à 20 minutes. A l'issue du temps de latence, l'hydratation du CaO présent assure la prise en masse de la boue. REVENDICATIONS 1. Matériau à base de chaux, caractérisé en ce qu'il est constitué d'oxyde de calcium partiellement hydraté au préalable, et en ce qu'il présente après mise en contact avec de l'eau un déclenchement de la réaction 1: CaO + H20 - Ca(OH)2 (1) retardé d'au moins 20 minutes. 2. Matériau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'oxyde de calcium contient au moins 5 % en poids de Ca(OH)2, avantageusement ledit matériau peut notamment contenir 90 à 95 % en poids d'oxyde de calcium et 10 à % en poids d'hydroxyde de calcium. 3. Matériau suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il présente un déclenchement de la réaction 1 retardé de 20 minutes à plus de deux heures. 4. Procédé de préparation d'un matériau à base de chaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on fait réagir, suivant la réaction 1, et sous agitation, un excès de CaO par rapport aux conditions stoechiométriques. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'on fait réagir 1 kg de CaO avec 0,1 kg de H20 pour obtenir un oxyde de calcium contenant approximativement 10 % en poids de Ca(OH)2. 6. Utilisation d'un matériau suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'on fait appel audit matériau en tant que liant, capteur d'eau et/ou source d'énergie. 7. Utilisation suivant la revendication 6, pour la préparation d'un article façonnable, dans lequel la chaux intervient en tant qu'agent liant, suppresseur d'eau et/ou source d'énergie. 8. Article contenant de la chaux, caractérisé en ce qu'il est élaboré à partir d'un mélange comprenant: (a) un matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, qui est sous forme divisée, (b) de l'eau pour compléter la réaction 1, et (c) le cas échéant, une charge minérale ou organique sous forme divisée, puis durci par la réaction 1, ledit mélange étant façonnable pendant au moins 20 minutes avant son durcissement. 9. Article contenant de la chaux, caractérisé en ce qu'il est élaboré à partir d'un mélange comprenant: (a) un matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, qui est sous forme divisée, (b) de l'eau pour mise en suspension, et (d) une charge organique qui est un superplastifiant, ce mélange, qui se présente sous forme de suspension étant stable pendant au moins 20 minutes. 10. Article suivant la revendication 9, caractérisé en cequ'il se présente sous la forme d'un lait de chaux contenant du CaO, et est notamment utilisable pour durcir les boues.