Brevet FR3091866A1 — publié le 20200724

Description Titre de l'invention : BILLES FRITTEES D'ALUMINE-ZIRCONE Domaine technique [0001] La présente invention se rapporte à des billes frittées d'alumine-zircone, à un procédé de fabrication de ces billes, et à l'utilisation de ces billes en tant qu'agents de broyage, agents de dispersion en milieu humide ou pour le traitement de surfaces. Technique antérieure [0002] Les industries des peintures, encres, colorants, laques magnétiques, ou composés agrochimiques utilisent des billes pour la dispersion et l'homogénéisation de constituants liquides et solides. [0003] L'industrie minérale met en oeuvre des billes pour le broyage fin de matières éven- tuellement prébroyées à sec par des procédés traditionnels, notamment pour le broyage fin de carbonate dc calcium, d'oxyde de titane, de gypse, de kaolin et de minerai de fer. [0004] Dans le domaine du inicrobroyage, on connaît le sable à particules arrondies, les billes de verre, les billes métalliques et les billes céramiques. Le sable à particules arrondies, comme le sable d'OTTAWA par exemple, est un produit naturel et bon marché, mais inadapté aux broyeurs modernes, pressurisés et à fort débit. En effet, le sable est peu résistant, dc faible densité, variable en qualité et abrasif pour le matériel. Les billes de verre, largement utilisées, présentent une meilleure résistance, une plus faible abrasivité et une disponibilité dans une gamme de diamètres plus large. Les billes métalliques, notamment en acier, présentent une faible inertie vis-à-vis des produits traités, entraînant notamment une pollution des charges minérales et un grisaillement des peintures, et une densité trop élevée nécessitant des broyeurs spéciaux. Elles impliquent notamment une forte consommation d'énergie, un échauffement important et une sollicitation mécanique élevée du matériel. Les billes en matière céramique ont une meilleure résistance que les billes de ven-e, une densité plus élevée et une excellente inertie chimique. [0005] Les billes présentent classiquement une taille comprise entre 0,005 et 10 mm. [0006] On peut distinguer : les billes céramiques fondues, généralement obtenues par fusion de composants céramiques, formation de gouttes sphériques à partir de la matière en fusion, puis solidification desdites gouttes, et les billes céramiques frittées, généralement obtenues par un façonnage à froid 2 d'une poudre céramique, puis une consolidation par cuisson à haute température. [0007] A la différence des billes frittées, les billes fondues comportent le plus souvent une phase vitreuse intergranulaire très abondante qui vient remplir un réseau de grains cristallisés. Les problèmes rencontrés dans leurs applications respectives par les billes frittées et par les billes fondues, et les solutions techniques adoptées pour les résoudre, sont donc généralement différents. Par ailleurs, du fait des différences importantes entre les procédés de fabrication, une composition mise au point pour fabriquer une bille fondue n'est pas adaptée a priori pour fabriquer une bille frittée, et réciproquement. [0008] Une application très spécifique est l'utilisation de billes comme média de broyage, notamment pour broyer finement des matières minérales, inorganiques ou organiques. Dans cette application, les billes sont dispersées dans un milieu aqueux ou un solvant, dont la température peut dépasser 80°C, et subissent des frottements par contact avec la matière à broyer, par contact mutuel et par contact avec les organes du broyeur. La durée de vie des billes dépend alors directement de leur résistance à l'usure dans ce milieu aqueux ou solvant. [0009] Afin d'augmenter les rendements des opérations de broyage, les billes de broyage doivent être de plus en plus résistantes à l'usure, tout en présentant une résistance élevée à la dégradation dans un milieu liquide chaud, en particulier lorsqu'elles sont en contact avec une eau à plus de 80°C, ces conditions étant appelées ci-après « conditions hydrothermales ». [0010] On connait les billes de broyage en alumine-zircone, la zircone étant stabilisée sous la forme cristallographique quadratique. Ces billes présentent une bonne résistance à l'usure. Cependant, leur résistance en conditions hydrothermales est limitée. [0011] 11 existe un besoin de billes d'alumine-zircone présentant une résistance en conditions hydrothermales améliorée, sans dégradation substantielle de la résistance à l'usure. [0012] Un but de l'invention est de répondre, au moins partiellement, à ce besoin. Résumé de l'invention [0013] L'invention concerne une bille frittée, présentant : les phases cristallisées suivantes, en pourcentages en masse sur la base des phases cristallisées et pour un total de 100% : zircon