<Desc/Clms Page number 1>
Perfectionnements à la fabrication de produits moulés.,
On a déjà eu l'idée de fabriquer des mastics et ci- ments dits "antiacides", en utilisant comme agglomérant du . silicate de soude en présence d'un catalyseur déterminant la prise de ce dernier, tel, par exemple, que le fluosilicate de soude, et d'un agent mouillant. Le fluosilicate de soude pro- voque, comme on le sait, la décomposition du silicate de soude avec formation de silice.' naissante et c'est cette dernière qui, une fois libérée, se combine avec les corps siliceux ren-' fermés dans les poudres inertes servant à la confection de ces ciments et mastics en assurant l'agglomération entre elles @
<Desc/Clms Page number 2>
des différentes particules de matière.
L'agent mouillant faci- lite la préparation des pâtes, augmente leur fluidité et amélio- re l'adhérence des ciments et mastics terminés.
Ces ciments et mastics, qui comprennent, en pratique, une proportion élevée de silicate de soude, sont appliqués à la spatule et à la truello.
Or, il a été découvert, conformément à la présente invention, duc à la collaboration de Monsieur Georges PASSELECQ et de Monsieur .;'lexis SEMENOFF dans les services de la Société demanderesse, que l'on pouvait appliquer dos mélanges de ce genre à la fabrication de produits moulés de haute qualité et do forme déterminée à partir de matières pulvérulentes de natu- res diverses, en faisant intervenir des proportions particuliè- rement réduites de silicate de soude.
L'invention assure notam- ment l'obtention de produits moulés présentant un rendement élevé en matières agglomérées utiles, en même temps qu'une liai- son très solide des particules de matières qui les constituent, Elle permet on outre, pour une môme pression de moulage, d'obte- nir des produits moulés présentant une compacité et par suite une densité apparente plus élevée que les agglomérés fabriqués par la plupart dos procédés connus. Inversement, pour l'obtention d'une densité donnée des produits moulés, elle donne la possibi- lité d'utiliser uno pression de moulage sensiblement plus faible que les pressions généralement utilisées dans les procédés d'ag- glornération connus jusqu'à présent.
Le procédé suivant l'invention est essentiellement caractérisé en cc que l'on mélange la masse pulvérulente à ag- gloméror et à mouler avec une proportion réduite de silicate de soude en solution et avec un corps susceptible de décomposer ce dernier en donnant lieu à la formation de silice naissante pro-
<Desc/Clms Page number 3>
pre à assurer la prise du mélange, en présence d'un agent dis- persant-mouillant, ot on ce que l'on moule le mélange ainsi obtenu.
L'agent dispersant-mouillant utilisé conformément à l'invention diminue la tension superficielle du liquide et per- met de répartir uniformément et on couche extrêmement mince le silicate de soude autour de toutes les particules de matière à agglomérer. Par conséquent, en opérant en présence d'un agent dispersant-mouillant, la proportion de silicate de soude à em- ployer pour obtenir une bonne agglomération peut être considé- rablement réduite par rapport à celle qui serait nécessaire si le mélange était effectué en l'absence d'un tel agent disper- sant-mouillant. En général, utilisant une solution de silicate. de soude présentant une concentration de 36 Bé à 39 Bé, cette proportion peut varier de 2 à 8 % en poids par rapport à la masse pulvérulente à agglomérer.
La réaction de décomposition du silicate de soude, peut être, notamment, de façon connue,une réaction catalytique, le corps ajouté à la masse pulvérulente pour effectuer cet'te décomposition jouant alors uniquement, ou principalement, le rôle d'un catalyseur. Comme corps susceptibles de jouer ce rôle, on peut utiliser, par exemple, les fluosilicates, fluo- titanates, fluotungstates, fluozirconates de soude ou'de potas- se. Dans certains cas, qui seront précisés ci-après, on peut également utiliser pour le même but de la silice impalpable fraîchement broyée. Pour utiliser la quantité la plus réduite de catalyseur, il semble désirable que le rapport SiO2 du
Na20 silicate de soude soit au moins égal à 3,2.
Toutefois ce rap- port no doit pas dépasser de préférence la valeur de 3,35 afin do ne pas nuire à la réaction de formation de silice naissante.
<Desc/Clms Page number 4>
On peut aussi rocourir à une véritablo réaction sto- ochiométrique en provoquant la floculation de la silice nais- sante par tout réactif ayant un pH inférieur à celui de la. so- lution do silicate de soude ou contenant ou susceptible de libérer une molécule d'acide libre dont l'acidité soit au moins égale à colle do la silice. Dans cet ordre d'idées, on peut utiliser pour réaliser cette réaction, des bicarbonates ou des tricarbonatos qui, en présence d'eau, mettent en liberté de l'acide carbonique, ou encore un sulfato, comme par exemple le sulfate d'alumine qui, en s'hydrolysant donne naissance à do l'acide sulfurique.
On peut aussi utiliser un sulfuro capable de libérer par hydrolyse de l'hydrogène sulfuré qui agit alors comme.acide faible, ou un composé organique tel que l'ortho ou le paratoluène sulfochlorure donnant naissance par hydrolyse à un ou des acides. Les expériences faites jusqu'à cc jour som- blent avoir fait apparaître que, dans le cas d'une réaction de décomposition stoechiométriquo, le rapport SiO2/Na2O du silicate de soude peut descendre jusqu'à environ 2,5.
Selon les cas, la réaction de décomposition du sili- cate de soude peut être plus ou moins rapide. Il convient qu'elle soit suffisamment lente pour permettre à l'opérateur d'effectuer les manipulations nécessaires avant que la prise soit complète, mais suffisamment rapide pour réduire le temps d'agglomération à une durée compatible avec les nécessités in- dustrielles, Suivant les nécessités, on choisira un catalyseur agissant plus ou moins rapidement.
La liaison dos particules de matière pulvérulente à agglomérer peut, selon les cas, résulter de la fixation do la silice naissante formée par la décomposition du silicate de soude sur des éléments constitutifs de la matière à agglomérer
<Desc/Clms Page number 5>
ou contenus dans cette dernière, soit sur des corps introduits à cet effet dans la matière à agglomérer. C'est einsi, par exemple, que lorsque la matière pulvérulente à agglomérer con- tient des corps siliceux (silice libre ou silicate), il est probable que la silice naissante libérée se combine superfici- ellement avec ces corps pour former des silicates complexes qui assurent l'agglomération désirée.
S'il d'agit d'agglomérer un métal à l'état do poudre ou de limaille, il semble que la silice maissanto résultant de la décomposition du silicate de soude forme avec le métal ou avec l'oxyde de la couche super- ficiolle un silicate en faible proportion mais suffisante pour lier entre elles fos particules métalliques.
Si, au contraire, la matière à agglomérer ne renfer- me pas de corps susceptibles de constituer des points de combi- naison pour la silice naissante libérée, on peut ajouter à cette matière des substances propres à remplir cette fonction, par exemple de la silice fine, impalpable, fraîchement broyée.
Dans ce cas, la silice introduite on cet état dans la matière à agglomérer semble jouer, non seulement le r8le de points do combinaison pour la silice naissante, mais encore celui de ca- talyseur de décomposition pour le'silicate de soude. On peut également - s'il s'agit d'agglomérer un combustible pulvérulent par exemple, et bion quo cotte mesure puisse apparaître à pro- mière vue comme étant absolument contre-indiquée - ajouter à ce dernier un peu do cendres on vue de provoquer la formation dospoints do combinaison pour la silice naissante libérée.
Par le procédé suivant l'invention, on peut agglomé- ror d'une manière générale les matières -.l'ayant pas tendance au foisonnement, et notamment : les limailles de métaux ferreux (fonto, acier otc.) ot non,ferreux (cuivre, bronze, zinc, alu-
<Desc/Clms Page number 6>
minium, magnésium, etc. ) les sables do fonderie argileux ou si- liceux et on général les matières inertes contenant en Mélange de la silice libre ou un silicate ; lesminerais pulvérulents ou en poudres de flottation ou autres, avec ou sans additions né- cessaires à leur emploi en métallurgie, telles que charbon ou coke de réduction, éléments de laitiers correcteurs pour l'éli- mination des impuretés du métal final, etc.);
les poussières de haut-fourneaux ou d'' fours à métaux blancs contenant ou non des poussières de coke ou autres ; matériaux et produits pour re- vêtements réfractaires tels silice, matériaux silico-alumineux, zircon (silicate de zirconium) etc....; du graphite traité ou non, avec ou sans addition d'autres matières; du mica en petits morceaux ou en poudres; des ciments à froid; des 'combustibles n'ayant pas tendance au foisonnement, tels que charbon de bois, certaines houilles et on général toutes matières charbonneuses distillées à haute ou basse température.
Comme agents dispersants-mouillants, pour la réalisa- tion de l'invention, on peut utiliser, par exemple, les produits de condensation et de sulfonation des hvdrocarbures aromatiques et de leurs dérivés avec les aldéhydes, les alcoyl- et aralcoyl- naphtalènes sulfonates, les dérivés sulfonés des corps gras, des alcools gran, des acides gras, des amidos d'acides gras, des amines dérivées d'acides gras, des esters d'acides gras, les pro- duits da sulfonation das résidus de distillation de l'aldéhyde benzoïque, les produits solubles dans l'eau résultant de l'ac- tion de l'oxyde d'éthylène sur les corps insolubles dans l'eau contenant un hydrogène réactif et autres produits analogues;
des substances d'origine végétales possédant dos propriétés disper- santes et moussantes comme la réglisse, la saponine, les pro- duits d'hydrolysa des matires albuminoïdes, les lessives rési- duelles du traitement des matières ligneuses par les sulfites.
<Desc/Clms Page number 7>
Le poids du catalyseur, si l'on recourt à une réac- tion catalytique, et le poids du mouillant sont (dans certaines limites) pratiquement indépendants du poids du silicate de soude mis en jeu. Plus il y a de mouillant 'et de catalyseur, dans des limites qui ne constituent pas un excès, plus la den- sité du comprimé obtenu est élevée et plus la prise est rapide'.
En général, on obtient une bonne agglomération dans un temps permettant les manipulations, sans avoir à apporter une hâte particulière, avec 6 % de catalyseur et 2 % de mouillant rap- portés au poids du silicate de soude à 36 Bé.
Dans la réalisation pratique de l'invention, on peut mélanger la matière pulvérulente à agglomérer avec le cataly- seur de prise, le dispersant-mouillant, et éventuellement .la substance destinée à former les points de combinaison pour la silice naissante si la matière à agglomérer n'en comporte pas par elle-même et ajouter ensuite le silicate de soude.
Par moulage au moyen d'appareils à mouler tels que, par exemple, des machines à mouler ou des boudineuses, le mé- lange, ainsi constitué, est amené sous la forme d'objets mou- lés selon l'invention.
Il y aura avantage à vibrer ou à porvibrer (légère- ment ou beaucoup) le mélange avant de le soumettre à la compres- sion. On emploiera à cet effet de préférence des vibreuses à réaction verticale.
Si l'on désire obtenir des agglomérés présentant une densité élevée, il convient de choisir la granulométrie des matières pulvérulentes entrant dans la constitution du mélange à agglomérer de façon que les particules les plus peti- tes soient susceptibles de remplir aussi complètement que pos- sible les espaces vides compris entre les particules les plus
<Desc/Clms Page number 8>
grosses. Il convient de remarquer que, grâce à l'invention, la pression nécessaire à l'obtention d'agglomérés de densité élevée est fortement abaissée par rapport aux procédés d'agglo- mération antérieurs. C'est ainsi que dans beaucoup de cas une simple presse à main, telle que celle qui est utilisée pour faire des agglomérés de mâchefer et d'un liant hydraulique, est suffisante.
Lorsqu'il s'agit d'appliquer l'invention à la cons- titution des noyaux de fonderie devant présenter des qualités particulières de résistance mécanique et en môme temps une friabilité après moulage suffisante pour se prêter à un dessa- blage facile, - par exemple dans le cas de noyaux très longs et très minces et que l'on ne peut pas supporter dans leur lon- gueur, tels que les noyaux servant à la fabrication de radia- teurs pour le chauffage-, on peut, conformément à la présente invention, on même temps que l'on met en oeuvre une proportion de silicate de soude propre à assurer la résistance voulue de l'agglomérat, ajouter au mélange une substance qui, tout en ne possédant pas de propriété sensiblement nuisible à l'agglomé- ration, ou même possédant par elle-même un certain pouvoir ag- glomérant,
soit susceptible d'être détruite par la chaleur dé- veloppée lors de la coulée. Des substances convenant particu- lièremont bien pour ce but sont les polyalcools et notamment les glycols et la glycérine. A défaut de telles substances, on peut aussi utiliser de la sciure do bois, des balles de riz ou autres céréales etc. L'addition de matières de ce genre au mélange à agglomérer pourra être également avantageuse dans les cas où, sans rechercher une résistance particulièrement grande des noyaux, on a intérêt, en raison de la forme de ceux- ci, à rechercher une plus grande facilité de dessablage.
<Desc/Clms Page number 9>
Voici à titre d'indication, certains exemples de réalisation do l'invention : Exemple 1.
Pour faire des agglomérés de poussier de coke, on prend du poussier dont la granulométrie est comprise entre des particules extrafines et 2 mm. et l'on met en oeuvre, dans les conditions indiquées ci-dessus, 4 à 5 % de silicate de soude à 36 Bé par rapport au poids de la masse de poussier de coke, ainsi que 6% de fluosilicate de soude et 2 % du dis- persant-mouillant connu dans le commerce sous le nom de "Diastersol N D S", par rapport au poids de silicate. On com- prime ensuite en boulets sous une pression de 200 kgs/cm2,
Si le poussier de coke est humide, on utilise du si- licate de soude en roche au lieu d'une solution de ce silicate car l'eau de coke sert, dans le cas, de dissolvant.
Le sili- cate étant peu soluble dans l'eau froide, on tourne la diffi- culté en employant du silicate plus riche en soude mais, dans ce cas, on ajoute davantage do catalyseur, neutralisant ainsi la soude en excès qui a facilité la dissolution.
Exemple 2.
Pour agglomérer de la limaille do fonte, on a mélan- gé cette limaille avec 6 % de fluosilicate de soude à 2 % d'alcool laurique sulfoné, par rapport à un poids de silicate de soude égal à 3 % du poids de la limaille. 'Une fois le mé- lange intime effectué, on a brassé ce mélange avec les 3 % de silicate de soude à 36 Bé, jusqu'à obtention d'un mélange,in- timo, Or) s slarr @@mprimé cette limaille sous forme de bri- quettes en exerçant une prosion de 500 kilos par cm2.
<Desc/Clms Page number 10>
Exemple 3.
On a aggloméré de la houille pulvérisée en mélangeant à co poussier de houille 8 % de silicate de soude à 36 Bé avec une proportion de fluosilicate de soude et de butyl-naphtalène sulfonate de soude égale au total à 6 % du poids du silicate de soude.
La pression d'agglomération était de 300 kg par cm2.
Exemple 4.
On a d'autre part aggloméré de l'anthracite à l'état pulvérulant en faisant intervenir 7 à 8 % de silicate de soude à 36 Bé par rapport au poids d'anthracite et, d'autre part, 6 % de sulfure de calcium et 2 % du mouillant dénommé dans le commerce "Tibalène NAM", par rapport au poids du silicate de soude utilisé. On a employé la môme pression que ci-dessus.
Exemple 5.
L'agglomération des minorais pulvérulents de flotta- tion (do plomb, do zinc, de fer et d'autres minerais flottés) a été obtenu avec des proportions de silicate de soude à 36 Bé variant de 3 à 8 % par rapport au poids du minorai, les proportions de catalyseurs et de mouillant étant respective- ment de 6 % et de 2 % par rapport au poids du silicate de soude. Les pressions de compression utilisées étaient de l'ordro do celle ci-dossus.
Dans le cas où le minerai était très humide, on a pu obtenir l'agglomération avec du silicate do soude en roche dans les mêmos conditions que dans l'exemple 1) ci-dessus re- latif à l'agglomération du poussier de coke.
Exemple 6.
Pour l'agglomération du graphite, on a procédé en principe do la morne manière mais avec une préparation préalable.
<Desc/Clms Page number 11>
On a transformé, par l'un quelconque des procédés connus, le graphite en acide graphitique que l'on a lavé et séché puis cha.uf.fé au rouge (1000 C. environ) à l'abri de l'air. Le graphite a foisonné en prenant un volume vingt-six fois plus fort qu'avant le chauffage.
Une fois le foisonnement terminé, on a comprimé le graphite en pastilles sous une pression de 50 à 100 kg par cm2 et l'on a porté ces pastilles à environ 500 C, ce qui a donné lieu à un foisonnement beaucoup moins intense. Les pas- tilles ont augmonté de une à trois fois de volume en s'effri- tant dans une certaine mosure mais en restant cependant agglo- mérées avec une tendance à reprendre la structure feuilletée.
On a finalement robroyé, au moyen d'un effet d'écrasement fa- cile, les pastilles ainsi traitées et l'on a mélangé le'gra- phite en poudre ainsi obtenu avec 2 à 4 % de silicate de soude à 36 Bé après avoir mélangé intimement à ce graphite 6 % de fluosilicato de soude ot 2 % du produit vendu sous le nom com- morcial de "Quicktan", par rapport au poids de silicate de soude.
Dos agglomérés ont été alors obtenus par des pressions qui pouvaient varier entre 25 et 1.000 kilos par cm2, ces ag- glomérés présontant déjà une dureté très satisfaisante pour la pression do 25 kilos. La dureté allait en augmentant au fur et à mosuro que la pression s'accroissait.
Dos agglomérés de graphite do ce genre chauffés de 1000 à 1200 C sont restés immuables et apparaissent comme étant propres à la confection d'électrodes, de cornues, de mou- fles, de crousots et d'autres objots dans la constitution des- quels antre la graphite.
<Desc/Clms Page number 12>
Exemple 7.
On a également fabriqué dos noyaux de fonderie à partir de sable siliceux en mélangeant intimement avec 100 parties on poids de sable siliceux de fonderie, 0,36 partie en poids do fluosilicate de soude, 0,12 partie on poids du dispcrsant-mouillant connu dans le commerce sous le nom de "D astersol NDS" et 0,12 partie en poids de bontonite ou d'ar- gile colloïdale. On a ensuite ajouté à ce mélange 6 patios en poids de silicate do soude à 36 Bé, puis on a moulé les noyaux dans les conditions habituelles et on a laissé s'effec- tuer la prise.
Dans tous les cas où le catalyseur mis en oeuvre a été du fluosilicato de sodium, la prise a été complète à la tompérature de 15 à 20 C au bcut de six heures environ.
Dans le cas où la température ambiante descend au-dessous de 15 C, on peut activer la prise en portant les produits mou- lés à l'étuvo à une température inférieure à 60 C jusqu'à ce quo la température inférieure dos produits atteigno environ 40 C. Des essais préliminaires permettent de déterminer la durée d'étuvage nécessaire pour chaque cas particulier.
Exemple 8.
Pour la fabrication de noyaux de fonderie, on mélan- ge intimement :
100 parties en poids de sable siliceux de fonderie,
0,25 " " " de sulfure de baryum à 80 %
0,12 " " " de "Diastorsol NDS".
On ajoute ensuite à co mélange 6 parties en poids de silicate de soude à 36 Bé, puis on moule les noyaux. La prise ost environ trois fois plus lento qu'en utilisant du fluosili- cato de soude comme catalyseur.
<Desc/Clms Page number 13>
Exemple 9.
On a fabriqué des noyaux de fonderie en mélangeant intimement :
100 parties en poids de sable siliceux,
EMI13.1
. 0,03 " " " de paratoluèn-su 1f ochloruro,
0,12 " " " de "Diastersol NDS", puis on ajoutant à ce mélange 6 parties en poids de silicate de soude à 36 Bé et en moulant de la façon habituelle. La prise s'effectue sensiblement avec la même rapidité qu'en uti- lisant comme catalyseur 0,36 partie on poids de fluosilicate de soude. Si l'on veut une prise Immédiate, il convient d'uti-
EMI13.2
liser une proportion de paratoluéne-sulfochlorure quatre à cind fois plus élevée que colle indiquée 'ci-dessus.
Exemple 10.
L'agglomération de réfractaires a été également réa- lisée on vue do substituer aux briques en dinas, qui contion- nent une très forte proportion de silice et quelques pourcents de chaux, des briques ne contenant pratiquement que de la si- lice,
On a pris du quartz broyé µ. la granulométrie usuello pour la fabrication de briques de dinas et on l'a aggloméré au moyen do silicate do soude, do catalyseur et de mouillant, en' faisant intervonir 5 à 6 % de silicate .de soude à 56 Bé par rapport au poids'de silice, et, d'autre part, 6 % de catalyseur et 2 % de mouillant par rapport au poids du silicate.de soude.
Le mélange a été effectué suivant les indications générales précisées ci-dessus.
Le mélange obtenu a été moulé sous forme de briques sous une pression de 500 à 2000 kgs/cm2 et celles-ci ont été soumises à une cuisson lente à une 'température portée progres..
<Desc/Clms Page number 14>
sivement jusqu'à 1500 C. La réaction qui s'est produite au cours de l'opération a formé de la silice naissante qui a uni les grains de quartz entre eux tandis que les produits volatils du catalysour ont distillé progressivement scus l'effet de la haute température et se sont échappés. Le résultat a été des briques ne contenant plus que des grains de silice, sous forme de tridymite ou de cristobalite, soudés entre eux.
Exemple 11.
Au lieu d'utiliser comme catalyseur un fluosili- cate, on peut également, ainsi qu'il a été dit plus haut, uti- liser de la silice fino fraîchement broyée, laquelle joue en môme temps le rôle d'élément permettant la combinaison de la silice naiss anto produite par la décomposition du silicate de soude.
Dans cet ordre d'idées on a réalisé des agglomérés de zirccne en mélangeant intimement 100 parties en poids de chamotto de zircone avec 2,5 parties en poids de silice fraî- chement moulue passée au tamis à la maille de 300, et 0,1 par- ties de "Diastorsol NDS", puis en ajoutant à ce mélange 5 par- ties en poids de silicato do soude à 36 Bé. On a moulé le mélange ainsi obtenu scus forme de briques scus une pression d'environ 500 kgs. et, dans ce cas, on a séché los produits à l'air libre pendant plusieurs jours. On a ensuite soumis les produits à la cuisson dans les conditions habituellement uti- lisées pour la fabrication do matières r6fractairos de ce genre.
<Desc / Clms Page number 1>
Improvements in the manufacture of molded products.,
We have already had the idea of making so-called “antacid” sealants and cements, using as binder. sodium silicate in the presence of a catalyst determining the setting of the latter, such as, for example, sodium fluosilicate, and a wetting agent. As is known, sodium fluosilicate causes decomposition of sodium silicate with the formation of silica. nascent and it is the latter which, once released, combines with the siliceous bodies contained in the inert powders used in the preparation of these cements and mastics, ensuring the agglomeration between them.
<Desc / Clms Page number 2>
different particles of matter.
The wetting agent facilitates the preparation of pastes, increases their fluidity and improves the adhesion of finished cements and mastics.
These cements and mastics, which in practice comprise a high proportion of sodium silicate, are applied with a spatula and with a truello.
However, it has been discovered, in accordance with the present invention, due to the collaboration of Mr. Georges PASSELECQ and Mr. Lexis SEMENOFF in the services of the Applicant Company, that mixtures of this kind could be applied to the manufacture of molded products of high quality and of determined shape from pulverulent materials of various natures, using particularly reduced proportions of sodium silicate.
The invention ensures in particular the obtaining of molded products exhibiting a high yield of useful agglomerated materials, at the same time as a very solid bond of the particles of materials which constitute them. It also allows, for a same pressure. of molding, to obtain molded products having a compactness and therefore a higher bulk density than the agglomerates produced by most known processes. Conversely, in order to obtain a given density of the molded products, it gives the possibility of using a molding pressure which is appreciably lower than the pressures generally used in the agglomeration processes known heretofore.
The process according to the invention is essentially characterized in that the pulverulent mass to be agglomerated and molded is mixed with a reduced proportion of sodium silicate in solution and with a body capable of decomposing the latter, giving rise to the incipient silica formation pro-
<Desc / Clms Page number 3>
pre to ensure the setting of the mixture, in the presence of a dispersing-wetting agent, ot one that one molds the mixture thus obtained.
The dispersing-wetting agent used in accordance with the invention reduces the surface tension of the liquid and enables the sodium silicate to be uniformly distributed and extremely thin layer around all the particles of material to be agglomerated. Therefore, by operating in the presence of a dispersant-wetting agent, the proportion of sodium silicate to be employed to obtain good agglomeration can be considerably reduced from that which would be necessary if the mixing were carried out in 1. absence of such a dispersing-wetting agent. Usually using a silicate solution. of soda having a concentration of 36 Bé to 39 Bé, this proportion may vary from 2 to 8% by weight relative to the pulverulent mass to be agglomerated.
The decomposition reaction of sodium silicate can be, in particular, in known manner, a catalytic reaction, the body added to the pulverulent mass to effect this decomposition then playing only, or mainly, the role of a catalyst. As substances capable of playing this role, it is possible to use, for example, fluosilicates, fluorotitanates, fluotungstates, fluozirconates of sodium or potassium. In certain cases, which will be specified below, it is also possible to use for the same purpose freshly ground impalpable silica. To use the smallest amount of catalyst, it seems desirable that the SiO2 ratio of the
Na 2 O sodium silicate is at least equal to 3.2.
However, this ratio should preferably not exceed the value of 3.35 in order not to adversely affect the incipient silica formation reaction.
<Desc / Clms Page number 4>
It is also possible to carry out a true stoichiometric reaction by causing the flocculation of the resulting silica by any reagent having a pH lower than that of the. sodium silicate solution or containing or capable of liberating a free acid molecule whose acidity is at least equal to the silica glue. In this vein, one can use to carry out this reaction, bicarbonates or tricarbonatos which, in the presence of water, set free carbonic acid, or a sulphate, such as for example alumina sulphate. which, on hydrolysing, gives rise to sulfuric acid.
It is also possible to use a sulfide capable of releasing hydrogen sulfide by hydrolysis, which then acts as a weak acid, or an organic compound such as ortho or paratoluene sulfochloride which gives rise by hydrolysis to one or more acids. The experiments made up to this day seem to have shown that, in the case of a stoichiometric decomposition reaction, the SiO2 / Na2O ratio of the sodium silicate can drop to about 2.5.
Depending on the case, the decomposition reaction of the sodium silicate can be more or less rapid. It should be slow enough to allow the operator to carry out the necessary manipulations before setting is complete, but fast enough to reduce the agglomeration time to a period compatible with industrial requirements. necessary, a catalyst will be chosen which acts more or less rapidly.
The binding of particles of pulverulent material to be agglomerated may, depending on the case, result from the binding of the nascent silica formed by the decomposition of the sodium silicate on the constituent elements of the material to be agglomerated.
<Desc / Clms Page number 5>
or contained in the latter, or on bodies introduced for this purpose in the material to be agglomerated. Thus, for example, when the pulverulent material to be agglomerated contains siliceous bodies (free silica or silicate), it is probable that the nascent silica released combines superficially with these bodies to form complex silicates which provide the desired agglomeration.
If it acts to agglomerate a metal in the state of powder or filings, it seems that the silica butsanto resulting from the decomposition of the sodium silicate forms with the metal or with the oxide of the superficial layer a silicate in small proportion but sufficient to bind together fos metal particles.
If, on the contrary, the material to be agglomerated does not contain bodies capable of constituting points of combination for the nascent silica released, one can add to this material substances suitable for fulfilling this function, for example silica. fine, impalpable, freshly crushed.
In this case, the silica introduced in this state into the material to be agglomerated seems to play not only the role of combination points for the nascent silica, but also that of decomposition catalyst for the sodium silicate. It is also possible - if it is a question of agglomerating a pulverulent fuel for example, and bion that this measure may at first sight appear to be absolutely contraindicated - to add to the latter a little ash in order to provoke the formation of combination spots for the nascent silica released.
By the process according to the invention, it is possible to agglomerate in general the materials which have no tendency to proliferate, and in particular: filings of ferrous metals (fonto, steel otc.) Ot non, ferrous ( copper, bronze, zinc, aluminum
<Desc / Clms Page number 6>
minium, magnesium, etc. ) clayey or silicate foundry sands and generally inert materials containing free silica or a silicate as a mixture; ores in powder form or in flotation or other powders, with or without additions necessary for their use in metallurgy, such as coal or reducing coke, corrective slag elements for the removal of impurities from the final metal, etc.) ;
dust from blast furnaces or white metal furnaces, whether or not containing coke or other dust; materials and products for refractory linings such as silica, silico-aluminous materials, zircon (zirconium silicate) etc ...; graphite, treated or not, with or without the addition of other materials; mica in small pieces or powders; cold cements; 'fuels not having a tendency to overflow, such as charcoal, certain coal and generally all carbonaceous materials distilled at high or low temperature.
As dispersing-wetting agents, for carrying out the invention, there can be used, for example, the condensation and sulphonation products of aromatic hydrocarbons and their derivatives with aldehydes, alkyl- and aralkyl-naphthalene sulphonates, sulfonated derivatives of fatty substances, gran alcohols, fatty acids, fatty acid amides, fatty acid derived amines, fatty acid esters, sulfonation products of distillation residues of benzoic aldehyde, the water soluble products resulting from the action of ethylene oxide on water insoluble bodies containing reactive hydrogen and the like;
substances of vegetable origin possessing dispersing and foaming properties such as liquorice, saponin, hydrolysis products of albuminoid materials, residual lye from the treatment of woody materials with sulphites.
<Desc / Clms Page number 7>
The weight of the catalyst, if a catalytic reaction is used, and the weight of the wetting agent are (within limits) practically independent of the weight of the sodium silicate involved. The more wetting and catalyst there is. , within limits which do not constitute an excess, the higher the density of the tablet obtained, the faster the setting.
In general, good agglomeration is obtained in a time allowing handling, without having to bring any particular haste, with 6% of catalyst and 2% of wetting agent based on the weight of the sodium silicate at 36 Bé.
In the practical embodiment of the invention, the pulverulent material to be agglomerated can be mixed with the setting catalyst, the dispersant-wetting agent, and optionally the substance intended to form the combination points for the nascent silica if the material to be agglomerated. agglomerate does not have any by itself and then add the sodium silicate.
By molding by means of molding apparatus such as, for example, molding machines or extruders, the mixture thus formed is supplied in the form of molded articles according to the invention.
It will be advantageous to vibrate or to porvibrate (slightly or a lot) the mixture before subjecting it to compression. Vertical reaction vibrators will be used for this purpose.
If it is desired to obtain agglomerates having a high density, it is advisable to choose the particle size of the pulverulent materials entering into the constitution of the mixture to be agglomerated so that the smallest particles are capable of filling as completely as possible. the empty spaces between the most
<Desc / Clms Page number 8>
big. It should be noted that, by virtue of the invention, the pressure necessary to obtain high density agglomerates is greatly reduced compared to previous agglomeration processes. Thus, in many cases a simple hand press, such as that used to make agglomerates of clinker and hydraulic binder, is sufficient.
When it is a question of applying the invention to the constitution of foundry cores which must have particular qualities of mechanical strength and at the same time sufficient friability after molding to lend themselves to easy desanding, - by example in the case of very long and very thin cores which cannot be supported in their length, such as the cores used in the manufacture of radiators for heating, it is possible, in accordance with this present invention, at the same time that one uses a proportion of sodium silicate suitable for ensuring the desired resistance of the agglomerate, adding to the mixture a substance which, while not having any property substantially harmful to the agglomerate ration, or even possessing by itself a certain aggregating power,
is liable to be destroyed by the heat developed during casting. Substances which are particularly suitable for this purpose are polyalcohols and in particular glycols and glycerin. In the absence of such substances, it is also possible to use sawdust, rice husks or other cereals etc. The addition of materials of this kind to the mixture to be agglomerated may also be advantageous in cases where, without seeking a particularly high resistance of the cores, it is advantageous, due to the shape of the latter, to seek greater ease. sand removal.
<Desc / Clms Page number 9>
Here by way of indication, certain examples of embodiment of the invention: Example 1.
To make agglomerates of coke dust, dust is taken with a particle size between extra-fine particles and 2 mm. and using, under the conditions indicated above, 4 to 5% of sodium silicate at 36 Bé relative to the weight of the mass of coke dust, as well as 6% of sodium fluosilicate and 2% of the dispersant-wetting agent known commercially as "Diastersol NDS", based on the weight of silicate. It is then compressed into balls under a pressure of 200 kgs / cm2,
If the coke dust is wet, soda ash is used instead of a solution of this silicate, since the coke water is used as a solvent in this case.
The silicate being sparingly soluble in cold water, the difficulty is overcome by employing silicate richer in soda, but in this case more catalyst is added, thus neutralizing the excess soda which facilitated the dissolution. .
Example 2.
In order to agglomerate the cast iron filings, this filings were mixed with 6% sodium fluosilicate at 2% sulphonated lauryl alcohol, relative to a weight of sodium silicate equal to 3% of the weight of the filings. 'Once the thorough mixing was done, this mixture was stirred with the 3% sodium silicate at 36 Bé, until a mixture was obtained, intimately. Or) s slarr @@ mprimé this filings under forms briquettes by exerting a prosion of 500 kilos per cm2.
<Desc / Clms Page number 10>
Example 3.
Pulverized coal was agglomerated by mixing with coal dust 8% sodium silicate at 36 Bé with a proportion of sodium fluosilicate and sodium butyl-naphthalene sulfonate equal in total to 6% of the weight of the sodium silicate. .
The agglomeration pressure was 300 kg per cm2.
Example 4.
On the other hand, anthracite in the pulverulent state was agglomerated by involving 7 to 8% of sodium silicate at 36 Bé relative to the weight of anthracite and, on the other hand, 6% of calcium sulphide. and 2% of the wetting agent known in the trade as “Tibalene NAM”, relative to the weight of the sodium silicate used. The same pressure as above was used.
Example 5.
The agglomeration of the powdered flotation minorais (lead, zinc, iron and other floated ores) was obtained with proportions of sodium silicate at 36 Bé varying from 3 to 8% with respect to the weight of the minorai, the proportions of catalysts and of wetting agent being respectively 6% and 2% relative to the weight of the sodium silicate. The compression pressures used were of the order of the above.
In the case where the ore was very wet, it was possible to obtain agglomeration with sodium hydroxide silicate in rock under the same conditions as in Example 1) above relating to the agglomeration of coke dust.
Example 6.
In principle, the agglomeration of graphite was carried out in the same manner, but with prior preparation.
<Desc / Clms Page number 11>
The graphite was converted, by any of the known methods, into graphitic acid which was washed and dried and then heated to red (approximately 1000 C.) in the absence of air. The graphite expanded, taking a volume twenty-six times greater than before heating.
Once the expansion was complete, the graphite was compressed into pellets under a pressure of 50 to 100 kg per cm 2 and these pellets were brought to about 500 ° C., which gave rise to a much less intense expansion. The pellets increased from one to three times in volume, crumbling in some mosure but still remaining clumped with a tendency to take up the laminated structure.
The pellets thus treated were finally ground, by means of an easy crushing effect, and the powdered graphite thus obtained was mixed with 2 to 4% of sodium silicate at 36 Bé after. have intimately mixed with this graphite 6% of sodium fluosilicate ot 2% of the product sold under the commercial name of "Quicktan", relative to the weight of sodium silicate.
Agglomerates were then obtained by pressures which could vary between 25 and 1000 kilos per cm 2, these agglomerates already having a very satisfactory hardness for the pressure of 25 kilos. The hardness was increasing as the pressure increased.
Agglomerates of graphite of this kind heated from 1000 to 1200 C have remained immutable and appear to be suitable for the manufacture of electrodes, retorts, molds, crousots and other objects in the constitution of which graphite.
<Desc / Clms Page number 12>
Example 7.
Foundry cores were also made from silica sand by thoroughly mixing with 100 parts by weight of silica foundry sand, 0.36 part by weight of sodium fluosilicate, 0.12 part by weight of the known wetting agent. commercially available as "D astersol NDS" and 0.12 part by weight of bontonite or colloidal clay. Six patios by weight of 36 Bé sodium hydroxide silicate were then added to this mixture, then the cores were molded under the usual conditions and allowed to set.
In all cases where the catalyst used was sodium fluosilicate, the setting was complete at a temperature of 15 to 20 ° C. after about six hours.
In the event that the ambient temperature drops below 15 ° C., setting can be activated by heating the molded products to a temperature below 60 ° C. until the lower temperature of the products reaches approximately. 40 C. Preliminary tests make it possible to determine the necessary drying time for each particular case.
Example 8.
For the manufacture of foundry cores, the following are intimately mixed:
100 parts by weight of silica foundry sand,
0.25 "" "80% barium sulphide
0.12 "" "of" Diastorsol NDS ".
6 parts by weight of 36 Bé sodium hydroxide silicate are then added to the co-mixture, then the cores are molded. The setting is about three times slower than when using fluorosilicate sodium hydroxide as a catalyst.
<Desc / Clms Page number 13>
Example 9.
Foundry cores were made by thoroughly mixing:
100 parts by weight of silica sand,
EMI13.1
. 0.03 "" "of paratoluèn-su 1f ochloruro,
0.12 "" "of" Diastersol NDS ", then adding to this mixture 6 parts by weight of sodium hydroxide silicate at 36 Bé and while molding in the usual way. The setting is carried out with substantially the same speed as in using 0.36 part by weight of sodium fluorosilicate as a catalyst If immediate setting is desired, it is advisable to use
EMI13.2
Liser a proportion of paratoluene sulfochloride four to five times higher than the glue indicated 'above.
Example 10.
The agglomeration of refractories has also been carried out, in order to replace the dinas bricks, which contain a very high proportion of silica and a few percent of lime, bricks containing practically only silica,
We took ground quartz µ. particle size customary for the manufacture of dinas bricks and agglomerated by means of sodium silicate, catalyst and wetting agent, varying 5 to 6% of sodium silicate at 56 Bb by weight. of silica, and, on the other hand, 6% of catalyst and 2% of wetting agent relative to the weight of the sodium silicate.de.
The mixing was carried out according to the general indications specified above.
The resulting mixture was molded in the form of bricks under a pressure of 500 to 2000 kgs / cm2 and these were subjected to slow firing at an increasing temperature.
<Desc / Clms Page number 14>
up to 1500 C. The reaction which took place during the operation formed incipient silica which united the quartz grains together while the volatile products of the catalyst gradually distilled under the effect of the high temperature and escaped. The result was bricks containing only grains of silica, in the form of tridymite or cristobalite, welded together.
Example 11.
Instead of using a fluosilicate as a catalyst, it is also possible, as has been said above, to use freshly ground fino silica, which at the same time plays the role of an element allowing the combination of the nascent silica produced by the decomposition of sodium silicate.
In this vein, zirconia agglomerates were produced by intimately mixing 100 parts by weight of zirconia chamotto with 2.5 parts by weight of freshly ground silica passed through a 300 mesh sieve, and 0.1 parts of "Diastorsol NDS", then adding to this mixture 5 parts by weight of 36 Be sodium silicate. The mixture thus obtained was molded in the form of scus bricks at a pressure of about 500 kgs. and, in this case, the products were dried in the open air for several days. The products were then baked under the conditions customarily used for the manufacture of such refractories.