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Mémoire descriptif déposé à l'appui d'une demande de brevet belge pour "PROCEDE D'ELECTRODEPOSITION DE PATES A BASE DE CALCAIRES PERMETTANT A LA FOIS LE SECHAGE ET LA MISE A FORME DE CES PATES ET APPAREIL POUR SA MISE EN OEUVRE" formé par : Monsieur Henri VANDER POORTEN, à 277, rue Va. ndervelde Docteurlen Sciences Chimiques B-7000 Mons (Cuesmes)
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La. présente Invention a pour objet un procédé électrique d'essorage et de mise à forme simultanée de pâtes riches en calcaires à partir de suspensions aqueuses contenant des craies comme on en utilise dans la fabrication par voie humide du clinker de ciment Portland ou autres produits finis ou semi-finis à base de craies.
L'invention concerne aussi le choix judicieux des matériaux et des formes d'électrodes ainsi que des conditions d'électrolyse et la conception d'appareillages ou dispositifs pour la mise en oeuvre industrielle du procédé.
La tendance actuelle des cimentiers confrontés avec la crise de l'énergie est d'orienter préférentiellement la fabrication du ciment par la voie dite"sèche". Cependant, certaines matières premières calcareuses comme les craies natuellement fines ne conviennent pas au procédé par vole sèche ; ces matières doivent être délayées en présence d'eau préliminairement à leur usage pour la fabrication de craies moulues ou de clinker de ciment Portland. De plus ces craies sont très souvent extraites de carrières où la. teneur en eau au départ est supérieure à 20 %, ce qui exigerait de toute façon un séchage préalable à toute opération de mélangea, ge à sec avec d'autres matières premières telles que les argiles.
Le séchage thermique intégral consomme énormément de combustible. Pour l'éviter on peut essorer les pâtes à l'aide de filtres-presses ou de filtres-tambours sous vide opérant en continu. On peut aboutir avec un tel essorage, au départ d'une pâte à 35 % d'eau par exemple à la production de gâteaux à 20 % d'humidité résiduelle. Cependant l'utilisation de cette technique d'essorage devient impossible pour la filtration de craies très fines qui provoquent le colmatage des filtres. Elle n'est d'autre
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part pas applicable si le gâteau de filtration est à reprendre directement sur une grille mobile pour subir le séchage complet ou la calcination.
Le demandeur est titulaire des brevets belges 873 378, 880 933, 895 7I7, ayant trait à des procédés et appareilla-
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a ges pour l'électroformage d'objets à partir de pâtes céramiques (traditionnelles, spéciales et techniques) et de a pâtes de produits réfracp taires.
Par rapport à ces brevets, la présente Invention a pour originalité de ne se rapporter qu'à des pâtes à base de craies naturelles constituées essentiellement de carbonate de calcium. De plus elle concerne la fabrication d'électro dépôts en forme de granules, cylindres, bâtonnets anneaux, perles, etc..., d'humidité et de résistance mécanique telles qu'ils puissent, après récupération, supporter aisément un traitement ultérieur de séchage, de calcination et de broyage.
Les appareillages (cellules, formes et natures d'électrodes), les conditions d'électrolyse et les réactions d'éléctrodes sont dès lors bien spécifiques à la. fabrication de ces produits.
Pour simplement l'essorage des pâtes à ciment, une méthode électrique a. été décrite en I928, voir Leo G. Hall dans un article ayant pour titre"Electrical unwatering of Portland cement slurries" revue Cement, Mill and Quarry de mai I928, pages 54 à 58 ; de juin I928, pages 56 à 60 ;
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a a d'août I928, pages 5I de décembre I928, pages à 55,Vis-à-vis de cette méthode, la présente invention se distingue par l'association à l'essorage de la fonction mise à forme des pâtes, celles-ci pouvant en plus être fabriquées avec une porosité contrôlée.
Par ailleurs, les
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caractéristiques des pâtes alimentant les cellules, les appareillages, la nature et la forme des anodes, les conditions d'électrolyse sont essentiellement différents. La technique décrite par Hall exige des tensions de 1000 volts et même plus ce qui la rend peu applicable sur le plan sécurité. Par contre, le procédé selon l'invention n'exige que des tensions inférieures à 50 volts en régime continu ; et l'utilisation de tensions alternatives est de plus prévue.
En effet, selon le procédé conforme à l'invention il est possible d'électrodéposer les pâtes riches en calcaire avec un rendement énergétique particulièrement intéressant, en choisissant pour ces pâtes un domaine défini de pH, de conductivité, de viscosité et de teneur en eau. La nature et la. disposition relative des électrodes ainsi que les conditions d'alimentation électrique jouent également un rôle essentiel sur le rendement de l'électrodéposition.
Pour obtenir des pâtes électrodéposées les moins humides possible, il est avantageux de réduire au maximum la teneur initiale en eau du mélange de départ. La mise au point de formules d'additifs fluidifiants à base par exemple de polyphosphates (de préférence), de silicates, lignosulfonate et carbonate alcalins, a permis de maintenir la fluidité à un niveau très acceptable avec des mélanges crayeux ayant au départ de 25 à 30 % en eau.
Le réglage des propriétés rhéologiques et électrochimiques doit être réalisé de manière à obtenir une viscosité comprise entre 0, 5 et 5 poises, un pH compris entre 8 et II et une résistivité spécifique comprise entre 900 et 1500Qcm.
Il a été ainsi possible de former sur des anodes, des dépôts de pâte avec des humidités résiduelles de 10 à 20 %, ceci à partir d'un mélange contenant par exemple pour la matière sèche 80 % de craie, 10 % de kaolin et 10 % d'argile
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ainsi que 0, 06 % de polyphosphate de Na et 0, 06 % de carbonate de Na. L'ensemble de ces matières étaient introduites dans une suspension contenant au total 72 % de matières sèches et 28 fui d'eau.
Du point de vue énergie électrique strictement néessaire à l'essorage cependant accompagné de mise à forme de la pâte, on a consommé, à titre d'exemple de 8 à 12, 5 kWh par tonne de pâte crayeuse à 18 % d'eau produite en une heure, ceci à partir d'un mélange à 28 % d'eau au départ.
Dans cet exemple, cette consommation d'énergie a permis l'élimination de 100 kg d'eau et la production d'une tonne de pâte à 18 % d'eau sous forme d'éléments particulièrement aptes au séchage et à la calcination ultérieurs.
Afin de mieux comprendre l'invention, on la décrit à titre exemplatif et de manière non limitative par rapport à un dessin qui représente : à la figure I, diverses formes de pâtes réalisées par le procédé conforme à l'invention ; à la figure 2, une vue schématique d'une première forme de réalisation d'un appareil conforme à l'invention ; à la figure 2a, une vue plus détaillée de la. plaquesupport montée à la figure 2 ; à la figure 3, une vue schématique d'une autre forme de réalisation possible d'un appareil conforme à l'invention ; à la figure 4, une vue schématique d'une autre forme de réalisation de cathodes filtrantes.
Sur'la figure I, à titre d'exemple, quelques formes fabriquées par le procédé sont représentées.
Basées sur les mêmes principes généraux, les techniques utilisées pour ces diverses fabrications se distinguent par la forme et la. disposition des électrodes par le caractère continu ou discontinu de l'anode ainsi que par le degré d'immersion des anodes dans le mélange de calcaire-s.
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Les granules (I, 2, 3) et les bâtonnets (4) munis d'un trou borgne axial (Ia, 2a, 3a, 4, a), sont obtenus sur anodes formées de pointes, tiges, fils, clous, etc... conducteurs électroniques ou métallisés en surface. Les anodes de forme effilée sont montées sur une plaque support isolante ; on a. besoin d'avoir accès à la surface du mélange d'alimentation pour Immerger partiellement les pointes. Si les anodes sont entièrement conductrices, les formes de pâte produites comprennent un plat (3b, 4b). Si les anodes sont isolées sur la partie traversant la surface du bain, on obtient les granules de forme sphérique (2) ou d'olive (I).
Les poids de ces granules peuvent, selon les dimensions de ces anodes effilées ou des parties conductrices et les conditions d'électrolyse, varier de I à 50 grammes.
Les formes cylindriques (5,6) ainsi que la fomre "perle" (7) sont obtenues sur des anodes constituées de fils conducteurs de 0,5 à 3 mm par exemple, complètement immergés. Sur des fils continus entièrement conducteurs, on peut former des cylindres percés ("boudins ou macaroni") avec tronçonnage mécanique ultérieur, types (5,6, 7).
Avec des fils isolés par endroits, régulièrement ou non, on peut fabriquer des perles (8). Ces éléments sont soit fendus lors de l'extraction du fil au démoulage, soit non fendus si le fil est extrait longitudinalement sans blesser la pâte. Dans ce type de fabrication, il n'est pas néces- saire d'avoir libre accès à la surface du mélange initial de calcaire.
Dans tous les cas, on fait usage d'anodes effilées soumises à des champs électriques convergents et constitués de préférence, de graphite, de graphite-ciment, de graphiteargile, de carbones pour piles, de fibre de carbone, de carbures conducteurs, de zinc, de fer, de fer galvanisé,
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de fer carburé ou passive, d'aluminium, d'aciers inoxydables, d'alliages, ou de matériaux non conducteurs type polymères organiques métallisés en surface.
Il est possible, avec ces matériaux d'électrode, de régler les conditions d'électrolyse (tension, courant) pour obtenir simultanément à l'électrodéposition des pâtes riches en calcaires, un dégagement contrôlé d'oxygène.
Ce dégagement entraîne une porosité des dépôts très favorable à la perméabilité aux gaz des pâtes facilitant le séchage et la calcinât ion ultérieurs sans compromettre la résistance mécanique des pâtes fabriquées.
Les appareillages et conditions décrits ci-après et donnés à titre purement exemplatif, permettent de se faire une idée de la mise en oeuvre de l'invention.
Les figures 2 et 2a montrent, à titre purement exemplatif, un modèle d'appareillage servant à la fabrication de modules de pâte à ciment portland. En (9) on introduit la pâte fraîche dans la cellule d'électrolyse ; en (10) on récupère la. pâte partiellement épuisée recyclée après enrichissement par les matières premières. La plaque support (II) comprend les pointes électrodes (13) électriquement interconnectées et branchées au pôle + de l'alimentation en courant continu. Seule l'extrémité des pointes conductri- ces est plongée dans le mélange de calcaire. La cathode (pôle-), pleine ou poreuse, est posée sur le fond de la cellule en (12), elle est constituée d'une tôle métallique (zinc, inoxydable, aluminium).
Le support d'électrode est mobile et peut être amené en position démoulage ; celui-ci est assuré par l'abaissement de la plaque (14) du démoulage, ce qui libère les granules de pâte (15). Avec un tel dis- positif muni de 100 pointes en graphite montées sur une plaque de 400 cm, on peut produire, par exemple, 500 grs
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de granules à ciment contenant 18 % d'eau résiduelle, ceci en I minute 30 secondes et à partir d'un mélange de calcaire et d'argiles à 28 do d'eau. L'alimentation électrique comportant 40 volts et 4 ampères, ce qui correspond à une échelle industrielle, à une consommation d'énergie de 8 kWh par tonne de granules à l'haure.
D'autres mises en oeuvre peuvent être conçues. Sur le plan industriel, il est possible de concevoir des machines automatiques avec des plaques à électrodes fixées sur une bande transporteuse sans fin ou suspendues à un convoyeur aérien et munies d'un dispositif de démoulage automatique.
Un second exemple de mise en oeuvre de l'invention est schématisé à la figure 3. La. cellule (I6) est constituée d'une boite métallique remplie de mélange calcaire (entrée en (20) et sortie en (2I)) et servant aussi de cathode (pleine ou poreuse).
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L'anode est constituée d'un fil conducteur sans fin tendu sur deux roues et (I9) dont la première est motrice. Entrant dans la cellule par le bas à travers un joint annulaire, le fil se charge en dépôt et est récupéré sous forme d'un boudin en (23). Le fil est extrait du boudin grâce à une roulette coupante (22) et est récupéré par la roue motrice (I8). Le boudin partiellement fendu est repris sur des rouleaux et éventuellement tronçonné en (24). Pour une production à l'échelle industrielle, le dispositif sera muni d'un ensemble de fils côte à côte, passant éventuellement dans plusieurs cellules en série alimentées en mélange.
Les essais réalisés avec un dispositif de ce type permettent de considérer qu'une production de pâte à ciment contenant 18 % d'eau à raison de I T à l'heure, peut être obtenue avec une vingtaine de fils métalliques de I, 5 mm de
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diamètre et de 5 m de longueur utile (partie immergée) se déplaçant à raison de 2, 5 m à la. minute. Les conditions d'électrolyse et les consommations d'énergie électrique sont voisines de celles du dispositif à pointes.
En utilisant une cathode d'aluminium et une anode effilée en graphite, en zinc ou en fer galvanisé, il est possible de réaliser l'électroformage et l'essorage des
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pâtes riches en calcaires en alimentant les cellules en p courant alternatif 50 Hz. Avec un tel dispositif, on exploite l'effet redresseur de l'aluminium (le tantale est aussi utilisable) dans le bain lui-même, ce qui évite l'utilisation d'un redresseur dans l'alimentation électrique.
A titre exemplatif avec une anode effilée de graphite et une cathode en aluminium de grande surface, on a obtenu avec 50 volts alternatif et 120 milliampères par pointes des nodules de pâte à ciment portland de 1, 25 grammes par pointe en 3 minutes ayant une teneur résiduelle en eau de gig %, ceci à partir d'une suspension à 28 % en eau.
Tous les dispositifs décrits peuvent être munis de cathodes filtrantes comme suggéré dans les articles de Hall (voir références ci-dessus) mais dont les caractéristiques doivent être adaptées au présent procédé.
Ces cathodes peuvent être constituées de plaques, tôles, feuilles, tuyaux métalliques poreux réalisés par électroformage, perforation, frittage de poudres métallo- ques, ou encore réalisés en fibres métalliques.
Les métaux convenant pour la réalisation de ces cathodes filtrantes sont principalement le nickel, les aciers inoxydables, l'aluminium, le cuivre, le chrome. Le graphite poreux ou le graphite-ciment armé par une grille en fer pour améliorer la conductibilité électrique et la résistance mécanique peuvent également être utilisés.
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Les cathodes filtrantes doivent être conçues du point de vue perméabilité à l'eau et surface d'électrode active pour éliminer de l'eau de manière à ce que l'électrodéposition à l'anode et la filtration à la cathode s'effectuent sans modification notable de la composition de la pâte introduite dans les cellules. Cette circonstance permet de diminuer fortement, voire de supprimer, tout recyclage de la pâte qui a tendance à se diluer avec des cathodes non filtrantes.
Avec le dispositif décrit aux figures 2 et 2a et utilisant des électrodes formées de pointes partiellement immergées, les cathodes filtrantes peuvent être disposées soit au fond des cellules soit en surface. Dans ce dernier cas, on peut utiliser des tuyaux conducteurs poreux disposés en surface comme schématisé à la figure 4, où l'on a. représenté par (25) des tuyaux poreux (cathodes), par (26) des nodules de pâte (dépôts anodiques), par (27) l'eau récupérée dans les tuyaux filtrants, par (28) la suspension de craie.
Avec les dispositifs à fils comme décrits à la figure 3, le caisson formant la cellule dans laquelle on déverse la pâte peut être entièrement ou partiellement en matériau conducteur poreux (métal, graphite ou graphite-ciment armé).
La porosité des cathodes filtrantes doit être telle que la filtration de l'eau n'ait lieu que sous l'effet du courant électrique. L'eau ainsi récupérée est alcaline et contient une bonne partie des sels alcalins introduits pour défloculer les pâtes de calcaires ; elle est recyclée et peut servir de diluant pour la préparation de la. pâte à partir des matières premières fraîches.
Si le réglage des conditions d'électrolyse peut être effectué de manière à maintenir constante la teneur en
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matières sèches de la pâte introduite dans les cellules, tout recyclage de celle-ci peut être évité. Ce type de dispositif constitue dès lors un appareillage de mise en oeuvre d'un procédé électrique combinant la mise en forme des pâtes et la filtration sur filtre conducteur.
Les dispositifs de récupération de l'eau aux cathodes ne sont pas représentés aux figures du dessin joint ; ils peuvent être de conception classique et munis éventuellement du vide pour faciliter la filtration et la. récupération de l'hydrogène.
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Descriptive memorandum filed in support of a Belgian patent application for "ELECTRODEPOSITION PROCESS OF PASTA BASED ON LIMESTONES ALLOWING THE DRYING AND FORMING OF THESE PASTA AND APPARATUS FOR ITS IMPLEMENTATION" formed by : Mr. Henri VANDER POORTEN, at 277, rue Va. ndervelde Docteurlen Sciences Chimiques B-7000 Mons (Cuesmes)
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The object of the present invention is an electrical process for wringing and simultaneously forming limestone-rich pastes from aqueous suspensions containing chalks as is used in the wet manufacturing of Portland cement clinker or other products. finished or semi-finished with chalk.
The invention also relates to the judicious choice of materials and forms of electrodes as well as electrolysis conditions and the design of apparatus or devices for the industrial implementation of the process.
The current trend for cement manufacturers faced with the energy crisis is to preferentially orient the manufacture of cement by the so-called "dry" route. However, certain calcareous raw materials such as natively fine chalk are not suitable for the dry fly process; these materials must be diluted in the presence of water prior to their use for the manufacture of ground chalks or clinker of Portland cement. In addition, these chalks are very often extracted from quarries where the. water content at the start is greater than 20%, which would in any case require drying prior to any mixing operation, dry with other raw materials such as clays.
Full thermal drying consumes a lot of fuel. To avoid this, the pasta can be wrung out using continuous filter presses or vacuum drum filters. We can end up with such a spin, starting from a dough with 35% water for example to the production of cakes with 20% residual moisture. However, the use of this spinning technique becomes impossible for the filtration of very fine chalks which cause clogging of the filters. She is no other
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part not applicable if the filter cake is to be taken up directly on a mobile grid to undergo complete drying or calcination.
The applicant is the holder of Belgian patents 873 378, 880 933, 895 7I7, relating to processes and apparatus
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age for electroforming of objects from ceramic pastes (traditional, special and technical) and from refractory products pastes.
Compared to these patents, the present invention has the originality of referring only to pasta based on natural chalks essentially consisting of calcium carbonate. In addition it relates to the manufacture of electrodeposits in the form of granules, cylinders, ring sticks, pearls, etc., of humidity and mechanical strength such that they can, after recovery, easily withstand a subsequent drying treatment. , calcination and grinding.
The apparatus (cells, shapes and types of electrodes), the electrolysis conditions and the electrode reactions are therefore very specific to the. manufacture of these products.
To simply spin cement pastes, an electrical method a. was described in I928, see Leo G. Hall in an article entitled "Electrical unwatering of Portland cement slurries" review Cement, Mill and Quarry of May I928, pages 54 to 58; June I928, pages 56 to 60;
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aa of August I928, pages 5I of December I928, pages to 55, With regard to this method, the present invention is distinguished by the association with the spinning of the shaping function of the pasta, these can also be manufactured with controlled porosity.
In addition,
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characteristics of the pastes supplying the cells, the apparatus, the nature and the shape of the anodes, the electrolysis conditions are essentially different. The technique described by Hall requires voltages of 1000 volts and even more, which makes it not very applicable from a security point of view. On the other hand, the method according to the invention requires only voltages less than 50 volts in continuous mode; and the use of alternating voltages is also planned.
In fact, according to the process in accordance with the invention, it is possible to electroplate pasta rich in limestone with a particularly advantageous energy yield, by choosing for this pasta a defined range of pH, conductivity, viscosity and water content. . Nature and. relative arrangement of the electrodes as well as the power supply conditions also play an essential role on the efficiency of the electrodeposition.
In order to obtain the least damp electrodeposited pasta possible, it is advantageous to reduce the initial water content of the starting mixture as much as possible. The development of formulants of fluidifying additives based for example on polyphosphates (preferably), on alkali silicates, lignosulfonate and carbonate, has made it possible to maintain the fluidity at a very acceptable level with chalky mixtures having from 25 to 30% in water.
The rheological and electrochemical properties must be adjusted so as to obtain a viscosity between 0.5 and 5 poises, a pH between 8 and II and a specific resistivity between 900 and 1500Qcm.
It was thus possible to form on anodes, dough deposits with residual humidity of 10 to 20%, this from a mixture containing for example for the dry matter 80% chalk, 10% kaolin and 10 % clay
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as well as 0.06% of Na polyphosphate and 0.06% of Na carbonate. All of these materials were introduced into a suspension containing a total of 72% dry matter and 28 leaked water.
From the point of view of electrical energy strictly necessary for spinning, however accompanied by shaping of the dough, we used, for example from 8 to 12, 5 kWh per ton of chalky dough at 18% of water produced in one hour, this from a mixture of 28% water at the start.
In this example, this energy consumption allowed the elimination of 100 kg of water and the production of a ton of dough with 18% water in the form of elements particularly suitable for subsequent drying and calcination.
In order to better understand the invention, it is described by way of example and in a nonlimiting manner with respect to a drawing which represents: in FIG. I, various forms of pasta produced by the process according to the invention; in Figure 2, a schematic view of a first embodiment of an apparatus according to the invention; in Figure 2a, a more detailed view of the. support plates mounted in Figure 2; in Figure 3, a schematic view of another possible embodiment of an apparatus according to the invention; in Figure 4, a schematic view of another embodiment of filter cathodes.
In FIG. 1, by way of example, some shapes produced by the process are shown.
Based on the same general principles, the techniques used for these various productions are distinguished by the shape and the. arrangement of the electrodes by the continuous or discontinuous nature of the anode as well as by the degree of immersion of the anodes in the mixture of limestone-s.
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The granules (I, 2, 3) and the rods (4) provided with an axial blind hole (Ia, 2a, 3a, 4, a), are obtained on anodes formed from points, rods, wires, nails, etc. .. electronic or metallized conductors on the surface. The tapered anodes are mounted on an insulating support plate; we have. need to have access to the surface of the feed mixture to partially immerse the tips. If the anodes are fully conductive, the forms of dough produced include a dish (3b, 4b). If the anodes are isolated on the part crossing the surface of the bath, the granules of spherical shape (2) or of olive (I) are obtained.
The weights of these granules can, depending on the dimensions of these tapered anodes or of the conductive parts and the electrolysis conditions, vary from I to 50 grams.
The cylindrical shapes (5,6) as well as the "pearl" shape (7) are obtained on anodes made up of conductive wires from 0.5 to 3 mm for example, completely submerged. On fully conductive continuous wires, it is possible to form drilled cylinders ("strands or macaroni") with subsequent mechanical cutting, types (5,6, 7).
With threads isolated in places, regularly or not, beads can be made (8). These elements are either split when the wire is removed from the mold, or not split if the wire is extracted longitudinally without injuring the dough. In this type of manufacturing, it is not necessary to have free access to the surface of the initial mixture of limestone.
In all cases, use is made of tapered anodes subjected to converging electric fields and preferably consisting of graphite, graphite-cement, graphite clay, carbon for batteries, carbon fiber, conductive carbides, zinc. , iron, galvanized iron,
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carburetted or passive iron, aluminum, stainless steels, alloys, or non-conductive materials such as organic polymers metallized on the surface.
It is possible, with these electrode materials, to regulate the electrolysis conditions (voltage, current) in order to simultaneously obtain at the electrodeposition of pastes rich in limestones, a controlled release of oxygen.
This release results in a porosity of the deposits which is very favorable to the gas permeability of the pastes, facilitating subsequent drying and calcination without compromising the mechanical resistance of the pastes produced.
The apparatuses and conditions described below and given purely by way of example, make it possible to get an idea of the implementation of the invention.
Figures 2 and 2a show, purely by way of example, a model of apparatus used for the manufacture of Portland cement paste modules. In (9) the fresh dough is introduced into the electrolysis cell; in (10) we recover the. partially spent pulp recycled after enrichment with raw materials. The support plate (II) comprises the electrode tips (13) electrically interconnected and connected to the + pole of the DC power supply. Only the tip of the conductive tips is immersed in the limestone mixture. The cathode (pole-), full or porous, is placed on the bottom of the cell in (12), it is made of a metal sheet (zinc, stainless, aluminum).
The electrode support is mobile and can be brought into the mold release position; this is ensured by lowering the plate (14) from the mold release, which releases the dough granules (15). With such a device provided with 100 graphite points mounted on a 400 cm plate, we can produce, for example, 500 grs
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of cement granules containing 18% of residual water, this in I minute 30 seconds and from a mixture of limestone and clays with 28 do of water. The power supply comprising 40 volts and 4 amps, which corresponds to an industrial scale, to an energy consumption of 8 kWh per tonne of pellets at the rate.
Other implementations can be devised. On the industrial level, it is possible to design automatic machines with electrode plates fixed on an endless conveyor belt or suspended from an overhead conveyor and provided with an automatic demolding device.
A second example of implementation of the invention is shown diagrammatically in FIG. 3. The cell (I6) consists of a metal box filled with limestone mixture (entering at (20) and leaving at (2I)) and serving also cathode (full or porous).
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The anode consists of an endless conducting wire stretched over two wheels and (I9), the first of which is driving. Entering the cell from below through an annular seal, the wire is loaded in deposit and is recovered in the form of a rod in (23). The wire is extracted from the rod using a cutting wheel (22) and is recovered by the drive wheel (I8). The partially split tube is taken up on rollers and possibly cut into pieces (24). For production on an industrial scale, the device will be provided with a set of wires side by side, possibly passing through several cells in series supplied with a mixture.
The tests carried out with a device of this type make it possible to consider that a production of cement paste containing 18% of water at the rate of I T per hour, can be obtained with about twenty metal wires of I, 5 mm
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diameter and 5 m of useful length (submerged part) moving at a rate of 2.5 m to the. minute. The electrolysis conditions and the electrical energy consumption are close to those of the spike device.
By using an aluminum cathode and a tapered graphite, zinc or galvanized iron anode, it is possible to carry out electroforming and spinning of
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pasta rich in limestone by supplying cells with 50 Hz alternating current. With such a device, the rectifying effect of aluminum (tantalum is also usable) can be exploited in the bath itself, which avoids the use a rectifier in the power supply.
As an example with a tapered graphite anode and a large surface aluminum cathode, we obtained with portland cement paste nodules of 1.25 grams per tip in 3 minutes with a content of 50 volts AC and 120 milliamps per point in 3 minutes. residual water of gig%, this from a suspension at 28% in water.
All the devices described can be provided with filter cathodes as suggested in the Hall articles (see references above) but the characteristics of which must be adapted to the present process.
These cathodes can consist of plates, sheets, sheets, porous metallic pipes produced by electroforming, perforation, sintering of metallic powders, or also made of metallic fibers.
The metals suitable for producing these filter cathodes are mainly nickel, stainless steels, aluminum, copper, chromium. Porous graphite or graphite cement reinforced with an iron grid to improve electrical conductivity and mechanical resistance can also be used.
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Filter cathodes must be designed from the point of view of water permeability and active electrode surface to remove water so that electroplating at the anode and filtration at the cathode takes place without modification notable composition of the paste introduced into the cells. This circumstance makes it possible to greatly reduce, or even eliminate, any recycling of the pulp which tends to dilute with non-filtering cathodes.
With the device described in FIGS. 2 and 2a and using electrodes formed from partially submerged tips, the filter cathodes can be placed either at the bottom of the cells or on the surface. In the latter case, it is possible to use porous conductive pipes arranged on the surface as shown diagrammatically in FIG. 4, where we have. represented by (25) porous pipes (cathodes), by (26) dough nodules (anode deposits), by (27) the water recovered in the filter pipes, by (28) the chalk suspension.
With the wire devices as described in FIG. 3, the box forming the cell into which the paste is poured may be entirely or partially made of porous conductive material (metal, graphite or reinforced graphite-cement).
The porosity of the filter cathodes must be such that the filtration of the water takes place only under the effect of the electric current. The water thus recovered is alkaline and contains a good part of the alkaline salts introduced to deflocculate the limestone pastes; it is recycled and can be used as a diluent for the preparation of. dough from fresh raw materials.
If the electrolysis conditions can be adjusted so as to keep the content of
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dry matter from the paste introduced into the cells, any recycling thereof can be avoided. This type of device therefore constitutes an apparatus for implementing an electrical process combining the shaping of pasta and filtration on a conductive filter.
The devices for recovering water at the cathodes are not shown in the figures in the accompanying drawing; they can be of conventional design and possibly provided with a vacuum to facilitate filtration and. hydrogen recovery.