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dite, le rapport A12 03 n'étant pris en considération que pour établir sa proportion entre les autres bases. Même dans la pra- tique, en métallurgie, on a tendance le plus souvent, à ne con- sidérer simplement que le rapport Ca O en tenant compte des
Si 02 équivalents stoechiométriques.
Cette opération ne se fait pas sur des bases immuables, comme l'exige la fabrication du ciment artificiel, puisqu'elle est subordonnée à l'économie générale de la fabrication de la fonte dans le haut-fourneau ; en partant du minerai dont les usi- nes disposent le plus souvent dans leurs propres mines, il en ré- sulte que le laitier varie parfois sensiblement d'un fourneau à l'autre et d'une usine à l'autre, et par cela même la qualité du ciment obtenu.
La composition des laitiers basiques destinés à la fabrica- tion des ciments de laitier, de hauts-fourneaux et Portland de fer, n'est pas déterminée par les administrations et les produc-' teurs français. Le cahier des charges allemand impose pour le laitier servant à ces fabrications, l'indice suivant :
Ca 0 + Mg O + 1/3 Al2 03 > 1.
EMI1.1
Si 02 + 2/3 A12 03
Cet indice n'est d'aucune utilité pour la fabrication du ciment faisant l'objet du présent procédé qui exige un équilibre précis des hydrates selon la méthode indiquée ci-après.
Le demandeur a donc trouvé qu'en principe , il était possible de mettre le laitier en valeur et d'obtenir simultanément une fonte de bonne qualité et un laitier-ciment basique conforme aux indices ci-après désignés, sans contrarier sensiblement le travail du métallurgiste. Le laitier peut être obtenu par n'importe quelle fabrication de fonte.
Cette fabrication est réalisée en mélangeant les minerais de fer et autres, de façon à obtenir un laitier-ciment dont la composition reste dans les limites des indices suivants : CaO = 1.50 à 1.60 CaO+MgO = 1.60 à 1.70 SiO2 = 1. 50 à 1.75
EMI1.2
s-2 sioS A120 1() sio2 A1203
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Ciment métallurgique sulfoalumineux et son procédé de fabrication.
La présente invention a pour objet la production simultanée dans le haut-fourneau, de la fonte et d'un laitier-ciment de composition spéciale, destiné à obtenir un ciment sulfoalumineux de qualité régulière, possédant de hautes résistances initiales et résistant aussi à l'action décomposante des eaux sulfatées, maritimes et terrestres, d'une part, et son procédé de fabrication d'autre part.
Jusqu'à ce jour, les producteurs de fonte opéraient leur fabrication sans prendre en considération la valeur de leur laitier au point de vue de la constitution des ciments susmentionnés, le laitier de haut-fourneau étant pour ainsi dire considéré comme déchet, leur travail ne visant que le prix de revient aussi bas que possible de la fonte.
Ils ne se basaient sur les analyses des divers éléments de leur fabrication, minerais, fondants, coke réducteur, que pour réaliser les conditions économiques du lit de fusion en considérant sa basicité, sa fusibilité, sa flui-
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CaO + MgO + A12 O3 = 2.20 à 2.30 CaO +MgO 0.98 à 1.08
SiO2 SiO2 + A1203 L'indice CaO + MgO + A1203 étant aussi élevé que possible, donc
Si02 se rapprochant de 2.30 et l'indice SiO2 se rapprochant autant que possible de l'indice
Al2O3 CaO obtenu dans le mélange.
SiO2
Cé laitier est capable de jouer son rôle de fondant et d'épurateur dans le haut-fourneau, il peut être obtenu facilement par le choix des matières en traitement ; ilassure au laitier- ciment des proportions d'équilibre qui en font après le traitement décrit ci-après un ciment sulfoalumineux de grande régula- rité, de haute résistance et de durcissement rapide, de plus in- décomposable, par les sulfates contenus dans les eaux terrestres et maritimes.
On sait depuis longtemps, par les recherches et publications de Kühl, que le sulfate de chaux forme avec l'alumine du laitier, du sulfoaluminate de chaux, qui devient un produit insoluble.
Kühl a indiqué que la forme sous laquelle pouvait être incorporé le sulfate de chaux (gypse, plâtres on anhydrite) importait peu et qu'il pouvait être fait usage de sulfate de chaux Ca S04 sous l'une ou l'autre forme.
Ce manque de précisions a donné naissance à divers procédés brevetés visant un traitement spécial du sulfate de chaux, utilisé pour cette fabrication ; du choix de certains laitiers granulés provenant par exemple de fonte de moulage et de l'allure du haut-fourneau, ainsi qu'à divers procédés de mélanges sous forme pulvérisée des éléments de constitution de ce ciment depuis longtemps connu, et ce en partant de laitiers ordinaires non composés essentiellement pour la technique du durcissement de ce ciment.
Le demandeur a trouvé que les hautes qualités du ciment sulfoalumineux ne provenaient pas principalement d'un traitement quelconque du laitier après sa fabrication et encore moins du
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genre de traitement du sulfate de chaux, mais bien de la nature du laitier qui exige une composition appropriée, commandée par un équilibre déterminé de ses composés qui favorise l'action com- binée des hydrates.
C'est pourquoi le présent brevet fixe les données requises pour la composition type de ce laitier-ciment dont les facultés sont régies par l'addition d'un troisième fac- teur hydraulisant : S03 contenu dans Ca SO4 dont l'état physique sera compatible à la décomposition rapide qu'il devra subir pen- dant la prise du ciment, c'est-a-dire que le poids spécifique sera inférieur à 2,93 et supérieur à 2,85, peu importe si Ca SO4 provient du gypse ou de l'anhydrite naturelle. Le pourcentage entrant dans la composition du ciment sulfoalumineux, sera fonc- tion de la teneur en A12 03 contenue dans le laitier-ciment ; exemple : pour 16 % de A12 03, on ajoutera 16 % de SO3 Ca 0, comme il a été dit ci-avant.
Dans le ciment sulfoalumineux objet du présent brevet, SO3 intervient comme troisième facteur hydraulisant à côté de Si 02 et A12 03 ; S03 formant pendant la prise, donc pendant la coagu- lation du gel des hydrates, du sulfoaluminate de calcium 3 Ca 0. A12 03. 3 S04 Ca 30 H2 0. qui intervient comme stabili- sateur. Par le rapport favorable Si 0 2 (1. 60 à 1.75), on favo-
Al2O3 rise également la formation d'un sulfosilicoaluminate de calcium qui intervient comme catalyseur et détermine le durcissement ra- pide des hydrosilicates et aluminates de calcium.
Le mode opératoire de la fabrication, conformément à l'in- vention, est le suivant :
A la sortie du haut-fourneau, le laitier fabriqué d'après les données décrites ci-avant, est précipité dans l'eau où il est granulé énergiquement avec soin à haute température par les pro- cédés connus. Il est ensuite séché jusqu'à complète dessiccation pratique. Le laitier sec encore chaud, est pulvérisé sommairement à environ 3 % de refus sur le tamis de 900 mailles par cm2. puis il est refroidi en silos par un brassage énergique, ce brassage
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fournit une action physique favorable et aussi le mélange nécessaire pour obtenir à l'analyse une moyenne des indices.
Ce travail est nécessaire pour obtenir une qualité régulière, car il est assez difficile d'obtenir dans le haut-fourneau, un laitier de composition rigoureusement conforme à l'équilibre désiré.
Cette régularité peut être réalisée également en mélangeant simplement le ciment fini.
Le laitier-ciment dosé est ensuite mélangé avec le sulfate de chaux et sel de chaux hydraté nécessaire, la formation du sulfoaluminate ne se réalisant que par saturation de sel de chaux, en tenant compte de ses proportions d'alumine, ce mélange pouvant atteindre en sels de chaux et en sulfate de chaux la quantité égale de l'alumine contenue dans le laitier-ciment du présent procédé en considérant toutefois les réactions et la nature chimique des composés du laitier telles que S, Mn, Fe, Ba, provenant de l'épuration de la fonte.
Le mélange est ensuite pulvérisé à la finesse de 3 % environ (plus ou moins) de refus sur le tamis de 4.900 mailles par cm2.
Le ciment obtenu est un liant hydraulique de qualité régulière, à haute résistance, à durcissement rapide et indécomposable à l'eau de mer et aux eaux sulfatées.
Il est à remarquer que si le laitier-ciment est de qualité régulière, le travail d'homogénisation pourra être supprimé.
EMI5.1
R E V E nT D I. C A i T 0 iV S .
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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said, the A12 03 ratio being taken into consideration only to establish its proportion between the other bases. Even in practice, in metallurgy, there is a tendency most often, simply to consider the Ca O ratio, taking into account the
Si 02 stoichiometric equivalents.
This operation is not carried out on an immutable basis, as required by the manufacture of artificial cement, since it is subordinate to the general economy of the manufacture of cast iron in the blast furnace; starting from the ore which factories most often have in their own mines, it follows that the slag sometimes varies appreciably from one furnace to another and from one factory to another, and therefore even the quality of the cement obtained.
The composition of basic slags intended for the manufacture of slag cements, blast furnaces and Portland iron, is not determined by the French administrations and producers. The German specifications impose for the slag used for these products, the following index:
Ca 0 + Mg O + 1/3 Al2 03> 1.
EMI1.1
If 02 + 2/3 A12 03
This index is of no use for the manufacture of the cement forming the subject of the present process which requires a precise balance of hydrates according to the method indicated below.
The applicant has therefore found that in principle, it was possible to enhance the slag and simultaneously obtain a good quality cast iron and a basic cement-slag in accordance with the indices designated below, without significantly hampering the work of the metallurgist. . Slag can be obtained by any manufacture of cast iron.
This production is carried out by mixing iron ores and others, so as to obtain a slag-cement whose composition remains within the limits of the following indices: CaO = 1.50 to 1.60 CaO + MgO = 1.60 to 1.70 SiO2 = 1. 50 to 1.75
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s-2 sioS A120 1 () sio2 A1203
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Sulfoaluminous metallurgical cement and its manufacturing process.
The present invention relates to the simultaneous production in the blast furnace, of cast iron and of a slag-cement of special composition, intended to obtain a sulfoaluminous cement of regular quality, having high initial strengths and also resistant to decomposing action of sulphated waters, sea and land, on the one hand, and its manufacturing process on the other hand.
Up to this day, pig iron producers operated their manufacture without taking into consideration the value of their slag from the point of view of the constitution of the aforementioned cements, the blast furnace slag being, so to speak, considered as waste, their work does not aiming to keep the cost of cast iron as low as possible.
They were based on the analyzes of the various elements of their manufacture, ores, fluxes, reducing coke, only to achieve the economic conditions of the melting bed by considering its basicity, its fusibility, its fluidity.
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CaO + MgO + A12 O3 = 2.20 to 2.30 CaO + MgO 0.98 to 1.08
SiO2 SiO2 + A1203 The CaO + MgO + A1203 index being as high as possible, therefore
Si02 approaching 2.30 and the SiO2 index approaching as close as possible to the index
Al2O3 CaO obtained in the mixture.
SiO2
This slag is capable of playing its role of flux and purifier in the blast furnace, it can be easily obtained by the choice of materials being processed; it provides the slag-cement with equilibrium proportions which make it, after the treatment described below, a sulphoaluminous cement of great regularity, high resistance and rapid hardening, moreover non-decomposable, by the sulphates contained in the water land and sea.
It has been known for a long time, through the research and publications of Kühl, that lime sulphate forms with the alumina of the slag, sulphoaluminate of lime, which becomes an insoluble product.
Kühl indicated that the form in which the lime sulfate could be incorporated (gypsum, plaster or anhydrite) did not matter and that lime sulfate Ca S04 could be used in either form.
This lack of precision has given rise to various patented processes aimed at a special treatment of the lime sulphate, used for this manufacture; the choice of certain granulated slags originating for example from cast iron and the appearance of the blast furnace, as well as various methods of mixing in pulverized form the constituent elements of this cement for a long time known, starting from ordinary slags not composed essentially for the technique of hardening this cement.
The applicant has found that the high qualities of the sulfoaluminous cement do not come primarily from any treatment of the slag after its manufacture and even less from the
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kind of treatment of sulphate of lime, but of the nature of the slag which requires an appropriate composition, controlled by a determined balance of its compounds which favors the combined action of the hydrates.
This is why the present patent fixes the data required for the typical composition of this slag-cement, the properties of which are governed by the addition of a third hydraulicizing factor: S03 contained in Ca SO4, the physical state of which will be compatible. to the rapid decomposition which it will have to undergo during the setting of the cement, that is to say that the specific weight will be less than 2.93 and greater than 2.85, regardless of whether Ca SO4 comes from the gypsum or natural anhydrite. The percentage entering into the composition of the sulphoaluminous cement will depend on the content of A12 03 contained in the slag-cement; example: for 16% of A12 03, we will add 16% of SO3 Ca 0, as stated above.
In the sulphoaluminous cement which is the subject of the present patent, SO3 acts as a third hydraulicizing factor alongside Si 02 and A12 03; S03 forming during setting, therefore during coagulation of the hydrate gel, calcium sulphoaluminate 3 Ca 0. A12 03. 3 SO4 Ca 30 H2 0. which acts as a stabilizer. By the favorable ratio If 0 2 (1.60 to 1.75), we favor
Al2O3 also causes the formation of a calcium sulfosilicoaluminate which acts as a catalyst and determines the rapid hardening of calcium hydrosilicates and aluminates.
The manufacturing procedure, in accordance with the invention, is as follows:
On leaving the blast furnace, the slag produced according to the data described above is precipitated in water where it is vigorously granulated with care at high temperature by known methods. It is then dried until complete practical drying. The still hot dry slag is sprayed briefly at about 3% residue on the sieve of 900 meshes per cm 2. then it is cooled in silos by vigorous stirring, this stirring
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provides a favorable physical action and also the mixture necessary to obtain an average of the indices for analysis.
This work is necessary to obtain a regular quality, because it is quite difficult to obtain in the blast furnace, a slag of composition strictly in accordance with the desired balance.
This evenness can also be achieved by simply mixing the finished cement.
The metered slag-cement is then mixed with the lime sulphate and hydrated lime salt necessary, the formation of the sulphoaluminate only taking place by saturation of lime salt, taking into account its proportions of alumina, this mixture being able to reach in lime salts and lime sulphate the equal quantity of alumina contained in the cement slag of the present process, considering however the reactions and the chemical nature of the compounds of the slag such as S, Mn, Fe, Ba, coming from the purification of cast iron.
The mixture is then sprayed to a fineness of about 3% (more or less) of residue on the sieve of 4,900 meshes per cm 2.
The cement obtained is a hydraulic binder of regular quality, high resistance, fast hardening and indecomposable in sea water and sulphated water.
It should be noted that if the slag-cement is of regular quality, the work of homogenization can be eliminated.
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R E V E nT D I. C A i T 0 iV S.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.