FR2634477A1 - Procede de fabrication de preformes en matiere ceramique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication de préformés céramiques légers, en particulier de briques ou analogues, procédé au cours duquel on utilise de la perlite comme matière ayant pour effet de rendre poreux.

Description

Procédé de fabrication de préformés en matière céramique L'invention

concerne un procédé de fabrication de préformés légers en matière céramique, contenant de la perlite comme agregats légers et ayant une masse volumique apparente à l'état sec, inférieure

a 2,0 g/cm3.

En particulier dans le domaine de la production de briques, on a déja maintes fois étudié l'influence de matières amaigrissantes ainsi que de

matières ayant pour effet de rendre poreux.

Mackedanz en fait un expose synthétique

dans "Sprechsaal", fascicule 9/80, 559.

Même si via des adjuvants qui ont pour effet de rendre poreux tels que la sciure de bois, la boue de papier et les matières plastiques cellulaires, la masse volumique apparente à l'état de pâte diminue nettement, il est vrai, en partie, il convient de s'assurer simultanément du fait que les préformés ainsi fabriqués présentent une résistance suffisante à la pression. C'est ainsi que Mackedanz décrit le fait que, lors de l'addition de sciure de bois, la masse volumique apparente à l'état de pâte ne diminue que de manière insignifiante, tandis que l'on obtient cependant une valeur relativement bonne de résistance à la pression, alors qu'avec l'addition de "Styropor" on peut obtenir une diminution frappante de la masse volumique apparente, cette diminution étant cependant accompagnée d'une forte diminution de la résistance a

la pression.

Dans l'introduction du document DE-A-28 53 709, on decrit un état analogue de la technique qui revendique également d'autres matières ayant pour effet de rendre poreux telles que la tourbe, la poussière de charbon, la perlite, les barbes de céréales ou les rejets de flottation; toutefois, l'on y fait simultanément remarquer que ces matières n'ont que peu d'importance au niveau de la mise en oeuvre et qu'elles présentent des inconvénients analogues à ceux des

matières décrites auparavant.

D'après le document DE-A-28 53 709 on ne peut utiliser les adjuvants mentionnés que lorsque l'on mélange une matière combustible, dont la forme va d'une forme pulvérulante jusqu'à une forme à grains fins, avec de la mousse, et que l'on granule ce mélange. De cette manière, on devrait obtenir un granulat

combustible à structure poreuse et écumeuse.

On revendique en particulier comme avantage le fait que, via l'augmentation du volume apparent, la valeur calorifique des agrégats s'en trouve considérablement diminuée, par rapport à un grain massif, tandis que cette diminution de la valeur calorifique est profitable au processus de chauffe, lors de la cuisson à bloc, donnant ainsi lieu à une économie au niveau de l'énergie necessaire à la

cuisson.

On.y revendique également, entre autres, l'addition de perlite. On y attire l'attention sur le fait qu'une addition de perlite non traitée à l'argile brute ne donne pas, la plupart du temps, l'effet escompté, étant donné que les corps de perlite s'effritent lorsqu'on les comprime. Toutefois, d'apres la Publication allemande, la stabilité des grains devrait se maintenir lorsqu'on enrobe ceux-ci, conjointement avec de la poussiere de charbon ou analogues, de mousse. Il est évident qu'un procedé a deux étapes de ce type, au cours duquel, dans la première étape on doit préparer les agrégats pour en faire une mousse, tandis qu'au cours de la seconde étape, on mélange la mousse avec l'argile, est relativement coûteux, pour un produit fabriqué en série tel que la

brique, ou analogues.

La désagrégation de la perlite décrite dans le document DE-A-28 53 709 ayant lieu conjointement avec le pressage d'une pâte céramique, est également confirmée par le document DE-C-36 14 943, qui prévoit, pour cette raison, l'utilisation de grains de perlite vernissés et gonflés, pour la fabrication de

briques en argile.

Chaque grain de perlite en particulier est stabilisé via le vernissage, de telle sorte qu'aussi bien lors du mélange ultérieur avec la pâte céramique, que lors de son formage ultérieur via

pressage ou analogues, ils ne soient pas détruits.

Toutefois, même dans ce cas, on doit préparer séparément (dans le cas présent: vernisser) les agrégats, avant de procéder à leur mélange avec la pâte céramique, ce qui occasionne des temps et des coûts supplémentaires, ceci n'étant pas toujours acceptable dans le cas de produits fabriqués en série

tels que la brique ou analogues.

D'après le document AT-PS 252 091, on connaît le fait que la perlite, à l'état expansé, peut absorber de très grandes quantités d'eau. En vue de diminuer la capacité d'absorption de l'eau, on a propose de vaporiser un courant ou un lit de grains de perlite encore chauds du fait du processus d'expansion, avec des silicones dans une solution aqueuse et de procéder à un mélange intime des grains ainsi vaporises.

D'après le document DE-AS 1 253 133, on-

connaît enfin un procédé destiné au traitement de la perlite, procédé selon lequel on soumet la perlite à une imprégnation ou a une vaporisation via des agents liants et d'imprégnation ayant été vaporisés, dissous, mis en dispersion ou liquéfiés, tandis que l'on procède ensuite à la centrifugation des grains. En l'occurrence, la vaporisation a pour but de mettre les agents d'imprégnation dissous dans l'eau, en contact avec la perlite. Ensuite, on sèche la matière ainsi traitée. L'objet à la base de l'invention est de fournir une possibilité plus simple et plus avantageuse, comparativement à l'état de la technique mentionné dans l'introduction, de stabiliser les agrégats poreux tels que de la perlite, de telle sorte qu'ils ne soient pas détruits lorsqu'on les mélange

ultérieurement avec l'argile et lors du formage.

De manière surprenante, il s'est avéré que l'on pouvait augmenter de manière frappante la stabilité d'agrégats tels que de la perlite expansée,

via absorption d'un liquide, en particulier de l'eau.

En l'occurrence, la stabilisation de chaque grain de perlite en particulier est maximale lorsque le volume

poreux ouvert est complètement rempli par le liquide.

On peut réaliser l'introduction du liquide dans les pores ouverts, de différentes façons. On peut ajouter le liquide soit tout à fait séparément, par exemple, via imprégnation par un liquide, de la perlite expansee, soit via vaporisation des grains de perlite expansés, par exemple, via des buses correspondantes pour l'eau, disposees sur la paroi interne d'une transporteuse a vis sans fin, par laquelle est acheminée la perlite. Toutefois, selon la consistance de l'argile, ce procédé peut aboutir à des excès, étant donné que, conjointement avec l'humidité propre de l'argile, le mélange en devient trop aqueux. Dans ces conditions, on propose d'ajouter à la perlite expansée, avant de procéder à son mélange intime avec l'argile, seulement une partie de la quantité d'eau maximale théorique que peut absorber le volume poreux ouvert de la perlite. En l'occurrence, il faudrait cependant ajouter déja au moins 50% de la quantité théorique d'eau, en vue d'obtenir une répartition homogène de la perlite dans l'argile. Dans ce cas, la-perlite absorbe hors de l'argile la quantité de liquide subsistante qui lui manque encore, sur base du pouvoir élevé d'absorption capillaire des pores ouverts, jusqu'à atteindre une "saturation complète". Les petits fragments de perlite très poreux font alors office simultanément d'"agents de séchage" pour l'argile, tandis qu'en même temps, les pores à surface plus grande peuvent être remplis par la pâte céramique, dont l'humidité est à nouveau absorbée par les pores capillaires de la perlite. En tout cas, il convient de s'assurer du fait que l'on ait continuellement à sa disposition une quantité de liquide suffisante, en vue de remplir complètement le volume poreux ouvert de la perlite, avec. le liquide. En l'occurrence, il convient de s'assurer du fait que le mélange argile/perlite présente ensuite une consistance suffisante, pour que l'on puisse traiter ultérieurement le mélange. De manière correspondante, la quantité totale de liquide provenant du liquide se trouvant dans l'argile et du liquide ajouté de l'extérieur se rassemble, tandis qu'on la sélectionne de telle sorte que l'on obtienne une consistance du mélange argile/perlite, même lors du remplissage complet des pores ouverts de la perlite, telle qu'elle est requise pour les étapes ultérieures de préparation. En tout cas, on se trouve en présence de grains de perlite saturés d'eau, le liquide demeurant de manière la plus large possible dans les pores, même lors du mélange qui suit immédiatement, ou ultérieurement avec la pâte céramique, la tension superficielle de l'eau étant à cet effet la première responsable. On peut optimaliser cet effet de manière complémentaire, via addition d'un surfactant tel qu'un dérivé tensio-actif. En l'occurrence, il peut être avantageux selon les cas, d'acheminer le liquide dans les pores de perlite, sous une légère pression, surtout pour pouvoir remplir des pores présentant un diamètre

plus petit, avec le liquide.

On peut traiter ultérieurement le melange argile/perlite ainsi formé, de manière conventionnelle. Que ce soit dans une boudineuse (presse à vis sans fin) ou dans des presses fonctionnant en discontinu, on n'obtient pas de destruction notable des particules de perlite remplies d'eau. Les liquides incompressibles tels que l'eau, stabilisent beaucoup plus la structure friable en soi d'un grain de perlite gonflé, qui peut alors présenter après le formage pratiquement son volume poreux global initial, volume

qui, à ce moment-là, est encore rempli d'eau.

Via séchage habituel, on élimine ensuite l'eau contenue dans les pores, et l'on peut alors cuire

le produit de la façon habituelle.

Selon la température de cuisson sélectionnée, la perlite brûle complètement ou alors elle forme une phase en fusion, au moins en partie, cette phase laissant une structure vitreuse, celle-ci profitant, de manière complémentaire à la résistance

mécanique du préformé cuit.

Toutefois, même dans le cas de températures de cuisson relativement faibles telles qu'on les recommande en partie aujourd'hui, on garantit toujours le fait que le volume très poreux d'une perlite expansée diminue la masse volumique apparente à l'etat de pâte du produit cuit dans une mesure telle qu'elle est souhaitée pour atteindre de bonnes propriétés calorifuges, sans devoir s'accomoder de

pertes plus grandes au niveau de la résistance.

Le fait d'utiliser avec succès, de la perlite, comme matière ayant pour effet de rendre poreux, dans des matières argileuses, étonne à deux points de vue. D'une part, étant donné que dans l'état de la technique, on décrit le fait que l'utilisation de perlite comme agrégats ne peut être techniquement réalisée; d'autre part, étant donné que simultanément on décrit les pertes intervenant au niveau de la résistance, du fait de la désagrégation des grains de perlite. Effectivement, de la perlite sèche et expansée ne se laisse que très difficilement, voire même pas du tout travailler dans une pâte céramique normale, en particulier, on ne peut atteindre une dispersion homogène dés grains de perlite dans la pâte de base. Manifestement, la surface des grains de perlite est trop rugueuse, pour rendre possible un

mélange homogène.

Toutefois, même si l'on acceptait exceptionnellement un mélange non homogène d'argile/perlite, on ne pourrait en fabriquer aucun produit techniquement utilisable, étant donné que les grains de perlite, comme on l'a décrit, seraient broyés lors du formage ultérieur. En l'occurrence, l'effet désiré, à savoir de rendre une matière poreuse, serait

en même temps perdu.

I1 est possible, il est vrai, de faire face aux carences mentionnées, via un vernissage de chaque grain de perlite en particulier, ce qui implique toutefois une dépense technologique

disproportionnellement élevée.

En revanche, le procédé selon l'invention est non seulement particulièrement simple, mais encore d'une haute efficacité, tandis qu'il permet d'une façon étonnamment simple, sans plus, l'introduction des grains de perlite dans la pâte céramique, ainsi que leur répartition homogène au sein de celle-ci. En l'occurrence, l'eau joue tout d'abord manifestement le rôle d'agent lubrifiant, mais aussi en même temps, comme on l'a décrit, un rôle de stabilisant pour chacun des grains de perlite en particulier. Du fait de cette double fonction, la fraction d'eau peut être limitée vers le haut, selon la consistance désirée. On propose d'utiliser une perlite expansée présentant une grosseur de grain inférieure à 10 mm, une grosseur de grain inférieure à 6 mm représentant la limite supérieure, pour la plupart des domaines d'utilisation. En l'occurrence, autant que possible, on ne devrait pas utiliser une portion de grain fin inférieure à 1 mm, étant donné qu'ils absorbent relativement beaucoup d'eau, celle-ci devant être éliminée ultérieurement, tandis que ces grains fins ne contribuent guère à donner un effet de porosité conférant une efficacité au niveau thermique. En particulier, lors de l'utilisation d'argile plus grasse, une grosseur de grain preféree se situe, par

consequent, entre 1 et 6 mm.

Pour le liquide, on utilisera, au premier chef, de l'eau. Toutefois, les eaux usees provenant d'installations industrielles peuvent également trouver leur utilisation, tandis que des fractions de produits nocifs présents dans ces eaux tels que des métaux lourds, etc. peuvent venir se loger dans la structure céramique, lors de la cuisson du produit céramique, et s'y trouver encore (en y étant

intégrées), lorsque cette structure est formée,.

L'addition de perlite doit avoir lieu de telle façon que le produit fini présente une masse volumique apparente à l'état sec, inférieure à 2,0

g/cm3, de préférence, inférieure à 1,7 g/cm3.

En règle générale, on réglera ces valeurs à une quantité d'addition de perlite se situant

entre 50 et 500 1 par 1000 kg d'argile.

De préférence, une quantité d'addition de perlite se situe entre 100 et 250 1 par 1000 kg de

pâte céramique.

Lorsque l'on parle de pâte céramique, ce concept englobe bien évidemment, non seulement une pâte constituée d'une argile, mais aussi de compositions habituelles servant à la fabrication de préformés céramiques. Quant au reste, la préparation a également lieu essentiellement d'une façon connue. En l'occurrence, si l'on utilise un procédé faisant appel à un broyeur à meules verticales, on procédera alors à l'addition de perlite selon le procédé de l'invention, seulement après le passage dans ce broyeur car, étant donné la sollicitation mécanique élevée de la matière dans le broyeur à meules verticales, à cet endroit les

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grains de perlite stabilises avec l'eau seraient

egalement broyés.

En revanche, il s'est avéré que les grains de perlite saturés d'eau qui n'ont pas été détruits, que ce soit dans une presse fonctionnant en continu telle qu'une presse à vis sans fin, ou dans une presse fonctionnant en discontinu telle qu'une presse à grenouillère ou analogues, sous des pressions habituelles, maintiennent, dans une plus large mesure, leur structure ouverte et très poreuse pratiquement inchangée. Avec le procédé selon l'invention, on peut fabriquer pratiquement toutes les sortes d'articles en argile, qui doivent présenter des masses volumiques apparentes minimes à l'état sec, et ainsi jouir de propriétés calorifuges favorables. A cet égard, on mentionnera, par exemple, les briques pour murs, les tuiles, les briques d'argile réfractaire, les briques pontées de plancher, les tuyaux de drainage, les briques de cheminées, ou analogues. Selon le procédé, on doit pouvoir fabriquer des produits poreux, dans une large mesure; on peut également fabriquer,

conformément au procédé, par exemple, des clinkers -

qui, d'après leur grainure peuvent être ajoutés au grès cérame - ces éléments devant être soumis à une cuisson uniquement pendant le laps de temps nécessaire pour faire disparaître la porosité ouverte dans la plus large mesure. Il est également possible de cuire le mélange argile/perlite et ensuite de poursuivre leur préparation pour la fabrication de briques réfractaires correspondantes.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication de préformés légers en matière céramique contenant de la perlite expansee comme agrégats légers, tout en présentant une masse volumique apparente à l'état sec, inférieure à 2,0 g/cme, caractérisé en ce que l'on remplit complètement avec un liquide le volume poreux ouvert de la perlite dont la grosseur de grain est inférieure à 10 mm, tout en procédant simultanément et/ou par après, à leur répartition homogène dans une pâte céramique, la pâte étant ensuite façonnée en

préformés, ensuite séchée et cuite.

2. Procédé selon la revenaication 1, caractérisé en ce que

comme liquide, on utilise de l'eau.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on mélange le liquide avec un adjuvant tensio-actif,

avant le remplissage des pores de perlite.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que

l'on utilise comme adjuvant un dérivé tensio-actif.

5. Procédé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que l'on mélange à la pâte céramique une quantité de perlite telle que la masse volumique apparente à l'état

sec de la partie cuite soit inférieure à 1,7 g/cme.

6. Procédé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 5,

caractérisé en ce que l'on ajoute la perlite en une quantité allant de 50 à

500 1 par 1000 kg d'argile.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que

la quantité de perlite ajoutée est de 100 à 250 1.

8. Procedé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 7,

caractérisé en ce que l'on ajoute la perlite imprégnée du liquide à la pâte céramique, après le passage de celle-ci dans un broyeur à meules verticales et avant son formage dans une

presse à vis sans fin.

9. Procédé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 8,

caractérisé en ce que l'on comprime la pâte céramique mélangée avec la perlite pour obtenir des préformés tels que des briques.

10. Procédé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 9,

caractérisé en ce que l'on utilise une perlite présentant une grosseur de grain comprise entre 1 et 6 mm ainsi qu'un volume

apparent compris entre 80 et 130 kg/me.