FR2679256A1 - Desulfurant pour fonte liquide a base de carbure de calcium agglomere. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un produit autodispersant pour la désulfuration des fontes et son procédé de fabrication. Le produit se compose de poudre de carbure de calcium technique, éventuellement additionné de produits destinés à provoquer un dégagement gazeux dans le bain ou à modifier la composition du laitier, aggloméré au moyen soit de résines, soit de composé organique à point de fusion franc. Le procédé comprend plusieurs étapes: mélange du carbure et des additifs avec la résine ou le produit organique, agglomération par bouletage, pastillage, compression ou extrusion, rebroyage et tamisage éventuels pour obtenir la granulométrie souhaitée. Le produit est utilisé pour la désulfuration des fontes, aussi bien d'affinage que de moulage. Il a l'avantage de réunir l'efficacité des poudres fines et la facilité d'écoulement des grains plus grossiers.
Description
DESULFURANT POUR FONTE LIQUIDE A BASE
DE CARBURE DE CALCIUM AGGLOMERE.
DE CARBURE DE CALCIUM AGGLOMERE.
1 ) DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION.
Le domaine technique de l'invention est celui de la désulfuration des fontes, qu'elles soient d'affinage c'est-àdire destinées à la fabrication de l'acier, ou de moulage, destinées en particulier à la fabrication de fontes à graphite sphéroïdal. Dans le premier cas, pour des raisons de caractéristiques mécaniques, la teneur en soufre doit être abaissée à 0,005 -0,010 %; dans le deuxième cas, la sphéroïdisation n'est possible que pour des teneurs en soufre inférieures à 0,010 %.
La plupart des agents désulfurants sont à base de deux alcalino-terreux : le magnésium et le calcium qui se combinent facilement avec le soufre pour donner des sulfures, en formant des scories insolubles dans la fonte. Le magnésium excédentaire s'élimine du fait de sa tension de vapeur élevée à la température de traitement; les composés du calcium (chaux,carbonate ou carbure) excédentaires sont éliminés dans les scories. Ainsi, on utilise, séparement ou en combinaison, du magnésium métallique, du carbonate de calcium, de la chaux, de la chaux diamide (mélange de carbonate de Ca et de carbone) et du carbure de calcium, additionnés éventuellement de produits destinés à améliorer la coulabilité du mélange ou à dégager des gaz permettant une bonne répartition du désulfurant dans la fonte liquide.
Ces désulfurants sont,en effet, le plus souvent, injectés à l'aide d'une lance, en suspension dans un gaz porteur inerte.
L'invention concerne un nouveau produit désulfurant contenant essentiellement du carbure de calcium et son procédé de fabrication.
2") ETAT DE LA TECHNIQUE
Le brevet français 1 194 778 (Union Carbide Corporation) décrit un procédé de traitement du carbure de Ca à l'huile avant son utilisation comme désulfurant. On vaporise sur le carbure, de granulométrie comprise entre 0,074 et 1,168 mm et porté à 1500C de l'huile à raison de 0,25 à 4% du poids de carbure. L'huile peut être une huile minérale (huile de pétrole,essence,kérosène), végétale (huile de lin) ou animale (huile de poisson). Des cires synthétiques ou des paraffines peuvent également convenir.
Le brevet français 1 194 778 (Union Carbide Corporation) décrit un procédé de traitement du carbure de Ca à l'huile avant son utilisation comme désulfurant. On vaporise sur le carbure, de granulométrie comprise entre 0,074 et 1,168 mm et porté à 1500C de l'huile à raison de 0,25 à 4% du poids de carbure. L'huile peut être une huile minérale (huile de pétrole,essence,kérosène), végétale (huile de lin) ou animale (huile de poisson). Des cires synthétiques ou des paraffines peuvent également convenir.
Le brevet allemand DE 3 831 831 (SKI) décrit un produit désulfurant composé d'un mélange de magnésium et de carbure de calcium tous deux revêtus de fines particules d'une substance contenant de la silice et d'un moyen de mouillage de nature huileuse. Le produit est fabriqué par mélange dans un tambour ou un mélangeur tronconique, du carbure et du magnésium, de granulométrie comprise entre 0,1 et 3 mm avec 0,5* du poids total d'huile et de 2 à 10% de produit à base de silice.L'huile peut être un huile à haute viscosité d'origine végétale, mais aussi de l'huile de silicone ou minérale. Le produit à base de silice, de granulométrie inférieure à 0,01 mm est, par exemple, de la diatomée, de la bentonite ou des poussières de fours de ferro ou de calcio-silicium.
La demande de brevet européen EP O 184 723 (Cyanamid Canada
Inc.) décrit un procédé de préparation d'un désulfurant à base de carbure de calcium dans lequel le carbure de calcium préalablement concassé en morceaux de 1 à 2 inches de diamètre ( 25 à 50 mm) est ensuite broyé, dans un broyeur à boulets par exemple, avec addition avant ou pendant le broyage d'un liquide organique polaire à raison de 0,001 à 1 % et de préférence de 0,01 à 0,5 % du poids de carbure. Le liquide organique peut être un composé contenant jusque 10 atomes de carbone et de préférence un alcool, un ester, une cétone, un éther, un aldéhyde ou un alcane halogéné.
Inc.) décrit un procédé de préparation d'un désulfurant à base de carbure de calcium dans lequel le carbure de calcium préalablement concassé en morceaux de 1 à 2 inches de diamètre ( 25 à 50 mm) est ensuite broyé, dans un broyeur à boulets par exemple, avec addition avant ou pendant le broyage d'un liquide organique polaire à raison de 0,001 à 1 % et de préférence de 0,01 à 0,5 % du poids de carbure. Le liquide organique peut être un composé contenant jusque 10 atomes de carbone et de préférence un alcool, un ester, une cétone, un éther, un aldéhyde ou un alcane halogéné.
3 ) PROBLEME POSE.
La désulfuration de la fonte au carbure de calcium se heurte à un dilemme:
-La réaction de désulfuration se passe à l'interface CaC2 solide-fonte liquide; elle est d'autant plus rapide que le solide est plus divisé. Pour favoriser la vitesse de réaction et éviter la présence dans les crasses d'un excès de carbure n'ayant pas réagi,on peut être tenté d'utiliser du carbure de calcium le plus fin possible. Ainsi, certains produits désulfurants sont-ils à base de carbure de calcium micronisé dont la taille moyenne des grains est voisine de 30 micromètres.
-La réaction de désulfuration se passe à l'interface CaC2 solide-fonte liquide; elle est d'autant plus rapide que le solide est plus divisé. Pour favoriser la vitesse de réaction et éviter la présence dans les crasses d'un excès de carbure n'ayant pas réagi,on peut être tenté d'utiliser du carbure de calcium le plus fin possible. Ainsi, certains produits désulfurants sont-ils à base de carbure de calcium micronisé dont la taille moyenne des grains est voisine de 30 micromètres.
-Mais une granulométrie fine présente plusieurs inconvénients:
- risque d'explosion due à une réactivité accrue vis-àvis de l'humidité,
-manque de coulabilité,
-et si le carbure est utilisé en mélange avec du magnésium de plus forte granulométrie,risque de ségrégation au cours du transport.
- risque d'explosion due à une réactivité accrue vis-àvis de l'humidité,
-manque de coulabilité,
-et si le carbure est utilisé en mélange avec du magnésium de plus forte granulométrie,risque de ségrégation au cours du transport.
Ainsi, préfère-t-on parfois, en particulier en fonderie de moulage des fontes, du carbure en grains plus grossiers,de 300 à 4000 micromètres, par exemple. La réaction du carbure est alors très incomplète, ce qui se traduit par des mises au mille élevées: jusque 20 kg/t de fonte au lieu de 3 kg/t avec le carbure micronisé. Dès lors, l'utilisation de ce carbure grossier est réservée à la fonderie de moulage où les quantités traitées sont plus faibles. En sidérurgie, elle conduirait à la mise au crassier de scories contenant de fortes proportions de carbure de calcium n'ayant pas réagi, ce qui est très préjudiciable à l'environnement.
4 ) OBJET DE L'INVENTION.
L'invention a pour objet de résoudre ce problème en proposant un désulfurant autodispersant ayant l'efficacité du carbure de calcium micronisé et l'inertie chimique et les propriétés d'écoulement du carbure à grains grossiers.
L'invention propose également les procédés pour fabriquer ce désulfurant autodispersant.
5 ) DESCRIPTION DE L'INVENTION.
Le désulfurant autodispersant, objet de l'invention se présente sous la forme de grains d'un diamètre supérieur à 0,3 mm, compris par exemple entre 0,3 et 6 mm, composés de poudre de carbure de calcium micronisé agglomérée à l'aide d'un liant.
Par "carbure de calcium", il faut entendre également le carbure de calcium technique pouvant contenir de 10 à 15 % ou plus d'impuretés, surtout de la chaux.
Par "carbure de calcium micronisé" , il faut entendre de la poudre de carbure dont la totalité des particules a un diamètre compris entre quelques micromètres et 250 micromètres.
Le procédé de fabrication d'un tel désulfurant comprend trois étapes: la première consiste à préparer le mélange carbureliant; la deuxième, à agglomérer le mélange ainsi obtenu; la troisième, pas toujours nécessaire, à rebroyer le produit aggloméré pour l'amener à la granulométrie souhaitée.
5.1 Préparation du mélange carbure-liant.
On peut choisir comme liant plusieurs types de produits:
-des liants solides à la température ambiante dont le point de fusion, de préférence franc, soit compris entre 70"C et 100"C. Cette température est légèrement supérieure à celle à laquelle le désulfurant risque d'être exposé au cours du stockage, ce qui évite ainsi le collage des grains entre eux.
-des liants solides à la température ambiante dont le point de fusion, de préférence franc, soit compris entre 70"C et 100"C. Cette température est légèrement supérieure à celle à laquelle le désulfurant risque d'être exposé au cours du stockage, ce qui évite ainsi le collage des grains entre eux.
Elle est de l'ordre de grandeur de celle régnant dans les appareils d'agglomération, ce qui facilite cette opération.
On utilisera par exemple certains brais, l'acide stéarique dont le point de fusion est de 70 C environ ou des esters gras du glycérol. Un produit commercialisé sous le nom de "RICIDROL" et résultant de l'hydrogénation de l'huile de ricin convient particulièrement bien. L'huile de ricin est constituée à plus de 80 % de triricinoléate de glycérol.
L'acide ricinoléique est un acide en C18 comprenant une double liaison et une fonction alcool. L'hydrogénation de l'huile de ricin conduit donc, par saturation de la liaison double, à un produit composé très majoritairement de trihydroxystéarate de glycérol qui a un point de fusion franc à 86"C. En revanche, les paraffines, mélanges de carbures saturés ne peuvent convenir, leur ramollissement commençant dès 40 C.
-des résines dont la polymérisation se fait à température ambiante ou modérée ( de 40"C à 70 C ),par exemple, des résines furfuryliques, polyesters , vinyl-ester, époxy, cette liste n'étant pas limitative.
Si l'on utilise des liants autres que des résines (brais,Ricidrol,acide stéarique... ),le mélange carbure-liant peut se faire soit préalablement dans un mélangeur,un malaxeur ou même dans le broyeur de réduction du carbure qui constitue un excellent malaxeur, soit directement dans l'appareil d'agglomération sans pression tel que tambour granulateur, plateau bouleteur, cône de bouletage. Dans les deux cas,les constituants du mélange sont portés à une température légèrement supérieure à celle de fusion du liant de telle sorte que celui-ci soit liquide,mais que, à la sortie de l'appareil d'agglomération, le liant soit solidifié.
Si l'on utilise comme liants des résines, par exemple, furfuryliques,polyesters, vinyl-ester, époxy.. . , le mélange de carbure et de liant se fait préalablement dans un mélangeur, malaxeur ou broyeur, à la température ambiante. I1 est possible aussi de mélanger la résine et le carbure en tête du broyeur servant à la micronisation du carbure et d'ajouter le catalyseur de polymérisation dans le mélangeur.Le mélange est ensuite introduit dans l'appareil d'agglomération où il peut être légèrement chauffé pour accélérer la polymérisation de la résine.
I1 est également possible, dans le cadre de cette invention, d' ajouter au carbure de calcium d'autres additions destinées: -ou bien à provoquer un dégagement gazeux dans le bain de fonte: produits carbonés (houille, anthracite, coke de pétrole etc...), dans une proportion de 4 à 10 % du poids de carbure, carbonate de calcium, chaux diamide, dans des proportions plus importantes, -ou bien à modifier la composition du laitier: chaux, alumine, magnésie.
Ces additions dont le total peut être de l'ordre de 100 % du poids de carbure, se font soit dans le broyeur, soit sous forme de poudre, dans un mélangeur à la sortie du broyeur.
5.2 Agglomération du mélange carbure-liant.
L'opération d'agglomération met en oeuvre des techniques classiques qui seront choisies en fonction de la nature du liant et de la taille et des caractéristiques mécaniques de l'aggloméré que l'on veut fabriquer.
Deux groupes de techniques peuvent être utilisées:
a) des techniques par malaxage ou sans pression.Les appareils utilisés sont:
- le tambour granulateur (ou de bouletage): il s'agit d'un cylindre tournant, incliné sur l'horizontale de quelques degrés et entrainé par un moteur à vitesse variable. Le produit à agglomérer est introduit à l'extrêmité haute du cylindre, le produit aggloméré est extrait à son extrêmité basse. Les dimensions du cylindre et sa vitesse de rotation conditionnent le temps de séjour du produit et, par conséquent,sa granulométrie finale. Si nécessaire, on procède, à la sortie du tambour, à un tamisage pour éliminer les particules ou trop fines ou trop grossières. Les premières et les deuxièmes,après rebroyage,sont recyclées en tête du tambour.
a) des techniques par malaxage ou sans pression.Les appareils utilisés sont:
- le tambour granulateur (ou de bouletage): il s'agit d'un cylindre tournant, incliné sur l'horizontale de quelques degrés et entrainé par un moteur à vitesse variable. Le produit à agglomérer est introduit à l'extrêmité haute du cylindre, le produit aggloméré est extrait à son extrêmité basse. Les dimensions du cylindre et sa vitesse de rotation conditionnent le temps de séjour du produit et, par conséquent,sa granulométrie finale. Si nécessaire, on procède, à la sortie du tambour, à un tamisage pour éliminer les particules ou trop fines ou trop grossières. Les premières et les deuxièmes,après rebroyage,sont recyclées en tête du tambour.
-le plateau bouleteur:il s'agit d'un plateau circulaire situé dans un plan incliné de 30 à 65 sur l'horizontale tournant autour d'un axe perpendiculaire à ce plan. Ce plateau est muni sur sa circonférence d'un rebord. Le produit à agglomérer est alimenté vers le centre du plateau; les boulettes les plus grosses migrent vers le haut et sont évacuées par-dessus le rebord,à la partie basse du plateau.
Comme précedemment,on procède à un tamisage du produit aggloméré avec recyclage des fines et des grosses particules rebroyées.
-le cône de bouletage: le principe est assez voisin de celui du plateau bouleteur: il s'agit d'un tronc de cône d'angle d'ouverture compris entre 5 et 30 , ouvert du côté de sa grande base et tournant autour de son axe sensiblement horizontal. Le produit à agglomérer est introduit vers le fond du tronc de cône (côté de sa petite base); le produit aggloméré sort au voisinage de la génératrice inférieure du tronc de cône par sa grande base. Comme précédemment,on procède à un tamisage du produit aggloméré avec recyclage des fines et des grosses particules rebroyées.
- d'autres appareils plus récents, tels par exemple les malaxeurs granulateurs à hélices.
b) des techniques d'agglomération sous pression.Les appareils utilisés sont:
-la presse à bouleter constituée de deux rouleaux d'axes
horizontaux tournant en sens inverse, sensiblement tangents
et présentant des cavités de formes variées,
boulets,coussins,oeufs etc...
-la presse à bouleter constituée de deux rouleaux d'axes
horizontaux tournant en sens inverse, sensiblement tangents
et présentant des cavités de formes variées,
boulets,coussins,oeufs etc...
-la presse à rouleaux voisine de la précédente mais dans
laquelle les rouleaux sont lisses et séparés l'un de l'autre
par un espace.On obtient alors une bande continue, de
l'épaisseur de l'espace, qu'il faut ensuite broyer pour
obtenir la granulométrie souhaitée.
laquelle les rouleaux sont lisses et séparés l'un de l'autre
par un espace.On obtient alors une bande continue, de
l'épaisseur de l'espace, qu'il faut ensuite broyer pour
obtenir la granulométrie souhaitée.
-la pastilleuse dont il existe plusieurs versions, le
principe restant le même: une cavité, de forme correspondant
à celle de la pastille à fabriquer est constituée par une
matrice cylindrique d'axe vertical, obturée à sa partie
inférieure par un piston. La poudre est versée dans cette
cavité, arasée, puis comprimée par la descente d'un piston
supérieur au taux de compression souhaité. Après remontée du
piston supérieur, le piston inférieur se déplace vers le haut
pour éjecter la pastille.
principe restant le même: une cavité, de forme correspondant
à celle de la pastille à fabriquer est constituée par une
matrice cylindrique d'axe vertical, obturée à sa partie
inférieure par un piston. La poudre est versée dans cette
cavité, arasée, puis comprimée par la descente d'un piston
supérieur au taux de compression souhaité. Après remontée du
piston supérieur, le piston inférieur se déplace vers le haut
pour éjecter la pastille.
- l'extrudeuse dans laquelle le mélange pâteux est forcé au
travers d'un orifice, la filière, par un système de vis
tournant dans un fourreau qui peut être chauffé.
travers d'un orifice, la filière, par un système de vis
tournant dans un fourreau qui peut être chauffé.
Dans le cas de l'agglomération sous pression, et quelle que soit la nature du liant utilisé, le mélange liant-carbure doit être préparé préalablement à son introduction dans l'appareil d'agglomération, dans un mélangeur, malaxeur ou broyeur.
Le choix entre les deux groupes de techniques d'agglomération est orienté par des considérations à la fois techniques et économiques:
-au point de vue technique, les avantages sont du côté des machines d'agglomération sous pression:
Les produits agglomérés sous pression présentent une meilleure tenue mécanique.
-au point de vue technique, les avantages sont du côté des machines d'agglomération sous pression:
Les produits agglomérés sous pression présentent une meilleure tenue mécanique.
Les presses à bouleter et les pastilleuses donnent des produits parfaitement calibrés qui ont donc une excellente coulabilité.
-au point de vue économique, la situation est plus nuancée:
Le coût d'exploitation des appareils sous pression est plus bas car la quantité de liant à utiliser est en général plus faible: 2 à 5 % contre 10 à 15 % pour les appareils sans pression. Or les liants sont des produits relativement chers, comparés au prix du carbure.
Le coût d'exploitation des appareils sous pression est plus bas car la quantité de liant à utiliser est en général plus faible: 2 à 5 % contre 10 à 15 % pour les appareils sans pression. Or les liants sont des produits relativement chers, comparés au prix du carbure.
Les appareils d'agglomération sans pression, les presses à boulets ou à rouleaux ont une production horaire plusieurs dizaines de fois plus élevée que les pastilleuses.
En revanche,les coûts d'investissement pour tous les appareils d'agglomération sous pression sont sensiblement plus élevés que ceux des appareils sans pression.
5.3 Rebroyage du produit aggloméré.
Les boulettes, boulets, pastilles ou extrudés obtenus au cours de l'opération d'agglomération sont souvent plus grossiers que la granulométrie souhaitée pour le désulfurant. I1 est dès lors nécessaire de procéder à un rebroyage, en général sommaire, suivi d'un tamisage, pour les amener à cette granulométrie.A l'issue de ce tamisage, les parties trop fines sont recycles à l'agglomération, les parties trop grossières sont recyclées en tête du broyeur.
En outre, il peut être avantageux, pour améliorer encore la coulabilité du désulfurant obtenu, d'additionner le désulfurant rebroyé et tamisé d'une très faible quantité, de l'ordre de 1 %, de noir de fumée, intimement mélangé au désulfurant.
6 ) EXEMPLES.
Les exemples 1, 2, 3, 4 illustrent le mélange par malaxage de carbure de calcium avec différents liants.
Exemple 1.
Mélange par malaxage de carbure de calcium avec une resine furfurylique.
On est parti de carbure de calcium micronisé additionné de 7 % en poids de houille, le mélange ayant la granulométrie suivante:
Maille ( ) Refus(%) Refus cumulé(%) 200 10 10 100 28 38 75 7 45 50 14 59 25 16 75 passant 25
Ce carbure additionné de houille a été mélangé dans un malaxeur avec 10 % de son poids d'une résine furfurylique pendant 10 m ,à température ambiante tout d'abord,puis à 100"C pour provoquer le durcissement de la résine.
Maille ( ) Refus(%) Refus cumulé(%) 200 10 10 100 28 38 75 7 45 50 14 59 25 16 75 passant 25
Ce carbure additionné de houille a été mélangé dans un malaxeur avec 10 % de son poids d'une résine furfurylique pendant 10 m ,à température ambiante tout d'abord,puis à 100"C pour provoquer le durcissement de la résine.
L'analyse granulométrique sur le produit obtenu est la suivante:
Maille (p ) Refus(%) Refus cumulé(%) 200 12 12 100 34 46 75 12 58 50 22 80 25 16,5 96,5 passant 3,5
On constate que la granulométrie a évolué vers des tailles de grains plus grossières puisque les chiffres de la dernière colonne sont plus élevés que dans le produit de départ et que, en particulier, les fines inférieures à 25 p ne représentent plus que 3,5 % au lieu de 25 %.
Maille (p ) Refus(%) Refus cumulé(%) 200 12 12 100 34 46 75 12 58 50 22 80 25 16,5 96,5 passant 3,5
On constate que la granulométrie a évolué vers des tailles de grains plus grossières puisque les chiffres de la dernière colonne sont plus élevés que dans le produit de départ et que, en particulier, les fines inférieures à 25 p ne représentent plus que 3,5 % au lieu de 25 %.
Exemple 2
Mélange par malaxage de carbure de calcium avec de l'huile de ricin hydrogénée.(Ricidrol).
Mélange par malaxage de carbure de calcium avec de l'huile de ricin hydrogénée.(Ricidrol).
On est parti de carbure de calcium micronisé ayant la même granulométrie et la même quantité de houille que dans 1' exemple précédent.
Le Ricidrol, à raison de 5% du poids de carbure, a été introduit liquide dans le malaxeur contenant le carbure de calcium chauffé à 100 C.Un brassage énergique a été réalisé pendant 10 m puis le mélange a été refroidi avec poursuite du brassage.
L'analyse granulométrique sur le produit obtenu est la suivante:
Maille (u ) Refus(%) Refus cumulé(%) 200 11 11 100 33 44 75 11 55 50 19 74 25 21,5 95,5 passant 4,5
On constate que la granulométrie a évolué vers des tailles de grains plus grossières puisque les chiffres de la dernière colonne sont plus élevés que dans le produit de départ et que,en particulier, les fines inférieures à 25 p ne représentent plus que 4,5 % au lieu de 25 %.La granulométrie est toutefois un peu plus fine qu'avec la résine furfurylique.
Maille (u ) Refus(%) Refus cumulé(%) 200 11 11 100 33 44 75 11 55 50 19 74 25 21,5 95,5 passant 4,5
On constate que la granulométrie a évolué vers des tailles de grains plus grossières puisque les chiffres de la dernière colonne sont plus élevés que dans le produit de départ et que,en particulier, les fines inférieures à 25 p ne représentent plus que 4,5 % au lieu de 25 %.La granulométrie est toutefois un peu plus fine qu'avec la résine furfurylique.
Exemple 3
Mélange par malaxage de carbure de calcium additionné de houille avec de l'huile de ricin hydrogénée.(Ricidrol).
Mélange par malaxage de carbure de calcium additionné de houille avec de l'huile de ricin hydrogénée.(Ricidrol).
Les conditions de préparation du mélange sont les mêmes que celles de l'exemple 2 mais on utilise cette fois une quantité d'huile de ricin hydrogénée (Ricidrol) égale à 10 % du poids de carbure.
L'analyse granulométrique sur le produit obtenu est la suivante:
Maille ( ) Refus(%) Refus cumulé(%) 200 38,5 38,5 100 29 67,5 75 9 76,5 50 14 90,5 25 8 98,5 passant 1,5
On constate que la granulométrie a évolué vers des tailles de grains plus grossières puisque les chiffres de la dernière colonne sont plus élevés que dans le produit de départ et que,en particulier, les fines inférieures à 25 p ne représentent plus que 1,5 % au lieu de 25 %. La granulométrie est en tout cas sensiblement plus grossière qu'avec la résine furfurylique ou qu'avec seulement 5 % de Ricidrol.
Maille ( ) Refus(%) Refus cumulé(%) 200 38,5 38,5 100 29 67,5 75 9 76,5 50 14 90,5 25 8 98,5 passant 1,5
On constate que la granulométrie a évolué vers des tailles de grains plus grossières puisque les chiffres de la dernière colonne sont plus élevés que dans le produit de départ et que,en particulier, les fines inférieures à 25 p ne représentent plus que 1,5 % au lieu de 25 %. La granulométrie est en tout cas sensiblement plus grossière qu'avec la résine furfurylique ou qu'avec seulement 5 % de Ricidrol.
Exemple 4
Mélange par malaxage de carbure de calcium avec de l'acide stéarique (Stéarine).
Mélange par malaxage de carbure de calcium avec de l'acide stéarique (Stéarine).
Les conditions de préparation du mélange sont les mêmes que celles de l'exemple 2 mais on utilise cette fois de acide stéarique ou stéarine à raison de 10 % du poids de carbure.
L'analyse granulométrique sur le produit obtenu est la suivante:
Maille (p ) Refus(%) Refus cumulé(%) 200 44 44 100 45 89 75 5,5 94,5 50 4 98,5 25 1 99,5 passant 0,5
On constate que la granulométrie a évolué vers des tailles de grains encore beaucoup plus grossières puisque les chiffres de la dernière colonne sont plus élevés que dans le produit de départ et que, en particulier, les fines inférieures à 25 p ne représentent plus que 0,5 % au lieu de 25 %. La granulométrie est en tout cas sensiblement plus grossière qu'avec la résine furfurylique ou qu'avec 5 % ou même 10 % de Ricidrol.
Maille (p ) Refus(%) Refus cumulé(%) 200 44 44 100 45 89 75 5,5 94,5 50 4 98,5 25 1 99,5 passant 0,5
On constate que la granulométrie a évolué vers des tailles de grains encore beaucoup plus grossières puisque les chiffres de la dernière colonne sont plus élevés que dans le produit de départ et que, en particulier, les fines inférieures à 25 p ne représentent plus que 0,5 % au lieu de 25 %. La granulométrie est en tout cas sensiblement plus grossière qu'avec la résine furfurylique ou qu'avec 5 % ou même 10 % de Ricidrol.
Les quatre exemples décrits ci-dessus montrent qu'un simple mélange dans un mélangeur ou un malaxeur du carbure de calcium avec un liant approprié permet déjà d'augmenter le nombre de particules grossières et de diminuer le nombre de particules fines. Cependant dans le meilleur des cas, celui de l'exemple 4, le produit obtenu présente seulement 44 % de particules de diamètre supérieur à 200 p.
La figure 1 représente sous une autre forme,plus synthétique, les granulométries du produit de départ et des mélanges correspondant aux exemples 1 à 4.Sur cette figure sont portés en ordonnées les pourcentages cumulés des grains inférieurs aux dimensions portées en abscisses.
Les exemples suivants montrent qu'une combinaison d'une opération de mélange et d'agglomération permet d'augmenter significativement la granulométrie.
Exemple 5
Agglomération par pastillage.
Agglomération par pastillage.
On a préparé dans un malaxeur un mélange de carbure de calcium et de houille ayant la granulométrie indiquée dans l'exemple 1 additionné de 5 % d'acide stéarique.La température dans le malaxeur était réglée à environ 100"C afin de maintenir l'acide stéarique liquide.
On a obtenu un produit constitué de carbure enrobé de stéarine ayant une granulométrie intermédiaire entre celle des produits des exemples 2 et 4.Après refroidissement,ce produit a été introduit dans la trémie d'alimentation d'une pastilleuse dont la pression était réglée à 7 bars.Le produit a été mis en forme de petits cylindres de 10 mm de diamètre et de 6 mm de hauteur ayant un poids approximatif de 1 g. Ces pastilles ont ensuite été rebroyées de façon ménagée dans un broyeur à marteaux. On a obtenu des grains, tous inférieurs à 6 mm dont 64 * environ étaient compris entre 0,3 et 6 mm.Les grains < 0,3 mm ont été recyclés dans le malaxeur.
Exemple 6
Agglomération à la presse à rouleaux.
Agglomération à la presse à rouleaux.
On a préparé dans un malaxeur un mélange de carbure de calcium ayant la granulométrie indiquée dans l'exemple 1 additionné de 10 % d'acide stéarique.La température dans le malaxeur était maintenue à environ 100"C afin que l'acide stéarique reste liquide.
On a obtenu un produit constitué de carbure enrobé de stéarine ayant une granulométrie analogue à celle des produits de l'exemple 4. A une température comprise entre 80 C et 100"C, (car le refroidissement n'est pas nécessaire dans ce cas), le produit a été introduit dans la trémie d'alimentation d'une presse à rouleaux. L'intervalle entre les rouleaux a varié au cours de différents essais de 0,5 à 5 mm. On a ainsi obtenu le produit final sous la forme de petites plaquettes de quelques cm de côté et de 0,5 à 5 mm d'épaisseur. Ces plaquettes ont ensuite été rebroyées de façon ménagée dans un broyeur à marteaux. On a obtenu des grains dont 60 % environ étaient compris entre 0,3 et 6 mm.Les grains < 0,3 mm ont été recyclés dans le malaxeur tandis que les grains > 6 mm ont été recyclés dans le broyeur à marteaux.
Exemple 7.
On a traité en parallèle quatre lots d'une même fonte de moulage d d'une part avec un désulfurant selon l'invention, préparé dans les conditions de l'exemple 6 et d'autre part avec un désulfurant de l'art antérieur constitué par du carbure de calcium technique contenant environ 10 % de chaux et broyé grossièrement,de sorte que la taille des grains soit comprise entre 0,3 et 4 mm. Les quantités de désulfurant utilisé ont été de 3,5 kg/tonne pour le désulfurant selon l'invention (essai n" 1) et de 3,5, 10 et 20 kg/tonne pour le désulfurant de l'art antérieur (essais n" 2, 3, 4 ). Les résultats obtenus figurent dans le tableau ci-après, dans lequel les teneurs en soufre initiales Si et finales Sf sont exprimées en *, de même que le taux T de désulfuration, égal au rapport (Si - Sf )/ Si: N" de l'essai: 1 2 3 4
Soufre initial: 0,05 0,05 0,05 0,05
Soufre final: 0,013 0,032 0,02 0,012
Taux T: 74 36 60 76
On constate que l'utilisation du désulfurant à base de carbure de calcium aggloméré suivant l'invention a une efficacité de désulfuration presque équivalente à celle d'une quantité de carbure en grains de 0,3 à 4 mm plus de cinq fois supérieure.
Soufre initial: 0,05 0,05 0,05 0,05
Soufre final: 0,013 0,032 0,02 0,012
Taux T: 74 36 60 76
On constate que l'utilisation du désulfurant à base de carbure de calcium aggloméré suivant l'invention a une efficacité de désulfuration presque équivalente à celle d'une quantité de carbure en grains de 0,3 à 4 mm plus de cinq fois supérieure.
Claims (20)
1 Désulfurant autodispersant pour fonte liquide à base de carbure de calcium se présentant sous forme de grains composés de poudre de carbure de calcium agglomérée à l'aide d'un liant constitué soit d'un produit organique ayant une température de fusion comprise entre 70"C et 1000soit d'une résine se polymérisant à une température comprise entre 40"C et 70"C.
2 Désulfurant autodispersant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les grains ont un diamètre compris entre 0,3 et 6 mm.
3 Désulfurant autodispersant selon l'une des revendications 1 ou 2 , caractérisé en ce que la poudre de carbure est de la poudre micronisée dont le diamètre des grains est compris entre quelques micromètres et 250 micromètres.
4 Désulfurant autodispersant selon l'une des revendications 1 à 3 , caractérisé en ce que le liant est un brai.
5 Désulfurant autodispersant selon l'une des revendications 1 à 3 ,caractérisé en ce que le liant est de l'acide stéarique.
6 Désulfurant autodispersant selon l'une des revendications 1 à 3 ,caractérisé en ce que le liant est un ester gras du glycérol.
7 Désulfurant autodispersant selon la revendication 6, caractérisé en ce que le liant est de l'huile de ricin hydrogénée.
8 Désulfurant autodispersant selon l'une des revendications 1 à 3 , caractérisé en ce que le liant appartient au groupe des résines furfuryliques,polyesters, vinyl-ester, époxy.
9 Désulfurant autodispersant selon l'une des revendications 1 à 8 , caractérisé en ce que la poudre de carbure de calcium est additionnée de produit carboné tel la houille, l'anthracite, le coke de pétrole,dans une proportion de 4 à 10 % du poids de carbure.
10 Désulfurant autodispersant selon l'une des revendications 1 à 9 , caractérisé en ce que la poudre de carbure de calcium est additionnée d'un ou plusieurs produits appartenant au groupe constitué par la chaux, le carbonate de calcium, la chaux diamide, la magnésie, l'alumine, dans une proportion totale pouvant atteindre 100 % du poids de carbure.
11 Désulfurant autodispersant selon l'une des revendications 1 à 10 , caractérisé en ce que les grains de carbure de calcium agglomérés sont mélangés avec environ 1 % de noir de fumée.
12 Procédé de fabrication d'un désulfurant autodispersant consistant à
-préparer un mélange homogène de carbure de calcium micronisé, éventuellement de produit carboné et de liant,
-agglomérer et mettre en forme ce mélange homogène à l'aide d'appareils ou bien sans pression du type tambour granulateur,plateau bouleteur,cne de bouletage, ou bien avec pression du type presse à bouleter, presse à rouleaux, pastilleuse, extrudeuse,
-broyer, le cas échéant, et tamiser le produit aggloméré pour l'amener à la granulométrie souhaitée, caractérisé en ce que le liant utilisé est un liant organique de point de fusion franc supérieur ou égal à 7O0C,les opérations de mélange se faisant de préférence à une température supérieure à ce point de fusion.
13 Procédé de fabrication d'un désulfurant autodispersant consistant à
-préparer un mélange homogène de carbure de calcium micronisé, éventuellement de produit carboné et de liant,
-agglomérer et mettre en forme ce mélange homogène à l'aide d'appareils ou bien sans pression du type tambour granulateur,plateau bouleteur,cône de bouletage, ou bien avec pression du type presse à bouleter, presse à rouleaux, pastilleuse, extrudeuse,
-broyer, le cas échéant, et tamiser le produit aggloméré pour l'amener à la granulométrie souhaitée, caractérisé en ce que le liant utilisé est une résine organique polymérisable à température ambiante ou modérée, de 40"C à 70"C.
14 Procédé de fabrication d'un désulfurant autodispersant selon la revendication 12 caractérisé en ce que le liant est un brai.
15 Procédé de fabrication d'un désulfurant autodispersant selon la revendication 12 caractérisé en ce que le liant est de l'acide stéarique.
16 Procédé de fabrication d'un désulfurant autodispersant selon la revendication 12 caractérisé en ce que le liant est un ester gras du glycérol.
17 Procédé de fabrication d'un désulfurant autodispersant selon la revendication 16 caractérisé en ce que le liant est de l'huile de ricin hydrogénée.
18 Procédé de fabrication d'un désulfurant autodispersant selon la revendication 13 caractérisé en ce que le liant est une résine appartenant au groupe formé par les résines furfuryliques,polyesters,vinylester,époxy.
19 Procédé de fabrication d'un désulfurant autodispersant selon l'une des revendications 12, 14, 15, 16, 17, caractérisé en ce que le mélange de carbure de calcium, éventuellement de produit carboné et de liant se fait dans l'appareil d'agglomération : tambour granulateur,plateau bouleteur ou cône de bouletage.
20 Procédé de fabrication d'un désulfurant autodispersant selon l'une des revendications 12 à 19, caractérisé en ce que le produit aggloméré, rebroyé, tamisé est mélangé avec environ 1 % de son poids de noir de fumée.
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Also Published As
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