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Perfectionnements à la production de substances d'échange de bases pour l'adoucissement de l'eau.
Le but de la présente invention est de fournir un procédé pour stabiliser ou durcir des argiles zéolithiques se rencontrant dans la nature qui ont de très bonnes qualités d'échange de bases en vue de rendre ces argiles convenables pour les applications d'adoucissement de l'eau.
Le procédé suivant la présente invention consiste à cuire l'argile zéolithique, à traiter ensuite l'argile cuite par un sel neutre et ensuite par une solution de verre soluble, le sel neutre étant tel qu'il forme dans l'argile des zéolithes qui lors de l'addition subséquente du silicate alcalin se combinent à ce dernier pour produire des précipités insolubles des-
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tinés à stabiliser la masse.
Le sel neutre comprend de préférence du chlorure de calcium et le procédé de la présente invention peut être modifié de façon à consister à traiter une argile zéolithique cuite d'abord par une solution de verre soluble, ensuite par un sel neutre et subséquemment de nouveau par une solution de verre soluble.
Le sel neutre peut être sous la forme d'une solution ou mieux dans un état solide finement divisé.
Le durcissement de l'argile zéolithique,se présentant dans la nature par les traitements ci-dessus mentionnés, peut être tel qu'il permet de supprimer complètement ou sensiblement complètement la phase de cuisson de l'argile brute.
Il a été découvert que le traitement mentionné ci-dessus après la cuisson de l'argile produit une dureté accrue de la matière cuite sans avoir pour résultat que les propriétés d'échange de bases de la matière deviennent plus faibles en conséquence de cette dureté supplémentaire donnée à la matière.
Par le terme dureté, il faut entendre non seulement la résistance mécanique des matières mais également la capacité du produit de résister à l'attaque d'eaux extrêmement acides et alcalines, cette dernière caractéristique étant de la plus grande importance. Il peut ainsi devenir possible de réduire la température à laquelle l'argile zéolithique peut être cuite sans que la matière tende à se réduire en boue pendant l'opération d'adoucissement de l'eau. La réduction de la température de cuisson a pour résultat une augmentation de la capacité d'échange de bases de la matière.
La quantité dont la température de cuisson de l'argile naturelle peut être réduite en conséquence du traitement subséquent mentionné ci-dessus dépend d'un certain nombre de facteurs qui doivent être déterminés suivant l'argile particulière qui est traitée.
Dans certaines conditions, le procédé de la présente invention comprenant le traitement avec les solutions mentionnées
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ci-dessus, peut même permettre à l'argile à l'état brut, non cuit, d'être pleinement résistante à l'action dissolvante de différentes eaux. Ceci est plus spécialement le cas si les pha- ses du traitement sont effectuées de la manière mentionnée ci- dessus dans laquelle le traitement par le silicate alcalin pré- cède le traitement par le sel neutre. Si l'argile à l'état brut par exemple a été traitée de cette manière, ce traitement est suivi d'un autre traitement par une solution de silicate alcalin tel que du verre soluble.
En vue toutefois de faciliter le traitement de la matière pendant les différentes phases dè son procédé de fabri- cation, par exemple le broyage et le dimensionnement, il peht être à conseiller de faire passer la matière brute dans un état quelque peu durci dans les phases initiales. Pour cette raison; l'argile brute peut être cuite ou séchée à des températures comparativement basses. Les fortes propriétés d'échange de bases du produit brut .'peuvent ainsi être maintenues tandis qu'on pro- cure de la commodité dans les manipulations de la .matière pen- dant la fabrication, le produit final devenant extrêmement dur.
On trouvera ci-dessous un exemple du procédé de pro- duction d'une substance efficace d'échange de base conformément à la présente invention. L'argile naturelle zéolithique telle que la natrolithe est cuite une température un peu inférieure à 7000 C, est ensuite désintégrée mécaniquement pour fournir les grains de dimensions appropriées et est ensuite introduite dans un récipient rempli d'eau, si on le désire directement dans l'appareil même d'adoucissement de l'eau. On fait ensuite passer à travers ce récipient une solution faible, par exemple à 5%, de chlorure de calcium dans l'eau, ce' qui forme ainsi un zéo- lithe de calcium, après quoi le contenu du récipient est de pré- férence nettoyé par rinçage.
Ce traitement est suivi d'un trai- tement par une solution de verre soluble envoyée à travers le récipient ce qui transforme le zéolithe de calcium enzéolithe de sodium tandis que les précipités insolubles de silicate de
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calcium restent dans les pores de la substance.
Il a été démontré que le sel neutre, par exemple du chlorure de calcium, peut très bien être mélangé à l'argile sous une forme solide pulvérulente. L'argile cuite à un degré approprié doit ê#re mouillée de façon quele sel soit dissous suffisamment pour l'obtention des réactions désirées. Le traitement est effectué en outre principalement de la même manière qu'on l'a décrit plus haut. Si un traitement par un silicate alcalin précède le traitement par un sel neutre, la masse est introduite dans une solution diluée de silicate alcalin, par exemple du verre soluble et on la laisse reposer dans celle-ci pendant :un certain temps de sorte qu'elle est mouillée, et ensuite l'excès de solution de verre soluble est évacué.
Après ceci, le sel (chlorure de calcium) est mélangé à la masse sous une forme pulvérulente, par exemple au moyen d'un mélangeur de ciment ou d'un appareil analogue et finalement du verre soluble est envoyé encore.une fois. Four le traitement unique, décrit ci-dessus, par un sel neutre et du verre soluble, l'argile cuite est d'abord conduite dans de l'eau pour lui donner le degré requis d'humidité et ensuite le chlorure de calcium finement broyé est ajouté à l'argile.
Par l'addition du sel neutre à la masse sous une forme pulvérulente, on obtient l'avantage que le traitement par le sel a lieu sous une concentration élevée de sorte qu'un grand nombre d'ions de calcium pénètrent dans les grains de natrolithe pour former du silicate de calcium. La substance terminée devient ainsi extrêmement dure. La méthode est en outre un peu plus simple et moins coûteuse, entre autres par une économie' considérable d'eau de rinçage. En même temps tout risque d'agglomération de la masse est évité.
Le traitement d'une matière cristalline brute telle que la glauconite par des solutions de silicate alcalin et des solutions de sels à réaction acide est bien connu. Le procédé de la présente invention, savoir : le traitement d'une ar-
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gile néolithique naturelle, soit brute, soit séchée, soit cuite, par les solutions mentionnées ci-dessus, c'est à dire au moyen de silicate alcalin et d'une solution de sel neutre tel que le chlorure de calcium, fournit un produit qui a des propriétés d'échange de bases considérablement améliorées en comparaison de la glauconite traitée de la manière connue.
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Improvements in the production of base exchange substances for water softening.
The object of the present invention is to provide a process for stabilizing or hardening naturally occurring zeolitic clays which have very good base exchange qualities with a view to making these clays suitable for water softening applications. water.
The process according to the present invention consists of firing the zeolitic clay, then treating the fired clay with a neutral salt and then with a solution of soluble glass, the neutral salt being such that it forms zeolites in the clay which on the subsequent addition of the alkali silicate combine with the latter to produce insoluble precipitates of-
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aimed at stabilizing the mass.
The neutral salt preferably comprises calcium chloride and the process of the present invention can be modified to include treating a fired zeolite clay first with a water glass solution, then with a neutral salt and subsequently again with a water glass solution.
The neutral salt can be in the form of a solution or better still in a finely divided solid state.
The hardening of the zeolitic clay, which occurs in nature by the treatments mentioned above, may be such that it makes it possible to completely or substantially completely eliminate the firing phase of the raw clay.
It has been found that the above-mentioned treatment after firing the clay produces increased hardness of the fired material without resulting in the base exchange properties of the material becoming weaker as a result of this additional hardness. given to matter.
By the term hardness is meant not only the mechanical resistance of the materials but also the ability of the product to resist the attack of extremely acidic and alkaline waters, the latter characteristic being of the greatest importance. It may thus become possible to reduce the temperature at which the zeolitic clay can be fired without the material tending to become sludge during the water softening operation. Reducing the firing temperature results in an increase in the base exchange capacity of the material.
The amount by which the firing temperature of natural clay can be reduced as a result of the above-mentioned subsequent treatment depends on a number of factors which must be determined depending on the particular clay being treated.
Under certain conditions, the process of the present invention comprising the treatment with the solutions mentioned
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above, can even allow the clay in its raw, uncooked state to be fully resistant to the dissolving action of different waters. This is more especially the case if the stages of the treatment are carried out in the above-mentioned manner in which the treatment with the alkali silicate precedes the treatment with the neutral salt. If the clay in the raw state for example has been treated in this way, this treatment is followed by another treatment with an alkali silicate solution such as water glass.
In order, however, to facilitate the treatment of the material during the different phases of its manufacturing process, for example grinding and sizing, it may be advisable to pass the raw material in a somewhat hardened state in the phases. initials. For this reason; the raw clay can be fired or dried at comparatively low temperatures. The strong base exchange properties of the raw product can thus be maintained while providing convenience in handling the material during manufacture, the final product becoming extremely hard.
Below is an example of the process for producing an efficient base exchange substance in accordance with the present invention. Zeolite natural clay such as natrolite is fired at a temperature just below 7000 C, is then mechanically disintegrated to provide the grains of suitable dimensions and is then introduced into a container filled with water, if desired directly into the same water softening device. A weak solution, for example 5%, of calcium chloride in water is then passed through this vessel, thereby forming a calcium zeolite, after which the contents of the vessel are preferably. rinsed clean.
This treatment is followed by a treatment with a solution of soluble glass sent through the container which converts the calcium zeolite into sodium zeolite while the insoluble precipitates of sodium silicate.
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calcium remain in the pores of the substance.
It has been shown that the neutral salt, for example calcium chloride, can very well be mixed with clay in a powdery solid form. Clay baked to an appropriate degree should be wetted so that the salt is dissolved sufficiently to obtain the desired reactions. The processing is further carried out mainly in the same manner as described above. If treatment with an alkali silicate precedes the treatment with a neutral salt, the mass is introduced into a dilute solution of alkali silicate, for example water glass, and left to stand therein for a certain time so that it is wetted, and then the excess water glass solution is drained off.
After this, the salt (calcium chloride) is mixed with the mass in a powder form, for example by means of a cement mixer or the like, and finally water glass is sent out again. Oven the unique treatment, described above, by neutral salt and water glass, the fired clay is first conducted in water to give it the required degree of humidity and then the finely ground calcium chloride is added to the clay.
By adding the neutral salt to the mass in a powder form, the advantage is obtained that the salt treatment takes place at a high concentration so that a large number of calcium ions penetrate into the natrolite grains. to form calcium silicate. The finished substance thus becomes extremely hard. The method is furthermore somewhat simpler and less expensive, inter alia by a considerable saving in rinsing water. At the same time, any risk of mass agglomeration is avoided.
The treatment of crude crystalline material such as glauconite with alkali silicate solutions and acid reacting salt solutions is well known. The method of the present invention, namely: the treatment of an ar-
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Natural Neolithic clay, either raw, dried or cooked, by the solutions mentioned above, that is to say by means of alkali silicate and a solution of neutral salt such as calcium chloride, provides a product which has considerably improved base exchange properties compared to glauconite treated in the known manner.