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Publication number: BE418470A
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Description


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  Perfectionnements à la fabrication d'hydroxydes de métaux   alcalins   partir de chlorures de métaux alcalins. 



   Cette invention est relative à la fabrication d'hydroxydes de métaux alcalins à partir de chlorures de mé- taux alcalins. 



   On sait que dans le système H2O - Ba0 - Na2O- NaCl, le chlorure de baryum basique hydraté peut exister comme phase solide stable à une température de 30 C en équilibre avec une liqueur dont la composition correspond à celle   d'une   solution aqueuse contenant de l'hydroxyde de sodium, du chlorure de 

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 sodium et de l'hydroxyde de baryum. La présente invention uti- lise et étend cette connaissance en créant un nouveau procédé pour la fabrication d'hydroxydes de métaux alcalins à partir de chlorures de métaux alcalins. 



   On a constaté qu'à des températures dépassant 40 C la réaction entre le chlorure de sodium et l'hydroxyde de baryum progresse de façon étonnamment favorable et que des réactions correspondantes se produisent dans le cas des au- tres chlorures de métaux alcalins. Ainsi,tandis qu'à 30 C. il n'y a pas de notable production d'hydroxyde de potassium à partir de chlorure de potassium et d'hydroxyde de baryum, il advient   qu'à   température élevée, par exemple à   70-80 C,   la réaction progresse suffisamment dans le sens de la forma- tion d'hydroxyde de potassium pour pouvoir servir de base à un procédé industriel pour la fabrication d'hydroxyde de potassium à partir de chlorure de potassium. 



   Partant de là, un procédé conforme à l'invention, pour fabriquer des hydroxydes de métaux alcalins   à   partir de chlorures de métaux alcalins, comprend l'opération qui consiste à faire réagir un chlorure de métal alcalin avec de l'hydroxyde de baryum dans un milieu aqueux à une tempé- rature dépassant 40 C, de préférence comprise entre 50 et 100 C, pour former du chlorure de baryum basique solide qu'on élimine du mélange réactif. 



   Il est avantageux d'opérer la réaction à une tempé- rature comprise entre 60 et 80 C., la partie inférieure de cette gamme de températures convenant le mieux pour la pro- duction d'hydroxyde de sodium et la partie supérieure conve- nant le mieux pour la production   d'hydroxyde   de potassium. 



  En travaillant ces températures élevées, on peut refroidir 

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 la liqueur mère chaude résultant de la réaction pour éliminer l'hydroxyde de baryum n'ayant pas réagi, que l'on ramène à la réaction, après quoi on peut transformer la liqueur mère comme décrit ci-après. 



   Des milieux aqueux convenant pour la réaction sont   l'eau,   des mélanges d'eau avec des liquides miscibles appro- priés, par exemple avec des alcools, et des solutions de sels appropriés ou substances alcalines appropriées (compre- nant des gaz tels que l'ammoniac) dans l'eau ou dans les mé- langes précités. Avec des mélanges de méthanol et d'eau appro- priés il est possible d'obtenir dans la liqueur mère résultant de la réaction une concentration d'hydroxyde de métal alcalin plus grande et une concentration de chlorure de métal alcalin et d'ions de baryum plus petite que lorsqu'on emploie comme milieu de réaction l'eau seule. On peut produire ce mélange de méthanol et d'eau en incorporant dans du méthanol l'hydroxyde de baryum sous une forme hydratée, par exemple du   @   Ba(OH)2.8H2O.

   L'hydroxyde de baryum peut être ajouté à la réaction entièrement ou partiellement à l'état d'oxyde de baryum qui s'hydrate sous l'effet du milieu de réaction aqueux. 



   La liqueur mère résultant de la réaction est une solution de l'hydroxyde de métal alcalin, d'une concentra- tion dépendant des conditions de réaction, et contenant une certaine quantité de chlorure et de baryum n'ayant pas réagi. 



  Pour certaines applications d'hydroxydes de métaux alcalins il peut ne pas être nécessaire d'épurer ou de concentrer la liqueur, mais en règle générale on concentre et on purifie la liqueur pour produire l'hydroxyde alcalin sensiblement pur ou une solution concentrée d'hydroxyde. Le procédé pré- 

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 féré pour traiter la liqueur consiste à l'évaporer (habituelle- ment après un refroidissement préliminaire) pour éliminer à l'état solide la teneur en baryum, relativement faible, et pratiquement toute la teneur en chlorure alcalin de la liqueur. 



  En vue d'assurer une élimination plus complète il est générale- ment préférable de produire au lieu d'une simple évaporation, une évaporation avec refroidissement   consécutif,   ou une évapo- ration brusque provoquant un refroidissement. Si on le désire, on peut procéder à deux opérations d'évaporation et de re- froidissement, ou davantage, avec séparation intermédiaire des matières solides. De préférence, on refroidit avant l'évapora- tion la liqueur mère chaude résultant de la réaction, pour éliminer une partie de l'hydroxyde de baryum n'ayant pas réagi ainsi que, autant que possible, une partie du chlorure alcalin n'ayant pas réagi, que l'on ramène à la réaction. 



   Une carbonatation ou une sulfatation peut être intercalée à un moment approprié de la transformation de la liqueur mère avant, pendant ou après l'évaporation. (Par car- bonatation ou sulfatation on entend l'introduction d'ions de carbonate ou de sulfate, opérée de toute manière appropriée, dont le principal but est de précipiter plus complètement la teneur en baryum de la liqueur). On peut traiter la liqueur mère résultant de la réaction, pour récupérer séparément la teneur en baryum et la teneur en chlorure de métal alcalin, celle-ci étant de préférence ramenée à la réaction. La teneur en baryum peut aussi être ramenée à la réaction après conver- sion en oxyde ou hydroxyde de baryum.

   Ainsi,on peut carbonater avant l'évaporation la liqueur mère résultant de la réaction, de préférence après un refroidissement préliminaire comme dé- crit ci-dessus, puis calciner le carbonate de baryum résultant 

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 et le ramener au procédé à l'état d'oxyde ou d'hydroxyde de baryum. Ou bien, on peut évaporer la liqueur mère résultant de la réaction, pour récupérer le gros de la teneur en baryum sous forme d'un mélange d'hydroxyde de baryum et de chlorure de métal alcalin, que l'on ramène au procédé. 



   Si on le désire, on peut convertir en oxyde ou hydroxyde-de baryum le chlorure de baryum basique produit pendant la réaction, pour le réutiliser dans le procédé. Selon une manière de procéder appropriée, on convertit en hydroxyde de baryum solide le chlorure de baryum basique par traitement à l'eau et à l'ammoniaque aqueuse. Une conversion complète du chlorure basique n'est pas réalisable, généralement, par cette opération seule, mais on peut réaliser un plus haut degré de conversion en carbonatant la liqueur résiduelle, qui est non ammoniacale ou ammoniacale; dans le dernier cas (si la liqueur n'est pas déjà ammoniacale, on peut la rendre ammoniacale,ou on peut employer pour la carbonatation un carbonate d'ammonium) on réalise une conversion sensiblement complète.

   On calcine le carbonate de baryum ainsi précipité et on le ramène à la réaction à l'état d'oxyde ou d'hydro- xyde de baryum. De cette façon, pratiquement tout l'hydroxyde de baryum employé dans la réaction peut être rendu disponible pour la réutilisation. Que l'on en récupère la totalité ou seulement une partie pour la réutilisation dépend des condi- tions. économiques au lieu de fabrication. Le présent procédé pour la fabrication d'hydroxydes de métaux alcalins peut ainsi être conduit comme un procédé cyclique ou sensiblement cyclique. 



   L'invention est illustrée, sans être limitée, par les exemples suivants; les parties indiquées sont en poids. 

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    EXEMPLE 1   
Dans une cuve de réaction à agitateur, à 80 C, on introduit 930 parties de   Ba(OH)2.8H2o,   220 parties de NaCl et 140 parties d'eau. On retire de la cuve, après un laps de temps suffisant pour permettre à   l'équilibre   de s'établir, 565 parties de chlorure de baryum hydraté basique répondant à la formule   Ba(OH)Cl.2H20   et 725 parties de liqueur mère se composant de 100 parties de NaOH, 73 parties de NaCl, 139 parties de Ba(OH)2.8H2O et   412   parties d'eau. 



  La liqueur mère contient ainsi 13,8% de NaOH, tandis que, à titre de comparaison, la plus grande concentration de NaOH qu'on a pu réaliser à 30 C dans la liqueur mère, avec de l'eau comme dissolvant, est d'environ 10%. Si au lieu d'exécuter la réaction à 80 C on emploie une température un peu plus basse, légèrement supérieure à 60 C, il est possible, à l'aide de quantités appropriées de réactifs, d'obtenir des concentrations de NaOH de plus de 20% dans la liqueur mère chaude; on augmente encore davantage ces concentrations en produisant un refroidissement et en séparant l'hydroxyde de baryum solide. 



   On refroidit à 30 C les 725 parties de liqueur mère et il se sépare pendant le refroidissement 116 parties de   Ba(OH)2.8H20   solide en donnant 609 parties de solution con- tenant 100 parties de NaOH (correspondant à une teneur en NaOH de   16,4%),   73 parties de   NaCl,   23 parties de Ba(OH)2.8H2O et 418 parties d'eau. On transforme convenablement cette solution par évaporation., ou par évaporation suivie de refroi- dissement, de sorte que pratiquement la totalité du Ba(OH)2.8H2O et du NaCl restants se séparent et sont éliminés. 



   Le Ba(OH)2.8H2O et le NaCl séparés peuvent être réu-   @   

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 tilisés dans un cycle suivant du   procédé.,   tandis que le chlorure de baryum hydraté produit pendant la réaction peut être transformé de la manière décrite plus haut. 



   EXEMPLE 2. 



   Les réactifs comprennent   7418   parties d'hydroxyde de baryum (calculées selon la formule Ba(OH)2.8H2O), 2042 parties de KC1 et 3442 parties d'eau, conjointement avec 
3848 parties de matières solides - matières (A) et (C) citées ci-après -'contenant environ 16% de liqueur mère ainsi que 
1964 de Ba(OH)2.8H2O et   1277   parties de KCl dérivées de l'opération de récupération décrite ci-après. On maintient les réactifs à 70 C pendant environ 2 heures, en les agitant. 



   Puis on filtre, à la suite de quoi on obtient 7142 parties de matières solides humides contenant 4959 parties de 
Ba(OH)   Cl.2H20   et environ 28% de liqueur mère adhérente. On peut récupérer de ces matières solides humides, par lavage, les teneurs en potassium et en hydroxyde. 



   On obtient 9609 parties de liqueur mère contenant 
1091 parties de KOH, 1385'parties de KCl, 1969 parties de 
Ba(OH)2.8H2O et 5164 parties d'eau. Par refroidissement à environ 30 C et filtration on élimine 2673 parties de matières solides humides (A) contenant 1907 parties de Ba(OH)2.8H2O, 
392 parties de KCl et environ 14% de liqueur mère. On emploie le filtrat (6936 parties) pour laver à 30 C certaines ma- tières solides précipitées - matières (B) citées ci-après -,   d'où.   résulte la production, après filtration,de   1175   parties de matières solides humides (C) contenant 57 parties de 
Ba(OH)2. 8H2O, 884,6 parties de KCl et environ 20% de liqueur mère. On emploie ensuite les matières solides   (A)   et (C) pour   l'opération   de double décomposition décrite plus haut. 



  On évapore alors le filtrat et on le refroidit 

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 ensuite à 20 C., après quoi on obtient 1000 parties de KOH à l'état de solution à 40% (contenant aussi une petite quan- tité, d'environ 1%, de KC1) ainsi que 1345 parties de matières solides précipitées (B) contenant 57 parties de Ba(OH)2.8H2O, 885 parties de KCI et environ 30% de liqueur mère. On lave comme décrit ci-dessus les matières solides (B) et on les ramène finalement comme les matières solides (C) à l'opération de double décomposition. 



   REVENDICATIONS      
1. Procédé pour fabriquer des hydroxydes de métaux alcalins à partir de chlorures de métaux alcalins, caractérisé en ce qu'on fait réagir un chlorure de métal alcalin avec de l'hydroxyde de baryum dans un milieu aqueux à une température supérieure à 40 C et de préférence comprise entre 50 et 100 C, pour former du chlorure de baryum basique solide qu'on élimine du mélange réactif.

Claims

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on opère la réaction à une température comprise entre 60 et 80 C.

3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce qu'on exécute la réaction dans un milieu alcooli- que aqueux, par exemple dans un mélange de méthanol et d'eau.

4. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce qu'on- exécute là réaction dans un milieu ammo- niacal aqueux.

5. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'on ajoute l'hydroxyde de baryum entièrement ou part-iellement sous forme d'oxyde - de baryum. <Desc/Clms Page number 9>

6. Procédé suivant l'une ou l'autre desrevendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'on refroidit la liqueur mère chaude résultant de la réaction, pour éliminer, avec ou sans un peu de chlorure de métal alcalin, une partie de l'hydroxyde de baryum n'ayant pas réagi, que l'on ramène à la réaction.

7. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'on évapore la liqueur mère, avec ou sans carbonatation ou sulfatation, pour éliminer à l'état solide la teneur en baryum, relativement faible, et pratiquement toute la teneur en chlorure de métal alcalin de la liqueur.

8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'au lieu de l'évaporation seule, on exécute une évaporation suivie d'un refroidissement, ou une évaporation brusque provoquant un refroidissement, éventuellement en deux ou plusieurs phases avec élimination intermédiaire des matières solides.

9. Procédé suivant la revendication 7 ou 8, carac- térisé en'ce qu'on récupère séparément de la teneur en baryum et on ramène au procédé la teneur en chlorure de métal alcalin de la liqueur mère résultant de la réaction.

10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'on carbonate avant l'évaporation la liqueur mère résultant de la réaction, le carbonate de baryum résultant étant calciné et ramené au procédé sous forme d'oxyde ou d'hydroxyde de baryum.

11. Procédé suivant la revendication 7 ou 8, carac- térisé en ce qu'on évapore la liqueur mère résultant de la réaction, pour récupérer le gros de la teneur en baryum sous <Desc/Clms Page number 10> forme d'un mélange d'hydroxyde de baryum et de chlorure de métal alcalin qu'on ramène au procédé.

12. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendica- tions 1 à 11caractérisé en ce qu'on convertit au moins une partie du chlorure de.baryum basique obtenu par la réaction en oxyde ou hydroxyde de baryum qu'on ramène au procédé.

13. Procédé suivant la revendication 12, caractéri- sé en ce qu'on traite le chlorure de baryum basique au moyen d'eau ou d'ammoniaque aqueuse pour produire de l'hydroxyde de baryum solide qu'on élimine et qu'on ramène au procédé.

14. Procédé suivant la revendication 13, caractéri- sé en ce qu'on carbonate la liqueur restant après l'élimina- tion de l'hydroxyde de baryum solide, le carbonate de baryum résultant étant calciné et ramené au procédé sous forme d'oxy- de ou d'hydroxyde de baryum.

15. Procédé suivant la revendication 14, caracté- risé en ce qu'au besoin on rend la liqueur ammoniacale avant la carbonatation ou on emploie pour la carbonatation un carbonate d'ammonium.

16. Procédé pour fabriquer des hydroxydes de métaux alcalins à partir de chlorures de métaux alcalins, en substance tel que décrit aux Exemples cités.

17. Hydroxydes de métaux alcalins ou leurs solu- tions, produits par le procédé spécifié à l'une ou l'autre des revendications 1 à 13.