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" Procédé pour la production de composés métalliques micro- poreux finement dispersés."
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La présente invention est relative à la production de composés;., métalliques sous forme finement divisée et a pour objet général la production pour un procédé nouveau et perfectionné de tels composés sous une forme nouvelle dans laquelle les particules ont un caractère micro-poreux donnant lieu à l'obtention d'un poids extrêmement faible et d'une gran- de surface par unité de volume.
Suivant une pratique courante dans l'industrie chi- mique, des produits finement divisés sont ordinairement obte- nus à partir de solutions par des méthodes de précipitation
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appropriées, qui toutefois ne donnpas lieu à l'obtention d'un précipité poreux. Le procédé suivant l'invention con- cerne la production de précipités très divisés et hautement poreux par un nouveau procédé impliquant le mélange de compo- sés chimiques à l'état solide, lesquels composés réagissent l'un avec l'autre lorsqu'ils sont dissous dans un solvant approprié, de manière à forrlar un précipité tandis que s'o- père simultanément un dégagement de gaz produit par la réac- tion.
Lorsqu'un mélange de composés chimiques est dissous dans le solvant liquide, la réaction, qui produit les gaz et le précipité,commence et le dégagement du gaz provoque le boursouflage des particules au fur et à mesure de leur forma- tion sous la forme d'une poudre micro-poreuse à particules d'une grosseur de quelques microns, lesquelles particules sont à cause de leur grosseur extrê ement faible, de nature hautement poreuse. Lorsque la réaction est terminée, le pré- cipité est séparé et séché sous forme de poudrepar des pro- cédés connus applicables aux matières employées.
L'invention est avantageusement employée pour la pro- duction de composés métalliques de la classe comprenantles hydroxydes, les carbonates ou les oxydes, qui sont insolubles dans le liquide utilisé, tel que l'eau.
Quelques exemples non limitatifs de production d'hy- droxydes et de carbonates qui peuvent, au besoin être trans- formés. subséquemment en oxydes par chauffage, seront à pré- sent décrits.
EXEMPLE 1
Un sel ferreux soluble dans l'eau, tel que le sulfa- te ferreux, un carbonate soluble, tel que le carbonate sodi- que et un sel acide, tel que le bisulfate sodique ou un aci- de solide sont mélangés sous forme solide et de préférence granulaire. Ce mélange est alors introduit dans de l'eau, ce qui provoque l'amorçage immédiat d'une réaction donnant lieu au dégagement d'anhydride carbonique conjointement avec la
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précipitation de carbonate ferreux sous forme d'une fine poudre. Le dégagement d'anhydride carbonique provoque un boursouflage du précipité en particules de grosseur extrê- mement faibles tandis qu'en même temps ces petites parti- cules sont rendues poreuses, en sorte qu'elles se présentent' sous forme dite micro-poreuse.
EXEMPLE 2.
Un sel d'aluminium soluble tel que le sulfate d'alu- minium et un carbonate soluble tel que le carbonate sodique sont mélangés comme dans l'exemple 1 et le mélange est alors introduit dans de l'eau. Ceci donne lieu à une réaction pro- duisant simultanément un dégagement d'anhydride carbonique et un précipité d'hydroxyde d'aluminium. Après séparation du précipité par filtration et après séchage, on obtient un produit pulvérulent à particules d'une grosseur de l'ordre de 2 à 3 microns, les particules étant également très micro- poreuses,en sorte que le poids du produit n'est que d'appro- ximativement 2 gr. par litre ou moins et,que sa surface est de l'ordre de un à deux mê par gramme.
EXEMPLE 3.
Un sel de magnésium soluble, tel que le sulfate de magnésium, un carbonate soluble, tel que le carbonate so- dique et un sel acide, tel que le bisulfate sodique, ou un acide solide sont mélangés et introduits dans de l'eau com- me indiqué ci-dessus. La réaction résultante produit une poudre micro-poreuse finement divisée de carbonate de magné- sium.
Dans les exemples décrits ci-dessus il est évident qu'on peut remplacer les carbonates par des bicarbonates.
Pour assurer l'obtention des meilleurs résultats par le procédé suivant l'invention, les ingrédients solides for- ment le mélange à mettre en réaction doivent être mélangés dans des proportions telles que la solution soit, lorsque la réaction est terminée, sensiblement neutre. Ce résultat @
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est en général obtenu en mélangeant les ingrédients solides
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en proportions atoàchio"1:itriqL1es.
Pour l'obtention de la réaction, il est avantageux d'agiter le mélange pendant que les ingrédients solides sont additionnés au liquide et la séparation des précipités peut s'accomplir par n'importe quelle méthode connue appropriée, telle que la filtration et la décantation du liquide. En ce qui concerne la séparation du précipité, il peut aussi être souhaitable dans certains cas de laver ledit précipité, le liquide de lavage étant alors avantageusement utilisé dans la phase liquide d'une opération suivante.
Fendant le séchage du précipité, après séparation du liquide et lavage subséquent éventuel, il faut s'assurer au moins pendant la première phase du séchage que la tempé-. rature de séchage ne soit pas trop élevée, afin d'empêcher que les fines particules s'agglomèrent par frittage et for- mation de croûtes. En conséquence, la première phase du séchage doit au moins se faire à une température inférieure à environ 50 C. Lorsque le produit est complètement sec, il peut être chauffé à des températures plus élevées sans dan- ger de détérioration par agglomération ou phénomène analogue.
En conséquence il estpossible de convertir un hydroxyde ou un carbonate produit suivant l'invention en un oxyde,tout en maintenant la structure micro-poreuse finement divisée du produit.
D'autres avantages de l'invention consistent dans la possibilité d'utiliser des quantités de liquide considé- rablement moindres que celles requises dans les procédés antérieurs, dans lesquels les précipités sont formés par la réaction entre solutions préalablement préparées. Les quan- tités de liquide moindres qui conviennent pour l'obtention des réactions requises suivant la présente invention faci- litent la séparation des précipites et diminuent également le coût de la récupération des produits chimiques qui ce
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sont dissous dans le liquide à la suite de la réaction.
Les dimensions extrêmement fines et la porosité des nouveaux produits pouvant être obtenus par l'invention rendent ceux-ci très avantageux dans nombre d'usages diffé- rents, où l'on souhaite on requiert une matière de faible poids par unité de volume. Ainsi les produits sont très avan- tageux comme matière de charge dans les compositions à base de caoutchouc, les plastiques, les cosmétiques, les pâtes dentifrices, les poudres de toilette etc. De plus, grâce à leur nature extrêmement poreuse les produits obtenus par l'invention peuvent aussi être avantageusement utilisés dans les isolants thermiques et acoustiques. L'oxyde d'aluminium sous la forme obtenue par l'invention convient aussi pour être utilisé comme milieu de broyage ou de polissage.
Bien que l'on ait décrit ci-dessus, à titreillus- tratif, des exemples spécifiques, il est évident que les principes de l'invention sont applicables à la production de nombreuses matières différentes. C'est pourquoi il s'en- ' tend que la portée de l'invention ne doit êtrelimitée, tant en ce qui concerne le procédé que le produit obtenu par ce lui-ci., que par la portée des revendications suivantes.
R E V E ND I C A T I 0 N S
1. Procédé de production de composés métalliques micro-poreux finement divisés, caractérisé en ce que des com- posés chimiques qui réagissent l'un avec l'autre, lorsqu'ils sont dissous dans un solvant approprié de façon à donner lieu simultanément à un dégagement de gaz et à la formation d'un précipité, sont mélangés à l'état solide et en ce que ce nélange est introduit dans un solvant dans lequel la réac- tion susdite a lieu, le précipité formé étant ensuite séparé du liquide.
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"A process for the production of finely dispersed micro-porous metal compounds."
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The present invention relates to the production of metallic compounds in finely divided form and has as a general object the production for a new and improved process of such compounds in a novel form in which the particles have a micro-porous character giving rise to to obtain an extremely low weight and a large surface area per unit volume.
According to common practice in the chemical industry, finely divided products are ordinarily obtained from solutions by precipitation methods.
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suitable, which however does not give rise to the production of a porous precipitate. The process according to the invention relates to the production of highly divided and highly porous precipitates by a novel process involving the mixing of chemical compounds in the solid state, which compounds react with each other when they are present. dissolved in a suitable solvent so as to form a precipitate while at the same time evolution of gas produced by the reaction takes place.
When a mixture of chemical compounds is dissolved in the liquid solvent, the reaction, which produces the gases and the precipitate, begins and the evolution of the gas causes the particles to blister as they form in the form of a micro-porous powder with particles of a size of a few microns, which particles are, because of their extremely small size, highly porous in nature. When the reaction is complete, the precipitate is separated and dried as a powder by known methods applicable to the materials employed.
The invention is advantageously employed for the production of metal compounds of the class comprising hydroxides, carbonates or oxides, which are insoluble in the liquid used, such as water.
Some non-limiting examples of the production of hydroxides and carbonates which can, if necessary, be converted. subsequently to oxides by heating will now be described.
EXAMPLE 1
A water soluble ferrous salt, such as ferrous sulfate, a soluble carbonate, such as sodium carbonate, and an acidic salt, such as sodium bisulfate or a solid acid are mixed in solid form and preferably granular. This mixture is then introduced into water, which causes the immediate initiation of a reaction giving rise to the release of carbon dioxide together with the
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precipitation of ferrous carbonate as a fine powder. The evolution of carbon dioxide causes the precipitate to blister into particles of extremely small size while at the same time these small particles are rendered porous so that they occur in a so-called micro-porous form.
EXAMPLE 2.
A soluble aluminum salt such as aluminum sulfate and a soluble carbonate such as sodium carbonate are mixed as in Example 1 and the mixture is then introduced into water. This gives rise to a reaction which simultaneously produces evolution of carbon dioxide and a precipitate of aluminum hydroxide. After separation of the precipitate by filtration and after drying, a powdery product with particles of the order of 2 to 3 microns is obtained, the particles also being very micro-porous, so that the weight of the product is not than approximately 2 gr. per liter or less and that its surface area is of the order of one to two even per gram.
EXAMPLE 3.
A soluble magnesium salt, such as magnesium sulfate, a soluble carbonate, such as sodium carbonate, and an acidic salt, such as sodium bisulfate, or a solid acid are mixed and introduced into water together. me shown above. The resulting reaction produces a finely divided micro-porous powder of magnesium carbonate.
In the examples described above, it is obvious that the carbonates can be replaced by bicarbonates.
In order to ensure that the best results are obtained by the process according to the invention, the solid ingredients forming the mixture to be reacted must be mixed in proportions such that the solution is, when the reaction is complete, substantially neutral. This result @
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is usually obtained by mixing the solid ingredients
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in atoàchio proportions "1: itriqL1es.
In order to obtain the reaction, it is advantageous to stir the mixture while the solid ingredients are added to the liquid and the separation of the precipitates can be accomplished by any suitable known method, such as filtration and settling. some cash. As regards the separation of the precipitate, it may also be desirable in certain cases to wash said precipitate, the washing liquid then being advantageously used in the liquid phase of a following operation.
During the drying of the precipitate, after separation of the liquid and possible subsequent washing, it is necessary to ensure at least during the first phase of the drying that the temperature. The drying rate is not too high, in order to prevent the fine particles from agglomerating by sintering and crusting. Accordingly, the first stage of drying should at least take place at a temperature below about 50 C. When the product is completely dry, it can be heated to higher temperatures without danger of deterioration by agglomeration or the like.
Accordingly, it is possible to convert a hydroxide or carbonate produced according to the invention into an oxide, while maintaining the finely divided microporous structure of the product.
Other advantages of the invention consist in the possibility of using quantities of liquid considerably less than those required in the prior processes, in which the precipitates are formed by the reaction between solutions previously prepared. The lesser amounts of liquid which are suitable for obtaining the reactions required in accordance with the present invention facilitate the separation of precipitates and also decrease the cost of recovering the chemicals which are required.
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are dissolved in the liquid as a result of the reaction.
The extremely fine dimensions and porosity of the new products obtainable by the invention make them very advantageous in a number of different uses, where it is desired to require a material of low weight per unit volume. Thus the products are very advantageous as a filler in rubber-based compositions, plastics, cosmetics, toothpastes, toilet powders etc. In addition, thanks to their extremely porous nature, the products obtained by the invention can also be advantageously used in thermal and acoustic insulation. Aluminum oxide in the form obtained by the invention is also suitable for use as a grinding or polishing medium.
Although specific examples have been described above by way of illustration, it is evident that the principles of the invention are applicable to the production of many different materials. Therefore, it is understood that the scope of the invention should be limited, both as regards the process and the product obtained by it, only by the scope of the following claims.
R E V E ND I C A T I 0 N S
A process for the production of finely divided micro-porous metal compounds, characterized in that chemical compounds which react with each other when dissolved in a suitable solvent so as to simultaneously give rise to a evolution of gas and the formation of a precipitate, are mixed in the solid state and in that this mixture is introduced into a solvent in which the above reaction takes place, the precipitate formed then being separated from the liquid.