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On entend par "phosphates condensés,salon la nomenclature ac- tuelle les sels des acides phosphoriques, qui sont plus pauvres en eau de
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constitution que les acides orthophosphoriques, c?est-à-dire les acides pyro-, méta- et polyphosphoriqueso Sur divers terrains d'utilisation des
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sels alcalins de ces acides phosphoriques, pi..s spécialement dans 1'indus- trie des agents de lavage et de nettoyage il est dès j râblé de disposer de
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ces phosphates sous une forme légère, volumineuseo Cette fonie volumineu- se montre d'un côté une plus grande vitesse de solubilité; d'un autre coté, le faible poids en vrac est nécessaire en soi dans les cas où des mélanges avec des phosphates doivent présenter un faible poids en vrac.
La demanderesse a déjà proposé précédemment de fabriquer des pyro-
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et tripolyphosphates en calcinant: des solutions d90rthoP4osphates dans un sécher à arrosage en maintenant certaines dimensions de grains bien déterminées, et les orthophosphates calcinés sont ensuite convertis en pyro- , et tripolyphosphates en maintenant substantiellement la structure de leurs particules individuelles, par un nouveau processus de chauffage. On ob tient ainsi des produits relativement légers qui présentent également des avantages notables quant à leur pouvoir de déversement et quant à la vitesse de dissolution dans l'eau, par rapport aux produits usuels du commerce.
D'après ce mode de fabrication cependant, il n'a pas été possible d'abaisser le poids en vrac mesuré à l'état lâche, à une valeur inférieure
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à 45 gr-/100 cm3. De plus, il n'a pas été possible de cette manière de fabriquer des verres légers en phosphates alcalins et des mélanges de ceux-
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ci avec des poy#, et pyrophosphateso Dans ce qui suit, on entend par "ver- res de phosphates alcalins" les phosphates amorphes, vitreux, obtenus en partant d'une masse en fusion, et dont le sel dit de Graham est le plus connu.
Il a été maintenant trouvé que l'on peut fabriquer les phosphates alcalins condensés les plus divers sous une forme extrêmement volumineuse, ou de les convertir sous une telle forme, en dissolvant le verre de phosphate alcalin dans 1 eau et en arrosant cette solution dans un zone
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gazeuse chaude dont la température est supérieure à 130 C, et de préférence supérieure à 1600C, mais inférieure à 6000C.
Cet arrosage est de préféren- ce effectué dans un sécheur à arrosage de construction usuelle, et les tours d'atomisation ainsi que les systèmes travaillant avec des disques rotatifs sont fort appropriés dans ce buta On préfère cependant les sécheurs à arrosage à tuyères, et notamment deux de la construction où les gouttelettes atomisées et l'air de séchage avancent dans la même directiono La température minimum du gaz de séchage dépend de la composition du produit de départ et de la composition désirée du produit final, du poids en vrac à obtenir, et de la grosseur des gouttelettes lors de l'arrosage, ainsi que des caractéristiques de l'appareillage.
De suite après la calcination, le produit est enlevé de la tour d'arrosage, en conservant autant que possible la structure des particules individuelleso
Pour cet arrosage donnant des produits à grand volume, conviennent aussi bien les verres à réaction acide que les verres à réaction al-
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calineo Le rapport Me 2 : P205 peut être compris entre 0,7 : 1 et 2 : 1.
Des verres dans lesquels le rapport se trouve compris entre 0,95 : 1 et 1,5 ! s 1 sont utilisés de préférence. Le$,1fres de rapports indiqués ci-dessus, se rapportent aux rapports molaireso "Me" signifie un métal alcalin. Les verres sont avantageusement fondus dans un four tournant pour la combustion du phosphore, en partant de carbonate alcalin et de vapeurs de P2O5 et en utilisant la chaleur de combustion du phosphoreo
Le nouveau procédé permet d'obtenir des poids en vrac de moins
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de 60gr./100 cm3 jusque, vers le bas, 5 gr./100 cm3 et moins. Ce fait est surprenant.
Il est de plus connu que les verres en polymétaphosphate en solution aqueuse, plus spécialement à chaud, subissent une hydrolyse relativement rapide, Il n'est pas inconnu non plus dans l'industrie du lavage, que dans le séchage industriel par arrosage d'agents détergents qui renferment de tels phosphates, et suivant les conditions opératoires, ils subissent une hydrolyse plus ou moins forte. De plus, lors de l'arrosage de substances de lavage actives avec des quantités assez grandes de phosphates, il se produit des augmentations du poids en vrac et, dans certains cas, il se produit des cristallisations.
Par conséquent, on ne pouvait pas s'attendre qu'il soit possible de transformer en une poudre volumineuse de tels verres en polymétaphosphate, comme le sel de Graham susdit, par séchage par arrosage de sa solution aqueuse, sans une modification importante de leur composition. Il est notamment connu de fabriquer des phosphates condensés en arrosant des solutions d'orthophosphate dans une zone gazeuse très chaude. D'après ce procédé, il n'est cependant pas possible d'arriver à des polymétaphosphates de faible poids en vrac car pour la formation de ces phosphates on a besoin de températures de fusion qui dans la plupart des cas sont supérieures à 600 C et rendent impossible l'obtention de poids en vrac plus bas.
Si on dissout dans l'eau le sel de Graham, environ dans le rapport de 1 :1, et si l'on atomise cette solution dans une petite tour d'atomisation par de petites tuyères d'air (1,8 mm avec une pression de 4 atmosphères), il se forme alors à une température d'admission de l'air de 110 C, une poudre encore relativement lourde ayant un poids en vrac d'environ 65 gr, par 100 cm3. Sous le microscope on voit de petites sphères vitreuses, cristallines d'un diamètre à peu près uniforme d'environ 10 Mu.
Si l'on élève la température d'admission de l'air, la dimension moyenne des dites sphères augmente. Le poids en vrac s'abaisse, les parois des petites sphères deviennent manifestement plus minces. A une température d'admission de 150 C, le poids en vrac est; encore près de 53 gr./100 em3.
Lors d'une nouvelle augmentation de la température jusque 200 C, le poids en vrac descend cependant à 10 gr./100 cm3 et le produit consiste principalement en petites sphères à paroi mince d'un diamètre compris entre 20 et 100 Mu, qui se présentent sous le microscope comme de petites bulles de savon. Les petites sphères sont agglomérées entre elles. Le pouvoir liant de la chaux correspond à celui du produit de départ, ainsi que la fraction en polymétaphosphate à grosse molécule.
A une température d'admisson de l'air de 300 C il se forme une poudre extrêmement légère: poids en vrac de 3 gr./100 cm3. Même par un damage continu de l'échantillon pendant une minute et demie, le poids en vrac n'augmente qu'à 5,7 gr., c'est-à-dire que la structure est très stable. Le pouvoir liant de la chaux est un peu baissé et la proportion de polymétaphosphate de haute polymérisation est tombée à 69%. Les phosphates ortho-, pyro- , et tripoly- ne sont cependant pas présents en quantités appréciables, et il en est de même des métaphosphates cycliques. Le produit consiste en petites sphères fortement agglomérées d'un diamètre compris entre 20 et 50 Mu.
Si cependant on réalise le séchage par arrosage dans une grosse tour d'arrosage avec une tuyère pour l'air sous pression d'un diamètre as- sez grand (6 mm. par exemple), le tableau, change un peu : gouttelettes individuelles atomisées sont plus grosses; par conséquent, les sphères indi-
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viduelles atteignent à une température d'admission de l'air chaud de 180- 200 C un diamètre de 50- 300 Mu, et se présentent sous le microscope son toutes les couleurs de l'arc-en-ciel et ressemblent à de grosses bulles de savono Le poids en vrac (à l'état lâche) est ici aussi d'environ 10 gr./
100 cm3.
Le pouvoir liant de la chaux est pratiquement le même que celui de la matière première, quoique le pH soit un @ plus bas, à 5,4- 5,6, et qu'il y ait des traces d'orthophosphate et de pyrophosphateo Le Debyeogram- me ne montre qu'une matière amorphe. Des métaphosphates cycliques ne sont pas présents ici. Le pourcentage de polymétaphosphates à très grosse molé- cule est de 92%, contre 96% dans la matière première.
Si l'on fait l'essai avec des tuyères plus fines avec une masse fondue de polymétaphosphate sodique à réaction acide, les rapports sont ana- logueso Ainsi, un produit fondu qui en sclution à 1% présentait une valeur pH de 3,78, fut dissous dans l'eau dans un rapport de 1 : 1 et atomisé. A une température d'admission de l'air chaud de 110 C on a encore obtenu un produit lourd (68 gr./100 CM3). Il consistait en particules très fines, formées en partie de petites sphères relativement compactes, en partie d'as- pect cristallin et présentant un diamètre de 20-40 mU.
Si l'on augmente la température d'admission à 205 C, le poids en vrac tombe à 40 GR./100 cm30 Les particules individuelles ont les mêmes dimensions qu'avant; elles se sont toutefois agglomérées en grosses structures en forme de flocons de neige. La valeur pH est à peine modifiée dans les deux cas. Des ortho- et pyrophosphates ne sont pas présents, mais dans le second cas il y a de# traces de tripolyphosphate. La dimension moléculaire du verre de polymétaphosphate n'est pas modifiée non plus de manière appréciableo
Si l'atomisation du verre acide de polymétaphosphate se fait à une température d'admission d'air de 300 C, le poids en vrac descend à 5 gr/100 cm3.
Le produit consiste en agglomérés de petites sphères creuses à parois minces ayant des diamètres compris entre 20 et 60 Mu, et de préférence à environ 40 Muo Le produit présente sous le microscope l'aspect d'une mous- se séchée de savon. Le pH est descendu à 3,6 ; del'orthophosphate n'est pas présent, mais au contraire il y a de petites quantités de pyro- et tripolyphosphate, tandis quela partie principale consiste encore en polymétaphosphate à grosses et très grosses molécules.
Des verres de phosphate à réaction alcaline se laissent également convertir selon l'invention en un produit léger, volumineux, mais si l'alcalinité augmente et si la température augmente, il se produit de plus en plus une décomposition en phosphates à chaine courte.
Un verre de phosphate sodique qui a été mis en fusion en partant (l'un mélange d'orthophosphate mono-, et disodique présentait en solution à 1% un pH de 8,56 et un rapport Na : P de 4 : 3 fut fondu dans l'eau dans le rapport 1 : 1, et a présenté le comportement suivant lors de l'atomisation en employant également une fine tuyère pour l'air sous une pression de 4 atmosphèreso
A une température d'admission d'air de 200 C il s'est encore formé une poudre ayant un poids en vrac de 45 gr/100 cm3. Le produit était composé de petites particules, présentant en partie une forme sphérique, et en partie aucune forme bien définie et dont les dimensions étaient comprises entre 20 et 50 mu. Le degré d'agglomération était faible.
Le pH était tombé à 7,150
En élevant la température d'atomisation à 250 C, le poids en vrac est descendu à 7,6 gr/100 cm3. Les petites particules individuelles, présentant un diamètre de 5 à 50 Mu étaient agglomérées l'une à l'autre en ag-
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glomérats très volumineux. Alors que la matière première consistait principalement en polymétaphosphate à très grosse molécule avec des traces de tripolyphosphate, ce produit atomisé présentait de hauts pourcentages de pyroet tripolyphosphateo La fraction de polymétaphosphate à très grosses molécules était descendue à 25%. La valeur pH était de 6,86. De l'orthophosphate n'était pas présent.
En élevant la température d'atomisation à 350 C, le poids en vrac est descendu 4,5 gr/100 cm3. L'aspect microscopique et la composition n'étaient pas appréciablement modifiés par rapportau produit atomisé à 250 Ce Le pH était de 6,91. Le produit consistait en parties environ égales de verre de pyro-, tripoly-, et polymétaphosphate.
On peut également fabriquer des produits analogues en dissolvant des masses fondues acides ou neutres de polymétaphosphate, par exemple de sel de Graham, avec addition d'alcalis dans de l'eau et en atomisant ensuite. On peut ainsi partir de verres acides ou neutres et par addition d'hydroxyde alcalin ou de carbonate alcalin à la solution, on peut établir un rapport de Me2-0 : P2O5, se trouvant compris entre 1 : 1 et 2 : 1.
Si l'on fait dissoudre par exemple du sel de Graham avec addition d'autant de les- sive sodique dans l'eau que le rapport Na : Pcorresponde à 4 : 3, et notam- ment dans autant d'eau que la solution renferme 50% en poids de matières solides, on constate lors de l'atomisation de cette solution, qui présente un pH de 10,77 (par dilution à 1%) ce qui suit :
A une température d'admission de 200 C, on atteint un poids en vrac de 39 gr/100 cm3 pour des grosseurs de grains de 20 à 40 Mu, et les grains sont pour la plus grande partie aggloméréso Le pH est de 6,74.
A une température d'admission de 250 C, le poids en vrac est de 11 gr/100 cm3, le pH de 6,65. Ici aussi le produit consiste en pyro-, tripoly-, et polymétaphosphate à grosses moléculeso La teneur en polymétaphosphate à très grosses molécules est encore de 38%. La réaction orthophosphate est négative.
A une température d'admission de 350 Ci le poids en vrac est de 4,4 gr/100 cm3. Sous le microscope on voit des agglomérations volumineuses de particules imperceptibles qui sont à peine reconnaissables comme telles. A une valeur du pH de 6,9, le produit consiste en parties à peu près égales de pyro-, tripoly , et polymétaphosphate à grosses molécules.
Lorsqu'on effectue l'arrosage de solutions à réaction neutre ou acide, il est possible d'obtenir principalement des produits fortement polymérisés ayant une structure moléculaire amorphe et il est également possible d'après le nouveau procédé de fabriquer aussi bien des polymétaphosphates à grosses molécules sous une forme volumineuse pour des rapports Na : P différents, plus particulièrement à réaction acide et neutre, ainsi que, de préférence par une réaction alcaline, des mélanges intimes de pyro-, tripoly-, etpolymétaphosphates à grosses molécules, comme ceux qui trouvent avantageusement l'utilisation dans la technique dans de nombreux domaines.
Ces derniers mélanges sont obtenus jusqu'ici de la masse en fusion par un refroi- dissement lent, et en réglant les rapports Na : et plus particulièrement par réglage de la vitesse de refroidissement on obtient la composition désirée. Comme cependant il est très difficile de régler de manière exacte reproductible, la vitesse de refroidissement, des écarts de la composition dans de grandes limites en sont le résultat. D'après le nouveau procédé, la fabrication reproductible d'une composition déterminée ne présente plus des difficultés, car la température d'admission dans le processus d'atomisation se laisse régler facilement et d'une manière précise.
Si le séjour dans la tour d'arrosage se prolonge, éventuellement
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lors d'une action prolongée des gaz chauds sur le produit encore humide, l'hydrolyse du polymétaphosphate à grosses molécules en produits à chaîn@ courte, c'est-à-dire les tripoly-, pyro-, et éventuellement les orthophos phates est plus forte que lors des séjours plus courts. La durée de séjour est fixée par les dimensions et le mode de construction de la tour, ainsi que par la quantité d'air de circulation. Elle oeuf osciller en général entre 1 et 15 secondes.
Pour une durée de séjour donnée, qui résulte des conditions optimum de travail pour une tour d'arrosage donnée, et pour un rapport Alcali : P donné, la composition finale n'est plus que fonction de la température des gaz de chauffage, ce qui présente de l'importance surtout pour les produits alcalins. On peut alors procéder de telle manière que l'on prépare tout d'abord, comme dans les procédés connus, une masse fon- due alcaline, celle-ci est refroidie brusquement, ensuite dissoute dans de l'eau et atomisée. La dernière méthode présente l'avantage d'une températu- re de fusion plus basseo Comme pour le réglage de la composition on dispo- se d'une rangée plus grande de températures, il est facilement possible de reproduire industriellement de manière constante une composition déterminée.
La décomposition partielle du verre de polymétaphosphate en tripoly- ou polyphosphate, qui dans la plu@art des cas n'est pas désirée mais qui parfois est envisagée, est activée par un repos prolongé à chaud de la solution de polymétaphosphate disponible pour l'atomisation. Il se produit plus particulièrement à réaction alcaline, une décomposition rapide. Lorsque l'hydrolyse n'est pas souhaitée, les solutions doivent être préparées et stockées de préférence à la température ambiante ; par exemple, à des températures ne dépassant pas 60 C.
La possibilité de faire admettre ces solutions dans la tour d'atomisation même à la température ambiante, représente un avantage du présent procédé par rapport aux atomisations collectives usuelles, par exemple avec d'autres 'constituants de lavage, parce que dans ces derniers procédés et pour des raisons''techniques la fabrication et le stockage doivent se faire à chaud.
Les soldions sont préparées avantageusement, non en partant de polymétaphosphate réduit en poudre, mais de morceaux qui ne sont que broyés, à peu près de la grosseur d'une noix, en les faisant traverser par de l'eau de dissolutiono
Les nouveaux produits présentent non seulement l'avantage d'un poids en vrac plus bas, mais ils possèdent également une rapidité de disso- lution remarquable. Tandis que le lourd sel de Graham broyé, s'agglomère immédiatement lors du déversement dans l'eau, même si l'on agite, et ne neuf que difficilement être mis en solution, le produit atomisé à 200 C en partant d'une solution aqueuse, se dissout immédiatement par simple déversement dans l'eau, de sorte qu'il n'atteint même pas le fond du récipient.
Cette dissolution rapide est un résultat de la structure des phosphates légers: ils contiennent grâce à la forme sphérique creuse ou par agglomération, de nombreux espaces d'air dans lesquels l'eau pénètre et dissout immédiatement les structures à parois minces, avant que L'agglomération ne puisse se produire.
Des matières premières pour les nouveaux phosphates sont toutes les espèces de verres de polymétaphosphates alcalins, pour autant qu'elles soient solubles dans 1 eau, mais plus particulièrement les polymétaphosphates sodiques ou sodico-potassiques.
Pour des raisons économiques, il est avantageux de choisir une concentration de la solution de phosphate à atomiser aussi élevée que possible, par exemple de 50% et plus. Mais on peut aussi arriver à,des produits volumineux avec des concentrations plus basses, par exemple de 25 gr/ 100 cm3. Ici on doit cependant choisir une température d'admission des gaz
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chauds plus élevée en tenant compte de la quantité d'eau plus grande à va- poriser, pour que les grains individuels atteignent la température requise pour l'obtention de la structure volumineuseo En général, viennent en con- sidération les températures d'admission des gaz chauds en-dessous de 500 C, et de préférence en-dessous de 400 C.
Dans de nombreux cas, il est avantageux de soumettre les produits atomisés à un traitement thermique ultérieur, notamment lorsqu'il s'agit de la fabrication de polyphosphates à chaîne courte, et plus particulièrement des pyro- et tripolyphosphateso Mais on peut également, par l'addition de lessive sodique à la solution de verre de phosphate dans l'eau, jusqu'à un rapport Na2O5 de 5 : 3 et atomisation à température assez élevée, obtenir un produit consistant principalement en tripolyphosphate sodique. A cause du prix élevé de la lessive sodique il est cependant en général plus avanta- geux, d'alcaliniser la solution avec du carbonate sodique, ce qui rend né- cessaire pour la conversion en tripolyphosphate un court traitement ulté- rieur thermique, par exemple dans un four tubulaire rotatif.
On peut par exemple dissoudre un verre de phosphate alcalin à ré- action acide, relativement bon marché, obtenu dans un four de combustion du phosphore et en partant de chlorure alcalin bon marché par réaction avec des vapeurs chaudes de P20 avec séparation d'acide chlorhydrique, et l'amener au moyen de carbonate alcalin au rapport Me2O : P2O5 voulu, et ce mé- -ange sera calciné dans un sécheur à arrosage. Il est ensuite converti dans un four rotatif tubulaire rotatif à des températures comprises entre 250 et 400 C en pyro-, tripolyphosphate, ou en un mélange de ceux-ci.
Le processus d'arrosage est de préférence/réalisé de telle maniè- re que les particules de calciné qui en sont produites présentent un diamè- tre maximum de 0,02 - 0,6 mm, et de préférence 0,05"- 0,5 mm, et la sépara- tion de ce calciné du produit évacué, ainsi que le chauffage ultérieur pour la conversion en tripolyphosphate se font de telle manière qu'il ne se pro- duit aucun endommagement mécanique important de la structure des particules individuelles et aucune fusion, agglomération ou collageo Il est avanta- geux de recevoir le produit séché soit à la partie inférieure du sécheur même, fonctionnant par avancement dans le même sens, soit dans une chambre de repos adjacente, car par de longs transports le produit atomisé, surtout à des coudes aigus de la canalisation et plus spécialement dans des sépa- rateurs cyclone,
est soumis à des endommagements mécaniques considérables de la structure. On doit également éviter autant que possible un endomma- gement mécanique sur le trajet vers l'appareil de chauffage subséquent et dans celui-ci. Le produit final, qui se précipite, lequel bien entendu ne doit subir aucun broyage, se trouve alors sous une forme légère, volu- mineuse .
Il a été trouvé de plus que lorsqu'on atomise des solutions de verres phosphatés, on peut encore obtenir un poids en vrac extrêmement bas si le verre phosphaté dans la solution est remplacé en partie par des ortho- phosphate On obtient de cette manière des calcinés très volumineux d'or- thophosphate lesquels, suivant la quantité de verre phosphaté présente dans la solution, ou suivant l'alcalinité de la solution, renferment encore des quan- tités plus ou moins grandes de verre phosphaté. Si l'on soumet ce calciné atomisé au traitement thermique subséquent, on obtient selon le rapport Me2O : P2O5, des pyro- ou tripolyphosphates, ou des mélanges de ces phospha- tes présentant un très faible poids en vrac.
Il est surprenant de consta- ter que le poids en vrac des orthophosphates ainsi calcinés par atomisation décroit encore considérablement lors du traitement thermique subséquent, par exemple dans un four tubulaire rotatif.
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Ce procédé est particulièrement économique si dans le four de combustion du phosphore il n'y a pas du tout de verre phosphaté obtenu à bon compte et si l'on doit utiliser le verre phosphaté cher obtenu dans un four de fusion en partant de l'acide orthophosphorique ou d'orthophosphate.
On peut ainsi remplacer 80-90% du verre phosphaté par de l'orthophosphate et obtenir toujours dans le produit final un poids en vrac considérable- ment plus bas que lorsqu'on n'atomise qu'une solution d'orthophosphate.
Même de très faibles teneurs en verre phosphaté se font encore sentir.
Ainsi,dans une petite tour d'arrosage d'essai, on a atomisé une masse fondue de Na2PHO4.12H2O à une température d'admission de l'air chaud de 300 C et on a obtenu ainsi un calciné de phosphate disodique ayant un poids en vrac à l'état lâche, de 52 gr./100 cm3, qui a donné par chauffage dans un tube rotatif à 350 C un pyrophosphate tétrasodique ayant un poids en vrac de 46 gr./100 cm3. Si cependant, on ajoutait à la masse fondue de Na2PH04.12H20 suffisamment de solution de sel de Graham pour que la quan- tité de celui-ci représente 5% de la quantité de Na2PH04 (calculée en sub- stance sèche), on obtient alors un calciné ayant un poids en vrac à l'état lâche de 39 gr/100 cm3 et un pyrophosphate de 33 gr/100 cm3.
Par une élé- vation de la température de l'air chaud à 400 C, le poids en vrac du calci- né est de 33 gr/100 cm3 et le poids en vrac de pyrophosphate est de 29 gro /100 cm3.
Selon le rapport Me2O : P2O5 présent dans la solution à atomiser, on obtient ici aussi du pyrophosphate tétraalcali, du tripolyphosphate ou des mélanges de ceux-ci. En employant par exemple du verre de phosphate po- tassique ou du verre de phosphate sodico-potassique avec de l'orthophospha- te sodique ou par l'utilisation de verre de phosphate sodique avec de l'or- thophosphate potassique, on peut fabriquer des mélanges légers de pyrophos- phates de potassium et sodium, ou des polyphosphates de potassium et sodium.
Le chauffage ultérieur du calciné pour le transformer en pyro- , et tripolyphosphate se fait avantageusement en général dans un appareil sé- paré. On peut utiliser pour cela un four tubulaire rotatif avec des aju- tages correspondants et on arrive ainsi à ce que la structure des particu- les de calciné d'orthophosphate ne soit pas endommagée ou détruite. La température ne doit pas monter de trop, pour éviter des agglomérations ou des concrétions assez fortes. Mais on peut également effectuer la calcina- tion de l'orthophosphate et la conversion en pyro- et tripolyphosphate en une seule phase de travail dans la tour d'atomisation, si l'on peut donner à la quantité de chaleur fournie et à la durée de séjour des valeurs suffi- santes.
Sous le microscope, les produits légers obtenus montrent en par- tie une forme irrégulière des particules individuelles mais peuvent égale- ment se présenter sous une forme sphérique. En partie, ils sont agglomérés.
Leur grosseur oscille entre 0,01 et 0,5 mm., suivant les conditions de la fabrication. Quoiqu'il n'y ait plus, après le chauffage ultérieur du cal- ciné. aucune trace de phosphate vitreux, les particules qu'on observe sous le microscope, plus spécialement les petites sphères, montrent une surface brillante, alors que sans l'addition elles sont mates.
Il est notamment connu de fabriquer du pyrophosphate tétrasodique en partant de solutions d'orthophosphate par calcination avec arrosage et chauffage ultérieur dans un four tournant. Les verres de phosphates n'y sont pas utilisés. Il a déjà été proposé de fabriquer par arrosage une so- lution d'orthophosphate alcalin à travers une flamme sur du tripolyphosphate sodique chaud préalablement formé, et de fabriquer ainsi celui-ci. Pour ce- la les divers ortho-phosphate sodiques et phosphates condensés sont considé-
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rés comme étant appropriés par ce processus de la fabrication...
Mais non seulement il n'a pas été reconnu que par l'addition de verre de phosphate alcalin avec l'atomisation dans des conditions opératoires appropriées on peut obtenir dans le produit final un poids en vrac extrêmement bas, il ne fut jamais envisagé ni considéré possible, car en arrosant du liquide sur une couche de matière pré-formée' il se forme des agglomérés, de sorte que le produit doit être moulu et devient ainsi lourd.
Exemple 1
Dans une tour d'atomisation travaillant d'après le principe de courants dans le même sens, on a atomisé au moyen d'une tuyère à air sous une pression de 4 atmosphères, une solution de 1 partie en poids de sel de Graham (verre de polymétaphosphate sodique avec un rapport Na : P de 1 :1) dans 1 partie en poids d'eau. On a calciné par heure 70 litres de la solu- tiono La température d'admission de l'air était de 180-190 C, la température de sortie de l'air était de 125 C. La solution qui à 20 C présentait une densité de 1,54 et une viscosité de 129 cp, s'est laissée atomiser sans la moindre difficulté.
Le produit ne collait pas aux parois ni aux canalisations, et consistait en une poudre sèche, se laissant facilement déverser, et ayant un poids en vrac, mesuré à l'état lâche, de 9,5 gr./100 cm3 ou bien après damage pendant deux minutes et demie, de 20,7 gr./100 cm3.
La valeur pH en solution à 1% qui était de 5,95 dans le produit de départ, était de 5,58. La valeur "Calcium" (mg CaO qui sont obtenus en solution de 28,6 mg. du phosphate) était de 6,63 contre 5,25 dans le produit de départ, c'est-à-dire qu'elle était même un peu plus favorable, tandis que la valeur "savon calcique" (gr. de phosphate qui suffisent pour maintenir clair 1 litre d'eau de 20 dH à 85 C et pH = 9 en présence de 8 cm3 de solution savonneuse, d'après Boudron et Boude!) qui était de 2,7 (contre 2,5 dans le produit de départ), n'était qu'un tout petit peu plus défavorable.
En plus d'une faible teneur en pyro- et tripolyphosphate, le produit consistait exclusivement en polymétaphosphate amorphe à grosses molécules, le pourcentage en fractions à très grosses molécules étant de 92%, contre 96% dans le produit de départ. Du tri- et tétramétaphosphate n'étaient pas présents.
Le produit avait une vitesse de solubilité extraordinairement élevée: par un déversement lent dans l'eau il se dissout instantanément, avant même de toucher le fond du récipient, sans qu'une agitation soit nécessaire. Si on déverse rapidement avec agitation, 10 gr. dans 100 cm3 d'eau, le produit se dissout presque complètement en 15 secondes, et il se dissout complètement, en donnant une solutionclaire, en 30 secondes, tandis que le produit de départ sous forme de poudre nécessite pour cela environ une heure.
Exemple 2.
3000 kg. de sel de Graham furent introduits et dissous sous la forme de grains assez gros dans 3000 litres d'eau, et par un commencement de refroidissement la température fut maintenue à 40 C. A 20 C la solution avait une densité de 50 Bé.
Cette solution fut atomisée dans une grande tour d'atomisation travaillant d'après le principe des courants de même direction à travers des tuyères pour deux matières, ayant un alésage de 6 mm. à une pression d'air des tuyères de 2,2 atmosphères. L'air de séchage avait une température d'admission de 235 à 240 C et une température de sortie de 110 C. L'atomisation s'est effectuée de manière irréprochable et a donné un produit ayant un pH de 5,5 et un poids en vrac de 14 gr. par 100 cm3. Le pouvoir
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liant de la, chaux correspondait pratiquement à celui du produit de départ.
Les particules séparées avaient un diamètre de 0.02 à 0,4 mm., et consis- taient pour la plus grande partie, en petites sphères vitreuseso
Exemple 3.
612 gr. d'un verre de polymétaphosphate sodique fondu, selon la demande allemande C 8118 IVb/12i, formé en partant de vapeurs de P2O5 et de soude, avec absorption des vapeurs restantes de P2O5 par de la soude en pou- dre dans un four tubulaire rotatif disposé à la suite, et qui en solution aqueuse à 1% avait un ph de 3,8, ont été dissous dans 850 cm3 d'eau et mé- langés avec 226 gr. de soude commerciale à 97,5%. La solution un peu vis- queuse avait une valeur pH de 11,3 et correspondait quant au rapport Na2O : P205 à la formule Na5P3O10.
Cette solution fut atomisée dans une tour d'essai au moyen d'une tuyère à air sous une pression de 4 atm. La température d'admission de l'air était de 230 C, la température de sortie de 130 C. Il s'est formé un calciné très volumineux qui renfermait encore 6,4% CO2. Une partie du po- lymétaphosphate était transformé en pyrophosphate, et une autre partie en orthophosphate. La valeur pH en solution de 1% était de 7,5. Le produit fut maintenant transformé en tripolyphosphate dans un tube rotatif d'essai à une température maximum de 290 C. Il s'est formé un produit très volumi- neux à 90% de Na5P3O10; le reste consistait principalement en pyrophosphate. Le pH de Na5P3O10 le reste consistait principalement en pyrophospha- bonate n'étaient plus présents.
Le produit correspondait à un tripolyphos- phate sodique commercial usuel.
Si l'on atomise la solution de polymétaphosphate mentionnée dans le premier alinéa de cet exemple dans la même tour d'atomisation d'essai avec une température d'admission de l'air de 440 C et une température de sortie d'environ 230 C, on obtient un produit consistant pour les 50 % en tripolyphosphate sodique et pour le reste en pyro- et trimétaphosphate. Il renferme encore 0,9% CO2. La valeur pH est de 8,62. Afin d'en obtenir un tripolyphosphate sodique de grande valeur il doit être chauffé aussi long- temps et à la même température élevée dans le four tubulaire tournant, que la matière atomisée à une température d'admission de 230 Ce Exemple 4.
50 kg. d'une masse fondue de Na2HPO4. 12H20 furent mélangés à 60 C avec 1 kg. de soude et une solution de 2 kg. de sel de Graham dans 3 litres d'eau et atomisés au moyen d'une tuyère à air sous pression d'un diamètre de 6 mm. à une pression d'air de 4 atmosphères. A une température d'admission de l'air chaud de 400 C on a fait admettre 50 litres par heure dans une tour d'arrosage d'une hauteur de 8,5 mètres.
Le calciné par arrosage présentait un poids en vrac à l'état lâ- che de 43 gr/100 cm3. Sous le microscope on pouvait voir des particules d'une grosseur de 0,01 - 0,04 mm, en partie sous la forme de petites sphè- res,, mais la plupart sans forme bien définie. Dans un four tubulaire tour- nant, le calciné fut transformé à environ 350 C en pyrophosphate. Aussi bien l'arrosage que la transformation en pyrophosphate se passèrent de ma- nière irréprochable et comme produit final il s'est formé une poudre fine ayant un poids en vrac, mesuré à l'état lâche, de 33 gro/100 cm3. Il n'y avait plus de phosphate vitreux dans le produit. Le produit consistait pra- tiquement exclusivement en pyrophosphate tétrasodique.
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Exemple 5.
Une masse fondue de 100 parties en poids de Na2HPO4.12H2O, 40 parties en poids de K2HP04 et 30 parties en poids d'eau, fut mélangée à 60 C avec 4 parties en poids de soude et avec une solution de 8 parties en poids de sel de Graham dans 10 parties en poids d'eau. le mélange fut atomisé dans une tour d'atomisation d'essai ayant 2 mètres de haut par une . tuyère à air comprimé ayant un alésage d'un diamètre de 2 mm. sous une pression de 4 atmosphères et à une température des gaz de chauffage de 300 Co
Le calciné par arrosage présentait un poids en vrac à l'état lâche de 22 gr,,/100 cm3 et fut transformé dans un tube rotatif à 350 C en un mélange de pyrophosphate sodico-potassique' ayant un poids en vrac à l'état lâche de 17 gr./100 cm3.
On ne constatait plus la présence de phosphate vitreux dans le produite Exemple 6.
Dans la même tour d'essai que dans l'exemple 5 on a atomisé une masse fondue de 100 parties de NaHPO4.12H2O et 11 parties en poids de NaH2PO4.2H2O, qui fut atomisée avec 1,5 parties en poids de soude et une solution de 5 parties en poids de sel de Graham dans 8 parties en poids d'eau. La masse fondue, qui avait une température de 60 C, fut atomisée au moyen d'une tuyère à air ayant un alésage d'un diamètre de 2 mm. sous une pression de 4 atmosphères, la température d'admission des gaz chauds étant de 400 C.
Le calciné atomisé fut transformé dans un tube rotatif en un mélange de 65% Na5P3010 et 35% Na4P2O7, qui avait un poids en vrac, à l'état lâche, de 32 gr/100 cm3. On ne constatait plus la présence de phosphate vitreux dans le produite Exemple 7.
143,2 Kg. de Na2HPO4. 12H20 sont dissous avec 31,2 kg. de NaH2PO4.2H2O et 7,9 Kg. de sel de Graham à 60 C dans sa propre eau d'hydratation. La solution avait à 60 C une densité de 46 Bé et fut atomisée dans la mess tour que celle employée dans les exemples 1 et 4, avec une tuyère à deux substances sous une pression d'air de 4 atmosphères. La température d'admission de l'air de séchage était de 300 C, la température de sortie de 140 Co Environ 80 litres de liquide sont passés par heure.
Le produit atomisé fut ensuite transformé dans du tripolyphosphate sodique dans un four tubulaire rotatif prévu avec des ajutages, à une température d'admission de l'air de 340 à 360 C, et une température de sortie de l'air de 190 C à contre-courant par rapport à l'air de chauffage pour une durée de séjour moyenne de 20 minutes. Le produit consistait pour 90% en tripolyphosphate sodique, le reste étant principalement du pyrophosphate.
Après tamisage à travers un tamis de 256 mesh, il présentait un poids en vrac de 30 gr. par 100 cm3.