CA1248733A - Procede de fabrication de chlorosulfates basiques d'aluminium - Google Patents
Procede de fabrication de chlorosulfates basiques d'aluminiumInfo
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- CA1248733A CA1248733A CA000438133A CA438133A CA1248733A CA 1248733 A CA1248733 A CA 1248733A CA 000438133 A CA000438133 A CA 000438133A CA 438133 A CA438133 A CA 438133A CA 1248733 A CA1248733 A CA 1248733A
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Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication de chlorosulfate basique d'aluminium répondant à la formule générale: ?Aln (OH)3n-m-2p Clm (SO4)p? Z (I) dans laquelle: - <IMG> est compris entre 0,4 et 0,7 - p est compris entre 0,04 et 0,25 n et - m/p est compris entre 8 et 35, z étant ? 1 Ce procédé est caractérisé en ce qu'on fait réagir du chlorure basique d'aluminium sur du sulfate basique d'aluminium, portés préalablement à chaud, à une température comprise entre 80 et 120.degree.C, les proportions relatives des constituants étant choisies de façon à obtenir un produit répondant à la formule (I) ci-dessus. Les chlorosulfates basiques d'aluminium préparés selon l'invention trouvent une application notamment dans l'épuration des eaux. De plus, le procédé de la présente invention ne conduit pas à une sous-production de sulfate de calcium, contrairement aux procédés usuels utilises jusqu'à présent.
Description
~Z~ 33 La presente invention concerne un procédé de préparation de sels basiques d'aluminium repondant à la formule génerale:
[ Aln (OH)3n_m_2p Clm (SO4)p] z ou la basicite du chlorosulfate d'aluminium, definie par le rapport 3n3nm 2p, est comprise entre 40 et 70%.
Ces produits sont en general des solutions aqueuses de concentration 1 a 35 moles d'alumine par litre, mais ils peuvent egalement se présenter sous forme solide plus ou moins hydratee, contenant plus de 30~ en poids d'alumine soluble~
Ces chlorosulfates basiyues d'aluminium trouvent une application notamment pour l'epuration des eaux.
On a propose de preparer des chlorosulfates ba-siques d'aluminium, en operant comme suit: l'hydrargillite est attaquee par un melange d'acide chlorhydrique et d'acide sulfurique et le chlorosulfate neutre est amene à la basicite voulue par neutralisation partielle et consolidee au moyen de carbonate, hydroxyde ou bicarbonate alcalin (brevet français n 2.036.685); ce type de procede permet effecti-vement de preparer les composes les plus adequats, mais presente l'inconvénient de sous-produire une quantite non negligeable de sulfa~e alcalinoterreux, calcium par exemple, ce qui pose des problèmes de pollution.
Il existe d'autres variantes du procéde ci dessus, où l'ion chlorure est amene par du chlorure de calcium et non pas sous forme d'acide chlorhydrique (brevet fransais n 2.281.895): le problème des effluents se trouve encore amplifie.
C'est pourquoi il a ete tente de pallier ce defaut de l'art anterieur en realisant l'etape de basification de facon differente: le chlorosulfate ou chlorure d'alumi.nium est traite par de la poudre ~'aluminium metallique. Ce procéde, outre le handicap économique provenant de l'em-ploi de poudre d'aluminium, ne permet pas d'obtenir les sels basiques ayant la structure polymerique voulue pour le traitement des eaux.
- Enfin, a ete propose un procede qui effectue la basification en portant sous pression et à une temperature de 170C un melange de chlorure d'aluminium, d'hydroxyde d'aluminium et dlacide sulfurique, en recyclant eventuelle-ment les produits excedentaires n'ayant pas reagi ~brevet francais n 2.125~337). Cette façon d'operer est voisine de la technique dejà connue de fasification consistant à
attaquer par de l'acide chlorhydrique un excès d'hydrargil-lite, cette reaction se faisant aussi sous pression pour accelerer sa cinetique (brevet francais n 2.174.114). Cette facon de proceder oblige à a~outer l'acide sulfuri~ue avant la phase de basification pour obtenir un chlorosulfate basique ayant une-meilleure efficacite dans le traitement des eaux par rapport à un sel similaire basifie en l'absence d'acide sulfurique.
Or il a ete decouvert de façon tout=à-fait inat-tendue dans les labora-toires de la Demanderesse qu'il etait possible de preparer un chlorosulfate basique d'aluminium ayant d'aussi bonnes caracteristiques pour le traitement des eaux en realisant la phase de basifica-tion sous pression en l'absence d'acide sulfurique, con-trairement à ce que laissaien-t supposer les données de l'art anterieur.
Il a ete surprenant de constater qu'apres avoir dissous l'hydroxyde d'aluminium dans une solution.concen-30 tree en chlorure d'aluminium en opérant sous pression, onpeut stabiliser le melange reactionnel, c'est-à-dire main-tenir en solution le chlorure basique d'aluminium, par addition d'une solution plus diluée de sulfate d'aluminium legèrement basique; pour realiser cette stabilisation, on opere de la façon suivante: après avoir ramené la solution sursaturee de chlorure basique d'aluminium à sa temperature d'ebullition a pression a-tmospherique on ajoute une solution fraîchement préparee de sulfate d'aluminium basique obtenue par attaque d'w~ exces d'hydroxyde d'aluminium par de l'acide sulfurique a pression atmosphérique, cette derniere solution etant a une temperature la-plus proche possible de celle du chlorure basique.
La presente invention fournit donc un procede de fabrication de chlorosulfate basique d'aluminium repon-dant a la formule generale:
r LAln (OH)3n_m_2p Clm( 4 P~ g (I) lS dans laquelle:
3n m3n2P est compris entre 0,4 et 0,7, - p est compris entre 0,04 et 0,25 n e-t - m/p est compris entre 8 et 35, g etant >
consistant a faire reagir du chlorure basique d'alumin.ium sur du sulfate basique d'aluminium, portes prealablement a chaud, a une temperature comprise entre 80 et 120C.
La reaction est rapide: la duree de la reaction est habi-tuellement comprise entre quelques minutes et une heure.
Les proportions rela-tives des con.stituants sont determinees de façon a obteni.r un produi-t ayant la formule (I) ci-dessus.
Le chlorure basique d'alumini.um utilisable selon la presente invention peut être obtenu par tout moyen approprie. Il peut notamment etre obtenu de la façon suivante connue en soi: on fait reagir de l'acide chlorhy-drique sur de l'alumine en proportions telles qu'apres reaction on obtienne une solution de chlorure d'aluminium proche de la sursaturation, on fait ensuite réagir cette solution avec de l'hydroxyde d'aluminium en excès de 10 à
150% par rapport a la quanti.te theorique necessaire pour la basicite voulue, en milieu agi-te pendant une duree maximale de 5 heures, à une temperature de 140 - 165C sous S pression de 0,5 à 3 bars.
Le sulfate basique d'aluminium utilisable selon la presente invention peu-t ê-tre prépare par tou-t moyen approprie. Il peut notammen-t etre prepare de la facon sui-vante connue en soi: on ajoute a une solutlon d'acide 10 . sulfurique de l'hydroxyde d'aluminium en exces de 10 à 100%
par rapport à la stoechiometrie du sulfate neutre, on chauffe la suspension obtenue et on la maintient a l'ebullition pendant 15 à 30 minu-tes.
D'une façon plus detaillee la mise en oeuvre du procede, qui peut etre continue ou discontinue peut etre realisee de la façon suivante: on introduit dans un reac-teur agite de l'acide chlorhydr.ique ayant une concentration ponderale egale ou superieure à 30%, et de preference 33%, ainsi quede l'hydroxyde d'a]uminium (hydrargillite par exemple) en propor-tions telles qu'après reaction, on obtienne une solution de chlorure d'aluminium qui est proche de la saturation; on transfere ensuite la solution, qui peut contenir de l'hydroxyde d'aluminium en suspension si la reaction precedente a ete realisee avec un exces de ce reactif, dans un reac-teur resistan-t à la pression ou on introduit egalement de l'hydroxyde d'aluminium de facon à
avoir un exces de 10 a 150% et de preference 70 a 120%
par rapport a la quantite theorique necessaire pour la ba-sicite voulue. Le milieu reactionnel, soumis a une agita-tion, es-t porte pendant une duree maximale de 5 heures, mais de preference 2 a 3 heures suivant la finesse de l'hy-droxyde utilise, a une temperature de 1~0 - 165C et sous une pression de 0,5 a 3 bars; ces conditions operatoires permettent d'obtenir le maximum de dissolution de l'hydroxyde 3~
d'aluminium. Le melange reactionnel est ensuite ramene a la pression atmospherique, la -temperature etant alors de 120 - 125C selon les concentrations initiales de~chlorure, le degre de dissolution de l'hydroxyde e-t la -teneur en eau de ce dernier.
Simultanement a la basification du chlorure d'a-luminium, on procède à la synthèse du sulfate d'aluminium basique, destine à stabiliser le ~hlorure basique. A une solution d'acide sulfurique on ajoute de l'hydroxyde d'alu-minium en excès de 10 à 100% et de preference 30 a 70% par rapport à la stoechiometrie du sulfate neutre et la sus-pension obtenue est chauffee puis maintenue à l'ebullition durant 15 à 30 minutes; cette duree es-t variable suivant la finesse de l'hydroxyde mis en oeuvre. Après dilution à
l'eau pour fluidifier le milieu reactionnel, ce sulfate d'aluminium legèrement basique, dont la temperature est alors comprise entre 70 et 100C, est coule dans le chlorure d'aluminium basique dont la -temperature est de 120 - 125C, en proportions telles que le chlorosulfate obtenu reponde à la formule generale: -- ~Aln (OH)3n_m_2p Clm ( 4 P] Z
dans laquelle, n, m et p ont les significations ci-dessus et z est > 1.
- Afin d'assurer une dissolution maximale de l'hy-droxyde d'aluminium dans la solution de chlorure d'aluminium, il est necessaire d'en ajouter un excès d'environ 100%, en une ou plusieurs fois, les grains de taille inferieure à
30 microns contribuant preferentiellement en se dissolvant à basifier le milieu reactionnel. L'hydroxyde d'aluminium qui n'a pas rea~i est recupere lors de la filtration qui delivre la solution finale de chlorosulfate basique; suivant l'excès mis en oeuvre, sa quanti-te peut être suffisante pour fabriquer une nouvelle solution de chlorure d'aluminium, le complémen-t étant assure p~lr de l'hydroxyde neuf. Cette solution est ensuite rendue ~asique par de l'hydroxyde neuf additionne en excès, en une ou plusieurs fois.
Cette quantite excedentaire peut varier entre 10 et 150~ et de preference 70 et 120% selon la reactivite et l'humidite de l'hydroxyde. En effet un hydroxyde très humide ajoute en trop grand excès revient à diluer la so-lution de chlorure d'aluminium et à reduire sa temperature d'ebullition, donc d'attaque qu'il faut alors compenser par une augmentation de pression de llautoclave agite.
Apres stabilisation du chlorure basique par la solution de sulfate, le chlorosulfate basique est dilué, refroidi, filtre pour eliminer l'hydroxyde excedentaire suivant des techniques connues de llhomme de llart.
Llhydroxyde dlaluminium mis en oeuvre dans le procede selon l'invention peut avoir differentes~ origines, ce peut être un hydroxyde fraîchement prepare, mais on utilisera de preference, pour des raisons economiques, de l'hydrargillite provenant du procede Bayer d'extraction d'alumine à partir de bauxite, sous forme humide (teneur en eau de l'ordre de 35% ou sous forme sèche. Suivant les teneurs acceptables en impuretes, il est aussi possible d'u-tiliser directement un mineraildlalumine, bauxi-te par exemple tel quel ou après calcination prealable.
Les exemples ci-dessous illustrent llinvention sans la limiter.
Dans un réacteur agité on a verse 550 g dlacide chlorhydrique 40% (densite 1,198) sur 162 g dlalumine hydratee humide titrant 62,8% dlA12O3. Apres avoir freine l'emballement de la reaction grace a un moyen de chauffage-refroidissement approprie pour maintenir la temperature à
40 - 60C, on a chauffe progressivement a 105C, puis verse 324 g d'alumine hydratee humide. En continuant de chauffer, on arrive à ébullition à 123C à la pression atmospherique:
on met alors le reacteur sous une pression d'air e~ale à
1,2 bars, tandis que l'ebullltion se retablit au moment où
la temperature du reacteur a-tteint 147C. On modere le chauffage pour maintenir l'ebullition commençante pendant 3 heures. Malgre l'exces d'alumine hydratee mise en oeuvre, il ne se produit aucun épaissisement de la suspension qui serait du a une precipitation de chlorure basique. On arrete le chauffage, casse lentement la pression jusqu'a la pression atmospherique et verse tout en agitant une solu-tion chaude (80 - 90C environ) de sulfate basique preparee de la fason suivante: 91 g d'acide sulfurique 70~ sont verses sur 55 g d'alumine hydratee. On porte a ébullition pendant 15 minutes tout en agitant, verse 30 g d'eau froide, puis 220 g d'eau chaude de dilution.
Le contenu du reacteur de 1 litre est transfére dans un recipient de 2 litres agite. On verse alors 700 g d'eau a 40C, agite 15 minutes pour refroidir a 40C et filtre la suspension. En moins de 12 minutes, on recueille 1895 g de solution de densite 1,225 a 20C qu'on dilue avec 136 g d'eau pour ramener la densite a 1,206. Le residu solide pese 207 g, titre 57% d'A12O3 e-t 2,0% d'ion chlore.
Il est essentiellement constitue d'alumine excedentaire et de solution d'imbibition.
La solution de densite 1,206 titre 10,0% d'ion chlore, 10,5% d'alumine et 3,0% d'ion sulfate total.
Dans 550 g d'acide chlorhydrique 40%, on verse 184 g du residu precedent pour fabriquer ~a solution de chlorure d'aluminium, puis basifie comme precedemment avec 324 g d'alumine h~dratee humide en maintenan-t pendant 3 heures a ebullition à 146C sous 1,2 bar.
Par ailleurs, on prepare le sulfate basique avec le reste de residu auquel on rajoute 43 g d'alumine hydra-tee.
Apres ebullition, dilution avec 30 g d'eau froide et 220 g d'eau portee à 90C, on verse cette suspension dans la solu-tion de chlorure basique qu'on dilue ensuite avec 830 g d'eau a 40C. La filtration produit 200 g de residu conte-nant 57~7~O d'A12O3 avec 1,93% d'ion chlore et 2050 g de solution de densite 1,213 qu'on ramene à une densite egale à 1,206 avec 5~ g d'eau. Les 2108 g de solution finale titrent 9,95% d'ion chlore, 10,6% d'A12O3 et 3,0~ d'ion SO4 . Ainsi qu'on peut le constater, on arrive à une con-sommation complete de l'alumine tout en fabriquant des solu-tions de chlorosulfate basique d'aluminium, alors que dans certains procedes de neutralisation à la chaux ou au carbo-nate de calcium, la por-tion inattaquée à 105C en milieu lS acides chlorhydrique + sulfurique est perdue avec le résidu encombran-t de gypse formé.
[ Aln (OH)3n_m_2p Clm (SO4)p] z ou la basicite du chlorosulfate d'aluminium, definie par le rapport 3n3nm 2p, est comprise entre 40 et 70%.
Ces produits sont en general des solutions aqueuses de concentration 1 a 35 moles d'alumine par litre, mais ils peuvent egalement se présenter sous forme solide plus ou moins hydratee, contenant plus de 30~ en poids d'alumine soluble~
Ces chlorosulfates basiyues d'aluminium trouvent une application notamment pour l'epuration des eaux.
On a propose de preparer des chlorosulfates ba-siques d'aluminium, en operant comme suit: l'hydrargillite est attaquee par un melange d'acide chlorhydrique et d'acide sulfurique et le chlorosulfate neutre est amene à la basicite voulue par neutralisation partielle et consolidee au moyen de carbonate, hydroxyde ou bicarbonate alcalin (brevet français n 2.036.685); ce type de procede permet effecti-vement de preparer les composes les plus adequats, mais presente l'inconvénient de sous-produire une quantite non negligeable de sulfa~e alcalinoterreux, calcium par exemple, ce qui pose des problèmes de pollution.
Il existe d'autres variantes du procéde ci dessus, où l'ion chlorure est amene par du chlorure de calcium et non pas sous forme d'acide chlorhydrique (brevet fransais n 2.281.895): le problème des effluents se trouve encore amplifie.
C'est pourquoi il a ete tente de pallier ce defaut de l'art anterieur en realisant l'etape de basification de facon differente: le chlorosulfate ou chlorure d'alumi.nium est traite par de la poudre ~'aluminium metallique. Ce procéde, outre le handicap économique provenant de l'em-ploi de poudre d'aluminium, ne permet pas d'obtenir les sels basiques ayant la structure polymerique voulue pour le traitement des eaux.
- Enfin, a ete propose un procede qui effectue la basification en portant sous pression et à une temperature de 170C un melange de chlorure d'aluminium, d'hydroxyde d'aluminium et dlacide sulfurique, en recyclant eventuelle-ment les produits excedentaires n'ayant pas reagi ~brevet francais n 2.125~337). Cette façon d'operer est voisine de la technique dejà connue de fasification consistant à
attaquer par de l'acide chlorhydrique un excès d'hydrargil-lite, cette reaction se faisant aussi sous pression pour accelerer sa cinetique (brevet francais n 2.174.114). Cette facon de proceder oblige à a~outer l'acide sulfuri~ue avant la phase de basification pour obtenir un chlorosulfate basique ayant une-meilleure efficacite dans le traitement des eaux par rapport à un sel similaire basifie en l'absence d'acide sulfurique.
Or il a ete decouvert de façon tout=à-fait inat-tendue dans les labora-toires de la Demanderesse qu'il etait possible de preparer un chlorosulfate basique d'aluminium ayant d'aussi bonnes caracteristiques pour le traitement des eaux en realisant la phase de basifica-tion sous pression en l'absence d'acide sulfurique, con-trairement à ce que laissaien-t supposer les données de l'art anterieur.
Il a ete surprenant de constater qu'apres avoir dissous l'hydroxyde d'aluminium dans une solution.concen-30 tree en chlorure d'aluminium en opérant sous pression, onpeut stabiliser le melange reactionnel, c'est-à-dire main-tenir en solution le chlorure basique d'aluminium, par addition d'une solution plus diluée de sulfate d'aluminium legèrement basique; pour realiser cette stabilisation, on opere de la façon suivante: après avoir ramené la solution sursaturee de chlorure basique d'aluminium à sa temperature d'ebullition a pression a-tmospherique on ajoute une solution fraîchement préparee de sulfate d'aluminium basique obtenue par attaque d'w~ exces d'hydroxyde d'aluminium par de l'acide sulfurique a pression atmosphérique, cette derniere solution etant a une temperature la-plus proche possible de celle du chlorure basique.
La presente invention fournit donc un procede de fabrication de chlorosulfate basique d'aluminium repon-dant a la formule generale:
r LAln (OH)3n_m_2p Clm( 4 P~ g (I) lS dans laquelle:
3n m3n2P est compris entre 0,4 et 0,7, - p est compris entre 0,04 et 0,25 n e-t - m/p est compris entre 8 et 35, g etant >
consistant a faire reagir du chlorure basique d'alumin.ium sur du sulfate basique d'aluminium, portes prealablement a chaud, a une temperature comprise entre 80 et 120C.
La reaction est rapide: la duree de la reaction est habi-tuellement comprise entre quelques minutes et une heure.
Les proportions rela-tives des con.stituants sont determinees de façon a obteni.r un produi-t ayant la formule (I) ci-dessus.
Le chlorure basique d'alumini.um utilisable selon la presente invention peut être obtenu par tout moyen approprie. Il peut notamment etre obtenu de la façon suivante connue en soi: on fait reagir de l'acide chlorhy-drique sur de l'alumine en proportions telles qu'apres reaction on obtienne une solution de chlorure d'aluminium proche de la sursaturation, on fait ensuite réagir cette solution avec de l'hydroxyde d'aluminium en excès de 10 à
150% par rapport a la quanti.te theorique necessaire pour la basicite voulue, en milieu agi-te pendant une duree maximale de 5 heures, à une temperature de 140 - 165C sous S pression de 0,5 à 3 bars.
Le sulfate basique d'aluminium utilisable selon la presente invention peu-t ê-tre prépare par tou-t moyen approprie. Il peut notammen-t etre prepare de la facon sui-vante connue en soi: on ajoute a une solutlon d'acide 10 . sulfurique de l'hydroxyde d'aluminium en exces de 10 à 100%
par rapport à la stoechiometrie du sulfate neutre, on chauffe la suspension obtenue et on la maintient a l'ebullition pendant 15 à 30 minu-tes.
D'une façon plus detaillee la mise en oeuvre du procede, qui peut etre continue ou discontinue peut etre realisee de la façon suivante: on introduit dans un reac-teur agite de l'acide chlorhydr.ique ayant une concentration ponderale egale ou superieure à 30%, et de preference 33%, ainsi quede l'hydroxyde d'a]uminium (hydrargillite par exemple) en propor-tions telles qu'après reaction, on obtienne une solution de chlorure d'aluminium qui est proche de la saturation; on transfere ensuite la solution, qui peut contenir de l'hydroxyde d'aluminium en suspension si la reaction precedente a ete realisee avec un exces de ce reactif, dans un reac-teur resistan-t à la pression ou on introduit egalement de l'hydroxyde d'aluminium de facon à
avoir un exces de 10 a 150% et de preference 70 a 120%
par rapport a la quantite theorique necessaire pour la ba-sicite voulue. Le milieu reactionnel, soumis a une agita-tion, es-t porte pendant une duree maximale de 5 heures, mais de preference 2 a 3 heures suivant la finesse de l'hy-droxyde utilise, a une temperature de 1~0 - 165C et sous une pression de 0,5 a 3 bars; ces conditions operatoires permettent d'obtenir le maximum de dissolution de l'hydroxyde 3~
d'aluminium. Le melange reactionnel est ensuite ramene a la pression atmospherique, la -temperature etant alors de 120 - 125C selon les concentrations initiales de~chlorure, le degre de dissolution de l'hydroxyde e-t la -teneur en eau de ce dernier.
Simultanement a la basification du chlorure d'a-luminium, on procède à la synthèse du sulfate d'aluminium basique, destine à stabiliser le ~hlorure basique. A une solution d'acide sulfurique on ajoute de l'hydroxyde d'alu-minium en excès de 10 à 100% et de preference 30 a 70% par rapport à la stoechiometrie du sulfate neutre et la sus-pension obtenue est chauffee puis maintenue à l'ebullition durant 15 à 30 minutes; cette duree es-t variable suivant la finesse de l'hydroxyde mis en oeuvre. Après dilution à
l'eau pour fluidifier le milieu reactionnel, ce sulfate d'aluminium legèrement basique, dont la temperature est alors comprise entre 70 et 100C, est coule dans le chlorure d'aluminium basique dont la -temperature est de 120 - 125C, en proportions telles que le chlorosulfate obtenu reponde à la formule generale: -- ~Aln (OH)3n_m_2p Clm ( 4 P] Z
dans laquelle, n, m et p ont les significations ci-dessus et z est > 1.
- Afin d'assurer une dissolution maximale de l'hy-droxyde d'aluminium dans la solution de chlorure d'aluminium, il est necessaire d'en ajouter un excès d'environ 100%, en une ou plusieurs fois, les grains de taille inferieure à
30 microns contribuant preferentiellement en se dissolvant à basifier le milieu reactionnel. L'hydroxyde d'aluminium qui n'a pas rea~i est recupere lors de la filtration qui delivre la solution finale de chlorosulfate basique; suivant l'excès mis en oeuvre, sa quanti-te peut être suffisante pour fabriquer une nouvelle solution de chlorure d'aluminium, le complémen-t étant assure p~lr de l'hydroxyde neuf. Cette solution est ensuite rendue ~asique par de l'hydroxyde neuf additionne en excès, en une ou plusieurs fois.
Cette quantite excedentaire peut varier entre 10 et 150~ et de preference 70 et 120% selon la reactivite et l'humidite de l'hydroxyde. En effet un hydroxyde très humide ajoute en trop grand excès revient à diluer la so-lution de chlorure d'aluminium et à reduire sa temperature d'ebullition, donc d'attaque qu'il faut alors compenser par une augmentation de pression de llautoclave agite.
Apres stabilisation du chlorure basique par la solution de sulfate, le chlorosulfate basique est dilué, refroidi, filtre pour eliminer l'hydroxyde excedentaire suivant des techniques connues de llhomme de llart.
Llhydroxyde dlaluminium mis en oeuvre dans le procede selon l'invention peut avoir differentes~ origines, ce peut être un hydroxyde fraîchement prepare, mais on utilisera de preference, pour des raisons economiques, de l'hydrargillite provenant du procede Bayer d'extraction d'alumine à partir de bauxite, sous forme humide (teneur en eau de l'ordre de 35% ou sous forme sèche. Suivant les teneurs acceptables en impuretes, il est aussi possible d'u-tiliser directement un mineraildlalumine, bauxi-te par exemple tel quel ou après calcination prealable.
Les exemples ci-dessous illustrent llinvention sans la limiter.
Dans un réacteur agité on a verse 550 g dlacide chlorhydrique 40% (densite 1,198) sur 162 g dlalumine hydratee humide titrant 62,8% dlA12O3. Apres avoir freine l'emballement de la reaction grace a un moyen de chauffage-refroidissement approprie pour maintenir la temperature à
40 - 60C, on a chauffe progressivement a 105C, puis verse 324 g d'alumine hydratee humide. En continuant de chauffer, on arrive à ébullition à 123C à la pression atmospherique:
on met alors le reacteur sous une pression d'air e~ale à
1,2 bars, tandis que l'ebullltion se retablit au moment où
la temperature du reacteur a-tteint 147C. On modere le chauffage pour maintenir l'ebullition commençante pendant 3 heures. Malgre l'exces d'alumine hydratee mise en oeuvre, il ne se produit aucun épaissisement de la suspension qui serait du a une precipitation de chlorure basique. On arrete le chauffage, casse lentement la pression jusqu'a la pression atmospherique et verse tout en agitant une solu-tion chaude (80 - 90C environ) de sulfate basique preparee de la fason suivante: 91 g d'acide sulfurique 70~ sont verses sur 55 g d'alumine hydratee. On porte a ébullition pendant 15 minutes tout en agitant, verse 30 g d'eau froide, puis 220 g d'eau chaude de dilution.
Le contenu du reacteur de 1 litre est transfére dans un recipient de 2 litres agite. On verse alors 700 g d'eau a 40C, agite 15 minutes pour refroidir a 40C et filtre la suspension. En moins de 12 minutes, on recueille 1895 g de solution de densite 1,225 a 20C qu'on dilue avec 136 g d'eau pour ramener la densite a 1,206. Le residu solide pese 207 g, titre 57% d'A12O3 e-t 2,0% d'ion chlore.
Il est essentiellement constitue d'alumine excedentaire et de solution d'imbibition.
La solution de densite 1,206 titre 10,0% d'ion chlore, 10,5% d'alumine et 3,0% d'ion sulfate total.
Dans 550 g d'acide chlorhydrique 40%, on verse 184 g du residu precedent pour fabriquer ~a solution de chlorure d'aluminium, puis basifie comme precedemment avec 324 g d'alumine h~dratee humide en maintenan-t pendant 3 heures a ebullition à 146C sous 1,2 bar.
Par ailleurs, on prepare le sulfate basique avec le reste de residu auquel on rajoute 43 g d'alumine hydra-tee.
Apres ebullition, dilution avec 30 g d'eau froide et 220 g d'eau portee à 90C, on verse cette suspension dans la solu-tion de chlorure basique qu'on dilue ensuite avec 830 g d'eau a 40C. La filtration produit 200 g de residu conte-nant 57~7~O d'A12O3 avec 1,93% d'ion chlore et 2050 g de solution de densite 1,213 qu'on ramene à une densite egale à 1,206 avec 5~ g d'eau. Les 2108 g de solution finale titrent 9,95% d'ion chlore, 10,6% d'A12O3 et 3,0~ d'ion SO4 . Ainsi qu'on peut le constater, on arrive à une con-sommation complete de l'alumine tout en fabriquant des solu-tions de chlorosulfate basique d'aluminium, alors que dans certains procedes de neutralisation à la chaux ou au carbo-nate de calcium, la por-tion inattaquée à 105C en milieu lS acides chlorhydrique + sulfurique est perdue avec le résidu encombran-t de gypse formé.
Claims
1. Procédé de fabrication de chlorosulfate basique d'aluminium répondant à la formule générale:
?Aln (OH)3n-m-2p Clm(SO4)p?z (I) dans laquelle:
- est compris entre 0,4 et 0,7 - p est compris entre 0,04 et 0,25 n et - m/p est compris entre 8 et 35, z étant ? 1 caractérisé en ce qu'on fait réagir du chlorure basique d'aluminium sur du sulfate basique d'aluminium, portés préalablement à chaud, à une température comprise entre 80 et 120° C, les proportions relatives des constituants étant choisies de façon à obtenir un produit répondant à la formule (I) ci-dessus; en ce que le chlorure basique d'aluminium est obtenu par réaction d'acide chlorhydrique sur de l'alumine en proportions telles qu'après réaction on obtienne une solution de chlorure d'aluminium sensiblement sursaturée, suivie de la réaction de cette solution de chlorure d'aluminium avec de l'hydroxyde d'aluminium se trouvant en excès de 10 à 150% par rapport à la quantité
théorique nécessaire pour la basicité voulue, en milieu agité pendant une durée maximale de 5 heures, à une température de 140 à 165° C sous une pression de 0,5 à 3 bars; et en ce que le sulfate basique d'aluminium est obtenu par réaction d'acide sulfurique sur de l'hydroxyde d'aluminium en excès de 10 à 100% par rapport à la stoechiométrie du sulfate neutre, la solution étant chauffée puis maintenue à l'ébullition pendant 15 à 30 minutes.
?Aln (OH)3n-m-2p Clm(SO4)p?z (I) dans laquelle:
- est compris entre 0,4 et 0,7 - p est compris entre 0,04 et 0,25 n et - m/p est compris entre 8 et 35, z étant ? 1 caractérisé en ce qu'on fait réagir du chlorure basique d'aluminium sur du sulfate basique d'aluminium, portés préalablement à chaud, à une température comprise entre 80 et 120° C, les proportions relatives des constituants étant choisies de façon à obtenir un produit répondant à la formule (I) ci-dessus; en ce que le chlorure basique d'aluminium est obtenu par réaction d'acide chlorhydrique sur de l'alumine en proportions telles qu'après réaction on obtienne une solution de chlorure d'aluminium sensiblement sursaturée, suivie de la réaction de cette solution de chlorure d'aluminium avec de l'hydroxyde d'aluminium se trouvant en excès de 10 à 150% par rapport à la quantité
théorique nécessaire pour la basicité voulue, en milieu agité pendant une durée maximale de 5 heures, à une température de 140 à 165° C sous une pression de 0,5 à 3 bars; et en ce que le sulfate basique d'aluminium est obtenu par réaction d'acide sulfurique sur de l'hydroxyde d'aluminium en excès de 10 à 100% par rapport à la stoechiométrie du sulfate neutre, la solution étant chauffée puis maintenue à l'ébullition pendant 15 à 30 minutes.
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