Procédé de préparation à l'état sec et pur de triformiate d'aluminium. La présente invention concerne un pro cédé permettant, de préparer à l'état sec et pur, et dans des conditions techniques parti culièrement faciles à mettre en rouvre, le tri- formiate d'aluminium cristallisé Al(HC00)S, 31:1\0 à partir de sels minéraux d'aluminium.
Pour la préparation à l'état sec du tri- formiate d'aluminium cristallisé, on a déjà proposé différents procédés dans lesquels ce sel est obtenu par cristallisation, dans des conditions déterminées, d'une solution aqueuse préparée par attaque avec l'acide fornique < le l'hydroxyde (alumine hydratée) fraîche- nient précipité.
II est bien connu que ce précipité d'hy droxyde, généralement obtenu lui-même à re lativement basse température à partir de so lutions de sulfate, chlorure ou nitrate d'alu minium, se présente sous une forme très vo lumineuse et gélatineuse excessivement diffi cile à filtrer, à laver et à sécher dans de bonnes conditions. De ce fait, il contient toujours une proportion appréciable de sels basiques (sul fate, chlorure ou nitrate basique), introdui sant. le radical (S04) ou (Cl) ou (NOS) dans le sel organique final.
Par ailleurs, toutes ces opérations de pré cipitation, lavage et séchage doivent être effectuées dans un laps de temps très court., afin d'éviter le plus possible la passivation bien connue de l'hydrox- yde d'aluminium, fraîchement préparé qui se modifie Spontané ment. et rapidement avec le temps et ne se laisse bientôt plus ou seulement difficilement atta quer par l'acide formique.
On a proposé également de préparer des solutions aqueuses plus ou moins concentrées de triformiate d'aluminium par double décom position à température modérée entre le for- miate de calcium, d'une part, et le sulfate d'aluminium, d'autre part. Mais le sulfate de calcium gélatineux qui se forme dans la réac tion ne peut être séparé qu'au prix d'une fil tration très difficile, de sorte que ce procédé est également très difficile à mettre en oeuvre à l'échelle industrielle.
A partir des solutions aqueuses obtenues selon l'un des procédés précédents, l'isolement du trzformiate d'aluminium sec et non basi que n'est pas possible par simple évaporation. En effet, comme le triformiate d'aluminium est particulièrement hydrolysable en solution aqueuse, l'évaporation de ses solutions con duit à un sel solide plus ou moins, basique de composition mal définie. Aussi divers arti fices ont-ils été proposés pour isoler le t.rifor- miate d'aluminium sec et non basique à partir de ses solutions aqueuses.
C'est ainsi, par exemple, qu'on a imaginé d'en provoquer la précipitation par adjonction à la solution aqueuse de quantités importantes d'acide for mique libre ou de divers sels; on a proposé aussi d'ajouter à la solution aqueuse diverses substances organiques aminées qui rendent, dans une certaine mesure, cette solution moins sensible à l'hydrolyse.
Quoi qu'il en soit, le triformiate d'alumi nium solide obtenu dans ces conditions, même s'il correspond à la saturation exacte par l'acide formique de l'alumine sans excès de celle-ci, est pratiquement toujours souillé des impuretés contenues dans la solution aqueuse et la préparation de celle-ci par les méthodes usuelles, pose, pour que le sel obtenu soit re lativement pur, des problèmes techniques pra tiquement impossibles à résoudre de façon économique.
Il a été maintenant trouvé, et c'est ce qui constitue la nouveauté du procédé objet de la présente invention, qu'en partant des sels minéraux d'aluminium, on peut aisément. obtenir un triformiate cristallisé, sec, pur et de composition correspondant rigoureusement à la saturation par l'acide organique de tou tes les fonctions de l'alumine. Le procédé se lon l'invention est caractérisé en ce qu'on transforme tout d'abord, sous l'action d'iin savon d'un métal alcalin, ledit sel minéral en savon d'aluminium, puis en ce que, après pu rification du savon obtenu, on décompose celui-ci par l'acide formique, isole et sèche le triformiate d'aluminium ainsi formé.
Alors que les méthodes jusqu'à présent utilisées comportaient les inconvénients énu mérés ci-dessus, le procédé selon la présente invention permet d'obtenir, par une suite d'opérations d'une extrême simplicité, ne pré sentant aucune difficulté technique et avec des rendements quasi quantitatifs, un produit pratiquement. exempt d'impuretés et de com position parfaitement définie.
La préparation du savon d'aluminium à. partir du sel d'aluminium constitue la pre mière phase du procédé de la présente inven tion. Elle peut se faire le plus simplement par double décomposition entre la solution aqueuse d'un savon alcalin et un sel d'alumi nium, tel que sulfate, chlorure, etc. La double décomposition se fait généralement avec un rendement quasi quantitatif et le savon d'alu minium qui est insoluble dans l'eau, se sé pare de lui-même de la solution aqueuse.
Comme acides gras, dont. les sels alcalins sont susceptibles de donner par double dé- composition des savons d'aluminium, on peut utiliser des acides -ras ottdesmélan-esd'acides gras, saturés ou non saturés, ayant au moins S atomes de carbone dans leur molécule, tels que les acides capr-#-lique, lauriqne, palmiti que, stéarique, oléique, etc.
Par extension, d'autres acides organiques carboxvliques in solubles dans l'eau et à nombre d'atomes de carbone ait moins égal à 8, tels que les acides napht.éniques, conviennent, égaleraient.
Il est généralement avantageux de choisir le savon ou le mélan-e de savons de métal alcalin de façon à. obtenir un point de fusion du savon d'aluminium aussi bas que possible, par exemple au voisinage de 100 C. ])ans c:
ea conditions, l'addition d'tin certain excès d'acide -ras ait savon abaisse encore nette ment le point de fusion de la ruasse, ce qui permettra, dans la deuxième phase, par sim ple fusion au-dessous de 100 C, de séparer très facilement les acides gras de la solution de triforniiate, sans qu'il soit besoin de les fil trer ni de les sécher, ce qui simplifie considé rablement. les manipulations.
En pratique, on utilisera de préférenee. pour la préparation des savons, des acides ou inélam.;es d'acides organiques nionobasiques dont le point de fu sion ne dépasse pas 60" C, par exemple l'acide oléique, les acides naphténiques, ainsi chie les acides gras de palmiste et de eoprah, ces der niers en particulier présentant l'avantage (le fondre entre '?? et. ?5 C.
Les savons d'aluminium ainsi préparés se présentent sous une forme très facile à laver et à filtrer: en conséquence, on peut éliminer sans difficulté les ions minéraux qui les souil lent et isoler un savon parfaitement pur.
Conirairetitent à ce qui a été signalé plus haut pour l'livdrol.#-cle d'alitminittin, les<B>sa-</B> vons d'aluminium humides ou secs ne subis sent aucun phénomène de passivation. Le cas échéant, si l'on désire séparer et sécher de tels savons, il sera toujours possible de les attaquer, le moment venu, par l'acide formi que avec la. même facilité qu'en partant du produit fraîchement préparé.
La seconde phase dit proeédé faisant l'ob jet de la présente iiiveiaion consiste à trans- former le savon métallique en triformiate d'aluminium.
L'opération se réalise facilement en atta quant le savon d'aluminium par suie quantité d'acide formique voisine de la quantité théori que et de préférence légèrement supérieure û celle-ci.
La méthode la plus simple consiste à ajou ter aux savons d'aluminium - préparés et purifiés suivant le mode indiqué plus haut et aussi exempts d'eau que possible - de l'acide formique à haute teneur. Après agitation de ce mélange à une température suffisante pour obtenir une bonne fluidité, il se forme très rapidement an sein même des acides gras li bérés le formiate non basique d'aluminium. Un simple essorage permet d'éliminer prati- < lnenient de la phase aqueuse contenant le triforniiate, l'acide gras liquide ou fondu mis en liberté.
On peut, si l'on veut, ôter les der- iiières traces d'acide gras de la masse cristal line, en traitant cette dernière avec un sol vant approprié tel que le tétrachlorure de carbone ou le trichloréthylène. On obtient iiinsi, après étuvage, un triformiate d'alumi- niuni parfaitement sec et pur.
L'acide gras récupéré dans la distillation du solvant de dé- 1;raissage petit être réemployé pour fournir le savon alcalin nécessaire à la première phase < le l'opération.
On petit également employer de l'acide for mique moins concentré. La concentration doit être toutefois calculée de telle manière qu'on obtienne autant que possible une solution de i'oi-miate sursaturée. En opérant à tune tempé rature telle que l'acide gras libéré soit liquide ou fondu, celui-ci surnage alors la solution sursaturée de formiate. Celle-ci, par refroi dissement, laisse alors déposer le sel solide pur et cristallisé.
Voici, à titre d'exemple, comment le pro cédé objet de la présente invention petit être réalisé industriellement.
La solution de savon a tout d'abord été préparée dans un récipient en bois ou en altl- minium contenant 300 litres d'eau et où on neutralise sous agitation, à la température de 50 C, avec de la soude caustique, 70 kg d'un mélange d'acides gras du commerce présentant un point de solidification de 25 C correspon dant à un poids moléculaire moyen de 210. La neutralisation est instantanée.
Tout en maintenant l'agitation, on fait couler ensuite sur cette solution de savon ainsi obtenue 200 litres environ d'une solution à 20<B>%</B> de sulfate d'aluminium du commerce préalablement chauffée à 50 C.
La précipitation du savon d'aluminium est instantanée et la fin de l'opération est indi quée par la présence dans les eaux-mères d'une trace d'ion (Al) indiquant un très léger excès de sulfate d'aluminium, confirmé, d'au tre part, par la mesure du pg du milieu aqueux qui së situe entre 5 et 5,5.
Le savon d'aluminium précipité se présente sous forme de particules divisées qui, une fois l'agitation arrêtée se rassemblent très ra pidement à la partie supérieure du liquide de la cuve. On procède alors au lavage en continu en arrosant à l'aide d'une herse ou de tout autre dispositif de dispersion, situé dans la partie supérieure de la cuve, avec de l'eau préalablement chauffée à 50 C et en évacuant par le fond de la cuve les eaux de façon continue, de telle sorte que le niveau dans la cuve reste constant.
L'opération de lavage est terminée lors qu'une prise d'essai de l'eau évacuée addition née de chlorure de baryum reste limpide (absence d'ion S04).
On procède alors à la fusion en ajoutant dans la cuve 70<B>kg</B> d'un mélange d'acides gras complémentaire pour abaisser le.point de fusion du savon d'aluminium et en chauf fant progressivement le contenu de la cuve sous agitation jusqu'à 100 C. Une fois cette température atteinte, c'est-à-dire lorsque l'eau contenue dans la cuve est en légère ébullition, le savon d'aluminium avec les acides gras additionnels se rassemble en surface en une couche huileuse homogène qui, après 2 ou 3 heures de repos, ne contient phis que quel ques /o d'eau.
On élimine aussi complètement que possi ble la couche aqueuse inférieure. On refroidit alors sous agitation, le savon d'aluminium restant dans la cuve, à 401, <B>C</B> et ajoute sans autre précaution la quantité d'acide formique nécessaire pour former avec l'altmiinirun présent du triformiate d'aluminium correspondant à la formule Al(OOCH)3, 3 aq.;
il y aura. lieu également par un simple calcul d'ajuster le titre de l'acide formique à. ajouter de faon à obtenir la solution désirée de triformiate entre 60 et 90 % en poids.
La décomposition du savon d'aluminium en trzformiate d'aluminium est pratiquement instantanée. Il se forme, en effet, immédiate ment deux couches faciles à séparer, la cou che supérieure constituée par 140 kg d'acides gras et la couche inférieure par la solution sursaturée de triformiate d'aluminium. On sépare cette solution sursaturée de trifor- miate légèrement opalescente que l'on envoie immédiatement au cristallisoir après passage, par exemple, dans une petite essoreuse clé clarification à bol plein.
Sur les 110 kg d'acides gras, on prélève 70 kg qui seront recçclés pour la fusion d'une nouvelle opé ration, les 70 kg d'acides gras restant dans la cuve servant à nouveau à la préparation du savon d'aluminium de l'opération sui vante.
La solution sursaturée de triformiate con tenue dans le cristallisoir se transforme sous l'effet d'une faible a-itation en une masse cristalline friable qui, après séchage à 45-50 C, donnera<B>25</B> kg de triformiate