EP2828197A1 - Procédé de préparation de silice précipitée comprenant une etape de fort compactage - Google Patents

Procédé de préparation de silice précipitée comprenant une etape de fort compactage

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EP2828197A1
EP2828197A1 EP13710876.7A EP13710876A EP2828197A1 EP 2828197 A1 EP2828197 A1 EP 2828197A1 EP 13710876 A EP13710876 A EP 13710876A EP 2828197 A1 EP2828197 A1 EP 2828197A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cake
precipitated silica
drying
bar
compacting
Prior art date
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Ceased
Application number
EP13710876.7A
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German (de)
English (en)
Inventor
Sylvaine Neveu
Anne-Laure Pinault
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Rhodia Operations SAS
Original Assignee
Rhodia Operations SAS
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2828197A1 publication Critical patent/EP2828197A1/fr
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/124—Preparation of adsorbing porous silica not in gel form and not finely divided, i.e. silicon skeletons, by acidic treatment of siliceous materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • C01B33/187—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by acidic treatment of silicates
    • C01B33/193—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by acidic treatment of silicates of aqueous solutions of silicates

Definitions

  • the present invention relates to an improved process for the preparation of precipitated silica.
  • precipitated silicas as a catalyst support, as an absorbent of active substances (in particular liquid carriers, for example used in foodstuffs, such as vitamins (vitamin E in particular), choline chloride), as a viscosifying, texturizing or anti-caking agent, as an element for battery separators, as an additive for toothpaste, for paper.
  • active substances in particular liquid carriers, for example used in foodstuffs, such as vitamins (vitamin E in particular), choline chloride
  • a viscosifying, texturizing or anti-caking agent as an element for battery separators, as an additive for toothpaste, for paper.
  • precipitated silicas as reinforcing filler in silicone matrices (for example for coating electrical cables) or in compositions based on polymer (s), natural or synthetic, in particular elastomer (s), especially diene, for example for shoe soles, floor coverings, gas barriers, fire-retardant materials and also technical parts such as ropeway rollers, appliance seals, liquid or gas line joints, brake system seals, ducts, cables and transmission belts.
  • Precipitated silica has in particular been used for a long time as reinforcing white filler in elastomers, and in particular in tires.
  • the precipitated silica preparation is generally carried out by precipitation reaction between a silicate, in particular an alkali metal silicate, and an acidifying agent, followed by a filtration separation step to obtain a filter cake and usually a step of washing said cake, then a possible step of disintegrating the filter cake and a drying step, for example by atomization, said cake.
  • one of the aims of the present invention is to provide a process for the preparation of precipitated silica which makes it possible to limit energy expenditure, particularly in terms of drying.
  • One of the aims of the present invention is to provide a method for preparing precipitated silica that can limit the drying times.
  • One of the aims of the invention is in particular to provide an alternative to the known preparation processes of precipitated silica, which is economical and simple to implement.
  • One of the aims of the present invention consists preferentially in providing a method making it possible to reduce the energy consumption during drying, in particular with respect to the methods of the state of the art, and this, in general, of at least about 15%, in particular at least about 20%, for example at least about 25%.
  • One of the aims of the present invention is preferably to provide a method for increasing the productivity of the process for the preparation of precipitated silica, in particular at the level of the drying step, in particular with respect to the processes of the state of the in general at least about 20%, in particular at least about 25%, for example at least about 30%.
  • the present invention therefore relates to a process for preparing precipitated silica comprising reacting a silicate with an acidifying agent to obtain a suspension of precipitated silica, followed by a separation step to obtain a cake and a drying step of said cake, and wherein a step of compacting said cake at a pressure greater than 10 bar is performed between the separation step and the drying step.
  • the method according to the present invention thus comprises the following steps:
  • a solid-liquid separation step is carried out, more particularly filtration, to obtain a solid product, also referred to as a "filter cake",
  • said filter cake is subjected to a compacting step at a pressure greater than 10 bar
  • the specific step of the process of the invention taken in combination with the other steps of said process, consists of a compacting step at a pressure high, to remove a significant amount of water cake obtained after the precipitation and separation steps.
  • Such a high pressure compacting operation combined with the other process steps, then makes it possible to increase the dry matter content of the product before the drying step.
  • the product which is then subjected to drying contains less water, which results in an energy saving for the subsequent drying step.
  • the implementation of the method according to the invention makes it possible, in particular at the level of the drying step, to reduce the energy consumption, and to increase the productivity, in general, by at least about 20%, preferably by at least about 25%, for example at least about 30%, especially at least about 35%, in comparison with the processes of the state of the art, advantageously while not degrading the properties of the precipitated silica obtained, especially its dispersibility, in particular in elastomers.
  • the compacting stage of the filter cake makes it possible in particular to remove water.
  • the more compact the filter cake the more water is removed and therefore the dry matter content of said cake is increased.
  • the compaction step is carried out at a pressure greater than 10 bar, preferably at a pressure of at least 20 bar.
  • the compacting step is carried out at a pressure greater than 10 bar and less than 60 bar, preferably between 15 and 45 bar, in particular between 20 and 45 bar, in particular between 20 and 35 bar.
  • this step is carried out at a compacting pressure of between 20 and 30 bar.
  • the pressure may be about 25 bar.
  • this compaction step it is generally preferable to perform this compaction step at a pressure of at most 45 bar, in particular at most 35 bar. Indeed, at too high pressures, the cake of Filtration may be degraded and therefore not lead to precipitated silica particles of satisfactory quality.
  • the compaction step may optionally be performed on the same filter as that used during the filtration step.
  • the filtration step, the optional washing step and the compaction step may in certain cases consist of a single separation step including filtration, a possible washing (with water for example) and a strong final compaction on a filter equipped with a compaction means, such as a filter press.
  • the duration of the compacting step at the indicated pressure is at least 200 seconds, preferably between 300 and 600 seconds.
  • the product obtained at the end of the compacting step has a solids content (or dryness or solids content) of at least 25% by weight, in particular between 25 and 40% by weight. weight, for example between 25 and 35% by weight.
  • the product obtained at the end of the compacting step has a solids content of at least 28% by weight, in particular between 28 and 35% by weight, for example between 28 and 32%. in weight.
  • This level of solids may be at least 29%, especially at least 30%, by weight, and in particular between 29 and 35% by weight, for example between 29 and 32% by weight.
  • the process according to the invention relates to a process for the synthesis of precipitated silica, that is to say that a precipitation stage is first implemented in which at least one acidifying agent is reacted with at least one acidifying agent.
  • silicate without limitation to a particular type of precipitated silica.
  • the process according to the invention can be used in particular for the preparation of precipitated silicas as obtained according to the processes described for example in applications EP 0 520 862, EP 0 670 813, EP 0 670 814 and EP 0 917 519. , WO 95/09127, WO 95/09128, WO 98/54090, WO 03/016215, WO 2009/1 12458 or WO 2012/010712.
  • the precipitation reaction by reaction of a silicate with an acidifying agent can be carried out in the process according to the present invention according to any method of preparation, in particular by adding an acidifying agent to a silicate stockstock, or by simultaneous total or partial addition of acidifying agent and silicate on a base of water, or silicate or acidifying agent.
  • the choice of acidifying agent and silicate is in a manner well known per se.
  • the acidifying agent used is a strong mineral acid such as sulfuric acid, nitric acid or hydrochloric acid, or an organic acid such as acetic acid, formic acid, carbonic acid.
  • the separation step mentioned above consists of a solid-liquid separation step.
  • it consists of a filtration step, at the end of which a filter cake is obtained, optionally followed by a washing step of said cake.
  • the filtration may be carried out by any suitable method, for example by means of a filter press or a belt filter or a vacuum rotary filter.
  • the resulting cake is then subjected to the compacting step described above. It is advantageously carried out by washing on a filter equipped with a compacting means, at the pressure mentioned above. It can be carried out at the end of filtration, after or towards the end of a possible washing step, for example on a filter press by swelling of the membranes of the membranous trays.
  • the cake obtained at the end of the compacting step is then subjected to a drying step.
  • the drying technique implemented during the drying step of the process of the present invention is not an atomization method.
  • a ring-dryer can be used.
  • the drying can be carried out by means of superheated steam, in particular in a fluidized bed or in a ring dryer.
  • the process according to the invention does not comprise a disintegration step, in particular between the compaction step (or the optional delamination step as indicated below) and the drying step.
  • This embodiment thus comprises direct drying of the cake, without passing through an intermediate disintegration step, and, in general, the drying step of the corresponding process according to the invention is then not carried out by atomization.
  • the process according to the invention may comprise a step of disintegrating the cake obtained at the end of the step of compaction (or of the optional slicing step as indicated below).
  • the disintegration operation is a fluidification or liquefaction operation, in which the cake is made liquid, the precipitated silica being in suspension.
  • this operation makes it possible in particular to lower the viscosity of the suspension to be dried later.
  • This operation can thus be carried out by subjecting the cake to a chemical action, for example by adding an aluminum compound such as sodium aluminate, and / or acid, preferably coupled to a mechanical action. (for example by passing through a continuously stirred tank or in a colloid mill).
  • the drying step is then generally carried out by atomization.
  • any type of suitable atomizer may be used, especially a turbine atomizer, preferably a nozzle atomizer, liquid pressure or two fluids. More particularly, the precipitated silica that can then be obtained is in the form of substantially spherical beads (microbeads), preferably of average size of at least 80 ⁇ .
  • the method of the invention may comprise a step of lopping between the compaction step and the drying step (or the possible disintegration step).
  • This optional step consists in crumbling the cake resulting from the compaction step and makes it possible to reduce the particle size of said cake.
  • this step can be carried out with a Gericke Nimer, in which the cake is forced through a grid of diameter less than 20 mm, preferably of size between 2 and 14 mm.
  • This crumbling step can also be performed by Wyssmont tools such as "Rotocage Lumpbreaker", “Double Rotocage Lumpbreaker” or "Triskelion Lumpbreaker”.
  • the precipitated silica obtained at the end of the drying step is in the form of granules (for example substantially cylindrical ) or powder.
  • the drying step may optionally proceed to a grinding step on the recovered product.
  • the dried product especially when it is in powder form, or ground may optionally be subjected to an agglomeration step, which consists for example of a direct compression, wet granulation (ie say with use of a binder such as water, silica suspension ...), a extrusion or, preferably, dry compaction.
  • agglomeration step which consists for example of a direct compression, wet granulation (ie say with use of a binder such as water, silica suspension ...), a extrusion or, preferably, dry compaction.
  • agglomeration step which consists for example of a direct compression, wet granulation (ie say with use of a binder such as water, silica suspension ...), a extrusion or, preferably, dry compaction.
  • deaerate operation also called pre-densification or degassing
  • the precipitated silica that can be obtained at the end of this agglomeration step is generally in the form of granules
  • the precipitated silica obtained by the process according to the invention when in the form of granules, especially at the end of the drying step, these have a size of at least 1 mm, in particular between 1 and 10 mm, for example between 1 and 8 mm, especially along the axis of their largest dimension, and preferably a particle size less than 75 ⁇ less than 5% by weight.
  • the precipitated silica obtained by the process according to the invention is in powder form, it generally has an average size of between 5 and 60 ⁇ .
  • the precipitated silica suspension used (S) is a silica slurry (slurry) Z1 165MP, resulting from a precipitation reaction, having the following characteristics:
  • the silica suspension S is filtered and washed on a filter press and then subjected to compacting at a pressure of 8 bar on the same filter.
  • the resulting silica cake has a solids content of 23.5% by weight.
  • the silica cake is then swept by a passage in a starter (Gericke) equipped with an 8 mm grid.
  • the swept silica cake is then fed into a "Ring Dryer” dryer (ring dryer GEA Barr Rosin) by a conveyor belt at 8 kg / h.
  • the inlet temperature of the dryer is set at 305 ° C and the outlet temperature at 130 ° C.
  • the output product is precipitated silica in the form of a moisture powder equal to 6.4%.
  • the precipitated silica obtained has a porous distribution such as its porous volume ratio V 2 / V 1 (pore volume consisting of pores with diameters of between 175 and 275 ⁇ / pore volume consisting of pores with diameters less than or equal to 400 ⁇ , porous volumes being measured by mercury porosimetry, the pore diameters being calculated by the Washburn relationship with a theta contact angle equal to 130 ° and a gamma surface tension equal to 484 Dynes / cm or N / m (Micromeritics Autopore IV porosimeter) 9500)) is 54%.
  • V 2 / V 1 porous volume ratio
  • V 1 porous volume consisting of pores with diameters of between 175 and 275 ⁇ / pore volume consisting of pores with diameters less than or equal to 400 ⁇
  • porous volumes being measured by mercury porosimetry, the pore diameters being calculated by the Washburn relationship with a theta contact angle equal to 130 ° and a gamma surface tension equal
  • the silica cake obtained has a solids content of 30% by weight.
  • the silica cake is then swept by a passage in a starter (Gericke) equipped with an 8 mm grid.
  • the sponge silica cake is then fed into a Ring Dryer (GEA Barr Rosin) using a conveyor belt at 9 kg / h.
  • the inlet temperature of the dryer is fixed at 300 ' ⁇ and the outlet temperature at 131' ⁇ .
  • the output product is precipitated silica in the form of a moisture powder of 7.1%.
  • the precipitated silica In addition to having a pore volume ratio V2 / V1 (56%) close to that of the precipitated silica obtained in Example 1, the precipitated silica also has a dispersibility similar to the latter.
  • the method according to the invention here comprising a compacting step at a pressure of 25 bar makes it possible to save energy and increase productivity during drying.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de préparation de silice précipitée comprenant la réaction d'un silicate avec un agent acidifiant pour obtenir une suspension de silice précipitée, suivie d'une étape de séparation pour obtenir un gâteau et d'une étape de séchage dudit gâteau, procédé dans lequel une étape de compactage dudit gâteau à une pression supérieure à 10 bars est effectuée entre l'étape de séparation et l'étape de séchage.

Description

PROCÉDÉ DE PRÉPARATION DE SILICE PRÉCIPITÉE
COMPRENANT UNE ETAPE DE FORT COMPACTAGE
La présente invention concerne un procédé amélioré de préparation de silice précipitée.
Il est connu d'employer des silices précipitées comme support de catalyseur, comme absorbant de matières actives (en particulier supports de liquides, par exemple utilisés dans l'alimentation, tels que les vitamines (vitamine E notamment), le chlorure de choline), comme agent viscosant, texturant ou anti-mottant, comme élément pour séparateurs de batteries, comme additif pour dentifrice, pour papier.
On peut également employer des silices précipitées comme charge renforçante dans des matrices silicones (par exemple pour l'enrobage des câbles électriques) ou dans des compositions à base de polymère(s), naturel(s) ou synthétique(s), en particulier d'élastomère(s), notamment diéniques, par exemple pour les semelles de chaussures, les revêtements de sols, les barrières aux gaz, les matériaux ignifugeants et également les pièces techniques telles que les galets de téléphériques, les joints d'appareils électroménagers, les joints de conduite de liquides ou de gaz, les joints de système de freinage, les gaines, les câbles et les courroies de transmissions.
La silice précipitée est notamment utilisée depuis longtemps comme charge blanche renforçante dans les élastomères, et en particulier dans les pneumatiques.
La préparation de silice précipitée s'effectue généralement par réaction de précipitation entre un silicate, en particulier un silicate de métal alcalin, et un agent acidifiant, suivie d'une étape de séparation par filtration pour obtenir un gâteau de filtration et habituellement d'une étape de lavage dudit gâteau, puis d'une éventuelle étape de délitage du gâteau de filtration et d'une étape de séchage, par exemple par atomisation, dudit gâteau.
Dans le cadre des procédés de l'état de la technique, la consommation d'énergie est élevée. Le séchage est la source principale de consommation d'énergie et représente ainsi un coût assez élevé.
Il existe donc un besoin en termes de réduction de consommation énergétique, et donc par exemple dans le cadre de l'opération de séchage. Ainsi, un des buts de la présente invention consiste à fournir un procédé de préparation de silice précipitée permettant de limiter les dépenses énergétiques notamment en termes de séchage.
Un des buts de la présente invention consiste à fournir un procédé de préparation de silice précipitée pouvant permettre de limiter les durées de séchage.
L'un des buts de l'invention est notamment de fournir une alternative aux procédés de préparation connus de silice précipitée, qui soit économique et simple de mise en œuvre.
Un des buts de la présente invention consiste préférentiellement à fournir un procédé permettant de diminuer la consommation énergétique au séchage, notamment par rapport aux procédés de l'état de la technique et ce, en général, d'au moins environ 15 %, en particulier d'au moins environ 20 %, par exemple d'au moins environ 25 %.
Un des buts de la présente invention consiste de préférence à fournir un procédé permettant d'augmenter la productivité du procédé de préparation de silice précipitée, en particulier au niveau de l'étape de séchage, notamment par rapport aux procédés de l'état de la technique, et ce, en général, d'au moins environ 20 %, en particulier d'au moins environ 25 %, par exemple d'au moins environ 30 %.
La présente invention concerne donc un procédé de préparation de silice précipitée comprenant la réaction d'un silicate avec un agent acidifiant pour obtenir une suspension de silice précipitée, suivie d'une étape de séparation pour obtenir un gâteau et d'une étape de séchage dudit gâteau, et dans lequel une étape de compactage dudit gâteau à une pression supérieure à 10 bars est effectuée entre l'étape de séparation et l'étape de séchage.
En particulier, le procédé selon la présente invention comprend donc les étapes suivantes :
- on fait réagir (réaction de précipitation) au moins un silicate avec au moins un agent acidifiant, de manière à obtenir une suspension de silice précipitée,
- on effectue une étape de séparation solide-liquide, plus particulièrement de filtration, pour obtenir un produit solide, désigné également "gâteau de filtration",
- on soumet ledit gâteau de filtration à une étape de compactage à une pression supérieure à 10 bars, et
- on sèche le gâteau compacté ainsi obtenu.
L'étape spécifique du procédé de l'invention, prise en combinaison avec les autres étapes dudit procédé, consiste en une étape de compactage à une pression élevée, permettant d'enlever une importante quantité d'eau du gâteau obtenu à l'issue des étapes de précipitation et de séparation.
Une telle opération de compactage à pression élevée, combinée aux autres étapes du procédé, permet alors d'augmenter la teneur en matières sèches du produit avant l'étape de séchage. Le produit qui est ensuite soumis au séchage contient moins d'eau, ce qui entraîne un gain d'énergie pour l'étape subséquente de séchage.
La mise en œuvre du procédé selon l'invention permet, en particulier au niveau de l'étape de séchage, de réduire la consommation énergétique, et d'augmenter la productivité, en général, d'au moins environ 20 %, de préférence d'au moins environ 25 %, par exemple d'au moins environ 30 %, notamment d'au moins environ 35 %, par rapport aux procédés de l'état de la technique, de manière avantageuse tout en ne dégradant pas les propriétés de la silice précipitée obtenue, notamment sa dispersibilité, en particulier dans les élastomères.
L'étape de compactage du gâteau de filtration permet notamment d'enlever de l'eau. Plus on compacte le gâteau de filtration, plus on enlève de l'eau et donc on augmente la teneur en matières sèches dudit gâteau.
Elle peut être mise en œuvre par des techniques connues de l'homme du métier. Elle est avantageusement effectuée sur un filtre équipé d'un moyen de compactage, la pression de compactage étant relativement élevée. Elle peut être réalisée en fin de filtration, après ou vers la fin d'une éventuelle étape de lavage, par exemple sur un filtre-presse par gonflement des membranes des plateaux membranés.
Dans le procédé selon l'invention, l'étape de compactage est mise en œuvre à une pression supérieure à 10 bars, de préférence à une pression d'au moins 20 bars.
Selon un mode de réalisation du procédé de l'invention, l'étape de compactage est effectuée à une pression supérieure à 10 bars et inférieure à 60 bars, de préférence comprise entre 15 et 45 bars, en particulier entre 20 et 45 bars, notamment entre 20 et 35 bars.
De manière avantageuse, cette étape est effectuée à une pression de compactage comprise entre 20 et 30 bars. Par exemple, la pression peut être d'environ 25 bars.
Dans le cadre du procédé de l'invention, il est généralement préférable d'effectuer cette étape de compactage à une pression d'au plus 45 bars, en particulier d'au plus 35 bars. En effet, à des pressions trop élevées, le gâteau de filtration peut être dégradé et donc ne pas conduire à des particules de silice précipitée de qualité satisfaisante.
L'étape de compactage peut éventuellement être effectuée sur le même filtre que celui employé lors de l'étape de filtration. L'étape de filtration, l'éventuelle étape de lavage et l'étape de compactage peuvent dans certains cas consister en une seule étape de séparation comprenant une filtration, un éventuel lavage (à l'eau par exemple) et un fort compactage final sur un filtre équipé d'un moyen de compactage, comme un filtre-presse.
En général, la durée de l'étape de compactage à la pression indiquée est d'au moins 200 secondes, de préférence comprise entre 300 et 600 secondes.
De manière préférée, le produit obtenu à l'issue de l'étape de compactage présente un taux de matières sèches (ou siccité ou teneur en extrait sec) d'au moins 25 % en poids, en particulier compris entre 25 et 40 % en poids, par exemple entre 25 et 35 % en poids.
De manière avantageuse, le produit obtenu à l'issue de l'étape de compactage présente un taux de matières sèches d'au moins 28 % en poids, en particulier compris entre 28 et 35 % en poids, par exemple entre 28 et 32 % en poids. Ce taux de matières sèches peut être d'au moins 29 %, notamment d'au moins 30 %, en poids, et en particulier compris entre 29 et 35 % en poids, par exemple entre 29 et 32 % en poids.
Le procédé selon l'invention concerne un procédé de synthèse de silice de précipitation, c'est-à-dire que l'on met d'abord en œuvre une étape de précipitation dans laquelle on fait réagir au moins un agent acidifiant avec au moins un silicate, sans limitation à un type particulier de silice de précipitation.
Le procédé selon l'invention peut être mis en œuvre notamment pour la préparation de silices précipitées telles qu'obtenues selon les procédés décrits par exemple dans les demandes EP 0 520 862, EP 0 670 813, EP 0 670 814, EP 0 917 519, WO 95/09127, WO 95/09128, WO 98/54090, WO 03/016215, WO 2009/1 12458 ou WO 2012/010712.
La réaction de précipitation par réaction d'un silicate avec un agent acidifiant peut s'effectuer dans le procédé selon la présente invention selon tout mode de préparation, notamment par addition d'un agent acidifiant sur un pied de cuve de silicate, ou bien par addition simultanée, totale ou partielle, d'agent acidifiant et de silicate sur un pied de cuve d'eau, ou de silicate ou d'agent acidifiant.
Le choix de l'agent acidifiant et du silicate se fait d'une manière bien connue en soi. On utilise généralement comme agent acidifiant un acide minéral fort tel que l'acide sulfurique, l'acide nitrique ou l'acide chlorhydrique, ou encore un acide organique tel que l'acide acétique, l'acide formique, l'acide carbonique.
On obtient, à l'issue de l'étape de précipitation une suspension (ou bouillie) de silice précipitée, à laquelle on peut éventuellement ajouter différents additifs, qui est ensuite séparée.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'étape de séparation mentionnée ci-dessus consiste en une étape de séparation solide-liquide. De préférence, elle consiste en une étape de filtration, à l'issue de laquelle on obtient un gâteau de filtration, le cas échéant suivie d'une étape de lavage dudit gâteau.
La filtration peut se faire selon toute méthode convenable, par exemple à l'aide d'un filtre-presse ou un filtre à bande ou un filtre rotatif sous vide.
Le gâteau obtenu est ensuite soumis à l'étape de compactage décrite ci- dessus. Elle est avantageusement effectuée par lavage sur un filtre équipé d'un moyen de compactage, à la pression mentionnée précédemment. Elle peut être réalisée en fin de filtration, après ou vers la fin d'une éventuelle étape de lavage, par exemple sur filtre-presse par gonflement des membranes des plateaux membranés.
Dans le cadre du procédé de l'invention, le gâteau obtenu à l'issue de l'étape de compactage est ensuite soumis à une étape de séchage.
On peut utiliser tout moyen de séchage bien connu de l'homme du métier pour sécher des solides.
De préférence, la technique de séchage mise en œuvre lors de l'étape de séchage du procédé de la présente invention n'est pas un procédé d'atomisation. On peut par exemple employer un sécheur de type sécheur à anneau (« Ring- Dryer »). Le séchage peut être effectué au moyen de vapeur d'eau surchauffée, notamment dans un lit fluidisé ou dans un sécheur à anneau.
Selon un mode de réalisation très préféré, le procédé selon l'invention ne comprend pas d'étape de délitage, en particulier entre l'étape de compactage (ou l'éventuelle étape d'émottage telle qu'indiquée ci-dessous) et l'étape de séchage. Ce mode de réalisation comprend ainsi un séchage direct du gâteau, sans passage par une étape intermédiaire de délitage, et, en général, l'étape de séchage du procédé correspondant selon l'invention n'est alors pas effectuée par atomisation.
Selon un mode de réalisation non préféré, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de délitage du gâteau obtenu à l'issue de l'étape de compactage (ou de l'éventuelle étape d'émottage telle qu'indiquée ci-dessous). L'opération de délitage est une opération de fluidification ou liquéfaction, dans laquelle le gâteau est rendu liquide, la silice précipitée se retrouvant en suspension. En général, cette opération permet notamment d'abaisser la viscosité de la suspension à sécher ultérieurement. Cette opération peut être ainsi réalisée en soumettant le gâteau à une action chimique, par exemple par addition d'un composé de l'aluminium tel que de l'aluminate de sodium, et/ou d'acide, de préférence couplée à une action mécanique (par exemple par passage dans un bac agité en continu ou dans un broyeur de type colloïdal). L'étape de séchage est alors généralement effectuée par atomisation. A cet effet, on peut utiliser tout type d'atomiseur convenable, notamment un atomiseur à turbines, de préférence un atomiseur à buses, à pression liquide ou à deux fluides. Plus particulièrement, la silice précipitée susceptible d'être alors obtenue se présente sous forme de billes sensiblement spériques (microperles), de préférence de taille moyenne d'au moins 80 μπι.
Selon une variante de mise en oeuvre, le procédé de l'invention peut comprendre une étape d'émottage entre l'étape de compactage et l'étape de séchage (ou l'éventuelle étape de délitage).
Cette étape facultative consiste à émietter le gâteau issu de l'étape de compactage et permet de diminuer la granulométrie dudit gâteau. Par exemple, cette étape peut être mise en œuvre avec un Nibleur de Gericke, dans lequel le gâteau est forcé au travers d'une grille de diamètre inférieur à 20 mm, de préférence de taille comprise entre 2 et 14 mm. Cette étape d'émottage peut aussi être effectuée par des outils de Wyssmont tels que le "Rotocage Lumpbreaker", le "double Rotocage Lumpbreaker" ou le "Triskelion Lumpbreaker".
De préférence, en particulier lorsque le procédé selon l'invention ne comprend ni étape de délitage ni étape de séchage par atomisation, la silice précipitée obtenue à l'issue de l'étape de séchage se présente sous forme de granulés (par exemples sensiblement cylindriques) ou de poudre.
Dans tous les cas, à l'issue de l'étape de séchage, on peut éventuellement procéder à une étape de broyage sur le produit récupéré.
De même, le produit séché, notamment lorsqu'il se présente sous forme de poudre, ou broyé peut éventuellement être soumis à une étape d'agglomération, qui consiste par exemple en une compression directe, une granulation voie humide (c'est-à-dire avec utilisation d'un liant tel que eau, suspension de silice...), une extrusion ou, de préférence, un compactage à sec. Lorsque l'on met en œuvre cette dernière technique, il peut s'avérer opportun, avant de procéder au compactage, de désaérer (opération appelée également pré-densification ou dégazage) les produits pulvérulents de manière à éliminer l'air inclus dans ceux-ci et assurer un compactage plus régulier. La silice précipitée susceptible d'être obtenue à l'issue de cette étape d'agglomération se présente généralement sous forme de granulés.
En général, lorsque la silice précipitée obtenue par le procédé selon l'invention se présente sous forme de granulés, notamment à l'issue de l'étape de séchage, ceux-ci ont une taille d'au moins 1 mm, en particulier comprise entre 1 et 10 mm, par exemple entre 1 et 8 mm, notamment selon l'axe de leur plus grande dimension, et de préférence un taux de particules de taille inférieure à 75 μηι inférieur à 5 % en poids.
Lorsque la silice précipitée obtenue par le procédé selon l'invention se présente sous forme de poudre, celle-ci a généralement une taille moyenne comprise entre 5 et 60 μηι.
Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée.
EXEMPLES Exemple 1 (référence)
La suspension de silice précipitée utilisée (S) est un slurry (bouillie) de silice Z1 165MP, issu d'une réaction de précipitation, présentant les caractéristiques suivantes :
Température : 60 °C
pH : 4,4 - 5,2
Humidité : 90 %
La suspension de silice S est filtrée et lavée sur un filtre-presse puis est soumise à un compactage à une pression de 8 bars sur le même filtre. Le gâteau de silice qui en résulte présente un extrait sec de 23,5 % en poids.
Le gâteau de silice est ensuite émotté par un passage dans un Nibleur (Gericke) équipé d'une grille de 8 mm.
Le gâteau de silice émotté est ensuite alimenté dans un sécheur de type "Ring Dryer" (sécheur à anneau GEA Barr Rosin) par une bande transporteuse à 8 kg/h. La température d'entrée du sécheur est fixée à 305 'Ό et la température de sortie à 130 °C.
Le produit en sortie est une silice précipitée sous forme de poudre d'humidité égale à 6,4 %.
La silice précipitée obtenue présente une distribution poreuse telle que son rapport de volume poreux V2/V1 (volume poreux constitué par les pores de diamètres compris entre 175 et 275 À / volume poreux constitué par les pores de diamètres inférieurs ou égaux à 400 À, les volumes poreux étant mesurés par porosimétrie au mercure, les diamètres de pores étant calculés par la relation de Washburn avec un angle de contact thêta égal à 130 ° et une tension superficielle gamma égale à 484 Dynes/cm ou N/m (porosimètre Micromeritics Autopore IV 9500)) est de 54 %.
Exemple 2 (selon l'invention)
La suspension de silice précipitée S est filtrée et lavée de la même façon que dans l'exemple 1 .
En fin de lavage, un compactage à une pression de 25 bars par gonflement des membranes des plateaux membranés du filtre-presse est appliqué au gâteau. Le gâteau de silice obtenu présente un extrait sec de 30 % en poids.
Le gâteau de silice est ensuite émotté par un passage dans un Nibleur (Gericke) équipé d'une grille de 8 mm.
Le gâteau de silice émotté est ensuite alimenté dans un sécheur de type "Ring Dryer" (GEA Barr Rosin) par une bande transporteuse à 9 kg/h. La température d'entrée du sécheur est fixée à 300 'Ό et la température de sortie à 131 'Ό.
Le produit en sortie est une silice précipitée sous forme de poudre d'humidité égale à 7,1 %.
On constate un gain en consommation énergétique de 29 % et un gain de productivité associé de 39 % par rapport à l'exemple 1 .
En plus de présenter un rapport de volume poreux V2/V1 (56 %) proche de celui de la silice précipitée obtenue dans l'exemple 1 , la silice précipitée présente également une dispersibilité similaire à cette dernière. Le procédé selon l'invention comprenant ici une étape de compactage à une pression de 25 bars permet de réaliser des économies d'énergie et d'augmenter la productivité au séchage.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de préparation de silice précipitée comprenant la réaction d'un silicate avec un agent acidifiant pour obtenir une suspension de silice précipitée, suivie d'une étape de séparation pour obtenir un gâteau et d'une étape de séchage dudit gâteau, procédé dans lequel une étape de compactage dudit gâteau à une pression supérieure à 10 bars est effectuée entre l'étape de séparation et l'étape de séchage.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel l'étape de compactage est effectuée à une pression supérieure à 10 bars et inférieure à 60 bars, de préférence comprise entre 15 et 45 bars.
3. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel l'étape de compactage est effectuée à une pression d'au moins 20 bars, de préférence comprise entre 20 et 35 bars.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le produit obtenu à l'issue de l'étape de compactage présente un taux de matières sèches d'au moins 25 % en poids, de préférence entre 25 et 40 % en poids, en particulier entre 25 et 35 % en poids.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le produit obtenu à l'issue de l'étape de compactage présente un taux de matières sèches d'au moins 28 % en poids, de préférence compris entre 28 et 35 % en poids, par exemple entre 29 et 32 % en poids.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'étape de compactage est effectuée sur un filtre équipé d'un moyen de compactage.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, ne comprenant pas d'étape de délitage.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'étape de séchage n'est pas effectuée par atomisation.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel une étape d'émottage est effectuée entre l'étape de compactage et l'étape de séchage.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel l'étape de séparation consiste en une étape de filtration, le cas échéant suivie d'une étape de lavage.
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le produit issu de l'étape de séchage est soumis à une étape de broyage.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 1 1 , dans lequel le produit issu de l'étape de séchage ou issu de l'éventuelle étape de broyage est soumis à une étape d'agglomération.
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