EP3442905A1 - Method for the synthesis of a mineral oxide using an organic acid insoluble in water - Google Patents

Method for the synthesis of a mineral oxide using an organic acid insoluble in water

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EP3442905A1
EP3442905A1 EP17735614.4A EP17735614A EP3442905A1 EP 3442905 A1 EP3442905 A1 EP 3442905A1 EP 17735614 A EP17735614 A EP 17735614A EP 3442905 A1 EP3442905 A1 EP 3442905A1
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EP
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acid
liquid
alkaline
advantageously
silica
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François Parmentier
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    • C09C1/3063Treatment with low-molecular organic compounds
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    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area

Definitions

  • the invention relates to a process for the synthesis of precipitated silica.
  • a widespread application of such precipitated silica is its use as a filler in an elastomeric composition.
  • An object of the invention is to increase the dispersibility of the precipitated silica.
  • the invention is a process for the synthesis of silica precipitated from an aqueous solution comprising a silicate ion and an alkaline cation, said process being characterized in that it comprises the precipitation of the silicate ion by a heavy organic acid comprising more than four carbon atoms.
  • such a method comprises at least one of the following steps:
  • a flow of an aqueous solution of alkali silicate and a flow rate of a heavy organic acid are added simultaneously to the reaction medium.
  • said heavy organic acid comprises more than six carbon atoms and preferably more than eight carbon atoms.
  • said heavy organic acid is little or not soluble in water.
  • the alkaline salt of said heavy organic acid is soluble in water.
  • said heavy organic acid is a liquid ion exchanger.
  • the heavy organic acid is recovered from a solution of its alkaline salt by moving it from said alkaline salt by a stronger acid so as to recover the free heavy organic acid.
  • said solution is an aqueous solution.
  • said solution is an organic solution.
  • said recovery is carried out by crystallization, absorption, adsorption, ion exchange, filtration, membrane process, decantation or liquid-liquid extraction.
  • said recovery is carried out by reverse osmosis, ultrafiltration, microfiltration or nano filtration.
  • said recovery is carried out on the mother liquors of the precipitation of the silicate ion, after separating said waters from the precipitated silica by filtration and optionally washing the cake obtained.
  • the invention is also a process for producing precipitated silica from an alkali silicate in aqueous solution, said aqueous solution thus comprising a silicate ion and an alkaline cation, said process being characterized in that it comprises the synthesis of silica precipitated by precipitation of the silicate ion by a heavy organic acid in the aqueous solution containing the alkaline cation, and extracting said alkaline cation from the aqueous solution with an organic solvent.
  • said organic solvent is a liquid ion exchanger
  • the synthesis of the precipitated silica comprises the following steps: A suspension of amorphous silica nanoparticles in the aqueous solution is produced;
  • Said amorphous silica nanoparticles are coagulated or aggregated so as to form agglomerates and microscopic aggregates of silica nanoparticles;
  • Said agglomerates and aggregates of silica nanoparticles are reinforced and stiffened by an additional deposition of silica on their surface.
  • the synthesis of the precipitated silica comprises a displacement of the alkaline salt of the silicic acid constituting the silicate in aqueous solution by a liquid cation exchanger so as to reduce the pH of said solution and to cause the separation of a solid phase of amorphous silica distinct from the aqueous phase.
  • said synthesis step is carried out using, as acid, a pure liquid cation exchanger, the alkaline salt of which passes into solution in the aqueous solution.
  • the liquid-liquid extraction step of the alkaline salt of the liquid ion exchanger is carried out by contacting an aqueous reaction medium containing the precipitated silica and an alkaline salt of the liquid cation exchanger, with a solvent of said alkaline salt.
  • the liquid-liquid extraction of the alkaline salt from the liquid ion exchanger is carried out after the synthesis of the precipitated silica.
  • the liquid-liquid extraction of the alkaline salt from the liquid ion exchanger is carried out at an intermediate stage of the synthesis of the precipitated silica.
  • the synthesis of the precipitated silica and the liquid-liquid extraction of the alkaline salt from the liquid ion exchanger are carried out simultaneously.
  • said joint implementation is carried out according to one of the following operating modes:
  • this contacting can be done in the reactor or loop external to the reactor.
  • the extraction solvent of the salified liquid cation exchanger is the liquid ion exchanger itself.
  • liquid ion exchanger is chosen from at least one of the following molecules:
  • Long-chain carboxylic acids such as saturated or unsaturated C 6 -C 18 fatty acids, 2-ethyl hexanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, oxo acids, radical-substituted fatty acids fluors, chlorines or bromine.
  • the alkaline cation is chosen from at least one of lithium, sodium and potassium cations.
  • the process produces, as effluent from the regeneration of the liquid ion exchanger, an aqueous saline solution of normality greater than 1, and preferably greater than 3.
  • the aqueous effluent resulting from the synthesis of the precipitated silica and the liquid-liquid extraction of the alkaline salt from the liquid ion exchanger is an aqueous effluent substantially free of amorphous solid silica and whose normality in sodium salt is less than 0.2 N, and preferably less than 0.01 N.
  • the invention is also a process in which the precipitated silica has a BET specific surface area of between 50 and 350 m 2 / g, a CTAB surface area of between 40 and 320 m 2 / g, and a pore volume greater than 0.7 cm 3 / g .
  • the invention is also a process in which the precipitated silica has a pore volume of between 0.7 cm3 / g and 12.0 cm3 / g, and even more preferably between 1.4 and 7.0 cm3 / g.
  • the invention is also a process in which the precipitated silica comprises aggregates of nanometric elementary particles, the average size of said aggregates being between 30 and 80 nm.
  • the invention is also a process in which the precipitated silica has a content of free alkaline cation fixed on the surface of less than 5% by weight, and preferably less than 0.5% by weight.
  • the invention is also a process in which a suspension at 5% by weight in water of the precipitated silica has a pH below 8.5, and preferably between 6.0 and
  • the invention is also an elastomeric composition comprising an elastomeric matrix and a solid filler of precipitated silica obtained by the process according to the invention dispersed in said matrix.
  • the invention is also an elastomeric composition in which solid particles of precipitated silica obtained by the process according to the invention are dispersed in an elastomeric matrix.
  • the invention is also a process for producing silica precipitated from an alkali silicate in aqueous solution, said aqueous solution thus comprising a silicate ion and an alkaline cation, characterized in that it comprises the following steps:
  • the alkaline cation of the silicate is converted into an aqueous alkaline halide solution by displacing an alkaline salt of an intermediate acid less strongly than the aqueous hydrogen halide;
  • the amorphous silica is formed by precipitation of the silicate ion by the intermediate acid or by the hydrogen halide solution;
  • the alkaline halide solution separated from the amorphous silica is electrolyzed so as to obtain an aqueous solution of alkaline hydroxide, and free halogen and hydrogen, or free halogen hydride or in aqueous solution .
  • the alkali silicate is regenerated by contact with a siliceous mineral raw material and with the aqueous solution of alkaline hydroxide obtained
  • said aqueous solution of the halogen hydride obtained is used to acidify said silicate directly or indirectly.
  • the alkaline cation is chosen from at least one of lithium, sodium and potassium cations.
  • the hydrogen halide is hydrochloric acid.
  • FIG. 1 represents a block diagram of an example of a first version of the method according to the invention.
  • FIG. 2 represents a block diagram of an example of a second version of the process according to the invention producing as valorizable secondary product sodium phosphate.
  • Figure 3 shows a block diagram of a precipitated silica manufacturing process.
  • FIG. 4 represents photographs of aggregates of silica precipitated according to the invention examined under the transmission electron microscope.
  • FIG. 5 shows a photograph of a precipitated silica aggregate obtained by a method according to the state of the art (US 4590052 A Y. Chevallier and JC Morawski) examined under transmission electron microscope.
  • FIG. 6 represents a block diagram of an example of a third version of the process according to the invention integrating an electrolysis of sodium chloride.
  • Solids known as precipitated silicas known in the state of the art are known in the form of dispersible dry powders in elastomers or they serve in particular as reinforcing fillers.
  • a precipitated silica consists of elemental silica nanoparticles aggregated into individualized rigid clusters. The cohesion of these clusters is ensured by silica bridges connecting the elementary particles.
  • These rigid bunches have diameters greater than 50 nm. This diameter may be greater than 100 micrometers.
  • These rigid clusters are bulky and have a significant pore volume, generally greater than 0.7 cm3 / g to ensure dispersibility.
  • the invention is a process for the synthesis of silica precipitated from an aqueous solution comprising a silicate ion and an alkaline cation, said process being characterized in that it comprises the precipitation of the silicate ion by a heavy organic acid comprising more than four carbon atoms.
  • the precipitated silicas produced by such a process are particularly easy to disperse in the elastomers and that their inclusion in the elastomeric mixture is facilitated.
  • such a method comprises at least one of the following steps:
  • a flow of an aqueous solution of alkali silicate and a flow rate of a heavy organic acid are added simultaneously to the reaction medium.
  • said heavy organic acid comprises more than six carbon atoms and preferably more than eight carbon atoms.
  • said heavy organic acid is little or not soluble in water.
  • solubility in an aqueous medium is less than 1% by weight, more preferably less than 0.2% by weight and even more preferably less than 0.01% by weight.
  • the alkaline salt of said heavy organic acid is soluble in water.
  • said heavy organic acid is a liquid ion exchanger.
  • the heavy organic acid is recovered from the aqueous solution of its alkaline salt by displacing its alkaline salt with an acid so as to recover the free acid.
  • said recovery is carried out by crystallization, absorption, adsorption, ion exchange, filtration, membrane process, decantation or liquid-liquid extraction.
  • said recovery is carried out by reverse osmosis, ultrafiltration, microfiltration or nano filtration.
  • said recovery is carried out on the mother liquors of the precipitation of the silicate ion, after separating said waters from the precipitated silica by filtration and optionally washing the cake obtained.
  • the heavy organic acid is recovered from the aqueous solution of its alkaline salt by displacing it from its alkaline salt with an acid so as to recover the free acid in the mixture resulting from the synthesis containing the precipitated silica.
  • this latter recovery is by decantation of the acid or liquid liquid extraction.
  • said heavy organic acid is looped in the process.
  • the heavy organic acid is a liquid cation exchanger.
  • the alkaline salt of the liquid cation exchanger is completely soluble in an aqueous alkaline medium.
  • said manufacturing involves the following steps:
  • a suspension of amorphous silica nanoparticles in water is produced by neutralization of an aqueous solution of the alkali silicate by the liquid cation exchanger.
  • the synthesis of the precipitated silica comprises a displacement of the alkaline salt of the silicic acid constituting the silicate in aqueous solution by a liquid cation exchanger so as to reduce the pH of said solution and to cause the separation of a solid phase of amorphous silica distinct from the aqueous phase.
  • the precipitated silica is mainly composed of precipitated silica having a BET specific surface area of between 50 and 350 m 2 / g, a CTAB surface area of between 40 and 320 m 2 / g and a pore volume greater than 0.7 cm 3 / g.
  • the elastomeric material results in a dispersion thereof greater than a Zvalue of 70 measured according to ASTM D7723-11.
  • a high Zvalue brings better mechanical characteristics and in particular a better resistance to abrasion of the vulcanizate.
  • the dispersion will be measured after ten minutes of mixing an elastomeric formulation in an internal mixer.
  • the dispersion will be measured by a dispergrader type apparatus marketed by the Alpha Technologies brand.
  • the dispersion will be measured under the conditions described below in Example 4.
  • this precipitated silica has a water content measured by the loss on ignition in the air between room temperature and 105 ° C of between 2 and 25%.
  • this precipitated silica has a free alkaline cation content fixed on the silica surface of less than 5% by weight.
  • this precipitated silica has a content of free alkaline cation fixed on the surface of the silica of less than 5000 parts per million by weight (ppm), preferably less than 1000 ppm, and even more preferably less than 500 ppm.
  • ppm parts per million by weight
  • the pH of the silica measured by a 5% suspension in water remains in an acceptable range for the drying and dispersing processes.
  • a suspension at 5% by weight in water of this precipitated silica has a pH of less than 8.5, and preferably between 6.0 and 7.5
  • this precipitated silica has the main impurity of sodium sulphate.
  • its content is less than 2.5% by weight, preferably less than 0.5% by weight, and even more preferably less than 0.2% by weight.
  • this precipitated silica will have a salified or free organic acid content of between 10 and 0.1%, and preferably between 5 and 0.5%.
  • the precipitated silica has a pore volume of between 0.7 cm 3 / g and 12.0 cm 3 / g, and even more advantageously between 1.4 and 7.0 cm 3 / g.
  • a siliceous filler dispersed in an elastomeric mixture before crosslinking strongly adsorbs the various ingredients of an elastomeric mixture. In order to be able to crosslink it, ingredients such as polyethyleneglycol which block this surface are added to the mixture. These products are expensive and must be weighed against the reinforcing power.
  • the optimal compromise for using the precipitated silica as a reinforcing filler leads to the aforementioned specific surface range, BET specific surface area of the silica of between 50 and 350 m 2 / g, and CTAB surface area of between 40 and 320 m 2 / g .
  • the BET specific surface area of the precipitated silica will be between 50 and 300 m 2 / g and the CTAB surface area will be between 40 and 280 m 2 / g, and preferably the BET specific surface area of the silica will be between 70 and 250 m 2. / g and the CTAB surface will be between 40 and 240 m2 / g to have optimum performance as reinforcing filler in particular.
  • the BET specific surface area of the precipitated silica will be between 50 and 200 m 2 / g and the CTAB surface area will be between 40 and 190 m 2 / g,
  • precipitated silicas on the market intended for use as filler in elastomers have surfaces of the order of 70 to 175 m2 / g.
  • a conventional range further comprises a surface area silica of about 125 m 2 / g.
  • the microporosity of the precipitated silica will be low, and the CTAB surface will be close to the BET surface measured with nitrogen.
  • a precipitated silica dispersion in an elastomer is characterized by the average size of the resulting aggregates after the dispersion operation.
  • the precipitated silicas obtained by the process according to the invention will make it possible to obtain average sizes of aggregates between 30 nm and 100 nm, and more advantageously between 30 and 80 nm.
  • the average size of the aggregates will be measured by XDC (X Ray Disk Centrifugation).
  • the alkali silicate solutions are ionized totally or partially in solvated cations and anions.
  • the aqueous solution of said alkali silicate used as synthesis intermediate or as raw material in the process has a concentration of said alkali silicate greater than 1 gram per liter, preferably greater than 3 gram per liter, still more preferably greater than 10 gram per liter. .
  • concentrations would make the process uneconomical, from the point of view of the isolation of the final oxide or hydroxide for its use as a finished product or as a synthesis intermediate, both in proportional costs and in manufacturing investments due to concentration costs and the volume of installations.
  • the precipitated silica is obtained in the solid state as a commercial product.
  • the process according to the invention comprises a step of extracting the alkaline cation or its salified product by the liquid cation exchanger by a liquid cation exchanger.
  • the liquid liquid extraction step of the alkaline salt of the liquid cation exchanger will be carried out by contacting an aqueous reaction medium containing the precipitated silica and an alkaline salt of the liquid cation exchanger with a solvent. of this alkaline salt.
  • this liquid liquid extraction step will be performed at the end of the synthesis process of the precipitated silica.
  • the extraction solvent of the salified liquid cation exchanger will be the liquid cation exchanger itself.
  • the step of extracting the alkaline cation by the liquid cation exchanger is conducted so as to obtain the precipitated silica in the form of a solid in aqueous suspension.
  • a liquid cation exchanger is an organic acid for extracting from an aqueous phase, by liquid-liquid extraction, metal cations in solution under specific operating conditions.
  • These operating conditions may be chosen pH or temperature conditions, or the presence of a third body as an organic solvent.
  • the liquid cation exchanger may advantageously be totally soluble in the aqueous phase under certain conditions and substantially immiscible in others.
  • an organic acid may be totally soluble in the aqueous phase in the form of its alkaline salt at basic pH and substantially immiscible in the same aqueous phase at a more acidic pH.
  • It may constitute an extractant and therefore a liquid cation exchanger pH more acidic.
  • a liquid cation exchanger may consist of an organic acid with a number of carbons greater than four, preferably greater than 6, and even more preferably greater than 8.
  • the extraction step can be carried out directly on the solution of the alkali silicate, so as to obtain a suspension of precipitated silica separated from a solution of the alkaline cation in the liquid cation exchanger.
  • the conjugated acid constituted by the precipitated or free silica must have a higher pKa than that of the liquid cation exchanger.
  • this pKa is greater by at least one unit and more advantageously by at least three units higher than the pKa of the liquid cation exchanger.
  • the liquid cation exchanger is regenerated in the process by counterextracting or regenerating the alkaline cation with a more potent acid than the liquid cation exchanger.
  • this acid is in aqueous solution and makes it possible to obtain a solution of its alkaline salt in aqueous solution.
  • this regeneration acid has a pKa lower than that of the liquid cation exchanger.
  • this pKa is less than at least one unit and more preferably at least three units lower than the pKa of the liquid cation exchanger.
  • the liquid cation exchanger turns in a loop in the process between the regeneration and the precipitation.
  • the liquid cation exchanger used for the present invention will be any organic substance that is liquid or in organic solution having a cation exchangeable exchangeable proton, and will be more advantageously included in the groups of phosphoric acids, carboxylic acids, and sulphonic acids.
  • Organic esters of mono or bis-substituted phosphoric acid such as di (2-ethylhexyl) phosphoric acid
  • Long-chain or branched-chain carboxylic acids such as saturated or unsaturated C6-C18 fatty acids such as octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, lauric acid, stearic acid, oleic acid, 2-ethyl hexanoic acid, so-called oxo acids, fatty acids substituted with fluoro, chlorine or bromine radicals such as perbromooctanoic acid.
  • Aromatic sulfonic acids such as dodecylbenzene sulfonate.
  • Rubidium and cesium cations can also be used.
  • the most common mineral acids such as hydrofluoric, hydrochloric, hydrobromic, hydroiodic, hydrochloric, perchloric, sulfuric, nitric, phosphoric and carbonic acids, will be noted. It is also possible to use carboxylic or carbonic acids, sulphonic or alkylphosphoric acids, or any acid whose alkaline salt is recoverable.
  • Phosphoric, sulfuric, carbonic or hydrochloric acids are preferably chosen.
  • a process according to the invention advantageously comprises at least one step of extracting the alkaline cation by a liquid cation exchanger.
  • it comprises a second regeneration step of the liquid cation exchanger by performing a liquid-liquid counter-extraction of the alkaline cation with a more potent acid than the liquid cation exchanger, so as to form an alkaline salt of said acid.
  • the step of extracting the alkaline cation is advantageously in a first liquid-liquid extraction step of the alkaline cation of its aqueous solution, the liquid cation exchanger displacing the silica of its alkali silicate.
  • the alkaline salt of the liquid cation exchanger is advantageously collected in the form of its solution in an excess of liquid cation exchanger.
  • the pure liquid cation exchanger itself serves as a solvent for extracting its alkaline salt.
  • partition coefficients obtained are easily greater than 2. They can be greater than 5 or even 10.
  • liquid cation exchangers which are sparingly soluble or very slightly soluble in water will be chosen in order to improve and make easier the recovery of the alkaline salt thereof and of the acid in solution.
  • This solubility in water under the conditions of the process will advantageously be less than 2000 parts per million by weight (ppm), more preferably less than 200 ppm, and even more preferably less than 20 ppm.
  • This operation is advantageously in a liquid liquid extraction column or in one or more settling mixers.
  • the liquid liquid extraction column must be able to treat precipitated aqueous suspensions of silica.
  • a stirred column such as Kuhni or RDC (Rotating Disk Contactor) or we can choose a pulsed column.
  • the alkaline salt of the liquid cation exchanger may be extracted with a solvent or a mixture of extractant solvents different from the pure liquid cation exchanger.
  • a solvent or a mixture of extractant solvents different from the pure liquid cation exchanger may be a mixture of the liquid cation exchanger and another solvent or mixture of solvents.
  • This solvent may be chosen from the group comprising the esters, the ethers and the ketones and preferably the aliphatic and aromatic derivatives thereof.
  • the aliphatic esters formates, acetates, propionates, butyrates, oxalates, phosphates and lactates (cyclohexyl acetate, furfuryl acetate, amyl acetate) and aliphatic ketones can be used in particular.
  • methyl ethyl ketone especially methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl cyclohexanone, dimethyl cyclohexanone, alcohols (iso-butanol, pentanol, octanol, dodecanol, methyl cyclohexanol, 2-ethyl hexanol), carboxylic acids (octanoic acid, naphthenic acids).
  • organic liquids can be used, such as tributyl phosphate, trioctyl phosphate, trioctyl phosphine oxide, phosphonic acid esters, dimethyl phthalate, diethyl oxalate, aryl sulfonic acids, hydroxyoximes, derivatives of oximes, beta-diketones, alkylaryl sulfonamides, primary, secondary, tertiary, quaternary amines, etc.
  • solvents - usable-les solvents are aromatic hydrocarbons or "benzene such as xylene and toluene Halogenated and including chlorinated derivatives of these solvents may also be employed for example chlorobenzene Moreover, another type of..
  • Suitable solvents are halogenated aliphatic carbides or halogenated alicyclic hydrocarbons, mention may be made of halogenated ethylenic carbons, particularly in this case dichlorethylene, trichlorethylene and tetrachlorethylene.
  • linear or branched aliphatic hydrocarbons such as petroleum fractions of gasoline type, F species, heavy or light gas oil, kerosene, etc. or hydrocarbons such as hexanes, heptane, octane, decane, dodecanes, and their heavier counterparts.
  • solvents will be chosen which are not very or not flammable. These can be chlorinated solvents. These can be solvents whose flash point is sufficiently high as gas oil or kerosene.
  • the flash point of the solvent will be higher than the highest temperature prevailing in the process.
  • This temperature may be a reaction temperature or a wall temperature in contact with the solvent or likely to be.
  • the flash point of the solvent will be greater than 110 ° C, preferably higher than 150 ° C, even more preferably greater than 170 ° C.
  • the partition coefficient K of the alkaline cation between the aqueous phase and the organic solvent of the liquid cation exchanger or its salt will be greater than 0.01, in favor of the organic phase, more preferably greater than 0.1, and still more preferably greater than 1.0 in favor of the latter.
  • aqueous C is the molar volume concentration of the cation in the aqueous alkali salt solution of the oxide of interest.
  • the volume ratio R of phase of the aqueous phase on the liquid cation exchanger phase brought into contact in the process will be greater than 1, preferably greater than 3, and even more preferably greater than 10.
  • the product R * K measured under the conditions of the most unfavorable concentrations and flow rates occurring in the process will be greater than 1, advantageously greater than 2, and more preferably greater than 4.
  • the traces of cation exchanger-liquid-and-salt-alkali still present in the raffinate after extraction are themselves extracted, collected and recycled by an organic solvent acting by liquid-liquid extraction on said raffinate.
  • This process may include displacing the cation exchange salt present in the trace mother liquors with a relatively stronger acid at an adequate pH.
  • sulfuric acid can be used at this stage, leaving only traces of sulphates in the final product.
  • sulphates These as sodium sulphate are impurities commonly accepted and known by the user, as a pneumatician.
  • concentration of liquid cation exchanger in the final product can thus be limited to less than 1000 parts per million by weight (ppm), or even less than 100 ppm, or even less than 10 ppm.
  • the second step or step of regeneration of the liquid cation exchanger is advantageously by liquid-liquid extraction of the cation present in the organic extract from the first step by contact with an aqueous solution of the regeneration acid.
  • This operation is advantageously in a liquid liquid extraction column such as a plate column, or in one or more settling mixers. It can also be done in a centrifugal decanter.
  • the alkaline salt of the regeneration acid can be obtained directly in concentrated aqueous solution or even in the crystallized state.
  • the alkaline salt of the regeneration acid can at this point simply be upgraded after a possible concentration in a single or multiple concentrator effect that may involve a mechanical vapor recompression, and / or a crystallization step, filtration and drying. This can in particular be the case of a phosphate or a sodium sulphate.
  • This step may in particular be constituted either:
  • the regeneration acid is advantageously hydrochloric acid.
  • the alkaline solution can be used and recycled in the process to effect the etching of an ore and to obtain an alkali silicate,
  • this third step comprises the following steps:
  • the alkaline cation of the silicate is converted into an aqueous alkaline halide solution by displacing an alkaline salt of a lower acid intermediate than the aqueous hydrogen halide;
  • the amorphous silica is formed by precipitation of the silicate ion by the intermediate acid or by the hydrogen halide solution;
  • the alkaline halide solution separated from the amorphous silica is electrolyzed so as to obtain an aqueous solution of alkaline hydroxide, and free halogen and hydrogen, or free halogen hydride or in aqueous solution
  • This displacement of an alkaline salt of a heavy organic acid that is less intense than the aqueous hydrogen halide is advantageously carried out on a solution of the heavy organic acid salt obtained at the end of the silica precipitation step.
  • this solution consists of an organic solution of this salt obtained by liquid liquid extraction thereof in the mother liquors of the precipitation.
  • the alkali silicate is regenerated by contact with a siliceous mineral raw material and with the aqueous solution of alkaline hydroxide obtained
  • said aqueous halogen hydride solution obtained is used to indirectly acidify said silicate by displacing an alkaline salt of a lower heavy organic precipitation acid than the aqueous hydrogen halide.
  • the alkaline cation is chosen from at least one of lithium, sodium and potassium cations.
  • the halogen is chlorine.
  • the residual alkali salt concentration may preferably be less than 0.5% by weight in the final product, advantageously less than 0.2%, or even less than 0.05%.
  • the precipitation process of the silica is advantageously carried out in several successive stages.
  • a suspension of silica nanoparticles, or sol is produced by neutralization of an alkali silicate solution by the liquid cation exchanger.
  • the nanoparticles are then coagulated or aggregated with stirring, by increasing the ionic strength of the solution under the effect of an increase in the concentration of the alkali salt solution of the liquid cation exchanger, resulting in flocs or clusters or clusters of microscopic silica nanoparticles precursors of the final clusters of precipitated silica.
  • This stiffening allows the solid to withstand subsequent filtration and washing operations, and especially the drying step in which the capillary tensions associated with the evaporation of water subject the floc, aggregate or cluster to the forces of considerable shrinkage likely to cause its implosion and compacting.
  • a compacted flock would be indispersible in an elastomer or it would cause the appearance of hard points sources of unacceptable mechanical weakness.
  • the amount of silica deposited during the reinforcement represents more than 20% of the weight of the final material, and still more advantageously more than 50% of the weight of the final material.
  • the material is then neutralized, filtered, washed and dried.
  • reaction stage of a process according to the invention will advantageously be carried out as follows.
  • a diluted sodium silicate stock having 1 to 15% solids, and more preferably 2 to 7% solids is heated to the reaction temperature. This is advantageously greater than 60 ° C and advantageously between 75 and 95 ° C.
  • This addition typically lasts between 30 minutes and 2 hours 30 minutes, for example, and can be interrupted by breaks and matures.
  • the sodium was substantially neutralized by the liquid cation exchanger.
  • the pH is adjusted for example between 7.5 and 9.5.
  • liquid cation exchanger is advantageously used pure undiluted so as to dissolve completely in the aqueous medium in the form of its sodium salt.
  • a dilute sodium silicate flow rate and a pure liquid cation exchanger flow rate are added simultaneously, generally at constant pH, slowly enough so that the silicic acid produced is deposited on the surface of the aggregates present in the aqueous medium of the precipitation reactor.
  • Variable specific surfaces of the final product can be obtained by playing in particular on the initial dilution of the sodium silicate foot. Greater dilution increases the surface area.
  • the liquid liquid extraction step of the salified liquid cation exchanger takes place partially or totally during the reaction step of synthesis of the precipitated silica.
  • This liquid liquid extraction step can be carried out in various ways without departing from the scope of the present invention.
  • This loop may comprise a settling tank for stopping the organic phase before introduction into the reactor.
  • b / it may advantageously from a base stock containing an alkali silicate and put it in contact with the liquid cation exchange solution in the presence of an extraction solvent of the salified liquid cation exchanger.
  • This contacting can be done in the reactor or loop external to the reactor.
  • the liquid phases are separated sequentially batchwise, semi-batchwise or continuously. This continuous separation can take place by overflow or in an external loop on a mixer settler or decanter alone.
  • FIG. 1 represents a block diagram of an example of a first version of the method according to the invention.
  • a flow of siliceous sand 1 is brought into contact (A) with a concentrated solution of sodium hydroxide 2 so as to form sodium silicate in aqueous solution 3.
  • the silicate after any dilution, is contacted (B) with a heavy organic acid such as 2-ethyl hexanoic acid 4, so as to precipitate the silica.
  • a heavy organic acid such as 2-ethyl hexanoic acid 4
  • the sodium salt of the organic acid goes into solution.
  • This solution is brought into contact, after filtration and washing (C) of the precipitated silica 9, of sulfuric acid in solution 7 (Step D).
  • the organic phase 4 composed of the insoluble heavy organic acid separated by decantation of the mother liquors, which is purified and regenerated, is reworked in step (B) and an aqueous solution of sodium sulphate.
  • the sillice will be dried in a flash dryer as an atomizer with very short residence times.
  • the salt of the organic carboxylic acid has a tendency to dissociate volatile free acid and surface silanols of silica salified with sodium. These surface silicate ions produce an increase in the pH of an aqueous suspension of the final silica. Alternatively an excess of free organic acid will be added in order to saturate the drying gas and prevent this drift.
  • FIG. 2 represents a block diagram of an example of a second version of the method according to the invention.
  • a flow of siliceous sand 11 and sodium carbonate 12 are brought into contact (F) carried at high temperature and dissolved in water so as to form sodium silicate in aqueous solution 13.
  • the silicate after any dilution, is brought into contact (G) with a liquid cation exchanger 14 such as di-2-ethylhexyl phosphoric acid, or 2-ethyl hexanoic acid, in large excess.
  • the sodium salt of the liquid cation exchanger passes into organic solution and is separated in the form of a liquid organic solution 15.
  • This solution is brought into contact (E) with phosphoric acid in solution 11 so as to form the phase organic composition composed of the purified and regenerated liquid cation exchanger which returns to step (G), and an aqueous solution of concentrated sodium phosphate which can be used as a chemical intermediate.
  • the final silica suspension 18 optionally filtered and washed 19 (step H) is substantially free of its sodium salt.
  • FIG. 6 represents a block diagram of an example of a third version of the method according to the invention.
  • a flow of siliceous sand 1 is brought into contact (A) with a concentrated solution of sodium hydroxide 2 so as to form sodium silicate in aqueous solution 3.
  • the silicate after any dilution, is contacted (B) with a liquid ion exchanger 4 such as di-2-ethylhexyl phosphoric acid, or 2-ethyl hexanoic acid.
  • a liquid ion exchanger 4 such as di-2-ethylhexyl phosphoric acid, or 2-ethyl hexanoic acid.
  • step (D) organic and separated in the form of a liquid organic solution 5.
  • This solution is brought into contact (C) with hydrochloric acid in solution 7 so as to form the organic phase 4 composed of the purified liquid ion exchanger and regenerated which returns to step (B), and an aqueous solution of concentrated sodium chloride 6 containing 15 to 25% solids that starts in step (D).
  • Step (D) consists of electrolyzing the solution 6 and regenerating a sodium hydroxide solution 2 containing 10 to 20% by weight of dry extract which starts again in stage (A).
  • Hydrochloric acid 7 produced by electrolysis goes back to the regeneration step of the ionic ion exchanger (C).
  • This purification can be done by liquid liquid extraction with an organic solvent such as an insoluble hydrocarbon fraction.
  • the liquid ion exchanger is recovered by washing the extract with sodium hydroxide and reinjected into the process.
  • the resin is regenerated after use and the liquid ion exchanger is recovered and recycled.
  • Step (E) is a step of purifying the silica solution or suspension 8 from step (B). It may for example be constituted by a liquid extraction liquid at pH 2 by petrol. The liquid ion exchanger is recovered by washing the petroleum spirit extract with sodium hydroxide and reinjected into the process.
  • the final solution or suspension 9 is substantially free of sodium salt.
  • Precipitation is carried out in a stainless steel reactor with a volume of
  • the resulting mixture is heated to 90 ° C in about 30 minutes.
  • the precipitation reaction of the silica is then carried out, the temperature being maintained at 90 ° C in about 30 minutes, and the stirring speed being set at 350 rpm.
  • 0.358 ml / min of 2-ethyl hexanoic acid is added to the stirred solution by a metering pump. After 37 minutes of reaction, the precipitate is well formed.
  • the addition of acid is stopped and a ripening step is conducted for 15 minutes. After this period of time, the addition of the acid is resumed at the same flow rate for 37 minutes.
  • the final pH is 8.33.
  • the resulting slurry was transferred to a 1L jacketed thermostated glass reactor equipped with Mixel 3-blade propeller stirring and a bottom valve, and maintained at 90 ° C. 250 milliliter of ethyl 2-hexanoic acid at 90 ° C are added under just sufficient stirring to carry out the homogeneous suspension of the two liquid phases. After stirring for 5 minutes, the two phases are left to decant for ten minutes, and the lower aqueous phase is withdrawn. The organic phase is then withdrawn in turn.
  • the aqueous suspension obtained is reintroduced into the reactor and reextracted with 250 milliliters of pure 2-ethylhexanoic acid as previously.
  • the extraction operation is performed three times.
  • the residual silica suspension is then adjusted to pH 3.5 with sulfuric acid at 70 g / L pure acid in distilled water in the 1 liter reactor. 250 milliliters of octane are added with stirring so as to extract the 2-ethyl hexanoic acid residues in solution and in suspension. The mixture is decanted and separated.
  • the residual silica suspension is filtered.
  • the wet cake is dried.
  • the physicochemical characteristics of the silica obtained are as follows:
  • FIG. 4 represents a photograph of the precipitated silica aggregate obtained by this method examined under the transmission electron microscope.
  • the volume of 2-ethylhexanoic acid resulting from the extraction is brought into contact with sulfuric acid at 20% by weight in distilled water while stirring in the 1-liter reactor. until a pH of 2.0 is obtained in the aqueous phase.
  • the aqueous phase of brine is withdrawn and separated from the regenerated organic phase which can return to the process and serve for a new batch.
  • the organic octane phase containing traces of 2-ethyl hexanoic acid is identically regenerated by contacting with stirring an aqueous sodium hydroxide solution so as to recover ethyl hexanoic acid in the form of an aqueous solution of its sodium salt. This can then be acidified to decant the pure acid.
  • Precipitation is carried out in a stainless steel reactor with a volume of
  • the resulting mixture is heated to 90 ° C in about 30 minutes.
  • the precipitation reaction of the silica is then carried out, the temperature being maintained at 90 ° C in about 30 minutes, and the stirring speed being set at 350 rpm.
  • the resulting slurry was transferred to a 1L jacketed thermostated glass reactor equipped with Mixel 3-blade propeller stirring and a bottom valve, and maintained at 90 ° C. 250 milliliters of nonanoic acid at 90 ° C. are added with stirring just sufficient to carry out the homogeneous suspension of the two liquid phases. After stirring for 5 minutes, the two phases are left to decant for ten minutes, and the lower aqueous phase is withdrawn. The organic phase is then withdrawn in turn. The aqueous suspension obtained is reintroduced into the reactor and reextracted with 250 milliliters of pure nonanoic acid as previously.
  • the extraction operation is performed three times.
  • the residual silica suspension is then adjusted to pH 3.5 with sulfuric acid at 70 g / L pure acid in distilled water in the 1 liter reactor. 250 milliliters of octane are added with stirring so as to extract the nonanoic acid residues in solution and in suspension. The mixture is decanted and separated.
  • the residual silica suspension is filtered.
  • the wet cake is dried.
  • the physicochemical characteristics of the silica obtained are as follows:
  • the volume of nonanoic acid resulting from the extraction is brought into contact with sulfuric acid at 20% by weight in distilled water while stirring in the 1 liter reactor until a pH of 2.0 is obtained in the aqueous phase. .
  • the aqueous phase of brine is withdrawn and separated from the regenerated organic phase which can return to the process and serve for a new batch.
  • the organic octane phase containing traces of nonanoic acid is identically regenerated by contacting with stirring an aqueous sodium hydroxide solution so as to recover the nonanoic acid in the form of an aqueous solution of its sodium salt. This can then be acidified to decant the pure acid.
  • Precipitation is carried out in a stainless steel reactor with a volume of 1.0 liter, having a stirring system consisting of a so-called three-bladed turbine of 60 mm diameter and having a double envelope for temperature control. 305.5 milliliters of distilled water and then 25 milliliters of aqueous sodium silicate solution with a weight ratio of SiO 2 / Na 2 O of 3.25 and containing 370 g of SiO 2 per liter are introduced with stirring at ambient temperature.
  • the resulting mixture is heated to 90 ° C in about 30 minutes.
  • the precipitation reaction of the silica is then carried out, the temperature being maintained at 90 ° C in about 30 minutes, and the stirring speed being set at 350 rpm.
  • the resulting slurry was transferred to a 1L jacketed thermostated glass reactor equipped with Mixel 3-blade propeller stirring and a bottom valve, and maintained at 90 ° C. 250 milliliter of ethyl 2-hexanoic acid at 90 ° C are added under just sufficient stirring to carry out the homogeneous suspension of the two liquid phases. After stirring for 5 minutes, the two phases are left to decant for ten minutes, and the lower aqueous phase is withdrawn. The organic phase is then withdrawn in turn.
  • the aqueous suspension obtained is reintroduced into the reactor and reextracted with 250 milliliters of pure 2-ethylhexanoic acid as previously.
  • the extraction operation is performed three times.
  • the residual silica suspension is then adjusted to pH 3.5 with sulfuric acid at 70 g / L pure acid in distilled water in the 1 liter reactor. 250 milliliters of octane are added with stirring so as to extract the 2-ethyl hexanoic acid residues in solution and in suspension. The mixture is decanted and separated.
  • the residual silica suspension is filtered.
  • the wet cake is dried.
  • the physicochemical characteristics of the silica obtained are as follows:
  • the volume of 2-ethyl hexanoic acid resulting from the extraction is brought into contact with sulfuric acid at 20% by weight in distilled water while stirring in the 1-liter reactor until a pH of 2.0 is obtained. in the aqueous phase.
  • the aqueous phase of brine is withdrawn and separated from the regenerated organic phase which can return to the process and serve for a new batch.
  • the organic octane phase containing traces of 2-ethyl hexanoic acid is identically regenerated by contacting with stirring an aqueous sodium hydroxide solution so as to recover ethyl hexanoic acid in the form of an aqueous solution of its sodium salt. This can then be acidified to decant the pure acid.
  • This example is intended to illustrate the application to the reinforcement of elastomers.
  • a reference silica with BET surface area of 155 m 2 / g (for example Zeosil silica 1165 MP from Solvay) is used.
  • the above products are used in a mixture having the formulation below. Parts by weight
  • Polyethylene glycol MW 4000 3.00
  • the mixing is carried out by an internal mixer with a mixing time of ten minutes.
  • the temperature at the end of the mixing is 160 ° C.
  • the dispersion of the agglomerates measured on the raw mixture at the dispergrader (Alpha Technologies) and calculated according to the D7723-11 standard is 75% (Zvalue 75).
  • MONSANTO Rheometer (ASTM D 2084): Measurement of the rheological properties of the mixture during vulcanization.
  • This apparatus makes it possible to subject a vulcanizer to alternating deformations and to determine its resistance to fatigue and internal heating.
  • This example is intended to illustrate the application to the strengthening of elastomers compared to the previous test.
  • a precipitated silica made according to Example 1 of BET surface area of 142 m2 / is prepared by the process according to the invention. This product is used in a mixture having the formulation below.
  • Polyethylene glycol MW 4000 3.00
  • the mixing is carried out by an internal mixer with a mixing time of ten minutes.
  • the temperature at the end of the mixing is 155 ° C.
  • the dispersion of the agglomerates measured on the raw mixture with the dispergrader (Alpha Technologies) and calculated according to the D7723-11 standard is 85% (Zvalue of 85).
  • MONSANTO Rheometer (ASTM D 2084): Measurement of the rheological properties of the mixture during vulcanization.
  • This apparatus makes it possible to subject a vulcanizer to alternating deformations and to determine its resistance to fatigue and internal heating.
  • the BET surface area will be considered as measured by nitrogen adsorption.
  • This surface is determined according to the method of BRUNAUER-EMMET-TELLER described in the Journal of the American Chemical Society vol 60 p 309 February 1938.
  • the CTAB specific surface area will be considered in this specification as measured according to ASTM D6845-12.
  • This CTAB surface is the external surface determined by absorption of trimethyl ammonium bromide.
  • the porosity measurements are made on products dried at 150 ° C. under a pressure of 1 Pa.

Abstract

The invention relates to a method for the synthesis of precipitated silica from an aqueous solution comprising a silicate ion and an alkaline cation, said method being characterized in that the silicate ion is precipitated by a low-volatility organic acid having more than four carbon atoms.

Description

PROCEDE DE SYNTHESE D'UN OXYDE MINERAL  PROCESS FOR SYNTHESIZING A MINERAL OXIDE
AU MOYEN D'UN ACIDE ORGANIQUE INSOLUBLE DANS L'EAU BY MEANS OF AN INSOLUBLE ORGANIC ACID IN WATER
DOMAINE DE L'INVENTION FIELD OF THE INVENTION
L'invention concerne un procédé de synthèse de silice précipitée. The invention relates to a process for the synthesis of precipitated silica.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION
La synthèse de la silice précipitée est un problème industriel bien connu.  The synthesis of precipitated silica is a well-known industrial problem.
Les procédés actuels font intervenir une dissolution ou une fusion alcaline d'un minerai de façon à former un sel comprenant un atome métallique lié à un atome d'oxygène de l'oxyde de silicium soluble dans l'eau, suivie d'une dissolution du sel dans l'eau et d'une précipitation par un acide. On forme ainsi la silice précipitée dans une solution aqueuse d'un sel alcalin de l'acide utilisé. Current methods involve dissolution or alkaline melting of an ore to form a salt comprising a metal atom bonded to an oxygen atom of the water-soluble silicon oxide, followed by dissolution of the salt in water and precipitation by an acid. The precipitated silica is thus formed in an aqueous solution of an alkaline salt of the acid used.
On citera par exemple le document US 4590052 A de Y. Chevallier et J.C. Morawski pour un mode opératoire conduisant à des silices précipitées.  For example, US 4590052 A by Y. Chevallier and J. C. Morawski for a procedure leading to precipitated silicas.
Ces procédés présentent de nombreux inconvénients : These methods have many disadvantages:
• L'oxyde ou l'hydroxyde de silicium précipité doit être isolé par filtration et lavage du sel de l'acide de précipitation  • The oxide or hydroxide of precipitated silicon must be isolated by filtration and washing of the salt of the precipitation acid
• Le procédé consomme un carbonate ou un oxyde ou hydroxyde alcalin en quantité importante  • The process consumes a carbonate or an alkaline oxide or hydroxide in a significant amount
• Le procédé consomme l'acide de précipitation  • The process consumes the precipitation acid
• Le procédé produit un effluent aqueux contenant le sel de précipitation dont l'élimination ou le rejet est source de pollution  • The process produces an aqueous effluent containing the precipitation salt, the elimination or discharge of which is a source of pollution
De ce fait on a proposé divers moyens pour valoriser le sel, ou le recycler et régénérer l'acide et le carbonate, l'oxyde ou l'hydroxyde alcalin. En particulier l'utilisation de dioxyde de carbone comme acide de précipitation permet de former un carbonate alcalin dont l'isolement par évaporation et séchage à partir des eaux mères permet le recyclage à la fusion alcaline. On fait ainsi une économie de coûts matière ou coûts proportionnels.  As a result, various means have been proposed for upgrading the salt, or for recycling and regenerating the acid and the carbonate, the oxide or the alkaline hydroxide. In particular, the use of carbon dioxide as a precipitation acid makes it possible to form an alkaline carbonate, the isolation of which by evaporation and drying from the mother liquors makes it possible to recycle to the alkaline melting. This saves material costs or proportional costs.
On a proposé aussi d'évaporer les jus de filtration par des concentrateurs multiple effets pour les isoler à l'état solide et les commercialiser.  It has also been proposed to evaporate the filtration juices by multiple effect concentrators to isolate them in the solid state and market them.
Ces divers procédés n'ont pas trouvé de débouchés du fait des investissements élevés demandés pour leur mise en œuvre, difficiles à rentabiliser.  These various processes have not found opportunities because of the high investment required for their implementation, difficult to make profitable.
Il reste donc à trouver une solution simple et peu coûteuse pour diminuer la quantité de réactifs nécessitée pour produire de tels oxydes minéraux.  It remains to find a simple and inexpensive solution to reduce the amount of reagents required to produce such mineral oxides.
Une application répandue d'une telle silice précipitée est son utilisation comme charge dans une composition élastomérique.  A widespread application of such precipitated silica is its use as a filler in an elastomeric composition.
A cet égard, une propriété importante de la silice précipitée est sa dispersibilité. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION In this respect, an important property of precipitated silica is its dispersibility. BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
Un but de l'invention est d'augmenter la dispersibilité de la silice précipitée.  An object of the invention is to increase the dispersibility of the precipitated silica.
L'invention est un procédé de synthèse de silice précipitée à partir d'une solution aqueuse comprenant un ion silicate et un cation alcalin, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la précipitation de l'ion silicate par un acide organique lourd comportant plus de quatre atomes de carbone.  The invention is a process for the synthesis of silica precipitated from an aqueous solution comprising a silicate ion and an alkaline cation, said process being characterized in that it comprises the precipitation of the silicate ion by a heavy organic acid comprising more than four carbon atoms.
Avantageusement un tel procédé comprend au moins l'une des étapes suivantes : Advantageously, such a method comprises at least one of the following steps:
• on met intimement en contact dans un réacteur chimique un pied de cuve contenant une solution aqueuse de silicate alcalin et un acide organique lourd ; An alkali silicate aqueous solution and a heavy organic acid are intimately contacted in a chemical reactor;
• on ajoute simultanément au milieu réactionnel un débit d'une solution aqueuse de silicate alcalin et un débit d'un acide organique lourd.  A flow of an aqueous solution of alkali silicate and a flow rate of a heavy organic acid are added simultaneously to the reaction medium.
Avantageusement ledit acide organique lourd comprend plus de six atomes de carbone et préférentiellement plus de huit atomes de carbones.  Advantageously, said heavy organic acid comprises more than six carbon atoms and preferably more than eight carbon atoms.
Avantageusement ledit acide organique lourd est peu ou pas soluble dans l'eau. Advantageously said heavy organic acid is little or not soluble in water.
Avantageusement le sel alcalin dudit acide organique lourd est soluble dans l'eau.Advantageously, the alkaline salt of said heavy organic acid is soluble in water.
Avantageusement ledit acide organique lourd est un échangeur d'ions liquide. Advantageously, said heavy organic acid is a liquid ion exchanger.
Avantageusement on récupère l'acide organique lourd à partir d'une solution de son sel alcalin en le déplaçant dudit sel alcalin par un acide plus fort de façon à récupérer l'acide organique lourd libre.  Advantageously, the heavy organic acid is recovered from a solution of its alkaline salt by moving it from said alkaline salt by a stronger acid so as to recover the free heavy organic acid.
Avantageusement ladite solution est une solution aqueuse.  Advantageously, said solution is an aqueous solution.
Avantageusement ladite solution est une solution organique.  Advantageously, said solution is an organic solution.
Avantageusement ladite récupération est mise en œuvre par cristallisation, absorption, adsorption, échange d'ion, filtration, procédé membranaire, décantation ou extraction liquide-liquide.  Advantageously, said recovery is carried out by crystallization, absorption, adsorption, ion exchange, filtration, membrane process, decantation or liquid-liquid extraction.
Avantageusement ladite récupération est mise en œuvre par osmose inverse, ultrafiltration, microfiltration ou nano filtration.  Advantageously, said recovery is carried out by reverse osmosis, ultrafiltration, microfiltration or nano filtration.
Avantageusement ladite récupération est effectuée sur les eaux mères de la précipitation de l'ion silicate, après avoir séparé lesdites eaux de la silice précipitée par filtration et éventuellement lavé le gâteau obtenu.  Advantageously, said recovery is carried out on the mother liquors of the precipitation of the silicate ion, after separating said waters from the precipitated silica by filtration and optionally washing the cake obtained.
L'invention est aussi un procédé de fabrication de silice précipitée, à partir d'un silicate alcalin en solution aqueuse, ladite solution aqueuse comprenant donc un ion silicate et un cation alcalin, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la synthèse de silice précipitée par précipitation de l'ion silicate par un acide organique lourd dans la solution aqueuse contenant le cation alcalin, et l'extraction dudit cation alcalin de la solution aqueuse par un solvant organique.  The invention is also a process for producing precipitated silica from an alkali silicate in aqueous solution, said aqueous solution thus comprising a silicate ion and an alkaline cation, said process being characterized in that it comprises the synthesis of silica precipitated by precipitation of the silicate ion by a heavy organic acid in the aqueous solution containing the alkaline cation, and extracting said alkaline cation from the aqueous solution with an organic solvent.
Avantageusement ledit solvant organique est un échangeur d'ion liquide  Advantageously, said organic solvent is a liquid ion exchanger
Avantageusement la synthèse de la silice précipitée comprend les étapes suivantes : • une suspension de nanoparticules de silice amorphe dans la solution aqueuse est réalisée ; Advantageously, the synthesis of the precipitated silica comprises the following steps: A suspension of amorphous silica nanoparticles in the aqueous solution is produced;
• lesdites nanoparticules de silice amorphe sont coagulées ou agrégées de manière à former des agglomérats et des agrégats microscopiques de nanoparticules de silice ;  Said amorphous silica nanoparticles are coagulated or aggregated so as to form agglomerates and microscopic aggregates of silica nanoparticles;
• lesdits agglomérats et agrégats de nanoparticules de silice sont renforcés et rigidifiés par un dépôt supplémentaire de silice sur leur surface.  Said agglomerates and aggregates of silica nanoparticles are reinforced and stiffened by an additional deposition of silica on their surface.
Avantageusement la synthèse de la silice précipitée comprend un déplacement du sel alcalin de l'acide silicique constituant le silicate en solution aqueuse par un échangeur de cations liquide de façon à diminuer le pH de ladite solution et à provoquer la séparation d'une phase solide de silice amorphe distincte de la phase aqueuse.  Advantageously, the synthesis of the precipitated silica comprises a displacement of the alkaline salt of the silicic acid constituting the silicate in aqueous solution by a liquid cation exchanger so as to reduce the pH of said solution and to cause the separation of a solid phase of amorphous silica distinct from the aqueous phase.
Avantageusement ladite étape de synthèse est réalisée en utilisant comme acide un échangeur de cation liquide pur dont le sel alcalin passe en solution dans la solution aqueuse.  Advantageously, said synthesis step is carried out using, as acid, a pure liquid cation exchanger, the alkaline salt of which passes into solution in the aqueous solution.
Avantageusement l'étape d'extraction liquide-liquide du sel alcalin de l'échangeur d'ions liquide est réalisée par mise en contact d'un milieu réactionnel aqueux contenant la silice précipitée et un sel alcalin de l'échangeur de cation liquide, avec un solvant dudit sel alcalin.  Advantageously, the liquid-liquid extraction step of the alkaline salt of the liquid ion exchanger is carried out by contacting an aqueous reaction medium containing the precipitated silica and an alkaline salt of the liquid cation exchanger, with a solvent of said alkaline salt.
Avantageusement l'extraction liquide-liquide du sel alcalin de l'échangeur d'ions liquide est réalisée après la synthèse de la silice précipitée.  Advantageously, the liquid-liquid extraction of the alkaline salt from the liquid ion exchanger is carried out after the synthesis of the precipitated silica.
Avantageusement l'extraction liquide-liquide du sel alcalin de l'échangeur d'ions liquide est réalisée à un stade intermédiaire de la synthèse de la silice précipitée.  Advantageously, the liquid-liquid extraction of the alkaline salt from the liquid ion exchanger is carried out at an intermediate stage of the synthesis of the precipitated silica.
Avantageusement la synthèse de la silice précipitée et l'extraction liquide-liquide du sel alcalin de l'échangeur d'ions liquide sont réalisées simultanément.  Advantageously, the synthesis of the precipitated silica and the liquid-liquid extraction of the alkaline salt from the liquid ion exchanger are carried out simultaneously.
Avantageusement ladite réalisation conjointe est mise en oeuvre suivant l'un des modes opératoires suivants :  Advantageously, said joint implementation is carried out according to one of the following operating modes:
a) on met en contact en les alimentant simultanément un flux de solution aqueuse de silicate et un flux de la solution d'échangeur de cation liquide dans un solvant d'extraction de l'échangeur de cation liquide salifié, par co-introduction desdits flux directement dans le réacteur ou dans un flux matière externe au réacteur et alimentant celuî-ci ;  a) a flow of aqueous silicate solution and a stream of the liquid cation exchanger solution in an extraction solvent of the salified liquid cation exchanger are brought into contact simultaneously by co-introduction of said fluxes; directly in the reactor or in a material flow external to the reactor and feeding it;
b) on part d'un pied de cuve aqueux contenant un silicate alcalin et éventuellement de la silice précipitée et on le met en contact avec la solution d'échangeur de cation liquide en présence d'un solvant d'extraction de l'échangeur de cation liquide salifié, cette mise en contact pouvant se faire dans le réacteur ou en boucle externe au réacteur.  b) starting from an aqueous base containing an alkali silicate and possibly precipitated silica and putting it in contact with the liquid cation exchanger solution in the presence of an extraction solvent of the exchanger of salified liquid cation, this contacting can be done in the reactor or loop external to the reactor.
Avantageusement les procédés de mise en contact desdits modes opératoires sont mis en œuvre :  Advantageously, the methods of contacting said operating modes are implemented:
• durant l'étape de synthèse du sol de façon à maîtriser le pH et la force ionique du milieu réactionnel avant ou jusqu'à l'agrégation ou la précipitation de la silice ; ou • durant l'étape de renforcement ou rigidification des agrégats. During the step of synthesis of the soil so as to control the pH and the ionic strength of the reaction medium before or until the aggregation or precipitation of the silica; or During the reinforcing or stiffening step of the aggregates.
Avantageusement le solvant d'extraction de l'échangeur de cation liquide salifié est l'échangeur d'ions liquide lui-même.  Advantageously, the extraction solvent of the salified liquid cation exchanger is the liquid ion exchanger itself.
Avantageusement l'échangeur d'ions liquide est choisi parmi l'une au moins des molécules suivantes:  Advantageously, the liquid ion exchanger is chosen from at least one of the following molecules:
• les esters organiques de l'acide phosphorique mono ou bisubstitués, Organic esters of mono- or bisubstituted phosphoric acid,
• les acides carboxyliques à longue chaîne carbonée comme les acides gras saturés ou insaturés en C6 à C18, l'acide ethyl-2 hexanoïque, l'acide octanoïque, l'acide nonanoïque, les acides dits oxo, les acides gras substitués par des radicaux fluors, chlores ou brome. Long-chain carboxylic acids such as saturated or unsaturated C 6 -C 18 fatty acids, 2-ethyl hexanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, oxo acids, radical-substituted fatty acids fluors, chlorines or bromine.
• Les esters sulfuriques des alcools organiques  • Sulfuric esters of organic alcohols
• Les dérivés suifoniques des molécules organiques  • Suifonic derivatives of organic molecules
Avantageusement le cation alcalin est choisi parmi un au moins des cations lithium, sodium et potassium.  Advantageously, the alkaline cation is chosen from at least one of lithium, sodium and potassium cations.
Avantageusement le procédé produit comme effluent de la régénération de l'échangeur d'ions liquide une solution saline aqueuse de normalité supérieure à 1 , et de préférence supérieure à 3.  Advantageously, the process produces, as effluent from the regeneration of the liquid ion exchanger, an aqueous saline solution of normality greater than 1, and preferably greater than 3.
Avantageusement l'effluent aqueux issu de la synthèse de la silice précipitée et de l'extraction liquide-liquide du sel alcalin de l'échangeur d'ions liquide est un effluent aqueux substantiellement débarrassé de silice amorphe solide et dont la normalité en sel de sodium est inférieure à 0,2 N, et de préférence inférieure à 0,01 N.  Advantageously, the aqueous effluent resulting from the synthesis of the precipitated silica and the liquid-liquid extraction of the alkaline salt from the liquid ion exchanger is an aqueous effluent substantially free of amorphous solid silica and whose normality in sodium salt is less than 0.2 N, and preferably less than 0.01 N.
L'invention est aussi un procédé dans lequel la silice précipitée présente une surface spécifique BET comprise entre 50 et 350 m2/g, une surface CTAB comprise entre 40 et 320 m2/g, et un volume poreux supérieur à 0,7 cm3/g.  The invention is also a process in which the precipitated silica has a BET specific surface area of between 50 and 350 m 2 / g, a CTAB surface area of between 40 and 320 m 2 / g, and a pore volume greater than 0.7 cm 3 / g .
L'invention est aussi un procédé dans lequel la silice précipitée présente un volume poreux compris entre 0,7 cm3/g et 12,0 cm3/g, et encore plus avantageusement compris entre 1 ,4 et 7,0 cm3/g.  The invention is also a process in which the precipitated silica has a pore volume of between 0.7 cm3 / g and 12.0 cm3 / g, and even more preferably between 1.4 and 7.0 cm3 / g.
L'invention est aussi un procédé dans lequel la silice précipitée comprend des agrégats de particules élémentaires nanométriques, la taille moyenne desdits agrégats étant comprise entre 30 et 80 nm.  The invention is also a process in which the precipitated silica comprises aggregates of nanometric elementary particles, the average size of said aggregates being between 30 and 80 nm.
L'invention est aussi un procédé dans lequel la silice précipitée présente un taux de cation alcalin libre fixé sur la surface inférieur à 5% en poids, et de préférence inférieur à 0,5 % en poids.  The invention is also a process in which the precipitated silica has a content of free alkaline cation fixed on the surface of less than 5% by weight, and preferably less than 0.5% by weight.
L'invention est aussi un procédé dans lequel une suspension à 5% en poids dans l'eau de la silice précipitée présente un pH inférieur à 8,5, et de préférence compris entre 6,0 et L'invention est aussi une composition élastomérique comprenant une matrice élastomérique et une charge solide de silice précipitée obtenues par le procédé selon l'invention dispersée dans ladite matrice. The invention is also a process in which a suspension at 5% by weight in water of the precipitated silica has a pH below 8.5, and preferably between 6.0 and The invention is also an elastomeric composition comprising an elastomeric matrix and a solid filler of precipitated silica obtained by the process according to the invention dispersed in said matrix.
L'invention est aussi une composition élastomérique, dans lequel on disperse dans une matrice élastomérique des particules solides de silice précipitée obtenues par le procédé selon l'invention.  The invention is also an elastomeric composition in which solid particles of precipitated silica obtained by the process according to the invention are dispersed in an elastomeric matrix.
L'invention est aussi un procédé de fabrication de silice précipitée à partir d'un silicate alcalin en solution aqueuse, ladite solution aqueuse comprenant donc un ion silicate et un cation alcalin, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :  The invention is also a process for producing silica precipitated from an alkali silicate in aqueous solution, said aqueous solution thus comprising a silicate ion and an alkaline cation, characterized in that it comprises the following steps:
· le cation alcalin du silicate est transformé en une solution aqueuse d'halogénure alcalin par déplacement d'un sel alcalin d'un acide intermédiaire moins fort que l'halogénure d'hydrogène aqueux ;  The alkaline cation of the silicate is converted into an aqueous alkaline halide solution by displacing an alkaline salt of an intermediate acid less strongly than the aqueous hydrogen halide;
• la silice amorphe est formée par précipitation de l'ion silicate par l'acide intermédiaire ou par la solution d'halogénure d'hydrogène ;  The amorphous silica is formed by precipitation of the silicate ion by the intermediate acid or by the hydrogen halide solution;
· la solution d'halogénure alcalin séparée de la silice amorphe est électrolysée de façon à obtenir une solution aqueuse d'hydroxyde alcalin, et de l'halogène et de l'hydrogène libres, ou l'hydrure d'halogène libre ou en solution aqueuse.  The alkaline halide solution separated from the amorphous silica is electrolyzed so as to obtain an aqueous solution of alkaline hydroxide, and free halogen and hydrogen, or free halogen hydride or in aqueous solution .
Avantageusement le silicate alcalin est régénéré par contact d'une matière première minérale siliceuse et de la solution aqueuse d'hydroxyde alcalin obtenue  Advantageously, the alkali silicate is regenerated by contact with a siliceous mineral raw material and with the aqueous solution of alkaline hydroxide obtained
Avantageusement ladite solution aqueuse de l'hydrure d'halogène obtenue est utilisée pour acidifier directement ou indirectement ledit silicate.  Advantageously, said aqueous solution of the halogen hydride obtained is used to acidify said silicate directly or indirectly.
Avantageusement le cation alcalin est choisi parmi un au moins des cations lithium, sodium et potassium.  Advantageously, the alkaline cation is chosen from at least one of lithium, sodium and potassium cations.
Avantageusement l'halogénure d'hydrogène est l'acide chlorhydrique.  Advantageously, the hydrogen halide is hydrochloric acid.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La figure 1 représente un schéma de bloc d'un exemple d'une première version du procédé selon l'invention.  FIG. 1 represents a block diagram of an example of a first version of the method according to the invention.
La figure 2 représente un schéma de bloc d'un exemple d'une deuxième version du procédé selon l'invention produisant comme produit secondaire valorisable du phosphate de sodium.  FIG. 2 represents a block diagram of an example of a second version of the process according to the invention producing as valorizable secondary product sodium phosphate.
La figure 3 représente un schéma de bloc d'un procédé de fabrication de silice précipitée.  Figure 3 shows a block diagram of a precipitated silica manufacturing process.
La figure 4 représente des photographies d'agrégats de silice précipitées suivant l'invention examinée au microscope électronique en transmission.  FIG. 4 represents photographs of aggregates of silica precipitated according to the invention examined under the transmission electron microscope.
La figure 5 représente une photographie d'un agrégat de silice précipitées obtenue par un procédé suivant l'état de l'art (document US 4590052 A de Y. Chevallier et J.C. Morawski) examinée au microscope électronique en transmission. La figure 6 représente un schéma de bloc d'un exemple d'une troisième version du procédé selon l'invention intégrant une électrolyse de chlorure de sodium. Figure 5 shows a photograph of a precipitated silica aggregate obtained by a method according to the state of the art (US 4590052 A Y. Chevallier and JC Morawski) examined under transmission electron microscope. FIG. 6 represents a block diagram of an example of a third version of the process according to the invention integrating an electrolysis of sodium chloride.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
On connaît dans l'état de l'art des solides nommés silices précipitées, connus à l'état de poudres sèches dispersibles dans les élastomères ou ils servent en particulier de charges renforçantes.  Solids known as precipitated silicas known in the state of the art are known in the form of dispersible dry powders in elastomers or they serve in particular as reinforcing fillers.
Il servent également à de nombreux autres usages, comme d'abrasifs (dentifrices) etc..  It is also used for many other uses, such as abrasives (toothpastes) etc.
Ces solides se distinguent des silices colloïdales ou sols ou aqua sols de silice qui n'existent qu'à l'état de dispersions liquides homogènes à l'échelle macroscopique stabilisés à des pH basiques.  These solids are distinguished from colloidal silicas or soils or silica aqua soils that exist only in the form of homogeneous liquid dispersions on a macroscopic scale stabilized at basic pH.
Une silice précipitée est constituée de nanoparticules de silice élémentaires agrégées en grappes rigides individualisées. La cohésion de ces grappes est assurée par des ponts de silice reliant les particules élémentaires.  A precipitated silica consists of elemental silica nanoparticles aggregated into individualized rigid clusters. The cohesion of these clusters is ensured by silica bridges connecting the elementary particles.
Ces grappes rigides présentent des diamètres supérieurs à 50 nanomètre. Ce diamètre peut être supérieur à 100 micromètre.  These rigid bunches have diameters greater than 50 nm. This diameter may be greater than 100 micrometers.
Ces grappes rigides sont volumineuses et présentent un volume poreux significatif, en général supérieur à 0,7 cm3/g pour assurer leur dispersibilité.  These rigid clusters are bulky and have a significant pore volume, generally greater than 0.7 cm3 / g to ensure dispersibility.
Le volume de ces grappes permet leur dispersion fine pratiquement jusqu'à l'état colloïdal dans les mélanges élastomèriques avant réticulation ou vulcanisation, par des mélangeurs mécaniques très fortement cisaillants (commercialisés par exemple par la société Brabender)  The volume of these clusters allows their fine dispersion practically to the colloidal state in elastomeric mixtures before crosslinking or vulcanization, by very highly shearing mechanical mixers (sold for example by Brabender)
L'invention est un procédé de synthèse de silice précipitée à partir d'une solution aqueuse comprenant un ion silicate et un cation alcalin, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la précipitation de l'ion silicate par un acide organique lourd comportant plus de quatre atomes de carbone.  The invention is a process for the synthesis of silica precipitated from an aqueous solution comprising a silicate ion and an alkaline cation, said process being characterized in that it comprises the precipitation of the silicate ion by a heavy organic acid comprising more than four carbon atoms.
Il s'avère que les silices précipitées fabriqués par un tel procédé sont de dispersion particulièrement aisée dans les élastomères et que leur inclusion dans le mélange élastomérique se trouve facilitée.  It turns out that the precipitated silicas produced by such a process are particularly easy to disperse in the elastomers and that their inclusion in the elastomeric mixture is facilitated.
Cette découverte imprévisible constitue un aspect essentiel de l'invention.  This unpredictable discovery is an essential aspect of the invention.
Avantageusement un tel procédé comprend au moins l'une des étapes suivantes : Advantageously, such a method comprises at least one of the following steps:
• on met intimement en contact dans un réacteur chimique un pied de cuve contenant une solution aqueuse de silicate alcalin et un acide organique lourd ; An alkali silicate aqueous solution and a heavy organic acid are intimately contacted in a chemical reactor;
· on ajoute simultanément au milieu réactionnel un débit d'une solution aqueuse de silicate alcalin et un débit d'un acide organique lourd.  A flow of an aqueous solution of alkali silicate and a flow rate of a heavy organic acid are added simultaneously to the reaction medium.
Avantageusement ledit acide organique lourd comprend plus de six atomes de carbone et préférentiellement plus de huit atomes de carbones. Avantageusement ledit acide organique lourd est peu ou pas soluble dans l'eau.Advantageously, said heavy organic acid comprises more than six carbon atoms and preferably more than eight carbon atoms. Advantageously said heavy organic acid is little or not soluble in water.
Par peu soluble dans l'eau on comprendra que sa solubilité en milieu aqueux est inférieure à 1% en poids, plus avantageusement inférieure à 0,2 % en poids et encore plus avantageusement inférieure à 0.01% en poids. By being slightly soluble in water it will be understood that its solubility in an aqueous medium is less than 1% by weight, more preferably less than 0.2% by weight and even more preferably less than 0.01% by weight.
Avantageusement le sel alcalin dudit acide organique lourd est soluble dans l'eau. Advantageously, the alkaline salt of said heavy organic acid is soluble in water.
Avantageusement ledit acide organique lourd est un échangeur d'ions liquide. Advantageously, said heavy organic acid is a liquid ion exchanger.
Avantageusement on récupère l'acide organique lourd à partir de la solution aqueuse de son sel alcalin en le déplaçant de son sel alcalin par un acide de façon à récupérer l'acide libre.  Advantageously, the heavy organic acid is recovered from the aqueous solution of its alkaline salt by displacing its alkaline salt with an acid so as to recover the free acid.
Avantageusement ladite récupération est mise en oeuvre par cristallisation, absorption, adsorption, échange d'ion, filtration, procédé membranaire, décantation ou extraction liquide-liquide.  Advantageously, said recovery is carried out by crystallization, absorption, adsorption, ion exchange, filtration, membrane process, decantation or liquid-liquid extraction.
Avantageusement ladite récupération est mise en œuvre par osmose inverse, ultrafiltration, microfiltration ou nano filtration.  Advantageously, said recovery is carried out by reverse osmosis, ultrafiltration, microfiltration or nano filtration.
Avantageusement ladite récupération est effectuée sur les eaux mères de la précipitation de l'ion silicate, après avoir séparé lesdites eaux de la silice précipitée par filtration et éventuellement lavé le gâteau obtenu.  Advantageously, said recovery is carried out on the mother liquors of the precipitation of the silicate ion, after separating said waters from the precipitated silica by filtration and optionally washing the cake obtained.
Avantageusement on récupère l'acide organique lourd à partir de la solution aqueuse de son sel alcalin en le déplaçant de son sel alcalin par un acide de façon à récupérer l'acide libre dans le mélange issu de la synthèse contenant la silice précipitée.  Advantageously, the heavy organic acid is recovered from the aqueous solution of its alkaline salt by displacing it from its alkaline salt with an acid so as to recover the free acid in the mixture resulting from the synthesis containing the precipitated silica.
Avantageusement cette dernière récupération se fait par décantation de l'acide ou extraction liquide liquide.  Advantageously this latter recovery is by decantation of the acid or liquid liquid extraction.
Avantageusement ledit acide organique lourd tourne en boucle dans le procédé. Suivant une voie particulièrement avantageuse de réalisation de l'invention l'acide organique lourd est un échangeur de cations liquide.  Advantageously, said heavy organic acid is looped in the process. According to a particularly advantageous embodiment of the invention the heavy organic acid is a liquid cation exchanger.
Avantageusement le sel alcalin de l'échangeur de cation liquide est totalement soluble en milieu aqueux alcalin.  Advantageously, the alkaline salt of the liquid cation exchanger is completely soluble in an aqueous alkaline medium.
Avantageusement ladite fabrication fait intervenir les étapes suivantes :  Advantageously, said manufacturing involves the following steps:
• une suspension de nanoparticules de silice amorphe dans l'eau est réalisée par neutralisation d'une solution aqueuse du silicate alcalin par l'échangeur de cations liquide.  A suspension of amorphous silica nanoparticles in water is produced by neutralization of an aqueous solution of the alkali silicate by the liquid cation exchanger.
• les nanoparticules de silice amorphe dans l'eau sont coagulées ou agrégées de manière à conduire à des agglomérats et des agrégats de nanoparticules de silice microscopiques sous l'effet d'une augmentation de la concentration de sel alcalin de l'échangeur de cations liquide dans l'eau  The nanoparticles of amorphous silica in water are coagulated or aggregated so as to lead to agglomerates and aggregates of microscopic silica nanoparticles under the effect of an increase in the concentration of alkaline salt of the liquid cation exchanger in water
• les agglomérats et agrégats de nanoparticules de silice sont renforcés et rigidifiés par un dépôt supplémentaire de silice sur leur surface. Avantageusement la synthèse de la silice précipitée comprend un déplacement du sel alcalin de l'acide silicique constituant le silicate en solution aqueuse par un échangeur de cation liquide de façon à diminuer le pH de ladite solution et à provoquer la séparation d'une phase solide de silice amorphe distincte de la phase aqueuse. Agglomerates and aggregates of silica nanoparticles are reinforced and stiffened by additional deposition of silica on their surface. Advantageously, the synthesis of the precipitated silica comprises a displacement of the alkaline salt of the silicic acid constituting the silicate in aqueous solution by a liquid cation exchanger so as to reduce the pH of said solution and to cause the separation of a solid phase of amorphous silica distinct from the aqueous phase.
Avantageusement la silice précipitée est principalement composé de silice précipitée présentant une surface spécifique BET comprise entre 50 et 350 m2/g, une surface CTAB comprise entre 40 et 320 m2/g et un volume poreux supérieur à 0,7 cm3/g.  Advantageously, the precipitated silica is mainly composed of precipitated silica having a BET specific surface area of between 50 and 350 m 2 / g, a CTAB surface area of between 40 and 320 m 2 / g and a pore volume greater than 0.7 cm 3 / g.
.Avantageusement la dispersion de ces agglomérats dans une matrice  Advantageously the dispersion of these agglomerates in a matrix
élastomérique ramène à une dispersion de ceux-ci supérieure à une Zvalue de 70 mesurée selon la norme ASTM D7723-11. The elastomeric material results in a dispersion thereof greater than a Zvalue of 70 measured according to ASTM D7723-11.
Avantageusement, les silices obtenues par le procédé suivant l'invention  Advantageously, the silicas obtained by the process according to the invention
permettrons l'obtention d'une dispersion des agglomérats dans une matrice élastomérique supérieure à une Zvalue de 80 mesurée selon la norme ASTM D7723-11 , et de préférence supérieure à une Zvalue de 90. allow to obtain a dispersion of the agglomerates in an elastomeric matrix greater than a Zvalue of 80 measured according to the ASTM D7723-11 standard, and preferably greater than a Zvalue of 90.
Avantageusement, les silices obtenues par le procédé suivant l'invention  Advantageously, the silicas obtained by the process according to the invention
permettrons l'obtention d'une dispersion des agglomérats dans une matrice élastomérique supérieure à une Zvalue de 95 mesurée selon la norme ASTM D7723-11 , et de préférence supérieure à une Zvalue de 98. allow to obtain a dispersion of the agglomerates in an elastomeric matrix greater than a Zvalue of 95 measured according to the ASTM D7723-11 standard, and preferably greater than a Zvalue of 98.
Une Zvalue élevée amène de meilleures caractéristiques mécaniques et en particulier une meilleure résistance à l'abrasion du vulcanisât.  A high Zvalue brings better mechanical characteristics and in particular a better resistance to abrasion of the vulcanizate.
Avantageusement suivant l'invention la dispersion sera mesurée après dix minutes de mélange d'une formulation élastomérique dans un mélangeur interne.  Advantageously according to the invention the dispersion will be measured after ten minutes of mixing an elastomeric formulation in an internal mixer.
Avantageusement suivant l'invention la dispersion sera mesurée par un appareil de type dispergrader commercialisé par la marque Alpha Technologies.  Advantageously according to the invention the dispersion will be measured by a dispergrader type apparatus marketed by the Alpha Technologies brand.
Avantageusement suivant l'invention la dispersion sera mesurée dans les conditions décrites ci-dessous à l'exemple 4.  Advantageously according to the invention, the dispersion will be measured under the conditions described below in Example 4.
Avantageusement cette silice précipitée présente une teneur en eau mesurée par la perte au feu dans l'air entre la température ambiante et 105°C comprise entre 2 et 25%.  Advantageously, this precipitated silica has a water content measured by the loss on ignition in the air between room temperature and 105 ° C of between 2 and 25%.
Avantageusement cette silice précipitée présente un taux de cation alcalin libre fixé sur la surface de la silice inférieur à 5% en poids.  Advantageously, this precipitated silica has a free alkaline cation content fixed on the silica surface of less than 5% by weight.
Avantageusement cette silice précipitée présente un taux de cation alcalin libre fixé sur la surface de la silice inférieur à 5000 parties par millions en poids (ppm), de préférence inférieur à 1000 ppm, et encore plus préférentiellement inférieur à 500 ppm. De ce fait le pH de la silice mesurée par une suspension à 5% dans l'eau reste dans une zone acceptable pour les procédés de séchage et de dispersion.  Advantageously, this precipitated silica has a content of free alkaline cation fixed on the surface of the silica of less than 5000 parts per million by weight (ppm), preferably less than 1000 ppm, and even more preferably less than 500 ppm. As a result, the pH of the silica measured by a 5% suspension in water remains in an acceptable range for the drying and dispersing processes.
Avantageusement une suspension à 5% en poids dans l'eau de cette silice précipitée présente un pH inférieur à 8,5, et de préférence compris entre 6,0 et 7,5 Avantageusement cette silice précipitée présente comme impureté principale du sulfate de sodium. Avantageusement sa teneur est inférieure à 2,5% en poids, de préférence inférieure à 0,5 % en poids, et encore plus préférentiellement inférieure à 0,2 % en poids. Advantageously, a suspension at 5% by weight in water of this precipitated silica has a pH of less than 8.5, and preferably between 6.0 and 7.5 Advantageously, this precipitated silica has the main impurity of sodium sulphate. Advantageously its content is less than 2.5% by weight, preferably less than 0.5% by weight, and even more preferably less than 0.2% by weight.
Avantageusement cette silice précipitée présentera un taux d'acide organique lourd salifié ou libre compris entre 10 et 0,1 %, et de préférence compris entre 5 et 0,5 %.  Advantageously, this precipitated silica will have a salified or free organic acid content of between 10 and 0.1%, and preferably between 5 and 0.5%.
Avantageusement pour une meilleure dispersibilité la silice précipitée présente un volume poreux compris entre 0,7 cm3/g et 12,0 cm3/g, et encore plus avantageusement compris entre 1 ,4 et 7,0 cm3/g.  Advantageously, for better dispersibility, the precipitated silica has a pore volume of between 0.7 cm 3 / g and 12.0 cm 3 / g, and even more advantageously between 1.4 and 7.0 cm 3 / g.
D'une façon générale, plus la surface spécifique de la silice précipitée sera grande, plus le volume poreux aura tendance à être élevé.  In general, the larger the surface area of the precipitated silica, the higher the pore volume will tend to be.
Une charge siliceuse dispersée dans un mélange élastomèrique avant réticulation adsorbe fortement les différents ingrédients d'un mélange élastomèrique. Afin de pouvoir le réticuler, on ajoute au mélange des ingrédients comme le polyéthyleneglycol qui bloquent cette surface. Ces produits sont coûteux et doivent être mis en balance du pouvoir renforçant.  A siliceous filler dispersed in an elastomeric mixture before crosslinking strongly adsorbs the various ingredients of an elastomeric mixture. In order to be able to crosslink it, ingredients such as polyethyleneglycol which block this surface are added to the mixture. These products are expensive and must be weighed against the reinforcing power.
Le compromis optimal pour une utilisation de la silice précipitée en tant que charge renforçante mène à la fourchette de surfaces spécifique précitée, surface spécifique BET de la silice comprise entre 50 et 350 m2/g, et surface CTAB comprise entre 40 et 320 m2/g.  The optimal compromise for using the precipitated silica as a reinforcing filler leads to the aforementioned specific surface range, BET specific surface area of the silica of between 50 and 350 m 2 / g, and CTAB surface area of between 40 and 320 m 2 / g .
Avantageusement, la surface spécifique BET de la silice précipitée sera comprise entre 50 et 300 m2/g et la surface CTAB sera comprise entre 40 et 280 m2/g, et de préférence la surface spécifique BET de la silice sera comprise entre 70 et 250 m2/g et la surface CTAB sera comprise entre 40 et 240 m2/g afin d'avoir des performances optimales comme charge renforçante en particulier.  Advantageously, the BET specific surface area of the precipitated silica will be between 50 and 300 m 2 / g and the CTAB surface area will be between 40 and 280 m 2 / g, and preferably the BET specific surface area of the silica will be between 70 and 250 m 2. / g and the CTAB surface will be between 40 and 240 m2 / g to have optimum performance as reinforcing filler in particular.
Encore plus avantageusement la surface spécifique BET de la silice précipitée sera comprise entre 50 et 200 m2/g et la surface CTAB sera comprise entre 40 et 190 m2/g, Even more advantageously, the BET specific surface area of the precipitated silica will be between 50 and 200 m 2 / g and the CTAB surface area will be between 40 and 190 m 2 / g,
L'essentiel des silices précipitées du marché destinées à un usage comme charge dans des élastomères présentent des surfaces de l'ordre de 70 à 175 m2/g. Une gamme classique comprend de plus une silice de surface spécifique autour de 125 m2/g. Most precipitated silicas on the market intended for use as filler in elastomers have surfaces of the order of 70 to 175 m2 / g. A conventional range further comprises a surface area silica of about 125 m 2 / g.
Avantageusement la microporosité de la silice précipitée sera faible, et la surface CTAB sera proche de la surface BET mesurée à l'azote.  Advantageously, the microporosity of the precipitated silica will be low, and the CTAB surface will be close to the BET surface measured with nitrogen.
On caractérise une dispersion de silice précipitée dans un élastomère par la taille moyenne des agrégats résultants après l'opération de dispersion.  A precipitated silica dispersion in an elastomer is characterized by the average size of the resulting aggregates after the dispersion operation.
Avantageusement, les silices précipitées obtenues par le procédé suivant l'invention permettrons l'obtention de tailles moyennes d'agrégats comprises entre 30 nm et 100 nm, et plus avantageusement comprises entre 30 et 80 nm. La taille moyenne des agrégats sera mesurée par XDC (X Ray Disk Centrifugation en anglais). Advantageously, the precipitated silicas obtained by the process according to the invention will make it possible to obtain average sizes of aggregates between 30 nm and 100 nm, and more advantageously between 30 and 80 nm. The average size of the aggregates will be measured by XDC (X Ray Disk Centrifugation).
De façon générale les solutions de silicate alcalin sont ionisées totalement ou partiellement en cations et anions solvatés.  In general, the alkali silicate solutions are ionized totally or partially in solvated cations and anions.
Avantageusement la solution aqueuse dudit silicate alcalin utilisée comme intermédiaire de synthèse ou comme matière première dans le procédé présente une concentration en ledit silicate alcalin supérieure à 1 gramme par litre, préférentiellement supérieure à 3 gramme par litre, encore plus préférentiellement supérieure à 10 gramme par litre. En effet de plus faibles concentrations rendraient le procédé peu économique, du point de vue de l'isolement de l'oxyde ou de l'hydroxyde final pour son usage en tant que produit fini ou comme intermédiaire de synthèse, aussi bien en coûts proportionnels qu'en investissements de fabrication du fait des coûts de concentration et du volume des installations.  Advantageously, the aqueous solution of said alkali silicate used as synthesis intermediate or as raw material in the process has a concentration of said alkali silicate greater than 1 gram per liter, preferably greater than 3 gram per liter, still more preferably greater than 10 gram per liter. . Indeed lower concentrations would make the process uneconomical, from the point of view of the isolation of the final oxide or hydroxide for its use as a finished product or as a synthesis intermediate, both in proportional costs and in manufacturing investments due to concentration costs and the volume of installations.
Avantageusement la silice précipitée est obtenue à l'état solide en tant que produit commercial.  Advantageously, the precipitated silica is obtained in the solid state as a commercial product.
Avantageusement le procédé suivant l'invention comprend une étape d'extraction du cation alcalin ou de son produit salifié par l'échangeur de cations liquide par un échangeur de cations liquide.  Advantageously, the process according to the invention comprises a step of extracting the alkaline cation or its salified product by the liquid cation exchanger by a liquid cation exchanger.
Avantageusement l'étape d'extraction liquide liquide du sel alcalin de l'échangeur de cations liquide sera réalisée par mise en contact d'un milieu réactionnel aqueux contenant la silice précipitée et un sel alcalin de l'échangeur de cations liquide, avec un solvant de ce sel alcalin.  Advantageously, the liquid liquid extraction step of the alkaline salt of the liquid cation exchanger will be carried out by contacting an aqueous reaction medium containing the precipitated silica and an alkaline salt of the liquid cation exchanger with a solvent. of this alkaline salt.
Avantageusement cette étape d'extraction liquide liquide sera réalisée à la fin du procédé de synthèse de la silice précipitée.  Advantageously this liquid liquid extraction step will be performed at the end of the synthesis process of the precipitated silica.
Avantageusement le solvant d'extraction de l'échangeur de cations liquide salifié sera l'échangeur de cations liquide lui-même.  Advantageously, the extraction solvent of the salified liquid cation exchanger will be the liquid cation exchanger itself.
Avantageusement, l'étape d'extraction du cation alcalin par l'échangeur de cations liquide est conduite de façon à obtenir la silice précipitée sous forme d'un solide en suspension aqueuse.  Advantageously, the step of extracting the alkaline cation by the liquid cation exchanger is conducted so as to obtain the precipitated silica in the form of a solid in aqueous suspension.
Un échangeur de cations liquide est un acide organique permettant d'extraire d'une phase aqueuse, par extraction liquide-liquide, des cations métalliques en solution dans des conditions opératoires déterminées.  A liquid cation exchanger is an organic acid for extracting from an aqueous phase, by liquid-liquid extraction, metal cations in solution under specific operating conditions.
Ces conditions opératoires peuvent être des conditions de pH ou de température choisies, ou la présence d'un tiers corps comme un solvant organique.  These operating conditions may be chosen pH or temperature conditions, or the presence of a third body as an organic solvent.
Suivant l'invention, l'échangeur de cations liquide pourra avantageusement être totalement soluble dans la phase aqueuse dans certaines conditions et substantiellement immiscible dans d'autres. En particulier, un acide organique pourra être totalement soluble en phase aqueuse sous la forme de son sel alcalin à pH basique et substantiellement immiscible à la même phase aqueuse à pH plus acide. According to the invention, the liquid cation exchanger may advantageously be totally soluble in the aqueous phase under certain conditions and substantially immiscible in others. In particular, an organic acid may be totally soluble in the aqueous phase in the form of its alkaline salt at basic pH and substantially immiscible in the same aqueous phase at a more acidic pH.
Ceci sera avantageusement le cas d'un acide utilisé pur sans solvant additionel. II pourra constituer un acide de neutralisation du silicate à pH basique en milieu liquide monophasique.  This will advantageously be the case of a pure used acid without additional solvent. It may constitute a silicate neutralization acid at basic pH in a monophasic liquid medium.
Il pourra constituer un extractant et donc un échangeur de cations liquide à pH plus acide.  It may constitute an extractant and therefore a liquid cation exchanger pH more acidic.
Il est particulièrement avantageux d'utiliser un tel schéma pour sa simplicité.  It is particularly advantageous to use such a scheme for its simplicity.
Avantageusement, on considérera qu'un échangeur de cations liquide peut être constitué d'un acide organique de nombre de carbones supérieur à quatre, de préférence supérieur à 6, et encore plus préférentiellement supérieur à 8.  Advantageously, it will be considered that a liquid cation exchanger may consist of an organic acid with a number of carbons greater than four, preferably greater than 6, and even more preferably greater than 8.
L'étape d'extraction peut être réalisée directement sur la solution du silicate alcalin, de façon à obtenir une suspension de silice précipitée séparée d'une solution du cation alcalin dans l'échangeur de cations liquide.  The extraction step can be carried out directly on the solution of the alkali silicate, so as to obtain a suspension of precipitated silica separated from a solution of the alkaline cation in the liquid cation exchanger.
Dans le cas où l'étape d'extraction est réalisée directement sur la solution du silicate alcalin, l'acide conjugué constitué par la silice précipitée ou libre doit avoir un pKa supérieur à celui de l'échangeur de cations liquide.  In the case where the extraction step is carried out directly on the solution of the alkali silicate, the conjugated acid constituted by the precipitated or free silica must have a higher pKa than that of the liquid cation exchanger.
Avantageusement, ce pKa est supérieur d'au moins une unité et plus avantageusement supérieur d'au moins trois unités au pKa de l'échangeur de cations liquide.  Advantageously, this pKa is greater by at least one unit and more advantageously by at least three units higher than the pKa of the liquid cation exchanger.
Avantageusement on régénère l'échangeur de cations liquide dans le procédé en réalisant une contre-extraction ou régénération du cation alcalin par un acide plus puissant que l'échangeur de cations liquide. Avantageusement cet acide est en solution aqueuse et permet d'obtenir une solution de son sel alcalin en solution aqueuse. Avantageusement cet acide de régénération à un pKa inférieur à celui de l'échangeur de cations liquide. Avantageusement, ce pKa est inférieur d'au moins une unité et plus avantageusement inférieur d'au moins trois unités au pKa de l'échangeur de cations liquide.  Advantageously, the liquid cation exchanger is regenerated in the process by counterextracting or regenerating the alkaline cation with a more potent acid than the liquid cation exchanger. Advantageously, this acid is in aqueous solution and makes it possible to obtain a solution of its alkaline salt in aqueous solution. Advantageously, this regeneration acid has a pKa lower than that of the liquid cation exchanger. Advantageously, this pKa is less than at least one unit and more preferably at least three units lower than the pKa of the liquid cation exchanger.
Avantageusement l'échangeur de cations liquide tourne en boucle dans le procédé entre la régénération et la précipitation.  Advantageously, the liquid cation exchanger turns in a loop in the process between the regeneration and the precipitation.
L'échangeur de cations liquide utilisable pour la présente invention sera toute substance organique liquide ou en solution organique présentant un proton labile échangeable par un cation, et sera plus avantageusement compris dans les groupes des acides phosphoriques, des acides carboxyliques, et des acides sulfoniques.  The liquid cation exchanger used for the present invention will be any organic substance that is liquid or in organic solution having a cation exchangeable exchangeable proton, and will be more advantageously included in the groups of phosphoric acids, carboxylic acids, and sulphonic acids.
Ces produits seront utilisés purs ou en solution dans un solvant organique ou un mélange de solvants organiques.  These products will be used pure or in solution in an organic solvent or a mixture of organic solvents.
Avantageusement ils seront utilisés purs à l'état liquide.  Advantageously they will be used pure in the liquid state.
Parmi les acides utilisables on notera en particulier : • les esters organiques de l'acide phosphorique mono ou bisubstitués comme l'acide di (2 ethyl-hexyl) phosphorique, Among the acids that can be used, it will be noted in particular: Organic esters of mono or bis-substituted phosphoric acid, such as di (2-ethylhexyl) phosphoric acid,
• les acides carboxyliques à chaîne longue linéaire ou ramifiée comme les acides gras saturés ou insaturés en C6 à C18 tels que l'acide octanoïque, l'acide nonanoïque, l'acide décanoïque, l'acide laurique, l'acide stéarique, l'acide oléique, l'acide ethyl-2 hexanoïque, les acides dits oxo, les acides gras substitués par des radicaux fluors, chlores ou brome comme l'acide perbromooctanoique.  Long-chain or branched-chain carboxylic acids such as saturated or unsaturated C6-C18 fatty acids such as octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, lauric acid, stearic acid, oleic acid, 2-ethyl hexanoic acid, so-called oxo acids, fatty acids substituted with fluoro, chlorine or bromine radicals such as perbromooctanoic acid.
• Les esters organiques de l'acide sulfurique comme le dodecyl sulfate.  • Organic esters of sulfuric acid such as dodecyl sulfate.
· Les acides sulfoniques aromatiques comme le dodécylbenzene sulfonate. · Aromatic sulfonic acids such as dodecylbenzene sulfonate.
On notera que ces molécules présentent en général un effet tensio actif marqué. Parmi les cations alcalins de ces sels on notera par ordre de préférence croissant le lithium, le sodium et le potassium. Leur extractibilité par l'échangeur de cations liquide va en général en croissant dans ce sens. It should be noted that these molecules generally have a marked surfactant effect. Of the alkaline cations of these salts, lithium, sodium and potassium are preferably listed in order of preference. Their extractibility by the liquid cation exchanger is generally increasing in this direction.
On pourra également utiliser les cations rubidium et césium.  Rubidium and cesium cations can also be used.
Parmi les acides de régénération utilisables on notera les acides minéraux les plus courants comme les acides fluorhydrique, chlorhydrique, bromhydrique, iodhydrique, perchlorique, sulfurique, nitrique, phosphorique, carbonique. On pourra également utiliser les acides carboxyliques ou carboniques, les acides sulfoniques ou alkylphosphoriques, ou tout acide dont le sel alcalin est valorisable.  Among the regeneration acids that may be used, the most common mineral acids, such as hydrofluoric, hydrochloric, hydrobromic, hydroiodic, hydrochloric, perchloric, sulfuric, nitric, phosphoric and carbonic acids, will be noted. It is also possible to use carboxylic or carbonic acids, sulphonic or alkylphosphoric acids, or any acid whose alkaline salt is recoverable.
On choisira de préférence les acides phosphorique, sulfurique, carbonique ou chlorhydrique.  Phosphoric, sulfuric, carbonic or hydrochloric acids are preferably chosen.
Un procédé selon l'invention comporte avantageusement au moins une étape d'extraction du cation alcalin par un échangeur de cations liquide.  A process according to the invention advantageously comprises at least one step of extracting the alkaline cation by a liquid cation exchanger.
Avantageusement il comprend une deuxième étape de régénération de l'échangeur de cations liquide en réalisant une contre-extraction liquide-liquide du cation alcalin par un acide plus puissant que l'échangeur de cations liquide, de sorte à former un sel alcalin dudit acide.  Advantageously, it comprises a second regeneration step of the liquid cation exchanger by performing a liquid-liquid counter-extraction of the alkaline cation with a more potent acid than the liquid cation exchanger, so as to form an alkaline salt of said acid.
L'étape d'extraction du cation alcalin se fait avantageusement dans une première étape d'extraction liquide-liquide du cation alcalin de sa solution aqueuse, l'échangeur de cations liquide déplaçant la silice de son silicate alcalin.  The step of extracting the alkaline cation is advantageously in a first liquid-liquid extraction step of the alkaline cation of its aqueous solution, the liquid cation exchanger displacing the silica of its alkali silicate.
Suivant une voie de réalisation privilégiée de l'invention, le sel alcalin de l'échangeur de cations liquide est avantageusement recueilli sous forme de sa solution dans un excès d'échangeur de cations liquide. L'échangeur de cations liquide pur sert lui-même de solvant d'extraction de son sel alcalin.  According to a preferred embodiment of the invention, the alkaline salt of the liquid cation exchanger is advantageously collected in the form of its solution in an excess of liquid cation exchanger. The pure liquid cation exchanger itself serves as a solvent for extracting its alkaline salt.
On obtient ainsi des coefficients de partage particulièrement favorables.  Particularly favorable partition coefficients are thus obtained.
Les coefficients de partage obtenu sont aisément supérieurs à 2. Ils peuvent être supérieurs à 5, voire à 10. Avantageusement on choisira des échangeurs de cations liquide peu soluble ou très peu solubles dans l'eau afin d'améliorer et de rendre plus facile la récupération du sel alcalin de ceux-ci et de l'acide en solution. The partition coefficients obtained are easily greater than 2. They can be greater than 5 or even 10. Advantageously, liquid cation exchangers which are sparingly soluble or very slightly soluble in water will be chosen in order to improve and make easier the recovery of the alkaline salt thereof and of the acid in solution.
Cette solubilité dans l'eau dans les conditions du procédé sera avantageusement inférieure à 2000 parties par millions en poids (ppm), plus préférentiellement inférieure à 200 ppm, et encore plus préférentiellement inférieure à 20 ppm.  This solubility in water under the conditions of the process will advantageously be less than 2000 parts per million by weight (ppm), more preferably less than 200 ppm, and even more preferably less than 20 ppm.
Cette opération se fait avantageusement dans une colonne d'extraction liquide liquide ou dans un ou plusieurs mélangeurs décanteurs.  This operation is advantageously in a liquid liquid extraction column or in one or more settling mixers.
La colonne d'extraction liquide liquide devra être à même de traiter des suspensions aqueuses de silice précipitées. On optera par exemple pour une colonne agitée (de type Kuhni ou RDC (Rotating Disk Contactor en anglais). On pourra également choisir une colonne puisée.  The liquid liquid extraction column must be able to treat precipitated aqueous suspensions of silica. For example, we will opt for a stirred column (such as Kuhni or RDC (Rotating Disk Contactor) or we can choose a pulsed column.
Sans sortir du cadre de la présente invention, le sel alcalin de l'échangeur de cations liquide pourra être extrait par un solvant ou un mélange de solvants extractants différents de l'échangeur de cations liquide pur. En particulier il peut s'agir d'un mélange de l'échangeur de cations liquide et d'un autre solvant ou mélange de solvants.  Without departing from the scope of the present invention, the alkaline salt of the liquid cation exchanger may be extracted with a solvent or a mixture of extractant solvents different from the pure liquid cation exchanger. In particular it may be a mixture of the liquid cation exchanger and another solvent or mixture of solvents.
Ce solvant pourra être choisi dans le groupe comprenant les esters, les éthers et les cétones et de préférence les dérivés aliphatiques et aromatiques de ceux-ci. En ce qui concerne les esters aliphatiques on peut utiliser en particulier les formiates, les acétates, les propionates, les butyrates, les oxalates, les phosphates et lactates (cyclohexyl acétate, furfuryl acétate, amyl acétate), les cétones aliphatiques , on pourra citer tout particulièrement les methyl ethyl cetone, methyl isobutyl cetone, methyl cyclohexanone, dimethyl cyclohexanone, des alcools (iso-butanol, pentanol, octanol, dodecanol, methyl cyclohexanol, 2-ethyl hexanol), des acides carboxyliques (acide octanoïques, acides naphténiques). D'autres liquides organiques peuvent être utilisés, tels que le tributyl phosphate, le trioctyl phosphate, l'oxyde de trioctyl phosphine, les esters de l'acide phosphoniques, le dimethyl phtalate, le diethyl oxalate, les acides aryle sulfoniques, les hydroxyoximes, les dérivés des oximes, les beta dicétones, les alkylaryl sulfonamides, les aminés primaires, secondaires, tertiaires, quaternaires, etc. Comme autre type de solvants — utilisables-figurent les- solvants-aromatiques ou hydrocarbures "benzéniques comme le xylène et le toluène. Les dérivés halogénés et notamment chlorés de ces solvants peuvent aussi être employés par exemple le chlorobenzéne. Par ailleurs, un autre type de solvants utilisables est celui des carbures aliphatiques halogénés ou hydrocarbures alicycliques halogénés. On peut mentionner comme solvants envisageables les carbures éthyléniques halogénés. On pourra citer particulièrement dans ce cas le dichloréthylène, le trichloréthylène et le tétrachloréthylène. This solvent may be chosen from the group comprising the esters, the ethers and the ketones and preferably the aliphatic and aromatic derivatives thereof. As regards the aliphatic esters, formates, acetates, propionates, butyrates, oxalates, phosphates and lactates (cyclohexyl acetate, furfuryl acetate, amyl acetate) and aliphatic ketones can be used in particular. especially methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl cyclohexanone, dimethyl cyclohexanone, alcohols (iso-butanol, pentanol, octanol, dodecanol, methyl cyclohexanol, 2-ethyl hexanol), carboxylic acids (octanoic acid, naphthenic acids). Other organic liquids can be used, such as tributyl phosphate, trioctyl phosphate, trioctyl phosphine oxide, phosphonic acid esters, dimethyl phthalate, diethyl oxalate, aryl sulfonic acids, hydroxyoximes, derivatives of oximes, beta-diketones, alkylaryl sulfonamides, primary, secondary, tertiary, quaternary amines, etc. As other solvents - usable-les solvents are aromatic hydrocarbons or "benzene such as xylene and toluene Halogenated and including chlorinated derivatives of these solvents may also be employed for example chlorobenzene Moreover, another type of.. Suitable solvents are halogenated aliphatic carbides or halogenated alicyclic hydrocarbons, mention may be made of halogenated ethylenic carbons, particularly in this case dichlorethylene, trichlorethylene and tetrachlorethylene.
On utilisera en particulier les hydrocarbures aliphatiques linéaires ou ramifiés comme les coupes pétrolières de type essences, essences F, gasoil lourd ou léger, kérosènes, etc.. ou les hydrocarbures comme les hexanes, heptane, octane, décane, dodécanes, et leurs homologues plus lourds. It will be used in particular linear or branched aliphatic hydrocarbons such as petroleum fractions of gasoline type, F species, heavy or light gas oil, kerosene, etc. or hydrocarbons such as hexanes, heptane, octane, decane, dodecanes, and their heavier counterparts.
Avantageusement on choisira des solvants peu ou pas inflamables. Ceux-ci peuvent êtres des solvants chlorés. Ce peuvent être des solvants dont le point éclair est suffisamment élevé comme les gas oil ou kérosènes.  Advantageously, solvents will be chosen which are not very or not flammable. These can be chlorinated solvents. These can be solvents whose flash point is sufficiently high as gas oil or kerosene.
Avantageusement le point éclair du solvant sera supérieur à la température la plus élevée régnant dans le procédé. Cette température peut être une température réactionnelle ou une température de paroi en contact avec le solvant ou risquant de l'être.  Advantageously, the flash point of the solvent will be higher than the highest temperature prevailing in the process. This temperature may be a reaction temperature or a wall temperature in contact with the solvent or likely to be.
Avantageusement le point éclair du solvant sera supérieur à 110 °C, préférentiel lement supérieur à 150 °C, encore plus préférentiellement supérieur à 170 °C.  Advantageously, the flash point of the solvent will be greater than 110 ° C, preferably higher than 150 ° C, even more preferably greater than 170 ° C.
Tous les solvants décrits ci-dessus peuvent bien entendu être utilisés seuls ou en combinaisons.  All the solvents described above can of course be used alone or in combination.
Avantageusement le coefficient de partage K du cation alcalin entre la phase aqueuse et le solvant organique de l'échangeur de cations liquide ou de son sel sera supérieur à 0,01 , en faveur de la phase organique, plus avantageusement supérieur à 0,1 , et encore plus avantageusement supérieur à 1 ,0 en faveur de cette dernière.  Advantageously, the partition coefficient K of the alkaline cation between the aqueous phase and the organic solvent of the liquid cation exchanger or its salt will be greater than 0.01, in favor of the organic phase, more preferably greater than 0.1, and still more preferably greater than 1.0 in favor of the latter.
Qechangeur j Qaqueux  Qhanging j Qaqueux
Qec angeur es{ |a concentration volumique molaire du cation dans l'échangeu de cations liquide, Caqueux est la concentration volumique molaire du cation dans la solution aqueuse de sel alcalin de l'oxyde considéré. Qec angeur es {| At molar volume concentration of the cation in the liquid cation exchange, aqueous C is the molar volume concentration of the cation in the aqueous alkali salt solution of the oxide of interest.
Avantageusement, le rapport volumique R de phase de la phase aqueuse sur la phase d'échangeur de cations liquide mis en contact dans le procédé sera supérieur à 1, de préférence supérieur à 3, et encore plus préférentiellement supérieur à 10.  Advantageously, the volume ratio R of phase of the aqueous phase on the liquid cation exchanger phase brought into contact in the process will be greater than 1, preferably greater than 3, and even more preferably greater than 10.
Avantageusement, le produit R*K mesuré dans les conditions de concentrations et de débits volumiques les plus défavorables survenant dans le procédé sera supérieur à 1 , avantageusement supérieur à 2, et plus avantageusement supérieur à 4.  Advantageously, the product R * K measured under the conditions of the most unfavorable concentrations and flow rates occurring in the process will be greater than 1, advantageously greater than 2, and more preferably greater than 4.
On sait en effet que lors d'une extraction liquide liquide multiétagée, les coefficients de partage et les débits volumiques varient suivant le point considéré le long du parcours d'extraction.  Indeed, it is known that during a multi-stage liquid liquid extraction, the partition coefficients and the volume flow rates vary according to the point considered along the extraction path.
Avantageusement les traces d'échangeur de cations -liquide-et-de -son-sel- alcalin encore présentes dans le raffinât après extraction sont elles-mêmes extraites, recueillies et recyclées par un solvant organique agissant par extraction liquide-liquide sur ledit raffinât.  Advantageously, the traces of cation exchanger-liquid-and-salt-alkali still present in the raffinate after extraction are themselves extracted, collected and recycled by an organic solvent acting by liquid-liquid extraction on said raffinate.
Ce processus peut comprendre un déplacement du sel d'échangeur de cations présent dans les eaux mères à l'état de traces par un acide relativement plus fort à un pH adéquat.  This process may include displacing the cation exchange salt present in the trace mother liquors with a relatively stronger acid at an adequate pH.
On peut en particulier utiliser à ce stade de l'acide sulfurique, ne laissant que des traces de sulfates dans le produit final. Ceux ci comme le sulfate de sodium sont des impuretés couramment acceptées et connues par l'utilisateur, comme un pneumaticien. La concentration en échangeur de cations liquide dans le produit final peut ainsi être limitée à moins de 1000 parties par millions en poids (ppm), ou même à moins de 100 ppm, voire moins de 10 ppm. In particular sulfuric acid can be used at this stage, leaving only traces of sulphates in the final product. These as sodium sulphate are impurities commonly accepted and known by the user, as a pneumatician. The concentration of liquid cation exchanger in the final product can thus be limited to less than 1000 parts per million by weight (ppm), or even less than 100 ppm, or even less than 10 ppm.
La deuxième étape ou étape de régénération de l'échangeur de cations liquide se fait avantageusement par extraction liquide-liquide du cation présent dans l'extrait organique issu de la première étape par contact avec une solution aqueuse de l'acide de régénération. Cette opération se fait avantageusement dans une colonne d'extraction liquide liquide comme une colonne à plateaux, ou dans un ou plusieurs mélangeurs décanteurs. Elle peut aussi se faire dans un décanteur centrifuge. Le sel alcalin de l'acide de régénération peut être obtenu directement en solution aqueuse concentrée voire à l'état cristallisé.  The second step or step of regeneration of the liquid cation exchanger is advantageously by liquid-liquid extraction of the cation present in the organic extract from the first step by contact with an aqueous solution of the regeneration acid. This operation is advantageously in a liquid liquid extraction column such as a plate column, or in one or more settling mixers. It can also be done in a centrifugal decanter. The alkaline salt of the regeneration acid can be obtained directly in concentrated aqueous solution or even in the crystallized state.
Le sel alcalin de l'acide de régénération peut à ce stade être simplement valorisé après une éventuelle concentration dans un concentrateur simple ou multiple effet pouvant faire intervenir une recompression mécanique de vapeur, et/ou une étape de cristallisation, filtration et séchage. Ce peut en particulier être le cas d'un phosphate ou d'un sulfate de sodium.  The alkaline salt of the regeneration acid can at this point simply be upgraded after a possible concentration in a single or multiple concentrator effect that may involve a mechanical vapor recompression, and / or a crystallization step, filtration and drying. This can in particular be the case of a phosphate or a sodium sulphate.
On peut inclure dans le procédé une troisième étape de dissociation du sel alcalin finalement obtenu à l'issue de l'étape de régénération.  It is possible to include in the process a third dissociation step of the alkaline salt finally obtained at the end of the regeneration step.
Cette étape peut en particulier être constituée soit :  This step may in particular be constituted either:
• d'une électrolyse de la solution aqueuse de ce sel de façon à obtenir une solution d'hydroxyde alcalin et éventuellement l'acide de régénération. L'acide de régénération est dans ce cas avantageusement de l'acide chlorhydrique. La solution alcaline peut être utilisée et recyclée dans le procédé pour réaliser l'attaque d'un minerai et l'obtention d'un silicate alcalin,  • an electrolysis of the aqueous solution of this salt so as to obtain an alkaline hydroxide solution and optionally the regeneration acid. In this case, the regeneration acid is advantageously hydrochloric acid. The alkaline solution can be used and recycled in the process to effect the etching of an ore and to obtain an alkali silicate,
• d'un isolement du sel formé et de son recyclage dans une étape d'attaque d'un minerai comme une fusion alcaline à haute température pour obtenir le silicate alcalin.  • Isolation of the formed salt and its recycling in a step of attacking an ore such as an alkaline melting at high temperature to obtain the alkali silicate.
Avantageusement cette troisième étape comprend les étapes suivantes :  Advantageously, this third step comprises the following steps:
• le cation alcalin du silicate est transformé en une solution aqueuse d'halogénure alcalin par déplacement d'un sel alcalin d'un acide intermédiaire moins fort que l'halogénure d'hydrogène aqueux ;  The alkaline cation of the silicate is converted into an aqueous alkaline halide solution by displacing an alkaline salt of a lower acid intermediate than the aqueous hydrogen halide;
• la silice amorphe est formée par précipitation de l'ion silicate par l'acide intermédiaire ou par la solution d'halogénure d'hydrogène ;  The amorphous silica is formed by precipitation of the silicate ion by the intermediate acid or by the hydrogen halide solution;
• la solution d'halogénure alcalin séparée de la silice amorphe est électrolysée de façon à obtenir une solution aqueuse d'hydroxyde alcalin, et de l'halogène et de l'hydrogène libres, ou l'hydrure d'halogène libre ou en solution aqueuse  The alkaline halide solution separated from the amorphous silica is electrolyzed so as to obtain an aqueous solution of alkaline hydroxide, and free halogen and hydrogen, or free halogen hydride or in aqueous solution
Ce déplacement d'un sel alcalin d'un acide organique lourd moins fort que l'halogénure d'hydrogène aqueux est réalisé avantageusement sur une solution du sel d'acide organique lourd obtenu à l'issue de l'étape de précipitation de la silice. Avantageusement cette solution est constituée par une solution organique de ce sel obtenue par extraction liquide liquide de celui-ci dans les eaux mères de la précipitation. This displacement of an alkaline salt of a heavy organic acid that is less intense than the aqueous hydrogen halide is advantageously carried out on a solution of the heavy organic acid salt obtained at the end of the silica precipitation step. . Advantageously, this solution consists of an organic solution of this salt obtained by liquid liquid extraction thereof in the mother liquors of the precipitation.
Avantageusement le silicate alcalin est régénéré par contact d'une matière première minérale siliceuse et de la solution aqueuse d'hydroxyde alcalin obtenue  Advantageously, the alkali silicate is regenerated by contact with a siliceous mineral raw material and with the aqueous solution of alkaline hydroxide obtained
Avantageusement ladite solution aqueuse de l'hydrure d'halogène obtenue est utilisée pour acidifier indirectement ledit silicate par déplacement d'un sel alcalin d'un acide de précipitation organique lourd moins fort que l'halogénure d'hydrogène aqueux.  Advantageously, said aqueous halogen hydride solution obtained is used to indirectly acidify said silicate by displacing an alkaline salt of a lower heavy organic precipitation acid than the aqueous hydrogen halide.
Avantageusement le cation alcalin est choisi parmi un au moins des cations lithium, sodium et potassium.  Advantageously, the alkaline cation is chosen from at least one of lithium, sodium and potassium cations.
Avantageusement l'halogène est le chlore.  Advantageously, the halogen is chlorine.
On obtient ainsi des procédés ne faisant appel qu'à des opérations bien connues, peu coûteuses comme l'extraction liquide, sans intermédiaires chers. On peut valoriser tout type d'acide et de cation alcalin, indépendamment de l'acide utilisé pour la précipitation ou le déplacement de la silice sans aucune pollution de celle-ci. Ceci permet avantageusement d'utiliser des acides de régénération autrement proscrits pour leurs effets secondaires, comme l'acide chlorhydrique dont les effets en corrosion dans l'oxyde final sont bien connus et interdisent son utilisation dans le pneumatique en contact avec les carcasses métalliques.  Processes are thus obtained using only well-known, inexpensive operations such as liquid extraction, without expensive intermediates. Any type of acid and alkaline cation can be valorized, independently of the acid used for the precipitation or displacement of the silica without any pollution thereof. This advantageously allows the use of regeneration acids otherwise prohibited for their side effects, such as hydrochloric acid whose corrosion effects in the final oxide are well known and prohibit its use in the tire in contact with the metal carcasses.
Ceci permet également d'obtenir intermédiairement des suspensions de silice précipitée plus faciles à isoler par filtration car ne nécessitant plus de lavage, et des produits finaux plus purs, très purs ou extrêmement purs.  This also makes it possible to obtain intermediates precipitated silica suspensions easier to isolate by filtration because no longer requiring washing, and final products purer, very pure or extremely pure.
La concentration en sel alcalin résiduel pourra être de préférence inférieure à 0.5 % en poids dans le produit final, avantageusement inférieure à 0.2%, voire inférieure à 0.05%.  The residual alkali salt concentration may preferably be less than 0.5% by weight in the final product, advantageously less than 0.2%, or even less than 0.05%.
Cela supprime également les rejets de solutions de sels alcalins dans l'environnement, et constitue donc un procédé vert ou écologique.  This also eliminates the release of alkaline salt solutions into the environment, and is therefore a green or ecological process.
Le procédé de précipitation de la silice est avantageusement réalisé en plusieurs étapes successives.  The precipitation process of the silica is advantageously carried out in several successive stages.
Dans une première étape, une suspension de nanoparticules de silice, ou sol, est réalisée, par neutralisation d'une solution de silicate alcalin par l'échangeur de cation liquide.  In a first step, a suspension of silica nanoparticles, or sol, is produced by neutralization of an alkali silicate solution by the liquid cation exchanger.
Les nanoparticules sont ensuite coagulées ou agrégés sous agitation, par une augmentation de la force ionique de la solution sous l'effet d'une augmentation de la concentration de la solution en sel alcalin de l'échangeur de cations liquide, conduisant à des flocs ou agrégats ou grappes de nanoparticules de silice microscopiques précurseurs des grappes finales de la silice précipitée.  The nanoparticles are then coagulated or aggregated with stirring, by increasing the ionic strength of the solution under the effect of an increase in the concentration of the alkali salt solution of the liquid cation exchanger, resulting in flocs or clusters or clusters of microscopic silica nanoparticles precursors of the final clusters of precipitated silica.
Ces agrégats sont ensuite renforcés et rigidifiés par un dépôt supplémentaire de silice sur leur surface, particulièrement au niveau des points de contact entre nanoparticules du fait du rayon de courbure négatif nanométrique survenant à ce point de jonction (phénomène analogue au glissement d'Ostwald). These aggregates are then reinforced and stiffened by an additional silica deposition on their surface, particularly at the points of contact between nanoparticles. makes the nanoscale negative radius of curvature occurring at this junction point (a phenomenon similar to the Ostwald slip).
Cette rigidification permet au solide de résister aux opérations de filtration et de lavage ultérieures, et surtout à l'étape de séchage lors de laquelle les tensions capillaires liées à l'évaporation de l'eau soumettent le floc, agrégat ou grappe à des forces de retrait considérables susceptibles de provoquer son implosion et sa compactation. Un floc ainsi compacté serait indispersible dans un élastomère ou il provoquerait l'apparition de points durs sources de fragilités mécaniques inacceptables.  This stiffening allows the solid to withstand subsequent filtration and washing operations, and especially the drying step in which the capillary tensions associated with the evaporation of water subject the floc, aggregate or cluster to the forces of considerable shrinkage likely to cause its implosion and compacting. A compacted flock would be indispersible in an elastomer or it would cause the appearance of hard points sources of unacceptable mechanical weakness.
Avantageusement la quantité de silice déposée lors du renforcement représente plus de 20% du poids du matériau final, et encore plus avantageusement plus de 50% du poids du matériau final.  Advantageously, the amount of silica deposited during the reinforcement represents more than 20% of the weight of the final material, and still more advantageously more than 50% of the weight of the final material.
Le matériau est ensuite neutralisé, filtré, lavé et séché.  The material is then neutralized, filtered, washed and dried.
La figure 3 schématise ces différentes opérations.  Figure 3 schematizes these different operations.
Plus particulièrement l'étape réactionnelle d'un procédé suivant l'invention sera avantageusement réalisée de la façon suivante.  More particularly, the reaction stage of a process according to the invention will advantageously be carried out as follows.
Un pied de cuve de silicate de sodium dilué contenant 1 à 15 % d'extrait sec, et plus avantageusement contenant 2 à 7 % d'extrait sec est chauffé à la température de la réaction. Celle-ci est avantageusement supérieure à 60 °C et avantageusement comprise entre 75 et 95°C.  A diluted sodium silicate stock having 1 to 15% solids, and more preferably 2 to 7% solids is heated to the reaction temperature. This is advantageously greater than 60 ° C and advantageously between 75 and 95 ° C.
A ce pied de cuve est ajouté graduellement un débit d'échangeur de cation liquide. At this bottom of the tank is gradually added a flow of liquid cation exchanger.
Cette addition dure typiquement entre 30 mn et 2 h 30 par exemple, et peut être coupée de pauses et de mûrissements. This addition typically lasts between 30 minutes and 2 hours 30 minutes, for example, and can be interrupted by breaks and matures.
Durant cette étape un sol se forme et le précipité de silice composé d'agrégats ou grappes de particules du sol apparaît.  During this stage a soil is formed and the silica precipitate composed of aggregates or clusters of soil particles appears.
A la fin de l'ajout, le sodium a été substantiellement neutralisé par l'échangeur de cations liquide.  At the end of the addition, the sodium was substantially neutralized by the liquid cation exchanger.
Le pH est ajusté par exemple entre 7.5 et 9.5.  The pH is adjusted for example between 7.5 and 9.5.
L'échangeur de cations liquide est dans cette étape avantageusement utilisé pur non dilué de façon à se dissoudre totalement dans le milieu aqueux sous forme de son sel de sodium.  In this stage, the liquid cation exchanger is advantageously used pure undiluted so as to dissolve completely in the aqueous medium in the form of its sodium salt.
On évite ainsi la formation d'un milieu biphasique liquide liquide.  This avoids the formation of a biphasic liquid liquid medium.
Au milieu obtenu, on ajoute simultanément, généralement à pH constant, un débit de silicate de sodium dilué et un débit d'échangeur de cations liquide pur, suffisamment lentement pour que l'acide silicique produit se dépose sur la surface des agrégats présents dans le milieu aqueux du réacteur de précipitation.  In the medium obtained, a dilute sodium silicate flow rate and a pure liquid cation exchanger flow rate are added simultaneously, generally at constant pH, slowly enough so that the silicic acid produced is deposited on the surface of the aggregates present in the aqueous medium of the precipitation reactor.
A la fin de cette dernière étape, la silice précipitée est formée.  At the end of this last step, the precipitated silica is formed.
On pourra obtenir des surfaces spécifiques variables du produit final en jouant en particulier sur la dilution initiale du pied de silicate de sodium. Une plus grande dilution augmente la surface spécifique. Variable specific surfaces of the final product can be obtained by playing in particular on the initial dilution of the sodium silicate foot. Greater dilution increases the surface area.
Dans le cas d'un tel procédé, une extraction liquide liquide du sel sodique de l'échangeur de cations liquide prend place après l'étape réactionnelle précédemment décrite.  In the case of such a process, a liquid liquid extraction of the sodium salt of the liquid cation exchanger takes place after the reaction step described above.
Suivant une autre version du procédé, l'étape d'extraction liquide liquide de l'échangeur de cations liquide salifié prend place partiellement ou totalement durant l'étape réactionnelle de synthèse de la silice précipitée.  According to another version of the process, the liquid liquid extraction step of the salified liquid cation exchanger takes place partially or totally during the reaction step of synthesis of the precipitated silica.
Cette étape d'extraction liquide liquide peut être réalisée de différentes façons sans sortir du cadre de la présente invention.  This liquid liquid extraction step can be carried out in various ways without departing from the scope of the present invention.
Par exemple :  For example :
al on pourra avantageusement mettre en contact dans le réacteur en les alimentant simultanément la solution de silicate et la solution d'échangeur de cations liquide en présence d'un solvant d'extraction de l'échangeur de cations liquide salifié, par cointroduction dans le réacteur ou dans une boucle externe. Cette boucle peut comprendre un décanteur d'arrêt de la phase organique avant introduction dans le réacteur.  It may advantageously be brought into contact in the reactor by simultaneously feeding the silicate solution and the liquid cation exchanger solution in the presence of an extraction solvent of the salified liquid cation exchanger, by cointroduction into the reactor. or in an external loop. This loop may comprise a settling tank for stopping the organic phase before introduction into the reactor.
b/ on pourra avantageusement partir d'un pied de cuve contenant un silicate alcalin et le mettre en contact avec la solution d'échangeur de cations liquide en présence d'un solvant d'extraction de l'échangeur de cations liquide salifié. Cette mise en contact peut se faire dans le réacteur ou en boucle externe au réacteur. On réalise la séparation des phases liquides de façon séquencée batch, semi batch ou en continu. Cette séparation continue peut avoir lieu par débordement ou en boucle externe sur un mélangeur décanteur ou un décanteur seul.  b / it may advantageously from a base stock containing an alkali silicate and put it in contact with the liquid cation exchange solution in the presence of an extraction solvent of the salified liquid cation exchanger. This contacting can be done in the reactor or loop external to the reactor. The liquid phases are separated sequentially batchwise, semi-batchwise or continuously. This continuous separation can take place by overflow or in an external loop on a mixer settler or decanter alone.
cl on pourra réaliser une combinaison de ces modes opératoires a et b  It will be possible to perform a combination of these operating modes a and b
Les procédés de mise en contact décrit par l'un des modes opératoires a, b, c décrit précédemment pourront prendre place avantageusement :  The contacting methods described by one of the procedures a, b and c previously described can advantageously take place:
» durant l'étape de synthèse du sol de manière à maîtriser le pH et la force ionique du milieu réactionnel avant ou jusqu'à l'agrégation ou la précipitation de la silice.  During the step of synthesizing the soil so as to control the pH and the ionic strength of the reaction medium before or until the aggregation or precipitation of the silica.
• durant l'étape de renforcement ou rigidification des agrégats.  During the reinforcing or stiffening step of the aggregates.
La figure 1 représente un schéma de bloc d'un exemple d'une première version du procédé selon l'invention. Un flux de sable siliceux 1 est mis en contact (A) avec une solution concentrée de soude 2 de façon à former du silicate de sodium en solution aqueuse 3.  FIG. 1 represents a block diagram of an example of a first version of the method according to the invention. A flow of siliceous sand 1 is brought into contact (A) with a concentrated solution of sodium hydroxide 2 so as to form sodium silicate in aqueous solution 3.
Le silicate, après une éventuelle dilution, est mis en contact (B) avec un acide organique lourd comme de l'acide 2-ethyl hexanoïque 4, de façon à précipiter la silice. Le sel de sodium de l'acide organique passe en solution. Cette solution 5 est mise en contact, après filtration et lavage (C) de la silice précipitée 9, d'acide sulfurique en solution 7 (Etape D). On reforme de cette façon la phase organique 4 composée de l'acide organique lourd insoluble séparé par décantation des eaux mères, qui purifié et régénéré, retourne en étape (B), et une solution aqueuse de sulfate de sodium 6. Avantageusement la sillice sera séchée dans un séchoir flash comme un atomiseur avec des temps de séjour très court. En effet, le sel de l'acide organique carboxylique présente une tendance à la dissociation en acide libre volatil et silanols de surface de la silice salifiés par le sodium. Ces ions silicates de surface produisent une augmentation du pH d'une suspension aqueuse de la silice finale. Alternativement on ajoutera un excès d'acide organique libre afin de saturer le gaz de séchage et éviter cette dérive. The silicate, after any dilution, is contacted (B) with a heavy organic acid such as 2-ethyl hexanoic acid 4, so as to precipitate the silica. The sodium salt of the organic acid goes into solution. This solution is brought into contact, after filtration and washing (C) of the precipitated silica 9, of sulfuric acid in solution 7 (Step D). In this way, the organic phase 4 composed of the insoluble heavy organic acid separated by decantation of the mother liquors, which is purified and regenerated, is reworked in step (B) and an aqueous solution of sodium sulphate. Advantageously, the sillice will be dried in a flash dryer as an atomizer with very short residence times. Indeed, the salt of the organic carboxylic acid has a tendency to dissociate volatile free acid and surface silanols of silica salified with sodium. These surface silicate ions produce an increase in the pH of an aqueous suspension of the final silica. Alternatively an excess of free organic acid will be added in order to saturate the drying gas and prevent this drift.
La figure 2 représente un schéma de bloc d'un exemple d'une deuxième version du procédé selon l'invention.  FIG. 2 represents a block diagram of an example of a second version of the method according to the invention.
Un flux de sable siliceux 11 et du carbonate de sodium 12 sont mis en contact (F) portés à haute température et dissous dans l'eau de façon à former du silicate de sodium en solution aqueuse 13.  A flow of siliceous sand 11 and sodium carbonate 12 are brought into contact (F) carried at high temperature and dissolved in water so as to form sodium silicate in aqueous solution 13.
Le silicate, après une éventuelle dilution, est mis en contact (G) avec un échangeur de cations liquide 14 comme de l'acide di 2-ethylhexyl phosphorique, ou de l'acide 2-ethyl hexanoïque, en large excès. Le sel de sodium de l'échangeur de cations liquide passe en solution organique et est séparé sous forme d'une solution organique liquide 15. Cette solution est mise en contact (E) d'acide phosphorique en solution 11 de façon à former la phase organique 14 composée de l'échangeur de cations liquide purifié et régénéré qui retourne en étape (G), et une solution aqueuse de phosphate de sodium concentrée 10 utilisable comme intermédiaire chimique. La suspension de silice finale 18 éventuellement filtrée et lavée 19 (étape H) est substantiellement débarrassée de son sel de sodium.  The silicate, after any dilution, is brought into contact (G) with a liquid cation exchanger 14 such as di-2-ethylhexyl phosphoric acid, or 2-ethyl hexanoic acid, in large excess. The sodium salt of the liquid cation exchanger passes into organic solution and is separated in the form of a liquid organic solution 15. This solution is brought into contact (E) with phosphoric acid in solution 11 so as to form the phase organic composition composed of the purified and regenerated liquid cation exchanger which returns to step (G), and an aqueous solution of concentrated sodium phosphate which can be used as a chemical intermediate. The final silica suspension 18 optionally filtered and washed 19 (step H) is substantially free of its sodium salt.
La figure 6 représente un schéma de bloc d'un exemple d'une troisième version du procédé selon l'invention. Un flux de sable siliceux 1 est mis en contact (A) avec une solution concentrée de soude 2 de façon à former du silicate de sodium en solution aqueuse 3.  FIG. 6 represents a block diagram of an example of a third version of the method according to the invention. A flow of siliceous sand 1 is brought into contact (A) with a concentrated solution of sodium hydroxide 2 so as to form sodium silicate in aqueous solution 3.
Le silicate, après une éventuelle dilution, est mis en contact (B) avec un échangeur d'ions liquide 4 comme de l'acide di 2-ethylhexyl phosphorique, ou de l'acide 2-ethyl hexanoïque." Le sel de sodium de The silicate, after any dilution, is contacted (B) with a liquid ion exchanger 4 such as di-2-ethylhexyl phosphoric acid, or 2-ethyl hexanoic acid. " The sodium salt of
organique et est séparé sous forme d'une solution organique liquide 5. Cette solution est mise en contact (C) avec de l'acide chlorhydrique en solution 7 de façon à former la phase organique 4 composée de l'échangeur d'ions liquide purifié et régénéré qui retourne en étape (B), et une solution aqueuse de chlorure de sodium concentrée 6 contenant 15 à 25 % d'extrait sec qui part en étape (D). organic and separated in the form of a liquid organic solution 5. This solution is brought into contact (C) with hydrochloric acid in solution 7 so as to form the organic phase 4 composed of the purified liquid ion exchanger and regenerated which returns to step (B), and an aqueous solution of concentrated sodium chloride 6 containing 15 to 25% solids that starts in step (D).
L'étape (D) consiste à électrolyser la solution 6 et à régénérer une solution de soude 2 contenant 10 à 20 % en poids d'extrait sec qui repart en étape (A). L'acide chlorhydrique 7 produit par l'électrolyse (directement au niveau du procédé à membrane en introduisant l'hydrogène gazeux au niveau de la cellule de dégagement du chlore, ou indirectement par la combustion d'un mélange de chlore et d'hydrogène et absorption de l'acide formé dans une phase aqueuse comme la solution de chlorure de sodium faible contenant 5 à 15 % d'extrait sec issue de l'électrolyse) repart vers l'étape de régénération de l'échangeur d'ions ionique (C). Step (D) consists of electrolyzing the solution 6 and regenerating a sodium hydroxide solution 2 containing 10 to 20% by weight of dry extract which starts again in stage (A). Hydrochloric acid 7 produced by electrolysis (directly in the membrane process by introducing hydrogen gas at the chlorine evolution cell, or indirectly by the combustion of a mixture of chlorine and hydrogen and absorption of the acid formed in an aqueous phase such as the weak sodium chloride solution containing at 15% dry extract resulting from the electrolysis) goes back to the regeneration step of the ionic ion exchanger (C).
Avantageusement pour protéger le procédé d'électrolyse et pour éviter la formation d'impuretés organiques qui pourraient s'accumuler dans la boucle du procédé, on procédera à une élimination profonde de l'échangeur d'ion liquide contenu dans la solution de chlorure de sodium 6 avant l'étape suivante D et après l'étape C.  Advantageously to protect the electrolysis process and to avoid the formation of organic impurities which could accumulate in the process loop, deep elimination of the liquid ion exchanger contained in the sodium chloride solution will be carried out 6 before the next step D and after step C.
Cette épuration pourra se faire par extraction liquide liquide avec un solvant organique comme une coupe hydrocarbonée insoluble. L'échangeur d'ions liquide est récupéré par un lavage à la soude de l'extrait et réinjecté dans le procédé.  This purification can be done by liquid liquid extraction with an organic solvent such as an insoluble hydrocarbon fraction. The liquid ion exchanger is recovered by washing the extract with sodium hydroxide and reinjected into the process.
Elle pourra aussi se faire par exemple par passage de la saumure 6 sur une résine échangeuse d'anions faible ou fort et fixation de l'échangeur d'ion liquide sur celle ci. La résine est régénérée après usage et l'échangeur d'ion liquide est récupéré et recyclé.  It may also be done for example by passing the brine 6 on a weak or strong anion exchange resin and fixing the liquid ion exchanger on it. The resin is regenerated after use and the liquid ion exchanger is recovered and recycled.
Elle pourra aussi se faire par exemple par passage de la saumure 6 sur un adsorbant comme un charbon actif et adsorption de l'échangeur d'ion liquide sur celui ci. Le charbon est régénéré après usage par de la vapeur d'eau et l'échangeur d'ion liquide est récupéré et recyclé.  It may also be done for example by passing brine 6 on an adsorbent such as activated carbon and adsorption of the liquid ion exchanger on it. The coal is regenerated after use with water vapor and the liquid ion exchanger is recovered and recycled.
D'une façon générale on préférera faire travailler le procédé d'épuration sur une saumure 6 acidifiée de façon à déplacer tout l'échangeur d'ion liquide de son sel alcalin.  In general, it will be preferred to operate the purification process on an acidified brine 6 so as to move the entire liquid ion exchanger of its alkaline salt.
L'étape (E) est une étape de purification de la solution ou suspension 8 de silice issue de l'étape (B). Elle peut par exemple être constituée par une extraction liquide -liquide à pH 2 par une essence de pétrole. L'échangeur d'ions liquide est récupéré par un lavage à la soude de l'extrait d'essence de pétrole et réinjecté dans le procédé.  Step (E) is a step of purifying the silica solution or suspension 8 from step (B). It may for example be constituted by a liquid extraction liquid at pH 2 by petrol. The liquid ion exchanger is recovered by washing the petroleum spirit extract with sodium hydroxide and reinjected into the process.
La solution ou suspension finale 9 est substantiellement débarrassée de sel de sodium.  The final solution or suspension 9 is substantially free of sodium salt.
Exemple 1 Example 1
Une précipitation est effectuée dans un réacteur en acier inoxydable d'un volume de Precipitation is carried out in a stainless steel reactor with a volume of
1.0 litre, présentant un système d'agitation constitué d'une turbine dite tripale de 60 mm de diamètre et présentant une double enveloppe pour thermostatisation. On y introduit sous agitation à température ambiante 305.5 millilitres d'eau distillée puis 50 millilitres de solution aqueuse de silicate de sodium avec un ratio en poids de Si02/Na20 de 3,25 et contenant 370 g de Si02 par litre. 1.0 liter, having a stirring system consisting of a so-called three-bladed turbine of 60 mm in diameter and having a double envelope for temperature control. 305.5 milliliters of distilled water are then introduced under stirring at room temperature, followed by 50 milliliters of aqueous sodium silicate solution with a weight ratio of SiO 2 / Na 2 O of 3.25 and containing 370 g of SiO 2 per liter.
Le mélange résultant est chauffé jusqu'à 90°C en environ 30 mn. La réaction de précipitation de la silice est ensuite réalisée, la température étant maintenue à 90°C en environ 30 mn, et la vitesse d'agitation étant fixée à 350 tr/mn. On ajoute 0.358 ml/mn de l'acide 2-ethyl hexanoïque à la solution sous agitation par une pompe doseuse. Après 37 mn de réaction, le précipité est bien formé. L'addition d'acide est arrêtée et une étape de maturation est conduite durant 15 minutes. Après cette période de temps, l'ajout de l'acide est reprise au même débit durant 37 minutes. Le pH final est de 8.33. Après cette période, c'est à dire 89 minutes après le commencement de la réaction, on procède à un ajout simultané d'acide ethyl-2 hexanoïque à un débit de 0.176 ml/mn et d'une solution aqueuse fraîchement préparée de silicate de sodium avec un ratio en poids de Si02/Na20 de 3,25 et contenant 55 g de Si02 par litre, cette solution étant introduite avec un débit de 2.05 ml par minute. The resulting mixture is heated to 90 ° C in about 30 minutes. The precipitation reaction of the silica is then carried out, the temperature being maintained at 90 ° C in about 30 minutes, and the stirring speed being set at 350 rpm. 0.358 ml / min of 2-ethyl hexanoic acid is added to the stirred solution by a metering pump. After 37 minutes of reaction, the precipitate is well formed. The addition of acid is stopped and a ripening step is conducted for 15 minutes. After this period of time, the addition of the acid is resumed at the same flow rate for 37 minutes. The final pH is 8.33. After this period, ie 89 minutes after the beginning of the reaction, a simultaneous addition of 2-ethyl hexanoic acid at a flow rate of 0.176 ml / min and a freshly prepared aqueous solution of sodium silicate is carried out. sodium with a weight ratio of SiO 2 / Na 2 O of 3.25 and containing 55 g of SiO 2 per liter, this solution being introduced at a flow rate of 2.05 ml per minute.
L'introduction simultanée d'acide et de solution de silicate est poursuivie pendant 40 minute, et le pH du milieu réactionnel est de 8.3 +/- 0,2 à 90 °C.  Simultaneous introduction of acid and silicate solution is continued for 40 minutes, and the pH of the reaction medium is 8.3 ± 0.2 at 90 ° C.
Après cette période de 40 mn pour l'addition simultanée d'acide et de silicate, l'ajout de silicate est stoppé, et l'ajout d'acide est poursuivi jusqu'à obtention d'un pH de 6,5.  After this period of 40 minutes for the simultaneous addition of acid and silicate, the addition of silicate is stopped, and the addition of acid is continued until a pH of 6.5 is reached.
La suspension obtenue est transférée dans un réacteur en verre thermostaté à double enveloppe de 1 I muni d'une agitation par hélice tripale Mixel et d'une vanne de fond, et maintenue à 90°C. 250 millilitre d'acide ethyl 2-hexanoïque à 90°C sont ajoutés sous une agitation juste suffisante pour effectuer la mise en suspension homogène des deux phases liquides. A prés 5 mn d'agitation, les deux phases sont laissées à décanter dix minutes, et la phase aqueuse inférieure est soutirée. La phase organique est ensuite soutirée a son tour.  The resulting slurry was transferred to a 1L jacketed thermostated glass reactor equipped with Mixel 3-blade propeller stirring and a bottom valve, and maintained at 90 ° C. 250 milliliter of ethyl 2-hexanoic acid at 90 ° C are added under just sufficient stirring to carry out the homogeneous suspension of the two liquid phases. After stirring for 5 minutes, the two phases are left to decant for ten minutes, and the lower aqueous phase is withdrawn. The organic phase is then withdrawn in turn.
La suspension aqueuse obtenue est réintroduite dans le réacteur et réextraite avec 250 millilitres d'acide ethyl-2 hexanoïque pur comme précédemment.  The aqueous suspension obtained is reintroduced into the reactor and reextracted with 250 milliliters of pure 2-ethylhexanoic acid as previously.
L'opération d'extraction est effectuée trois fois.  The extraction operation is performed three times.
La suspension de silice résiduelle est ensuite ajustée à pH 3.5 avec de l'acide sulfurique a 70 g/L d'acide pur dans de l'eau distillée, dans le réacteur de 1 litre. 250 millilitre d'octane sont ajoutés sous agitation de façon à extraire les résidus d'acide ethyl-2 hexanoïque en solution et en suspension. Le mélange est décanté et séparé.  The residual silica suspension is then adjusted to pH 3.5 with sulfuric acid at 70 g / L pure acid in distilled water in the 1 liter reactor. 250 milliliters of octane are added with stirring so as to extract the 2-ethyl hexanoic acid residues in solution and in suspension. The mixture is decanted and separated.
La suspension de silice résiduelle est filtrée. Le gâteau humide est séché. Les caractéristiques physico chimiques de la silice obtenue sont les suivantes:  The residual silica suspension is filtered. The wet cake is dried. The physicochemical characteristics of the silica obtained are as follows:
Surface CTAB 139 m2/g; BET surface 143 m2/g;  CTAB surface 139 m2 / g; BET surface 143 m2 / g;
La figure 4 représente une photographie des agrégat de silice précipitée obtenu par ce procédé examinés au microscope électronique en transmission.  FIG. 4 represents a photograph of the precipitated silica aggregate obtained by this method examined under the transmission electron microscope.
On constate que les agglomérats ont une structure beaucoup plus ouverte que celle obtenue par un procédé classique (figure 5).  It can be seen that the agglomerates have a much more open structure than that obtained by a conventional method (FIG. 5).
Ceci contribue à comprendre la cause de leur dispersibilité plus élevée dans les élastomères.  This helps to understand the cause of their higher dispersibility in elastomers.
Le volume d'acide ethyl-2 hexanoïque issu de l'extraction est mis en contact d'acide sulfurique à 20% en poids dans l'eau distillée sous agitation dans le réacteur de 1 litre jusqu'à obtenir un pH de 2,0 en phase aqueuse. La phase aqueuse de saumure est soutirée et séparée de la phase organique régénérée qui peut retourner au process et servir à un nouveau batch. The volume of 2-ethylhexanoic acid resulting from the extraction is brought into contact with sulfuric acid at 20% by weight in distilled water while stirring in the 1-liter reactor. until a pH of 2.0 is obtained in the aqueous phase. The aqueous phase of brine is withdrawn and separated from the regenerated organic phase which can return to the process and serve for a new batch.
La phase organique d'octane contenant des traces d'acide ethyl-2 hexanoïque est identiquement régénérée par mise en contact sous agitation d'une solution de soude aqueuse de façon à récupérer l'acide ethyl 2 hexanoique sous forme d'une solution aqueuse de son sel de sodium. Celle-ci peut être ensuite acidifiée pour en décanter l'acide pur.  The organic octane phase containing traces of 2-ethyl hexanoic acid is identically regenerated by contacting with stirring an aqueous sodium hydroxide solution so as to recover ethyl hexanoic acid in the form of an aqueous solution of its sodium salt. This can then be acidified to decant the pure acid.
Exemple 2  Example 2
Une précipitation est effectuée dans un réacteur en acier inoxydable d'un volume de Precipitation is carried out in a stainless steel reactor with a volume of
1.0 litre, présentant un système d'agitation constitué d'une turbine dite tripale de 60 mm de diamètre et présentant une double enveloppe pour thermostatisation. On y introduit sous agitation à température ambiante 305.5 millilitres d'eau distillée puis 50 millilitres de solution aqueuse de silicate de sodium avec un ratio en poids de Si02/Na20 de 3,25 et contenant 370 g de Si02 par litre. 1.0 liter, having a stirring system consisting of a so-called three-bladed turbine of 60 mm in diameter and having a double envelope for temperature control. 305.5 milliliters of distilled water are then introduced under stirring at room temperature, followed by 50 milliliters of aqueous sodium silicate solution with a weight ratio of SiO 2 / Na 2 O of 3.25 and containing 370 g of SiO 2 per liter.
Le mélange résultant est chauffé jusqu'à 90°C en environ 30 mn. La réaction de précipitation de la silice est ensuite réalisée, la température étant maintenue à 90°C en environ 30 mn, et la vitesse d'agitation étant fixée à 350 tr/mn.  The resulting mixture is heated to 90 ° C in about 30 minutes. The precipitation reaction of the silica is then carried out, the temperature being maintained at 90 ° C in about 30 minutes, and the stirring speed being set at 350 rpm.
On ajoute 0.394 ml/mn de l'acide nonanoïque ou pélargonique à la solution sous agitation par une pompe doseuse. Après 37 mn de réaction, le précipité est bien formé. L'addition d'acide est arrêtée et une étape de maturation est conduite durant 15 minutes. Après cette période de temps, l'ajout de l'acide est reprise au même débit durant 37 minutes. Le Ph final est de 8.33. Après cette période, c'est à dire 89 minutes après le commencement de la réaction, on procède à un ajout simultané d'acide nonanoïque à un débit de 0.194 ml/mn et d'une solution aqueuse fraîchement préparée de silicate de sodium avec un ratio en poids de Si02/Na20 de 3,25 et contenant 55 g de Si02 par litre, cette solution étant introduite avec un débit de 2.05 ml par minute.  0.394 ml / min of the nonanoic or pelargonic acid is added to the solution with stirring by a metering pump. After 37 minutes of reaction, the precipitate is well formed. The addition of acid is stopped and a ripening step is conducted for 15 minutes. After this period of time, the addition of the acid is resumed at the same flow rate for 37 minutes. The final Ph is 8.33. After this period, ie 89 minutes after the beginning of the reaction, a simultaneous addition of nonanoic acid at a flow rate of 0.194 ml / min and a freshly prepared aqueous solution of sodium silicate with a ratio by weight of SiO 2 / Na 2 O of 3.25 and containing 55 g of SiO 2 per liter, this solution being introduced with a flow rate of 2.05 ml per minute.
L'introduction simultanée d'acide et de solution de silicate est poursuivie pendant 40 minute, et le pH du milieu réactionnel est de 8.3 +/- 0,2 à 90 °C.  Simultaneous introduction of acid and silicate solution is continued for 40 minutes, and the pH of the reaction medium is 8.3 ± 0.2 at 90 ° C.
Après-cette période de 40mn pour addition simultanée d'acide_et de silicate l'ajout de silicate est stoppé, et l'ajout d'acide est poursuivi jusqu'à obtention d'un pH de 6,5. After this period of 40 minutes for simultaneous addition of acid and silicate _ the addition of silicate is stopped and the addition of acid is continued until pH 6.5.
La suspension obtenue est transférée dans un réacteur en verre thermostaté à double enveloppe de 1 I muni d'une agitation par hélice tripale Mixel et d'une vanne de fond, et maintenue à 90°C. 250 millilitre d'acide nonanoïque à 90°C sont ajoutés sous une agitation juste suffisante pour effectuer la mise en suspension homogène des deux phases liquides. Après 5 mn d'agitation, les deux phases sont laissées à décanter dix minutes, et la phase aqueuse inférieure est soutirée. La phase organique est ensuite soutirée à son tour. La suspension aqueuse obtenue est réintroduite dans le réacteur et réextraite avec 250 millilitres d'acide nonanoïque pur comme précédemment. The resulting slurry was transferred to a 1L jacketed thermostated glass reactor equipped with Mixel 3-blade propeller stirring and a bottom valve, and maintained at 90 ° C. 250 milliliters of nonanoic acid at 90 ° C. are added with stirring just sufficient to carry out the homogeneous suspension of the two liquid phases. After stirring for 5 minutes, the two phases are left to decant for ten minutes, and the lower aqueous phase is withdrawn. The organic phase is then withdrawn in turn. The aqueous suspension obtained is reintroduced into the reactor and reextracted with 250 milliliters of pure nonanoic acid as previously.
L'opération d'extraction est effectuée trois fois.  The extraction operation is performed three times.
La suspension de silice résiduelle est ensuite ajustée à pH 3.5 avec de l'acide sulfurique a 70 g/L d'acide pur dans de l'eau distillée, dans le réacteur de 1 litre . 250 millilitre d'octane sont ajoutés sous agitation de façon à extraire les résidus d'acide nonanoïque en solution et en suspension. Le mélange est décanté et séparé.  The residual silica suspension is then adjusted to pH 3.5 with sulfuric acid at 70 g / L pure acid in distilled water in the 1 liter reactor. 250 milliliters of octane are added with stirring so as to extract the nonanoic acid residues in solution and in suspension. The mixture is decanted and separated.
La suspension de silice résiduelle est filtrée. Le gâteau humide est séché. Les caractéristiques physico chimiques de la silice obtenue sont les suivantes:  The residual silica suspension is filtered. The wet cake is dried. The physicochemical characteristics of the silica obtained are as follows:
Surface CTAB 142 m2/g; BET surface 148 m2/g;  CTAB surface area 142 m2 / g; BET surface 148 m2 / g;
Le volume d'acide nonanoïque issu de l'extraction est mis en contact d'acide sulfurique à 20% en poids dans l'eau distillée sous agitation dans le réacteur de 1 litre jusqu'à obtenir un pH de 2,0 en phase aqueuse. La phase aqueuse de saumure est soutirée et séparée de la phase organique régénérée qui peut retourner au process et servir à un nouveau batch.  The volume of nonanoic acid resulting from the extraction is brought into contact with sulfuric acid at 20% by weight in distilled water while stirring in the 1 liter reactor until a pH of 2.0 is obtained in the aqueous phase. . The aqueous phase of brine is withdrawn and separated from the regenerated organic phase which can return to the process and serve for a new batch.
La phase organique d'octane contenant des traces d'acide nonanoïque est identiquement régénérée par mise en contact sous agitation d'une solution de soude aqueuse de façon à récupérer l'acide nonanoïque sous forme d'une solution aqueuse de son sel de sodium. Celle-ci peut être ensuite acidifiée pour en décanter l'acide pur.  The organic octane phase containing traces of nonanoic acid is identically regenerated by contacting with stirring an aqueous sodium hydroxide solution so as to recover the nonanoic acid in the form of an aqueous solution of its sodium salt. This can then be acidified to decant the pure acid.
Exemple 3  Example 3
Une précipitation est effectuée dans un réacteur en acier inoxydable d'un volume de 1.0 litre, présentant un système d'agitation constitué d'une turbine dite tripale de 60 mm de diamètre et présentant une double enveloppe pour thermostatisation. On y introduit sous agitation à température ambiante 305.5 millilitres d'eau distillée puis 25 millilitres de solution aqueuse de silicate de sodium avec un ratio en poids de Si02/Na20 de 3,25 et contenant 370 g de Si02 par litre.  Precipitation is carried out in a stainless steel reactor with a volume of 1.0 liter, having a stirring system consisting of a so-called three-bladed turbine of 60 mm diameter and having a double envelope for temperature control. 305.5 milliliters of distilled water and then 25 milliliters of aqueous sodium silicate solution with a weight ratio of SiO 2 / Na 2 O of 3.25 and containing 370 g of SiO 2 per liter are introduced with stirring at ambient temperature.
Le mélange résultant est chauffé jusqu'à 90°C en environ 30 mn. La réaction de précipitation de la silice est ensuite réalisée, la température étant maintenue à 90°C en environ 30 mn, et la vitesse d'agitation étant fixée à 350 tr/mn.  The resulting mixture is heated to 90 ° C in about 30 minutes. The precipitation reaction of the silica is then carried out, the temperature being maintained at 90 ° C in about 30 minutes, and the stirring speed being set at 350 rpm.
On ajoute 0.179 ml/mn de l'acide 2-ethyï hexanoïque à la solution sous agitation par une pompe doseuse. Après 47 mn de réaction, le précipité est bien formé. L'addition d'acide est arrêtée et une étape de maturation est conduite durant 15 minutes. Après cette période de temps, l'ajout de l'acide est reprise au même débit durant 27 minutes. Le pH final est de 8.02. Après cette période, c'est à dire 89 minutes après le commencement de la réaction, on procède à un ajout simultané d'acide ethyl-2 hexanoïque à un débit de 0.088 ml/mn et d'une solution aqueuse fraîchement préparée de silicate de sodium avec un ratio en poids de Si02/Na20 de 3,25 et contenant 55 g de Si02 par litre, cette solution étant introduite avec un débit de 1.02 ml par minute. L'introduction simultanée d'acide et de solution de silicate est poursuivie pendant 40 minute, et le pH du milieu réactionnel est de 7.9 +/- 0,2 à 90 °C. 0.179 ml / min of 2-ethylhexanoic acid is added to the stirred solution by a metering pump. After 47 minutes of reaction, the precipitate is well formed. The addition of acid is stopped and a ripening step is conducted for 15 minutes. After this period of time, the addition of the acid is resumed at the same flow rate for 27 minutes. The final pH is 8.02. After this period, ie 89 minutes after the beginning of the reaction, a simultaneous addition of 2-ethylhexanoic acid at a rate of 0.088 ml / min and a freshly prepared aqueous solution of sodium silicate is carried out. sodium with a weight ratio of SiO 2 / Na 2 O of 3.25 and containing 55 g of SiO 2 per liter, this solution being introduced at a flow rate of 1.02 ml per minute. Simultaneous introduction of acid and silicate solution is continued for 40 minutes, and the pH of the reaction medium is 7.9 ± 0.2 at 90 ° C.
Après cette période de 40 mn pour l'addition simultanée d'acide et de silicate, l'ajout de silicate est stoppé, et l'ajout d'acide est poursuivi jusqu'à obtention d'un pH de 6,5.  After this period of 40 minutes for the simultaneous addition of acid and silicate, the addition of silicate is stopped, and the addition of acid is continued until a pH of 6.5 is reached.
La suspension obtenue est transférée dans un réacteur en verre thermostaté à double enveloppe de 1 I muni d'une agitation par hélice tripale Mixel et d'une vanne de fond, et maintenue à 90°C. 250 millilitre d'acide ethyl 2-hexanoïque à 90°C sont ajoutés sous une agitation juste suffisante pour effectuer la mise en suspension homogène des deux phases liquides. A prés 5 mn d'agitation, les deux phases sont laissées à décanter dix minutes, et la phase aqueuse inférieure est soutirée. La phase organique est ensuite soutirée a son tour.  The resulting slurry was transferred to a 1L jacketed thermostated glass reactor equipped with Mixel 3-blade propeller stirring and a bottom valve, and maintained at 90 ° C. 250 milliliter of ethyl 2-hexanoic acid at 90 ° C are added under just sufficient stirring to carry out the homogeneous suspension of the two liquid phases. After stirring for 5 minutes, the two phases are left to decant for ten minutes, and the lower aqueous phase is withdrawn. The organic phase is then withdrawn in turn.
La suspension aqueuse obtenue est réintroduite dans le réacteur et réextraite avec 250 millilitres d'acide ethyl-2 hexanoïque pur comme précédemment.  The aqueous suspension obtained is reintroduced into the reactor and reextracted with 250 milliliters of pure 2-ethylhexanoic acid as previously.
L'opération d'extraction est effectuée trois fois.  The extraction operation is performed three times.
La suspension de silice résiduelle est ensuite ajustée à pH 3.5 avec de l'acide sulfurique a 70 g/L d'acide pur dans de l'eau distillée, dans le réacteur de 1 litre. 250 millilitre d'octane sont ajoutés sous agitation de façon à extraire les résidus d'acide ethyl-2 hexanoïque en solution et en suspension. Le mélange est décanté et séparé.  The residual silica suspension is then adjusted to pH 3.5 with sulfuric acid at 70 g / L pure acid in distilled water in the 1 liter reactor. 250 milliliters of octane are added with stirring so as to extract the 2-ethyl hexanoic acid residues in solution and in suspension. The mixture is decanted and separated.
La suspension de silice résiduelle est filtrée. Le gâteau humide est séché. Les caractéristiques physico chimiques de la silice obtenue sont les suivantes:  The residual silica suspension is filtered. The wet cake is dried. The physicochemical characteristics of the silica obtained are as follows:
Surface CTAB 218 m2/g; BET surface 225 m2/g;  CTAB surface 218 m2 / g; BET surface 225 m2 / g;
Le volume d'acide ethyl-2 hexanoïque issu de l'extraction est mis en contact d'acide sulfurique à 20% en poids dans l'eau distillée sous agitation dans le réacteur de 1 litre jusqu'à obtenir un pH de 2,0 en phase aqueuse. La phase aqueuse de saumure est soutirée et séparée de la phase organique régénérée qui peut retourner au process et servir à un nouveau batch.  The volume of 2-ethyl hexanoic acid resulting from the extraction is brought into contact with sulfuric acid at 20% by weight in distilled water while stirring in the 1-liter reactor until a pH of 2.0 is obtained. in the aqueous phase. The aqueous phase of brine is withdrawn and separated from the regenerated organic phase which can return to the process and serve for a new batch.
La phase organique d'octane contenant des traces d'acide ethyl-2 hexanoïque est identiquement régénérée par mise en contact sous agitation d'une solution de soude aqueuse de façon à récupérer l'acide ethyl 2 hexanoïque sous forme d'une solution aqueuse de son sel de sodium. Celle-ci peut être ensuite acidifiée pour en décanter l'acide pur.  The organic octane phase containing traces of 2-ethyl hexanoic acid is identically regenerated by contacting with stirring an aqueous sodium hydroxide solution so as to recover ethyl hexanoic acid in the form of an aqueous solution of its sodium salt. This can then be acidified to decant the pure acid.
Exemple 4 Example 4
Cet exemple a pour but d'illustrer l'application au renforcement des élastomères. This example is intended to illustrate the application to the reinforcement of elastomers.
Une silice précipitée de référence de surface BET de 155 m2/g (par exemple silice Zeosil 1165 MP de Solvay) est utilisée. Les produits ci-dessus sont utilisés dans un mélange présentant la formulation ci-dessous. Parties en poids A reference silica with BET surface area of 155 m 2 / g (for example Zeosil silica 1165 MP from Solvay) is used. The above products are used in a mixture having the formulation below. Parts by weight
Caoutchouc SBR 1509 100,00 Rubber SBR 1509 100,00
Silice 50,00 Silica 50.00
Polyéthylène glycol PM = 4000 3,00 Polyethylene glycol MW = 4000 3.00
Acide stéarique 3,00 Stearic acid 3.00
Oxyde de zinc 3,00 Zinc oxide 3.00
Accélérateur disulfure de benzothiazyle VULCAFOR MBTSe 0,75  Benzothiazyl disulfide accelerator VULCAFOR MBTSe 0.75
Accélérateur diorthotolyl guanidine VULCAFOR 1 ,50 Accelerator diorthotolyl guanidine VULCAFOR 1, 50
Antioxygène (PERMANAX ODe) 2,00 Antioxygen (PERMANAX ODe) 2.00
Soufre 2,25 Sulfur 2,25
Le mélange est effectué par un mélangeur interne avec un temps de mélange de dix minutes. La température en fin de mélange est de 160 °C. La dispersion des agglomérats mesurée sur le mélange cru au dispergrader (Alpha Technologies) et calculée suivant la norme D7723-11 est de 75% (Zvalue de 75).  The mixing is carried out by an internal mixer with a mixing time of ten minutes. The temperature at the end of the mixing is 160 ° C. The dispersion of the agglomerates measured on the raw mixture at the dispergrader (Alpha Technologies) and calculated according to the D7723-11 standard is 75% (Zvalue 75).
On apprécie ensuite les propriétés rhéologiques suivantes The following rheological properties are then appreciated
1 - Propriétés mécaniques  1 - Mechanical properties
Rhéomètre MONSANTO (ASTM D 2084) : Mesure des propriétés rhéologiques du mélange durant la vulcanisation. MONSANTO Rheometer (ASTM D 2084): Measurement of the rheological properties of the mixture during vulcanization.
CM - Couple Maximal après réticulation complète, CM - Maximal torque after complete crosslinking,
Cm = Couple minimal : Consistance du mélange non vulcanisé ("mélange cru") à la température de l'essai  Cm = Minimum torque: Consistency of the uncured mixture ("raw mix") at the test temperature
AC (E Couples) : En relation avec le taux de réticulation. AC (E Couples): In relation to the degree of crosslinking.
2 - Propriétés statiques 2 - Static properties
Elles sont mesurées selon les normes  They are measured according to the standards
a) ASTM D 2240-75 Dureté Shore A a) ASTM D 2240-75 Shore A Hardness
b) ASTM D 1054-55 Rebond " " - ~ - -(b) ASTM D 1054-55 Rebound "" - ~ - -
3 - Propriétés dynamiques 3 - Dynamic properties
ASTM D 623-67 Flexomètre Goodrich.  ASTM D 623-67 Goodrich Flexometer.
Cet appareil permet de soumettre un vulcanisant à des déformations alternées et de déterminer sa tenue à la fatigue et réchauffement interne.  This apparatus makes it possible to subject a vulcanizer to alternating deformations and to determine its resistance to fatigue and internal heating.
a) A T : A entre la température au coeur de l'éprouvette a) AT: A between the temperature in the middle of the test tube
c et la température de la chambre (échauffement interne). c and the temperature of the chamber (internal heating).
b) Conditions des essais charge 106 N, déflexion 22,2 Z, fréquence 21,4 Hz b) Test conditions load 106 N, deflection 22.2 Z, frequency 21.4 Hz
température de la chambre = 500 C. room temperature = 500 C.
Les résultats sont résumés ci dessous The results are summarized below
Densité apparente du produit: 0,25 Apparent density of the product: 0,25
Propriétés Mécaniques: Mechanical properties:
Couple : 64 Couple: 64
Dureté Shore A: 68 Hardness Shore A: 68
Rebond Z: 25 Rebound Z: 25
Echauffement caoutchouc #Tc OC: 109 Exemple 5  Rubber heating #Tc OC: 109 Example 5
Cet exemple a pour but d'illustrer l'application au renforcement des élastomères par comparaison avec l'essai précédent.  This example is intended to illustrate the application to the strengthening of elastomers compared to the previous test.
Une silice précipitée réalisée suivant l'exemple 1 de surface BET de 142 m2/ est préparée par le procédé suivant l'invention. Ce produit est utilisé dans un mélange présentant la formulation ci-dessous.  A precipitated silica made according to Example 1 of BET surface area of 142 m2 / is prepared by the process according to the invention. This product is used in a mixture having the formulation below.
Parties en poids Parts by weight
Caoutchouc SBR 1509 100,00 Rubber SBR 1509 100,00
Silice 50,00 Silica 50.00
Polyéthylène glycol PM = 4000 3,00  Polyethylene glycol MW = 4000 3.00
Acide stéarique 3,00 Stearic acid 3.00
Oxyde de zinc 3,00 Zinc oxide 3.00
Accélérateur disulfure de benzothiazyle VULCAFOR MBTSe 0,75  Benzothiazyl disulfide accelerator VULCAFOR MBTSe 0.75
Accélérateur diorthotolyl guanidine VULCAFOR 1 ,50 Accelerator diorthotolyl guanidine VULCAFOR 1, 50
Antioxygène (PERMANAX ODe) 2,00 Antioxygen (PERMANAX ODe) 2.00
Soufre 2,25 Sulfur 2,25
Le mélange est effectué par un mélangeur interne avec un temps de mélange de dix minutes. La température en fin de mélange est de 155 °C. La dispersion des agglomérats mesurée sur le mélange cru au dispergrader (Alpha Technologies) et calculée suivant la norme D7723-11 est de 85% (Zvalue de 85). The mixing is carried out by an internal mixer with a mixing time of ten minutes. The temperature at the end of the mixing is 155 ° C. The dispersion of the agglomerates measured on the raw mixture with the dispergrader (Alpha Technologies) and calculated according to the D7723-11 standard is 85% (Zvalue of 85).
On apprécie ensuite les propriétés rhéologiques suivantes 1 - Propriétés mécaniques The following rheological properties are then appreciated 1 - Mechanical properties
Rhéomètre MONSANTO (ASTM D 2084) : Mesure des propriétés rhéologiques du mélange durant la vulcanisation.  MONSANTO Rheometer (ASTM D 2084): Measurement of the rheological properties of the mixture during vulcanization.
CM - Couple Maximal après réticulation complète, CM - Maximal torque after complete crosslinking,
Cm = Couple minimal : Consistance du mélange non vulcanisé ("mélange cru") à la température de l'essai Cm = Minimum torque: Consistency of the uncured mixture ("raw mix") at the test temperature
AC (E Couples) : En relation avec le taux de réticulation.  AC (E Couples): In relation to the degree of crosslinking.
2 - Propriétés statiques 2 - Static properties
Elles sont mesurées selon les normes They are measured according to the standards
a) ASTM D 2240-75 Dureté Shore A a) ASTM D 2240-75 Shore A Hardness
b) ASTM D 1054-55 Rebond b) ASTM D 1054-55 Rebound
3 - Propriétés dynamiques  3 - Dynamic properties
ASTM D 623-67 Flexomètre Goodrich.  ASTM D 623-67 Goodrich Flexometer.
Cet appareil permet de soumettre un vulcanisant à des déformations alternées et de déterminer sa tenue à la fatigue et réchauffement interne. This apparatus makes it possible to subject a vulcanizer to alternating deformations and to determine its resistance to fatigue and internal heating.
a) A T : A entre la température au coeur de l'éprouvette a) AT: A between the temperature in the middle of the test tube
c et la température de la chambre (échauffement interne). c and the temperature of the chamber (internal heating).
b) Conditions des essais b) Test conditions
charge 106 N, déflexion 22,2 Z, fréquence 21 ,4 Hz load 106 N, deflection 22.2 Z, frequency 21, 4 Hz
température de la chambre = 500 C. room temperature = 500 C.
Les résultats sont résumés ci dessous Densité apparente du produit: 0,18 The results are summarized below. Apparent Density of the Product: 0.18
Propriétés Mécaniques: Mechanical properties:
Couple : 65 Couple: 65
Dureté Shore A: 63 Shore A Hardness: 63
Rebond Z: 25 Rebound Z: 25
Echauffement caoutchouc #Tc OC: 103  Warming rubber #Tc OC: 103
On considérera dans ce mémoire la surface spécifique BET comme mesurée par adsorption d'azote. In this specification, the BET surface area will be considered as measured by nitrogen adsorption.
Cette surface est déterminée selon la méthode de BRUNAUER-EMMET-TELLER décrite dans the Journal of the American Chemical Society vol 60 p 309 February 1938. On considérera dans ce mémoire la surface spécifique CTAB comme mesurée suivant la norme ASTM D6845 - 12. This surface is determined according to the method of BRUNAUER-EMMET-TELLER described in the Journal of the American Chemical Society vol 60 p 309 February 1938. The CTAB specific surface area will be considered in this specification as measured according to ASTM D6845-12.
Cette surface CTAB est la surface externe déterminée par absorption de bromure de céthyl triméthyl ammonium.  This CTAB surface is the external surface determined by absorption of trimethyl ammonium bromide.
Par ailleurs, une autre caractéristique des silices précipitées est leur porosité. On précise ici et pour toute la description que les volumes poreux donnés sont mesurés par porosimétrie au mercure, les diamètres de pores étant calculés par la relation de  In addition, another characteristic of precipitated silicas is their porosity. It is specified here and for the whole description that the porous volumes given are measured by mercury porosimetry, the pore diameters being calculated by the relationship of
WASHBURN avec un angle de contact thêta = 130 et une tension superficielle gamma = 484 Dynes/cm. Les mesures de porosité sont faites sur des produits séchés à 150 °C sous une pression de 1 Pa. WASHBURN with theta contact angle = 130 and gamma surface tension = 484 Dynes / cm. The porosity measurements are made on products dried at 150 ° C. under a pressure of 1 Pa.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de synthèse de silice précipitée à partir d'une solution aqueuse comprenant un ion silicate et un cation alcalin, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la précipitation de l'ion silicate par un acide organique lourd comportant plus de quatre atomes de carbone. A process for the synthesis of silica precipitated from an aqueous solution comprising a silicate ion and an alkaline cation, said process being characterized in that it comprises the precipitation of the silicate ion by a heavy organic acid comprising more than four carbon atoms.
2. Procédé selon la revendications 1 , dans lequel ledit acide organique lourd est peu ou pas soluble dans l'eau. The process according to claim 1, wherein said heavy organic acid is little or not soluble in water.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel on récupère l'acide organique lourd à partir d'une solution de son sel alcalin en le déplaçant dudit sel alcalin par un acide plus fort de façon à récupérer l'acide organique lourd libre. . 3. Method according to one of claims 1 or 2, wherein the heavy organic acid is recovered from a solution of its alkaline salt by moving it from said alkaline salt by a stronger acid so as to recover the acid. free heavy organic. .
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel ladite récupération est effectuée sur les eaux mères de la précipitation de l'ion silicate, après avoir séparé lesdites eaux de la silice précipitée par filtration et éventuellement lavé le gâteau obtenu. 4. The method of claim 3, wherein said recovery is performed on the mother liquors of the precipitation of the silicate ion, after separating said waters of the precipitated silica by filtration and optionally washed cake obtained.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel ledit acide organique lourd est un échangeur d'ions liquide. 5. Method according to one of claims 1 or 2, wherein said heavy organic acid is a liquid ion exchanger.
6. Procédé de fabrication de silice précipitée selon la revendication 5 à partir d'un silicate alcalin en solution aqueuse, ladite solution aqueuse comprenant donc un ion silicate et un cation alcalin, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la synthèse de silice précipitée par précipitation de l'ion silicate par un acide organique lourd dans la solution aqueuse contenant le cation alcalin, et l'extraction dudit cation alcalin de la solution aqueuse par un échangeur de cations liquide 6. Process for producing precipitated silica according to claim 5 from an alkali silicate in aqueous solution, said aqueous solution thus comprising a silicate ion and an alkaline cation, said process being characterized in that it comprises the synthesis of silica. precipitated by precipitation of the silicate ion by a heavy organic acid in the aqueous solution containing the alkaline cation, and extracting said alkaline cation from the aqueous solution by a liquid cation exchanger
7. Procédé de fabrication de silice précipitée selon la revendication 6 caractérisé en ce que le solvant d'extraction de l'échangeur de cation liquide salifié est l'échangeur d'ions liquide lui-même 7. Process for producing precipitated silica according to claim 6, characterized in that the extraction solvent of the salified liquid cation exchanger is the liquid ion exchanger itself.
8. Procédé de fabrication de silice précipitée selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 8. A method of manufacturing precipitated silica according to one of claims 1 to 7 characterized in that it comprises the following steps:
-le cation alcalin du silicate est transformé en une solution aqueuse d'halogénure alcalin par déplacement d'un sel alcalin d'un acide intermédiaire moins fort que  the alkaline cation of the silicate is converted into an aqueous solution of alkaline halide by displacing an alkaline salt of a lower intermediate acid than
l'halogénure d'hydrogène aqueux ; aqueous hydrogen halide;
-la silice amorphe est formée par précipitation de l'ion silicate par l'acide  the amorphous silica is formed by precipitation of the silicate ion by the acid
intermédiaire ou par la solution d'halogénure d'hydrogène ; -la solution d'halogénure alcalin séparée de la silice amorphe est électrolysée de façon à obtenir une solution aqueuse d'hydroxyde alcalin, et de l'halogène et de l'hydrogène libres, ou l'hydrure d'halogène libre ou en solution aqueuse intermediate or by the hydrogen halide solution; the alkaline halide solution separated from the amorphous silica is electrolyzed so as to obtain an aqueous solution of alkaline hydroxide, and free halogen and hydrogen, or free halogen hydride or in aqueous solution
9. Composition élastomérique comprenant une matrice élastomérique et une charge solide de silice précipitée obtenue par le procédé selon l'une des revendications 1 à 8 dispersée dans ladite matrice 9. An elastomeric composition comprising an elastomeric matrix and a solid filler of precipitated silica obtained by the method according to one of claims 1 to 8 dispersed in said matrix.
10. Procédé de fabrication d'une composition élastomérique, dans lequel on disperse dans une matrice élastomérique des particules solides de silice précipitée obtenue par le procédé selon l'une des revendications 1 à 8 10. A process for producing an elastomeric composition in which solid particles of precipitated silica obtained by the process according to one of claims 1 to 8 are dispersed in an elastomeric matrix.
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