FR2475067A1 - Procede pour la preparation d'un cristal de carbonate de sodium anhydre - Google Patents

Abstract

PROCEDE POUR PREPARER UN CRISTAL DE CARBONATE DE SODIUM ANHYDRE. IL CONSISTE A CRISTALLISER, DANS UN RECIPIENT DE CRISTALLISATION 1, UN CRISTAL DE CARBONATE DE SODIUM ANHYDRE A PARTIR D'UNE SOLUTION AQUEUSE DE CARBONATE DE SODIUM 4 EN PRESENCE DE 0,5 A 10 EN POIDS DE CHLORURE DE SODIUM 5 ET 0,3 A 20 EN POIDS D'HYDROXYDE DE SODIUM 5 ET A SEPARER LE CRISTAL A PARTIR DE LA LIQUEUR-MERE 6 DANS LE SEPARATEUR 2. INDUSTRIE CHIMIQUE.

Description

i

La présente invention concerne un procédé pour prépa-

rer un cristal de carbonate de sodium anhydre dense par une

réaction en solution aqueuse.

Le procédé actuellement employé en pratique comme pro-

cédé industriel pour préparer un cristal de carbonate de so-

dium anhydre dense se caractérise par la calcination du bi-

carbonate de sodium avec formation de carbonate de sodium anhydre poreux, l'hydratation de ce dernier en carbonate de sodium hydraté et traitement de celui-ci par exposition dans un sécheur tubulaire à vapeur d'eau (STD). Ce procédé est compliqué et exige une grande consommation d'énergie. Le cristal de carbonate de sodium anhydre dense produit par ce procédé n'est toutefois pas aussi complètement dense que désiré, car il subsiste dans le cristal des espaces par

suite de l'évaporation de l'eau dans la phase de déshydra-

tation dans le sécheur tubulaire à vapeur d'eau. La densité apparente du produit qui a été observé dans ce cas est

comprise dans l'intervalle d'environ 1,0 à 1,1.

Par ailleurs, on a décrit un procédé pour préparer le

carbonate de sodium anhydre dense dans une réaction en solu-

tion aqueuse.

Un tel procédé est décrit dans le brevet des Etats-

Unis d'Amérique n0 2.133.455, dans lequel on ajoute de

l'hydroxyde de sodium ou du chlorure de sodium à une solu-

tion aqueuse obtenue par décomposition de bicarbonate de

sodium de façon à abaisser la température de transition en-

tre le carbonate de sodium monohydraté et le carbonate de

sodium anhydre afin qu'elle soit inférieure au point d'ébul-

lition de la solution, et on concentre la solution dans un évaporateur pour cristalliser un cristal de carbonate de sodium anhydre. Dans ce procédé, le cristal de carbonate de sodium anhydre est ainsi obtenu sous forme cristalline. Dans ledit procédé, on concentre la solution en faisant évaporer

l'eau par une opération d'évaporation, si bien que la con-

sommation d'énergie est remarquablement grande. En vue

d'abaisser la température de transition à une valeur dési-

rée, il est nécessaire d'incorporer 10 % en poids de chlo-

rure de sodium ou davantage. Le chlorure de sodium incorporé se trouve désavantageusement inclu comme impureté en teneur élevée dans le cristal de carbonate de sodium anhydre. Lorsque la quantité d'hydroxyde de sodium est trop grande, la croissance du cristal est inhibée ou encore la viscosité de la solution est accrue, entraînant de façon

désavantageuse des perturbations dans le cours de l'opéra-

tion.

L'autre procédé connu est celui qui est décrit dans la publication de la demande de brevet japonais non examinée n0 7530/1980, dans lequel on prépare du carbonate de sodium anhydre en faisant passer du carbonate de sodium hydraté dans une solution aqueuse de carbonate de sodium contenant à 22 % en poids de chlorure de sodium à une température

supérieure de 3 à 71C par rapport à la température de tran-

sition pendant ledit passage. Dans ce procédé, la teneur en chlorure de sodium est élevée, si bien que le produit se trouve contaminé par une quantité relativement grande de

chlorure de sodium comme impureté.

Le but de l'invention est de permettre de disposer d'un procédé pour préparer un cristal de carbonate de sodium anhydre dense par une réaction en solution aqueuse avec une

faible consommation d'énergie.

L'objectif précité ainsi que d'autres qui apparai-

tront mieux dans ce qui suit, sont atteints selon l'inven-

tion par la préparation d'un cristal de carbonate de sodium

anhydre par cristallisation d'un cristal de carbonate de so-

dium anhydre à partir d'une solution aqueuse de carbonate de

sodium en présence de 0,5 à 10 % en poids de chlorure de so-

dium et de 0,3 à 20 % en poids d'hydroxyde de sodium et sépa-

ration du cristal à partir de la liqueur mère.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

ressortiront clairement de la description suivante, en réfé-

rence aux dessins annexés dans lesquels:

la Figure 1 représente un graphique montrant les tem-

pératures de transition entre le carbonate de sodium mono-

hydraté et le carbonate de sodium anhydre en présence de chlorure de sodium et d'hydroxyde de sodium, dans lequel la région X inférieure de gauche montre la région stable du carbonate de sodium monohydraté et la région Y supérieure de droite montre la région stable du carbonate de sodium anhy- dre; la Figure 2 représente un schémaparblocs d'un mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention; et la Figure 3 représente un schémaparblocs d'un autre

mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention.

On fera maintenant la description détaillée des modes

de mise en oeuvre préférés.

Lorsque l'on fait cristalliser un cristal de carbonate de sodium à partir d'une solution aqueuse de carbonate de sodium, la température de transition entre le carbonate de sodium anhydre et le carbonate de sodium monohydraté est d'environ 112WC. Par suite, on obtient seulement un cristal de carbonate de sodium monohydraté, excepté si l'on augmente le point d'ébullition de la solution aqueuse de carbonate de sodium de façon à la rendre supérieure à 1091C, sous pression élevée. Ce fait est bien connu. On a proposé de diminuer la température de transition par incorporation de chlorure de sodium à la solution aqueuse de carbonate de sodium. L'effet obtenu n'a pas été satisfaisant. Afin d'abaisser la température de transition en-dessous du point d'ébullition de la solution aqueuse de carbonate de sodium,

il faudrait augmenter la quantité de chlorure de sodium.

Elle devrait etre supérieure à 10 % en poids, de préférence supérieure à 15 % en poids pour atteindre l'objectif proposé. Par suite, une grande quantité de chlorure de sodium se trouverait incluse à titre d'impureté, dans le cristal de carbonate de sodium anhydre, en provenance de la liqueur mère adhérant au cristal. Pour pouvoir empêcher cette inconvénient, il faudrait laver le cristal de carbonate de sodium anhydre. Pendant le lavage, la surface du cristal de carbonate de sodium anhydre se transformerait alors désavantageusement en carbonate de sodium monohydraté.

Il n'est pas impossible d'atteindre l'objectif propo-

sé en utilisant le point d'ébullition sous pression élevée avec une petite quantité de chlorure de sodium. Toutefois, la mise en oeuvre de l'opération à la pression atmosphérique

est souhaitable.

La demanderesse a étudié dans le cadre de l'invention

la manière de surmonter le problème ainsi créé et a mainte-

nant trouvé que l'on peut remarquablement diminuer la quan-

tité de chlorure de sodium en combinant de l'hydroxyde de sodium avec le chorure de sodium. C'est à dire que l'on peut

diminuer de façon remarquable la quantité de chlorure de so-

dium par incorporation d'une faible quantité d'hydroxyde de sodium. On obtient le même effet que dans le cas du chlorure

de sodium seul en utilisant une quantité plus faible du to-

tal de chlorure de sodium et d'hydroxyde de sodium. En ou-

tre, on trouve comme effet surprenant de la combinaison du chlorure de sodium avec l'hydroxyde de sodium, un effet de

modification du faciès cristallin donnant lieu à la forma-

tion d'un cristal de carbonate de sodium anhydre de forme

relativement sphérique et de grande taille.

Ceci sera illustré davantage en détails dans l'exemple suivant. On se référera en particulier à cet effet à la figure 1. La Figure 1 est un graphique montrant la courbe de transition entre le carbonate de sodium monohydraté et le

carbonate de sodium anhydre.

La région X inférieure de gauche par rapport à la courbe de transition, montre la région du carbonate de - sodium monohydraté, tandis que la région Y supérieure de droite par rapport à ladite courbe de transition, montre la

région du carbonate de sodium anhydre.

Et en se référant à la Figure 1, on peut voir que l'on

a étudié l'effet de l'abaissement de la température de tran-

sition sur la concentration en hydroxyde de sodium et sur la concentration en chlorure de sodium. Les résultats obtenus

sont reproduits dans le tableau suivant.

Tableau

NaCl A T/NaOH NaOH 6T/NaCl (%en poids) ( C/NaOH%) (%en poids ( C/NaCl%)

1,083 20 0,82

0,872 15 0,74

0,737 10 0,69

0 0,642 5 0,54

0_ 0,40

Dans ledit tableau, la colonne de gauche, à T/NaOH

désigne le degré de diminution de la température de transi-

tion t T par 1 % de NaOH. Lorsque le chlorure de sodium

n'est pas présent, la température de transition n'est abais-

sée seulement que de 0,642 C par 1 % de NaOH. En présence de 10 % en poids de NaCl, la température de transition est

abaissée de 0,872 C par 1 % de NaOH (le coefficient d'abais-

sement de la température de transition est accru de 36 %).

Par ailleurs, dans le tableau, colonne de droite, T/NaCl désigne le degré d'abaissement de la température de

transition AT par 1 % de NaC1. Lorsque l'hydroxyde de so-

dium n'est pas présent, la température de transition n'est abaissée seulement que de 0,40 C par 1 % de NaCl. En présence de 20 % en poids de NaOH, la température de transition est abaissée de 0,82 C par 1 % de NaCl (le coefficient d'abaissement de la température de transition

est accrue de 105 %).

On a trouvé selon l'invention le fait de l'effet sy-

nergique remarquable du chlorure de sodium et de l'hydroxyde de sodium sur le coefficient d'abaissement de la température

de transition.

Compte tenu des faits mentionnés ci-dessus et de la pureté du produit, la teneur en chlorure de sodium est de préférence comprise dans l'intervalle de 0,5 à 10 % en

poids, en particulier 0,5 à 9 % en poids.

D'autre part, afin d'obtenir l'effet de l'invention, il est nécessaire d'incorporer l'hydroxyde de sodium dans la proportion de 0,3 à 20 % en poids, en particulier 1,5 à 15 %

en poids.

La raison du choix de l'intervalle du chlorure de so-

dium est la suivante. Lorsqu'il est inférieur à 0,5 % en

poids, l'effet du chlorure de sodium est très faible. Lors-

qu'il est présent en quantité supérieure à 10 % en poids, on ne trouve pas de nouvelle augmentation de l'effet du chlo- rure de sodium et la quantité de chlorure de sodium incluse dans le produit formé par le cristal de carbonate de sodium

anhydre, a pour effet d'augmenter.

La raison du choix de l'intervalle de l'hydroxyde de

sodium est la suivante.

Lorsqu'il est inférieur à 0,3 % en poids, l'effet de

l'hydroxyde de sodium n'est pas observé. Lorsqu'il est supé-

rieur à 20 % en poids, la croissance du cristal de carbonate de sodium anhydre est inhibée et la viscosité de la solution

est accrue entraînant une perturbation de l'opération.

Conformément à l'incorporation, on peut effectuer la

cristallisation à la pression atmosphérique ou à son voisi-

nage, notamment à une pression de 0,7.105 à 1,3.105 Pa.

En général, la quantité de l'impureté du produit formé par le carbonate de sodium doit être faible, par exemple, la teneur en chlorure de sodium doit être inférieure à 0,5 % en

poids selon la norme industrielle japonaise correspondante.

Conformément au procédé de l'invention, le cristal de carbo-

nate de sodium anhydre obtenu par cristallisation et sépara-

tion, se trouve dans l'intervalle prévu par ladite norme industrielle japonaise sans recours à un lavage à l'eau qui requiert une opération compliquée et provoque la formation

de carbonate de sodium monohydraté.

On décrira maintenant certains modes de réalisation du

procédé de l'invention, donnés à titre d'exemples sans nul-

lement limiter ladite invention dans son cadre et son esprit. Comme mentionné ci-dessus, la Figure 2 représente un

schémaParblocs d'un mode de réalisation du procédé de l'in-

vention.

Dans ladite Figure 2, on alimente en substance de dé-

part (4) un récipient (1) de cristallisation du carbonate de sodium anhydre, ledit récipient étant par ailleurs alimenté en solution aqueuse de carbonate de sodium. La substance de

départ (4) peut être de l'hydroxyde de sodium et du bicar-

bonate de sodium ou un composé contenant du bicarbonate de sodium, tel que le sesquicarbonate de sodium ou encore une solution aqueuse de carbonate de sodium obtenue à partir des composants, ou bien elle peut être également formée par une combinaison d'hydroxyde de sodium et d'anhydride carbonique ou par une solution aqueuse de carbonate de sodium obtenue à partir des composants, ou de façon différente, elle peut être également un cristal de carbonate de sodium hydraté ou une solution de carbonate de sodium obtenue à partir des composants. Dans le récipient (1) , or. introduitle chlorure de

sodium et l'hydroxyde de sodium (5). On maintient les condi-

tions du récipient (1) dans la région stable du carbonate de sodium anhydre et la formation du cristal de carbonate de sodium anhydre s'effectue en suspension dans ledit récipient (1). On décharge la suspension (6) contenant le cristal, par le fond du récipient (1) et on la sépare par une opération de séparation d'un solide à partir d'un liquide dans un séparateur de cristaux (2). On doit maintenir les conditions régnant dans le séparateur de cristaux (2) dans la région stable du carbonate de sodium anhydre. On peut sécher le carbonate de sodium anhydre séparé dans le séparateur de crista:ax, en fonction de la pureté du produit désiré ou on peut le laver avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium et le sécher dans du gaz carbonique. Il est nécessaire de maintenir la région stable du carbonate de sodium anhydre dans le stade de séchage ou dans la

combinaison du stade de lavage et du stade de séchage.

Lorsqu'on dissout dans de l'eau le cristal de carbo-

nate de sodium anRiydre résultant pour préparer une solution aq-ueuse de carbonate de sodium, il se produit quelquefois

une turbidité d.e la solution. Afin d'empêcher cette turbi-

Z3 dité, on doit traiter à la chaleur le cristal de carbonate de sodium anhydre à une température supérieure à 1601C, en particulier supérieure à 1801C. En particulier, on le traite à la chaleur à 180C pendant plus de 20 minutes ou à 2001C

pendant plus d3 5 minutes.

On peut atteindre l'effet recherché par le traitement

à la chaleur en séchant le cristal à une température supé-

rieure.à 160WC au cours du stade de séchage. Lorsqu'on lave le cristal avec la solution aqueuse d'hydroxyde de sodium, on peut aisément convertir en carbonate de sodium anhydre l'hydroxyde de sodium adhérant sur la surface du cristal,

par une carbonatation dans des conditions désirées. L'hydro-

xyde de sodium peut être dans une région anhydre sous la pression atmosphérique. Même si l'on utilise une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium comme eau de lavage, on ne

considère pas la contamination comme une impureté.

Ainsi, le carbonate de sodium obtenu par la carbonata-

tion est un cristal dur formant une combinaison d'une seule pièce avec le cristal de carbonate de sodium anhydre, qui ne s'écaille pas ou ne devient pas pulvérulante. Il ne résulte

aucun effet nuisible sur la pureté du produit par l'utilisa-

tion d'hydroxyde de sodium.

On soumet la liqueur mère (8) séparée à partir du cristal dans le séparateur de cristaux (2) à un recyclage dans le récipient de cristallisation du carbonate de sodium anhydre.

Le séparateur n'est pas critique, mais il est préféra-

ble d'utiliser un séparateur centrifuge continu, car il est possible d'empêcher ainsi l'inconvénient qu'une partie du

gâteau séparée soit convertie en carbonate de sodium mono-

hydraté par suite d'une diminution de la température entraî-

nant la prise en masse du gâteau. Dans les stades de sépara-

tion et de séchage, il est préféragle d'augmenter le coeffi-

cient de déshydratation et de décharger rapidement le cris-

tal à partir du séparateur, par exemple pour sécher le cris-

tal en l'introduisant directement dans un sécheur à circu-

lation. sous une forme dispersée ou de mélanger le cristal avec une grande quantité de produits séchés et d'introduire

rapidement le mélange dans un sécheur.

Lorsque dans le stade de séchage, il se produit une adhérance de l'hydroxyde de sodium, ce dernier se trouve converti en carbonate de sodium, ledit carbonate de sodium adhérant fermement sur la surface du cristal par séchage de

ce dernier dans une atmosphère contenant du gaz carbonique.

La pureté du produit n'est pas abaissée et on obtient un

produit de haute qualité.

Lorsque la teneur en cristaux fins est de préférence

réduite, on introduit les cristaux fins formés dans le réci-

pient (1) ou des cristaux fins formés lors du stade de sé-

chage, dans l'évaporateur que l'on maintient dans la région

stable du carbonate de sodium monohydraté, pour les conver-

tir en cristal de carbonate de sodium monohydraté et on in-

troduit ledit cristal dans le récipient (1) sous forme de substance de départ. D'autre part, on décharge la solution à la partie supérieure du récipient (1) de cristallisation du carbonate de sodium anhydre sous forme de liqueur mère (9) pour l'introduire dans l'évaporateur (3). La solution est concentrée par l'évaporateur en laissant cristalliser le cristal de carbonate de sodium hydraté ou le cristal de

carbonate de sodium anhydre. Il est préférable de cristal-

liser le cristal de carbonate de sodium hydraté pour obtenir

un cristal de carbonate de sodium anhydre de haute qualité.

On décharge en partie ou totalité, la liqueur mère en tant que solution purgée (11) afin d'augmenter la pureté du

produit. On recycle le cristal de carbonate de sodium rési-

duel dans le récipient- (1) sous forme de solide ou de sus-

pension (10). On décharge de la vapeur d'eau (12) engendrée

par l'évaporateur (3) en vue de l'utiliser.

Dans le procédé de l'invention, on utilise l'évapora-

teur pour éliminer l'eau avec une faible consommation d'énergie et, également, pour augmenter la concentration des

impuretés éliminées de façon à reduire la quantité de carbo-

nate de sodium utilisé pour éliminer lesdites impuretés. Par suite, il est préférable d'utiliser un évaporateur à effets

multiples dans lequel le cristal de carbonate de sodium mo-

nohydraté est couramment cristallisé. Il est préférable de concentrer la solution pour atteindre la valeur à saturation de la concentration des impuretés ou sa valeur au voisinage

de la saturation. On soumet de préférence, en partie ou to-

talité la liqueur mère déchargée à partir de l'évaporateur à

une épuration de façon à abaisser la concentration de l'im-

pureté dans le produit pour qu'elle soit inférieure au ni-

veau admissible. On décide du taux d'impuretés du produit en fonction de la concentration des impuretés dans le récipient

(1).

Il n'est pas nécessaire d'utiliser dans le procédé, le

mode de mise en oeuvre comportant l'évaporateur, si la te-

neur en impuretés de la substance de départ est faible. On

peut conserver la liqueur mère dans le récipient (1).

On décrira maintenant l'autre mode de réalisation de

l'invention représenté dans la Figure 3.

La Figure 3 est similaire au schéma de circulation de la Figure 2, excepté que seule une couche de suspension se forme dans le récipient (1) de cristallisation du carbonate de sodium anhydre sans formation à la fois d'une couche de

suspension et d'une couche surnageante. On décharge la sus-

pension (16) et on la sépare dans la phase de séparation so-

lide-liquide par le séparateur (2). On introduit directement

une partie de la liqueur mère séparée (18) dans l'évapora-

teur (3). On recycle la liqueur mère résiduelle dans le ré-

cipient (1). Les autres caractéristiques sont les mêmes que

celles de la Figure 2.

Conformément au procédé d'invention, le coût de l'é-

nergie est remarquablement plus faible que celui du procédé

classique en ce qui concerne le chauffage du cristal de car-

bonate de sodium monohydraté. Après les études faites, la chaleur nécessaire peut être de l'ordre de 1/3 à 1/7 fois de la chaleur requise par le procédé classique. L'économie d'énergie entraînée par le procédé est l'un des avantages de

l'invention.

L'invention sera maintenant décrite avec plus de dé-

tails en référence à certains exemples de mise en oeuvre

accompagnés d'exemples de référence, qui sont fournis seule-

ment à titre indicatif, mais nullement limitatif.

EXEMPLE

On utilise comme substances de départ un cristal de

bicarbonate de sodium, un cristal de sesquicarbonate de so-

dium et un cristal de carbonate de sodium monohydraté obte-

nus par le procédé au carbonate de sodium-chlorure d'ammo-

1l nium et une solution aqueuse d'hydroxyde de sodiumr obtenue par le procédé au mercure ou le procédé électrolytique,

ainsi qu'un cristal de chlorure de sodium obtenu par purifi-

cation de sel gemme. On ajoute successivement les substan

ces de départ dans de l'eau dans les proportions représen-

tées dans le tableau 2 et on maintient le mélange dans les conditions indiquées dans ledit tableau 2 en obtenant la composition de la liqueur mère représentée dans le tableau 2 en vue de cristalliser un cristal de carbonate de sodium anhydre. La température de cristallisation est d'environ 2 C

supérieure à la température de transition de la composition.

La composition des substances de départ est indiquée dans le

tableau 1.

L'exemple 13 est l'exemple de référence dans lequel on

utilise le carbonate de sodium provenant du procédé classi-

que (le produit n'est pas tamisé).

On sépare le cristal par filtration, à partir de la liqueur mère et: on le sèche (l'exemple 10 est modifié comme décrit ci-dessous). Les caractéristiques de la répartition granulométrique, la densité apparente, l'angle naturel de epos, la formulation chimique, les résultats de l'essai de b'oyage et le degré de sphéricité du cristal de carbonate de acdlum anhydre résultant ont été mesurées et reproduites

dans le tableau 2.

TABLEAU 1

CO Na2CO31 NaCi FNaOH I H 2o0utres

Ci.istal de bicar- NHl4-

bonate de sodium

Cristal. de sesqui-

carbonate de sodium 35,3 44,6 0 0 20,0

Cristal de carbona-

te de sodium mono- 0 81 0 0,10 0 18,8 hvdraty Solution aqueusf 5 d'hydroxyde de so- 0 15 0- 49 5 dium Cristal de chlorure de sodium 0 0 97> 4 0, 5

TABLEAU 2

Exemple 1 2 *1 3*1 4 l Composition introduite (% en poids)

Cristal de bicarbonate de sodium - - _ 41, 7 39)9.

Cristal de sesquicarbonate de sodium 60, 3 60; 3 - -

* CristaL de carbonate de sodium mono- - - 601 _ hydraté Solution aqueuse d'hydroxyde de sodium 20 7 20 7 - 49 2 -43 6 Cristal de chlorure de sodium 53

0.X5.5; 3.. 5; 3

Eau---

Eau 19, 0 18:5 34, 6 911 11, 2 Solution aqueuse (% en poids) NaCO 29 2 29J 0 21,4 15J 5 12 6 NaOH3 0 0 0 il11 8 NaCl.0 0,8 8 0 2 8 i Condition de cristallisation Température ( C) 115 1147 5 109 104 102;

5 5

Pression (Pa) 1,35.101,31.10 1,14.10 1.10 1.10 Temps (heure) 1 1 1 11

Processus de cristallisation elar- relarrelar-.relar relar-

age gage gage gage gage

Caractéristiques du cristal de carbona-

te de sodium anhydre Diamètre de particule moyen () 58 270 500 120 680 Répartition granulométrique 2000, < o 0 oo o 1000/ - 2000/ 0 0 6 0 il5 500/ - 1000l 0 7 31 0 43 5 4300j 50,

300/ - 500/ 0 23 26 0 22

/é-3005 1 34 24 -17 14

fO- 150tL 44 28 10 66 7 5

3----- 55 "8 3 17 1,5

Densité apparente (g/cm) 2 1 48 152 1 62 1,49 160 Anale naturel de repos (degré) 41 39 37 40 35 Formulation chimique NaCO3 99 9 99;8 99;'5 99 8 99, 5 NaOH3 0 0 0 0 0 NaCl 0 0:04 0 38 0 01 0 38 H2O - * 0;1 0}1 03 1 0j 1 0j I 2 * - y Essai de broyage 0 5 04 04 _ _ _ _ __de sphéricité du cristal041;414 0 2 1 Degré de sphéricité du cristal4 1;41 1,40 1; 40 1,25 1)05 I Tableau 2 (suite) Exemple 7 11 12*1 13 *1 5 Composition introduite (% en poids)

Cristal de bicarbonate de sodium. _.

Cristal de sesquicarbonate de sodium.. 50 3 Cristal de carbonate de sodium mono- 66 43 1 57 2 hydraté Solution aqueuse d'hydroxyde de sodium 8 2 31 3 - 31,8 Cristal de chlorure de sodium 33 4 6 99 Eau 3 416 9 9 - 0, 5

22,5 21,0 32,9 - 17 4

Solution aqueuse (% en poids) NaCO3 19,2 1J 4 14J 7 - 15, 4 NaOH 6 23 0 NaCl 5 7 15 - 0 8 Condition de cristallisation Température ( C) 105 92 104 104 Pression (Pa) I.10 1.10 I.10 1.10 Temps (heure) 1 1 1 1

Processus de cristallisation evap. relar-relar- relar-

gage gage gage

Caractéristiques du cristal de carbona-

te de sodium anhydre Diamètre de particule moyen (,) 600 300 360 600 580 Répartition granulométrique 2000o < 0 0 0 5 0 1000/.- 2000f 12 013 1 15 7 500f-- 1000/A- 36 12 7 18 23. 35 y

300/X- 500/. 24 26 28 15 24

/À- 3001 18 33 31 16 24

/L- 150ot. 8 227 8 17 8 16 7

/_ > 2 5,2 4,2 10 3

Densité apparente (g/cm) 2 1, 62 1 60 1,59 1:01 1.61 Anale naturel de repos (degré) 36 38 38 43 36 Formulation chimique NaCO3 99, 7 99 599 1 99, 5 99j6 NaOH '0 0 0 0 NaCl 0; 23 0 38 0O 78 01 35 05 28 0 1 Oj 1 O, 1 0O 1

2 1 1

Essai de broyage 3. 01 03 02 12.

Degr: des-c1, 08 1 28 1 33 2,,78 1,1 De. gre de sphéricité du cristal4 10 j 1.7 1l Tableau 2 (suite) Exemple 8 9 10 Composition introduite (% en poids) *5 *6

Cristal de bicarbonate de sodium -

Cristal de sesquicarbonate de sodium 74:3 46,3 74s3

Cristal de carbonate de sodium mono-

hydraté _ _ _ Solution aqueuse d'hydroxyde de sodium 25,6 35 7 25s5 Cristal de chlorure de sodium 0, 2 2y0 0,2 __________Eau 7 t_-32,1) 15,9 32,0) Solution aqueuse (% en poids) NaCO3 20X7 10X0 19,5 NaOH 1,5 15 08 NaCl 8 3 9 Condition de cristallisation Température ( C) 106 102 5 106 Pression (Pa) - 1.10 1.10.10 Temps (heure) 1 1 1

Processus de cristallisation relar- elar- elar-

gage gage age

Caractéristiques du cristal de carbona-

te de sodium anhydre Diamètre de particule moyen (A) 590 630 600 Répartition granulométrique 2000o/ < o0 0 0 1000/ - 2000f 9 11- 10 500/J1000p 35 40 36 300/k- 500é 26 22 25 /k- 3001 20 17 19 o50t- 150& 7 8 8 o50/? 3 i3 2 2 Densité apparente (g/cm) 2 60 161 1,60 Angle naturel de rep-o. (degré) - 35 36 35

Formulation chimique.

NaCO 99 8 99,7 99 9 NaOH- '0 0 0 NaCl 0,1 031 001 H2O 031 0,1 0o1 H 20 Of k3 Essai de broyage 3 0,1 0j 1 0, 1 Degré de sphéricité du cristal 4 110 11

_ _ _ _ _ _ 1_ _04 10 12

1 Référence 2 200 g d'un échantillon en poudre dans une éprouvette graduée de 200 ml que l'on fait vibrer à l'aide d'un vibreur.

On mesure un volume constant et on procède aux cal-

culs. 3 On tamise un échantillon de poudre sec à travers un

tamis de 80 meshs et on in-

troduit 50 g de la poudre restante avec 15 pièces de bille d'agate (poids 35 g) dans un récipient de

250 ml et on le broie à 170 tours par minute pen- dant 30 minutes. On tamise l'échantillon broyé à travers un tamis de 200

meshs et on pèse le poids de la poudre ayant traversé ledittamis de 200 meshs, la proportion du poids obtenu étant représenté dans le

tableau.

4 On choisit 10 cristaux dont on mesure pour chacun, au nicroscc;pe, le diamètre maximal et le diamètre miniral. OC calcule chaque rapport diamétral, dans le tableau étant reproduit le rapport moyen trouvé

pour l'ensemble de ces cristaux.

On utilisre l'évaporateur à triple effet représenté

dans la Figure 2 et on introduit la solution aqueu-

se du récipient (1) de cristallisation du carbonate

de sod!ui anhydre dans l'évaporateur (3) pour éva-

porer la solution aqueuse à 100 C, 83 C et 65 C

5

sous la pression de 0,9.105, 0,38.10 et 0,16.105Pa.On sépare la suspension de cristaux de carbonate de sodium monohydraté à partir de la liqueur mère et on la purge. On recycle le cristal de carbonate de

sodium monohydraté dans le récipient (1).

* 6 On utilise l'évaporateur à triple effet représenté dans la Figure 3. On introduit la totalité de la suspension d'un cristal de carbonate de sodium

anhydre. cristallisé dans le récipient (1) de cris-

tallisation du carbonate de sodium anhydre, dans le séparateur de cristaux (2) pour séparer le cristal à partir de la liqueur mère. On recycle la moitié

de la liqueur mère dans le récipient (1). On intro-

duit le restant dans l'évaporateur (3). L'opéra-

tion est la même que celle du processus de *5. On

lave le cristal obtenu dans le séparateur de cris-

taux (2) avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 901C pour éliminer le chlorure de sodium à partir de la surface du cristal et on le sèche à

180WC dans un gaz de combustion contenant du gaz carbonique.

* 7 () Proportion d'eau évaporée dans l'évapora-

teur.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour préparer un cristal de carbonate de sodium anhydre, caractérisé par le fait que l'on cristallise un cristal de carbonate de sodium anhydre à partir d'une so- lution aqueuse de carbonate de sodium en présence de 0,5 à % en poids de chlorure de sodium et 0,3 à 20 % en poids d'hydroxyde de sodium, et on sépare le cristal à partir de

la liqueur mère.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite solution aqueuse de carbonate de sodium est obtenue à partir d'hydroxyde de sodium et de bicarbonate de sodium ou d'un composé contenant du bicarbonate de sodium, à partir d'anhydride carbonique et d'hydroxyde de sodium

ou à partir de carbonate de sodium hydraté.

3. Procédé selon la revendication lou 2, caractérisé par le fait que l'on lave ledit cristal de carbonate de sodium anhydre avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium et on traite le produit lavé dans une atmosphère contenant du

gaz carbonique.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on concentre ladite liqueur mère dans des conditions telles que l'on ne cristallise pas les impuretés

à partir de ladite liqueur mère et on sépare à partir de la-

dite liqueur mère le cristal de carbonate de sodium anhydre et/ou le carbonate de sodium monohydraté ayant cristallisé

lors de la concentration, et on purge en partie ou en tota-

lité la liqueur mère concentrée.