FR2641268A1 - ZINC OXIDE, ZINC CARBONATE AND BASIC ZINC CARBONATE, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF AND USE THEREOF - Google Patents
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Abstract
Oxyde de zinc, carbonate de zinc et carbonate de zinc basique, procédé pour leur fabrication et utilisations de ces composés. Les composés se caractérisent par une surface spécifique de 70-200 m**2/g et une densité apparente de 400-700 g/l et sont fabriqués dans un séchoir à pulvérisation dans un gaz chaud à des températures de 450-900 degre(s)C. Les produits sont utilisables en tant que charge pour du caoutchouc, dans la fabrication de catalyseurs, en tant que stabilisateur UV en combinaison avec des stabilisateurs connus et en tant qu'agent adsorbant et absorbant en particulier en tant qu'agent absorbant pour des gaz dans des installations de désulfuration et dans le cas de forages pétroliers.Zinc oxide, zinc carbonate and basic zinc carbonate, process for their manufacture and uses of these compounds. The compounds are characterized by a specific surface area of 70-200 m ** 2 / g and a bulk density of 400-700 g / l and are made in a spray dryer in hot gas at temperatures of 450-900 degrees ( s) C. The products are useful as a filler for rubber, in the manufacture of catalysts, as a UV stabilizer in combination with known stabilizers and as an adsorbing and absorbing agent in particular as an absorbing agent for gases in desulphurization installations and in the case of oil drilling.
Description
Oxyde de zinc, carbonate de zinc et carbonate de zinc ba-Zinc oxide, zinc carbonate and zinc carbonate
sique, leur procédé de fabrication et leur utilisation. their manufacturing process and their use.
La présente invention a trait à de l'oxyde de zinc, à du carbonate de zinc et à du carbonate de zinc The present invention relates to zinc oxide, zinc carbonate and zinc carbonate
basique à surface active accrue, à leur procédé de fa- increased active surface area, their process of
brication ainsi qu'à leur utilisation. and their use.
Les oxydes de zinc et les carbonates de zinc à surface active sont de plus en plus nécessaires en tant qu'activateurs ou d'agents de réticulation dans le cas Zinc oxides and surface active zinc carbonates are increasingly needed as activators or crosslinking agents in the case of
de la fabrication de pâtes de caoutchouc de haute qua- manufacturing of high quality rubber pastes
lité. Dans ce cas, ces composés jouent non seulement le ity. In this case, these compounds not only play the
rôle d'un agent de réticulation en coopération avec d'au- role of a crosslinking agent in cooperation with other
tres additifs du caoutchouc comme par exemple le soufre, mais constituent également des charges actives et des rubber additives such as sulfur, but also constitute active charges and
concentrateurs pour les types de caoutchouc les plus di- concentrators for the most diverse types of rubber
vers. Mais ces composés sont mis en oeuvre non seulement towards. But these compounds are implemented not only
dans le cas de la fabrication du caoutchouc, mais égale- in the case of the manufacture of rubber, but also
ment dans le cas de la fabrication de beaucoup d'autres in the case of the manufacture of many other
élastomères et matières plastiques. elastomers and plastics.
De plus, les oxydes de zinc et les carbonates In addition, zinc oxides and carbonates
de zinc actifs conviennent pour la fabrication de cata- active zinc compounds are suitable for the manufacture of
lyseurs ou également en tant qu'agents d'adsorption et d'absorption, en particulier en vue de la fixation de lysers or also as adsorption and absorption agents, in particular with a view to
composés du soufre dans des installations de désulfuration. sulfur compounds in desulphurization plants.
Un autre exemple d'application est la mise en oeuvre de carbonate de zinc en tant qu'épurateur pour Another example of application is the use of zinc carbonate as a scrubber for
l'hydrogène sulfuré dans des forages pétroliers. hydrogen sulphide in oil drilling.
Est caractéristique pour l'activité de ces com- Is characteristic for the activity of these com-
posés, la surface spécifique, qui peut être détectée posed, the specific surface, which can be detected
à l'aide de procédés de mesure normalisés, comme le pro- using standardized measuring procedures, such as the
cédé BET (selon Brunauer, Emmett et Teller) par adsorption d'azote sous vide sur un échantillon chauffé. Ce procédé détecte la surface totale disponible, qui se compose de la surface interne et de la surface externe et est yielded BET (according to Brunauer, Emmett and Teller) by nitrogen adsorption under vacuum on a heated sample. This method detects the total available area, which consists of the inner surface and the outer surface and is
exprimée en m2/g.expressed in m2 / g.
Des oxydes de zinc actifs commercialement dis- Commercially active zinc oxides commercially
ponibles présentent actuellement une surface spécifique currently have a specific area
de 10-50 m2/g.from 10-50 m2 / g.
De l'état de la technique est déjà connue la From the state of the art is already known the
décomposition de carbonate de zinc avec formation de pro- decomposition of zinc carbonate with formation of
duits actifs et superficiellement purs. Dans Z. anorg. active and superficially pure. In Z. anorg.
Chem. 64(1931), H ttig et Steiner décrivent la réalisation d'un oxyde de zinc actif, homogène, au stade de laboratoire à 300-550 C à partir de carbonate de zinc. Le produit Chem. 64 (1931), Htig and Steiner describe the production of a homogeneous, active zinc oxide at the laboratory stage at 300-550 ° C from zinc carbonate. The product
apparaissant à 300 C contient encore des quantités consi- appearing at 300 C still contains quantities
dérables d'acide carbonique lié. La surface spécifique de bound carbonic acid. The specific surface of
ces produits n'est pas indiquée de façon détaillée. these products are not indicated in detail.
Il est en outre connu d'obtenir des oxydes de zinc ou des carbonates de zinc actifs à partir de carbonates de zinc basiques. Les carbonates de zinc basiques sont des composés qui contiennent, non seulement de l'oxyde de zinc, mais également du carbonate de zinc dans des rapports molaires variables, ainsi qu'éventuellement en outre de It is further known to obtain zinc oxides or zinc carbonates active from basic zinc carbonates. Basic zinc carbonates are compounds which contain not only zinc oxide, but also zinc carbonate in varying molar ratios, as well as possibly further
l'eau liée chimiquement sous la forme d'hydroxyde. water chemically bound in the form of hydroxide.
Le document DE-OS-24 04 049 décrit une précipi- DE-OS-24 04 049 discloses a precipitate
tation de carbonate de zinc basique, une solution de sel of basic zinc carbonate, a solution of salt
de zinc et une solution alcaline étant délivrées continû- of zinc and an alkaline solution being continuously
ment, de sorte que la précipitation dans une plage de pH contrôlée est possible. La solution alcaline se compose d'un mélange de NaOH et de Na2CO3 dans des proportions, en such that precipitation in a controlled pH range is possible. The alkaline solution consists of a mixture of NaOH and Na2CO3 in proportions, in
équivalents, de 25:75 à 80:20.equivalents, from 25:75 to 80:20.
I1 est en outre connu de maintenir faible la In addition, it is known to keep the
température de précipitation en vue de l'obtention de sur- precipitation temperature in order to obtain
faces les plus actives possible. On opère en général entre et 800C. Des températures inférieures à 40 C peuvent conduire à un pouvoir de filtration médiocre et à une croissance insuffisante du gâteau de filtration. Des most active faces possible. It operates in general between 800C and 800C. Temperatures below 40 C can lead to poor filtration capacity and insufficient growth of the filter cake. of the
températures supérieures à 80 C favorisent certes le pou- temperatures above 80 C certainly favor the
voir de filtration, mais conduisent à une diminution des see filtration, but lead to a decrease in
propriétés actives.active properties.
I1 est en outre connu que, surtout pour une uti- It is furthermore known that, especially for a useful
lisation dans des systèmes de caoutchouc, la teneur en impuretés de métaux lourds dans l'oxyde de zinc fabriqué in rubber systems, the impurity content of heavy metals in zinc oxide
doit être maintenue la plus faible possible (quelques ppm). should be kept as low as possible (a few ppm).
Les solutions de sel de zinc utilisées doivent par consé- The zinc salt solutions used must therefore
quent être purifiées. En outre, après la précipitation du carbonate de zinc ou du carbonate de zinc basique, le gâteau de filtration doit être lavé abondamment à l'eau pure afin d'abaisser la teneur en métaux lourds et en sels to be purified. In addition, after the precipitation of zinc carbonate or basic zinc carbonate, the filter cake must be thoroughly washed with pure water in order to lower the content of heavy metals and salts.
solubles dans l'eau au-dessous des valeurs maximales ad- soluble in water below the maximum values
missibles.communicable.
L'inconvénient le plus grave des procédés connus The most serious disadvantage of the known processes
de l'état de la technique réside dans l'opération de sé- of the state of the art lies in the operation of se-
chage, car le sel de zinc précipité doit, dans ce cas, être chauffé pendant des périodes prolongées à des températures élevées. Il en résulte des températures de produit élevées dans lesquelles les particules de matières solides se frittent et s'agglomèrent, ce qui réduit sensiblement leur surface. Les propriétés des oxydes de zinc et des carbonates de zinc commercialement disponibles ne sont par conséquent aucunement parfaitement satisfaisantes. Un accroissement This is because, in this case, the precipitated zinc salt must be heated for prolonged periods at elevated temperatures. This results in high product temperatures in which the solids particles sinter and agglomerate, which substantially reduces their surface area. The properties of zinc oxides and commercially available zinc carbonates are therefore by no means perfectly satisfactory. A growth
supplémentaire de la surface active est souhaitable. additional active area is desirable.
La présente invention a pour objet la fabrica- The subject of the present invention is the manufacture
sion d'oxyde de zinc, de carbonate de zinc et de carbonate de zinc basique dont la surface spécifique a été encore of zinc oxide, zinc carbonate and basic zinc carbonate, the specific surface area of which was
accrue et de proposer un procédé pour leur fabrication. increased and to propose a process for their manufacture.
De façon surprenante, il a été constaté que l'on obtient à partir de carbonate de zinc ou de carbonate de Surprisingly, it has been found that one obtains from zinc carbonate or carbonate of
zinc basique précipité et suffisamment pur, dans des con- basic zinc precipitated and sufficiently pure, in
ditions déterminées par utilisation d'un séchoir à pulvé- determined by the use of a spray dryer.
risation de forte puissance, de nouveaux composés de zinc, high potency, new zinc compounds,
qui se différencient très sensiblement, quant à leurs pro- which are very different in terms of their
priétés, de produits classiques. A l'aide du procédé selon l'invention, la surface spécifique peut être accrue vis-à-vis des produits commercialement disponibles de 200 à 300%. Les nouveaux composés possèdent, en plus d'une surface extérieure accrue, également une surface interne accrue. Leur densité apparente est comparable aux produits commercialement disponibles, mais peut également être supérieure, si bien qu'il en résulte des avantages lors properties, of classic products. With the aid of the process according to the invention, the specific surface area can be increased with respect to commercially available products of 200 to 300%. The new compounds have, in addition to an increased outer surface, also an increased internal surface area. Their apparent density is comparable to commercially available products, but can also be higher, so that advantages arise when
de la fabrication et de la mise en oeuvre. of manufacture and implementation.
Malgré leur surface accrue, ces produits Despite their increased surface, these products
présentent des teneurs en impuretés plutôt plus faibles- have lower levels of impurities-
qu'accrues. L'objet de la présente invention est de l'oxyde de zinc, du carbonate de zinc et du carbonate de zinc basique actifs présentant une superficie spécifique de qu'accrues. The object of the present invention is active zinc oxide, zinc carbonate and basic zinc carbonate having a specific surface area of
700-200 m2/g et une densité apparente de 400-700 g/l. 700-200 m2 / g and an apparent density of 400-700 g / l.
Sont de préférence proposés des composés de Preferably, compounds of
zinc actifs possédant une surface spécifique de 90- active zinc with a surface area of 90-
m2/g, en particulier de 100-130 mZ/g et avec une m2 / g, in particular of 100-130 mZ / g and with a
densité apparente de 400-600 g/l.apparent density of 400-600 g / l.
Selon une forme de réalisation préférée, peut également être fabriqué un oxyde de zinc contenant environ According to a preferred embodiment, a zinc oxide containing about
2% en poids de Mg. L'additif provoque dans ce cas un cer- 2% by weight of Mg. The additive causes in this case a certain
tain élargissement du réseau et est ainsi lié à un autre tain enlargement of the network and is thus linked to another
accroissement de la surface du composé actif. increasing the surface of the active compound.
L'objet de la présente invention est en outre un procédé de fabrication d'oxyde de zinc, de carbonate de zinc et de carbonate de zinc basique actifs et de mélanges de ceux-ci, selon lequel on précipite du carbonate de zinc ou du carbonate de zinc basique par mélange d'une solution aqueuse d'au moins un carbonate alcalin, d'un hydroxyde alcalin ou de mélanges de ceux-ci et d'une solution de sel de zinc, et on sèche ou on calcine une suspension aqueuse dans un séchoir à pulvérisation dans un gaz chaud, dont la température lors de son entrée dans le séchoir à pulvérisation est comprise entre 450 C et The object of the present invention is furthermore a process for manufacturing zinc oxide, active zinc carbonate and basic zinc carbonate and mixtures thereof, according to which zinc carbonate or carbonate is precipitated. basic zinc by mixing an aqueous solution of at least one alkali carbonate, an alkali metal hydroxide or mixtures thereof and a zinc salt solution, and drying or calcining an aqueous suspension in a spray dryer in a hot gas, whose temperature when entering the spray dryer is between 450 C and
900 C.900 C.
Dans une forme de réalisation particulière du procédé selon l'invention en vue de la fabrication d'oxyde de zinc actif, une suspension aqueuse de carbonate de zinc ou de carbonate de zinc basique précipité est utilisée et la température d'admission du gaz chaud est comprise entre 800 C et 900 . Le temps de séjour du produit est fixé à 2 à 60 secondes dans une plage de températures de 250 C à 450 C et de préférence de 300 C à 350 C. Dans une forme de réalisation particulièrement préférée, le temps de séjour dans l'intervalle de température précité s'élève à 5 à 15 secondes. La plupart du temps, un temps In a particular embodiment of the process according to the invention for the production of active zinc oxide, an aqueous suspension of zinc carbonate or precipitated basic zinc carbonate is used and the inlet temperature of the hot gas is between 800 C and 900. The residence time of the product is set at 2 to 60 seconds in a temperature range of 250 ° C. to 450 ° C. and preferably from 300 ° C. to 350 ° C. In a particularly preferred embodiment, the residence time in the range above-mentioned temperature is 5 to 15 seconds. Most of the time, a time
de séjour préféré est de 10 secondes. preferred stay is 10 seconds.
Dans une autre forme de réalisation préférée du procédé selon l'invention de fabrication de carbonate de zinc actif ou de carbonate de zinc basique actif, une suspension aqueuse de carbonate de zinc ou de carbonate de zinc précipité est utilisée, la température d'admission s'élève alors à 450 C à 650 C et dans le cas de carbonate In another preferred embodiment of the process according to the invention for the production of active zinc carbonate or of active basic zinc carbonate, an aqueous suspension of zinc carbonate or precipitated zinc carbonate is used, the temperature of admission then raises to 450 C to 650 C and in the case of carbonate
de zinc, on utilise un gaz chaud contenant du CO2. of zinc, a hot gas containing CO2 is used.
Le temps de séjour du produit est fixé, pour une plage de température de 150 C à 300 C et de préférence de The residence time of the product is set for a temperature range of 150 ° C. to 300 ° C. and preferably of
C à 280 C, à 2 à 60 secondes. Un temps de séjour par- C at 280 C, at 2 to 60 seconds. A residence time
ticulièrement préféré pour la plage de température indiquée ci-dessus est de 5 à 15 secondes. Un temps de séjour de Especially preferred for the temperature range indicated above is 5 to 15 seconds. A residence time of
secondes est le plus préférable.seconds is the most preferable.
Selon une forme de réalisation préférée, le gaz chaud est soufflé dans le même sens que la suspension aqueuse dans le séchoir. La teneur en matières solides According to a preferred embodiment, the hot gas is blown in the same direction as the aqueous suspension in the dryer. The solids content
de la suspension s'élève à 20 à 50% en poids. of the suspension amounts to 20 to 50% by weight.
La pulvérisation de la suspension s'effectue selon l'invention à l'aide d'un disque de pulvérisation The suspension is sprayed according to the invention using a spray disc
rotatif, qui est disposé dans la tête d'une colonne de sé- rotating, which is arranged in the head of a column of se-
chage stationnaire. Le diamètre du disque est habituelle- stationary chage. The diameter of the disc is usually
ment compris entre 500-150mm, la vitesse de rotation étant between 500 and 150 mm, the rotation speed being
comprise entre 8000 et 15000 tours/minute. Il est avanta- between 8000 and 15000 revolutions / minute. It is advantageous
geux d'opérer avec un disque de 215mm de diamètre et une gious to operate with a disc of 215mm in diameter and a
vitesse de rotation de 10000 à 12000 tours/minute. rotation speed from 10000 to 12000 rpm.
L'écartement du disque de pulvérisation du côté Spacing of the spray disc from the side
intérieur de la colonne de séchage est dimensionné de ma- the inside of the drying column is dimensioned
nière à éviter un collage du produit humide sur la paroi avoid sticking the wet product to the wall
de la colonne.of the column.
Le rapport du gaz à la suspension est fixé de sorte que la charge en produit du flux de gaz chaud dans le séchoir s'élève à 10 à 100 g/m3. Une charge en produit du flux de gaz chaud dans le séchoir de 30 à 50 g/m3 est The ratio of the gas to the slurry is set so that the product load of the hot gas stream in the dryer is 10 to 100 g / m3. A product charge of the hot gas flow in the dryer of 30 to 50 g / m3 is
particulièrement préférée.particularly preferred.
Les temps de séjour indiqués correspondent à des valeurs déterminées par calcul pour ces intervalles de temps nécessaires au produit afin de parvenir depuis le The indicated residence times correspond to values determined by calculation for these time intervals necessary for the product in order to arrive from the
disque de pulvérisation dans le séchoir jusqu'à un dispo- spray disc in the dryer until a
sitif de séparation, dans lequel le gaz de sortie encore chaud est séparé du produit sec. Le temps de séjour peut ainsi être modifié en fonction de la quantité de gaz chaud introduite, du volume de la colonne de séchage et de la distance entre la colonne de séchage et le dispositif separation system, wherein the still hot exit gas is separated from the dry product. The residence time can thus be modified according to the amount of hot gas introduced, the volume of the drying column and the distance between the drying column and the device.
de séparation.of seperation.
Des solutions de sel de zinc avantageuses sont des solutions aqueuses de ZnSO4 ou de ZnCn2 séparément ou en mélange. Un rapport molaire de ZnSO4 à ZnCn2 de 1:2 Preferred zinc salt solutions are aqueous solutions of ZnSO4 or ZnCn2 separately or in admixture. A molar ratio of ZnSO 4 to ZnCl 2 of 1: 2
est dans ce cas particulièrement favorable. in this case is particularly favorable.
Dans le cas de la précipitation de carbonate de In the case of carbonate precipitation
zinc basique, la solution de sel de zinc ainsi que le mé- zinc, the zinc salt solution and the
lange aqueux d'hydroxyde alcalin/carbonate alcalin sous un contrôle strict de pH, sont simultanément dosées dans un réacteur, dans lequel de l'eau préalablement chauffée aqueous mixture of alkali hydroxide / alkali carbonate under strict pH control, are simultaneously dosed in a reactor, in which previously heated water
est antérieurement versée. L'adjonction s'effectue de ma- is previously paid. The addition is carried out
nière que la valeur de pH se déplace dans la plage neutre ou légèrement alcaline. Une plage de pH de 7 à 9 est de that the pH value moves in the neutral or slightly alkaline range. A pH range of 7 to 9 is
préférence utilisée selon l'invention. preferably used according to the invention.
L'attention est en outre attirée sur le fait Attention is also drawn to the fact
que la précipitation est effectuée dans une plage de tem- precipitation is carried out within a time range
pérature de 40 C à 80 C, de préférence de 60 C à 80 C. a temperature of 40 ° C. to 80 ° C., preferably 60 ° C. to 80 ° C.
Pour la précipitation, on utilise des solutions For precipitation, we use solutions
de sel de zinc avec une teneur en zinc de 10 à 180 g/l. zinc salt with a zinc content of 10 to 180 g / l.
Durant la précipitation, la concentration en sel de zinc During precipitation, the concentration of zinc salt
s'élève de 0 à 70 g/l, de préférence 0 à 50 g/l. is 0 to 70 g / l, preferably 0 to 50 g / l.
En vue de la précipitation de carbonate de zinc In view of the precipitation of zinc carbonate
basique, on utilise un mélange d'hydroxyde alcalin/carbona- alkaline hydroxide / carbon dioxide mixture is used
* te alcalin avec un rapport molaire d'hydroxyde alcalin: carbonate alcalin de 50:50 à 80:20. Un rapport de 60:40 alkali with a molar ratio of alkali hydroxide: alkali carbonate of 50:50 to 80:20. A ratio of 60:40
est utilisé préférentiellement selon l'invention. Confor- is preferably used according to the invention. accordance
mément à l'invention, l'hydroxyde alcalin et le carbonate according to the invention, the alkaline hydroxide and the carbonate
alcalin préférés sont les sels de sodium ou de potassium. Preferred alkalis are sodium or potassium salts.
On utilise préférentiellement le sel de sodium. The sodium salt is preferably used.
Le précipité obtenu est filtré continûment sur un filtre sous forme de bande et lavée jusqu'à ce qu'aucune The precipitate obtained is filtered continuously on a filter in the form of a strip and washed until no
impureté ne puisse plus être éluée de la matière solide. impurity can no longer be removed from the solid matter.
Le précipité lavé est mis en suspension et transformé en un produit homogène pouvant être pompé. La suspension fraîchement homogénéisée est ensuite amenée en vue du The washed precipitate is suspended and converted into a homogeneous product that can be pumped. The freshly homogenized suspension is then brought for
séchage dans un séchoir à pulvérisation. drying in a spray dryer.
Pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication selon l'invention, on utilise de préférence l'installation For the implementation of the manufacturing method according to the invention, the installation is preferably used.
représentée schématiquement sur la Figure 1. La pièce maî- shown schematically in Figure 1. The masterpiece
tresse de cette installation est une colonne de séchage 1, se composant d'une partie supérieure cylindrique 2 et braid of this installation is a drying column 1, consisting of a cylindrical upper part 2 and
d'une partie de fond conique 3. L'introduction du précipi- part of a conical bottom 3. The introduction of the precipi-
té de sel de zinc en suspension ainsi que l'introduction du gaz chaud 9 s'effectue par l'intermédiaire du sommet 4 of zinc salt in suspension and the introduction of the hot gas 9 is via the top 4
de la colonne.of the column.
Dans une trémie à pâte 5, est tout d'abord placée une suspension homogène pouvant être pompée du précipité de sel de zinc et qui est dirigée, par l'intermédiaire d'un transporteur 20, sur un disque de pulvérisation 6, qui est disposé au centre du sommet 4 de la colonne et tourne à vitesse élevée. En raison de la forte contrainte mécanique et chimique durant le processus de séchage, ce disque est fabriqué en un matériau particulier, de préférence du titane. Sur le côté supérieur du disque In a dough hopper 5, is first placed a homogeneous suspension which can be pumped from the zinc salt precipitate and which is directed, via a conveyor 20, onto a spraying disc 6, which is arranged in the center of the top 4 of the column and rotates at high speed. Due to the high mechanical and chemical stress during the drying process, this disc is made of a particular material, preferably titanium. On the top side of the disc
sont réalisées des nervures d'entraînement orientées de- are formed drive ribs oriented
puis le centre vers la périphérie du disque, qui guident vers l'extérieur le produit humide déposé et permettent une sortie uniforme et orientée du produit homogène de la surface du disque. Apres sa sortie, le produit humide then the center towards the periphery of the disk, which guide the deposited wet product to the outside and allow a uniform and oriented exit of the homogeneous product from the surface of the disc. After its release, the wet product
est pulvérisé uniformément sous l'action de la force cen- is sprayed uniformly under the action of the cen-
trifuge. Selon la vitesse de rotation du disque de pulvé- trifuge. Depending on the rotational speed of the spray disc
risation 6 et la teneur en matières solides du produit initial, le produit pulvérisé est divisé en particules de dimension de 1 à 50 em. De plus, la surface du disque 6 and the solids content of the initial product, the pulverized product is divided into particles of size from 1 to 50 em. In addition, the surface of the disc
de pulvérisation 6 est inclinée radialement vers l'exté- 6 is inclined radially outwards.
rieur, de manière à provoquer une direction de pulvérisa- in such a way as to cause a spraying direction
tion orientée vers le bas.downward direction.
Le gaz chaud 9,échauffé dans un brûleur 8 à la température de fonctionnement respective, est introduit dans la colonne de séchage 1 au centre du sommet 4 de la colonne par l'intermédiaire d'un canal annulaire 10 à proximité du disque de pulvérisation 6, de sorte que le The hot gas 9, heated in a burner 8 at the respective operating temperature, is introduced into the drying column 1 in the center of the top 4 of the column via an annular channel 10 near the spray disc 6 , so that the
gaz chaud 9 parcourt la colonne de séchage 1 en spirale. hot gas 9 runs through the drying column 1 spiral.
L'ouverture du canal annulaire 10 est disposée au-dessus du disque de pulvérisation 6 de manière que le gaz chaud 9,pénétrant dans la colonne de séchage 1,parvient sur le produit humide immédiatement après la sortie de celui-ci du disque de pulvérisation 6. Le produit humide pulvérisé est ainsi séché aussitôt après la sortie des disques de pulvérisation 6, de sorte qu'un collage du produit 17 au côté interne de la colonne de séchage est évité dans The opening of the annular channel 10 is disposed above the spraying disc 6 so that the hot gas 9, entering the drying column 1, reaches the wet product immediately after the exit of the latter from the spraying disc. 6. The wet sprayed product is thus dried immediately after the exit of the spray discs 6, so that a bonding of the product 17 to the inner side of the drying column is avoided in
une large mesure.a large extent.
Le froid dû à l'évaporation du liquide fait que The cold due to the evaporation of the liquid makes
la température du produit du composé de zinc actif s'abais- the product temperature of the active zinc compound is lowered
sant dans le courant de gaz chaud 11 en forme de spirale se trouve sensiblement au-dessous de la température du gaz chaud, un séchage et/ou une calcination complète étant in the spiral-shaped hot gas stream 11 is substantially below the temperature of the hot gas, with drying and / or complete calcination being
obtenues à cause de la faible dimension des particules. obtained because of the small particle size.
En raison du faible temps de séjour du produit 17 dans la colonne de séchage 1, on obtient des composés de zinc avec des propriétés actives améliorées. Une agglomération du composé actif est évitée dans une large mesure. Dans le cas d'une alimentation constante en gaz Due to the low residence time of the product 17 in the drying column 1, zinc compounds with improved active properties are obtained. Agglomeration of the active compound is avoided to a large extent. In the case of a constant supply of gas
chaud, la température du produit est essentiellement in- the temperature of the product is essentially
fluencee par la quantité d'eau délivrée avec la suspension fluencee by the amount of water delivered with the suspension
par unité de temps.per unit of time.
La grandeur de particules du produit final 17 peut dans une certaine mesure être également influencée par la température ainsi que par la vitesse d'admission du The particle size of the final product 17 may to some extent also be influenced by the temperature as well as the rate of admission of the product.
flux de gaz chaud.flow of hot gas.
Le produit séché 17 est évacué continûment con- The dried product 17 is evacuated continuously
jointement avec le gaz chaud légèrement refroidi par joint with the hot gas slightly cooled by
l'intermédiaire de la partie inférieure 3. through the lower part 3.
Le mélange produit-gaz chaud est séparé dans un séparateur à cyclone 13, le produit 17 parvient ensuite The product-hot gas mixture is separated in a cyclone separator 13, the product 17 then reaches
par l'intermédiaire d'un tamis 13 au soutirage. Les der- through a sieve 13 at the racking. The last
niers résidus de matières solides sont séparés par l'inter- residues of solids are separated by
médiaire d'un dépoussiéreur 14 disposé en aval. Ensuite, mediator of a dust collector 14 disposed downstream. Then,
le gaz d'échappement chaud 18 estsoit évacué par l'inter- the hot exhaust 18 is exhausted through the
médiaire d'un ventilateur 16,soit éventuellement après a fan 16, possibly after
séparation par voie humide recyclé dans le processus. recycled wet separation in the process.
Les composés selon l'invention peuvent également The compounds according to the invention can also
être produits dans une installation dont le séchoir à pul- be produced in an installation including the pulp dryer
vérisation opère selon le principe à contre-courant. Dans ce cas, l'introduction du produit pulvérisé s'effectue verification operates according to the principle against the current. In this case, the introduction of the pulverized product is carried out
dans le sens opposé au flux de gaz chaud, le temps de sé- in the opposite direction to the hot gas flow, the heating time
jour du produit pulvérisé dans le séchoir étant déterminé 1l par la quantité de gaz chaud. La sortie du produit des particules descendant à l'encontre du flux de gaz chaud s'effectue par l'intermédiaire d'un collecteur dans le fond de la colonne de séchage, tandis que les particules solides montant dans le flux de gaz chaud sont prélevées conjointement avec le gaz chaud par l'intermédiaire du sommet de la colonne et sont séparés l'un de l'autre dans day of the product sprayed in the dryer being determined by the amount of hot gas. The product outlet of the particles descending against the flow of hot gas is effected by means of a collector in the bottom of the drying column, while the solid particles rising in the flow of hot gas are removed. together with the hot gas via the top of the column and are separated from each other in
un séparateur à cyclone disposé en aval ou dans un dépous- a cyclone separator arranged downstream or in a
siéreur. En outre existe la possibilité de fabriquer les siéreur. In addition, there is the possibility of manufacturing
composés selon l'invention dans une installation de sécha- compounds according to the invention in a drying plant.
ge opérant selon le principe à courants inversés. ge operating on the reverse currents principle.
Dans de telles installations, le temps de séjour du produit pulvérisé dans le séchoir est également réglé selon une valeur provoquant d'une part un séchage et/ou une calcination complète et d'autre part les propriétés In such installations, the residence time of the product sprayed in the dryer is also adjusted to a value causing firstly a drying and / or a complete calcination and secondly the properties
actives du produit final fabriqué étant maintenues. of the final product manufactured being maintained.
Conformément à l'invention, on utilise pour la According to the invention, it is used for
génération du gaz chaud, de préférence de l'air atmosphé- generation of the hot gas, preferably atmospheric air
rique qui est éventuellement épuré avant son échauffement. which is possibly purified before it warms up.
Pour la fabrication de carbonate de zinc actif, on utilise For the production of active zinc carbonate, we use
de préférence un gaz chaud enrichi en CO2. Pour des rai- preferably a hot gas enriched with CO2. For reasons
sons économiques, un circuit de gaz chaud fermé est dans economic sounds, a closed hot gas circuit is in
ce cas souhaitable.this case is desirable.
La présente invention concerne en outre l'uti- The present invention furthermore relates to the use
lisation de composés fabriqués selon l'invention en tant que charges actives pour du caoutchouc, dans le cas de la fabrication de catalyseurs, en tant qu'agents adsorbants et absorbants, en particulier en tant qu'agents absorbants pour des gaz dans des installations de désulfuration et dans le cas de forages pétroliers ainsi qu'en tant que stabilisateurs UV en combinaison avec des stabilisateurs connus. Les composés fabriqués selon l'invention sont remarquables en comparaison de composés actifs fabriqués The use of compounds produced according to the invention as active fillers for rubber, in the case of the production of catalysts, as adsorbents and absorbents, in particular as adsorbents for gases in desulfurization and in the case of oil drilling as well as UV stabilizers in combination with known stabilizers. The compounds manufactured according to the invention are remarkable in comparison with active compounds manufactured
de façon classique, par une surface spécifique étonnam- conventionally, by a surprising specific surface
ment grande pour une densité apparente égale ou supérieure. large for the same or greater apparent density.
En vue de la précision du procédé selon l'inven- tion et des propriétés avantageuses des nouveaux composés In view of the precision of the process according to the invention and the advantageous properties of the new compounds
actifs de zinc, les exemples suivants seront expliqués. zinc actives, the following examples will be explained.
Les propriétés des produits sont consignés aux tableaux The properties of the products are recorded in the tables
1 à 3.1 to 3.
A. Fabrication de composés d'oxyde de zinc à surface accrue. (cf. Tableau 1) A. Manufacture of zinc oxide compounds with increased surface area. (see Table 1)
Exemple 1:Example 1
On utilise en tant que solution initiale,. une solution de sel de zinc fabriquée à l'échelle industrielle, qui contient du sulfate de zinc et du chlorure de zinc It is used as an initial solution. an industrially produced zinc salt solution that contains zinc sulphate and zinc chloride
selon un rapport molaire de 1:2.in a molar ratio of 1: 2.
La teneur en zinc s'élève à 150-160 g/l, le pH est compris entre 4 et 4,5. En tant qu'impuretés, cette solution contient en faibles quantités du chlorure de sodium et du sulfate de sodium ainsi que des impuretés The zinc content is 150-160 g / l, the pH is between 4 and 4.5. As impurities, this solution contains in small amounts sodium chloride and sodium sulphate as well as impurities
de métaux lourds selon une quantité de 1 ppm et moins. heavy metals in an amount of 1 ppm and below.
Pour l'alcalinisation, on utilise une solution se composant d'un mélange d'hydroxyde de sodium et de For alkalization, a solution consisting of a mixture of sodium hydroxide and
carbonate de sodium selon un rapport molaire de 60:40. sodium carbonate in a molar ratio of 60:40.
On dose les deux solutions dans un réacteur dans lequel de l'eau est présente. La concentration calculée en sel de zinc durant la précipitationest comprise entre Both solutions are dosed in a reactor in which water is present. The calculated concentration of zinc salt during precipitation is between
0 et 50 g/l.0 and 50 g / l.
Le réacteur se compose d'une cuve agitatrice équipée d'un dispositif de chauffage et de refroidissement indirect. L'adjonction des deux solutions s'effectue de manière à maintenir un pH de 7-9. En raison du faible excédent d'alcali, aucune perte de zinc n'apparaît. Le carbonate de zinc basique précipité à 60 C est filtré continûment sur une bande filtrante et lavé vigoureusement. Le gâteau de filtration est à nouveau introduit dans une cuve agitatrice avec de l'eau chaude à 60 (4 parties d'eau pour une partie de gâteau de filtration). Il est ensuite encore une fois filtré sur une bande filtrante avec lavage intensif et, après malaxage, The reactor consists of an agitator tank equipped with an indirect heating and cooling device. The addition of the two solutions is carried out so as to maintain a pH of 7-9. Due to the low alkali excess, no zinc loss occurs. The basic zinc carbonate precipitated at 60 ° C. is filtered continuously on a filtering strip and washed vigorously. The filter cake is again introduced into a stirring tank with hot water at 60 (4 parts of water for a portion of filter cake). It is then again filtered on a filtering belt with intensive washing and, after mixing,
pulvérisé par l'intermédiaire d'un réservoir dans la colon- sprayed through a reservoir into the colon
ne de pulvérisation de grande puissance. Do not spray high power.
Le séchage direct dans un flux d'air chaud de 800-900 C provoque,par évaporation brusque de l'eau, un séchage modéré, car la température du produit s'établit Direct drying in a flow of hot air of 800-900 C causes, by sudden evaporation of the water, a moderate drying, because the temperature of the product is established
alors entre 320 et 340 C.then between 320 and 340 C.
Le temps de séjour dans cette plage de tempéra- The residence time in this temperature range
ture s'élève à environ 10 secondes. Simultanément, on obtient,par la pulvérisation,une séparation importante ture is about 10 seconds. Simultaneously, there is obtained, by spraying, a significant separation
des particules.particles.
L'oxyde de zinc résultant est précipité selon The resulting zinc oxide is precipitated according to
des procédés connus et est mis en sac. known processes and is bagged.
Le produit obtenu possède une surface spéci- The product obtained has a specific surface
fique d'environ 125 m2/g avec unle densité apparente d'environ 450 g/1. Le résidu de tamis d'une dimension supérieure of about 125 m 2 / g with an apparent density of about 450 g / l. The sieve residue of a larger size
à 45 Km s'élève à moins de 0,1%. at 45 Km is less than 0.1%.
26 4 126826 4 1268
Exemple 2Example 2
La mise en oeuvre s'effectue selon l'exemple 1 à la différence que la précipitation a lieu à 90 C. Le ZnO obtenu possède une surface spécifique d'environ 85 m2/g. La réduction de la surface spécifique est probablement d e à la température de précipitation plus The implementation is carried out according to Example 1 with the difference that the precipitation takes place at 90 ° C. The ZnO obtained has a specific surface area of approximately 85 m 2 / g. The reduction of the specific surface is probably due to the precipitation temperature more
élevée que dans l'exemple 1.higher than in Example 1.
Exemple 3 (exemple comparatif) Le carbonate de zinc basique est précipité selon l'exemple 1. Le gâteau de filtration est décarboxylé après lavage dans un four de laboratoire pendant 20 minutes Example 3 (Comparative Example) The basic zinc carbonate is precipitated according to Example 1. The filter cake is decarboxylated after washing in a laboratory oven for 20 minutes
à 340 C.at 340 C.
La surface spécifique est alors de 45 m/g. The specific surface is then 45 m / g.
L'exemple montre clairement que,dans le cas d'une calci- The example clearly shows that, in the case of calci-
nation classique, la surface spécifique pouvant être classic nation, the specific surface area
obtenue est beaucoup plus faible.obtained is much lower.
Exemple 4 (exemple comparatif) Du carbonate de zinc basique est précipité. selon Example 4 (Comparative Example) Basic zinc carbonate is precipitated. according to
l'exemple 1. Le gâteau de filtration obtenu est décarboxy- Example 1. The filter cake obtained is decarboxyl
lé après lavage intensif dans un four de laboratoire after intensive washing in a laboratory oven
pendant 20 minutes à 600 C.for 20 minutes at 600 C.
On constate encore une réduction de la surface There is still a reduction in the area
spécifique à des valeurs de l'ordre de 15 mL/g. specific to values of the order of 15 mL / g.
B. Fabrication de carbonates de zinc basiques à surface accrue. (cf. Tableau 2) B. Manufacture of basic zinc carbonates with increased surface area. (see Table 2)
Exemple 5Example 5
La mise en oeuvre s'effectue selon l'exemple 1, à l'exception qu'on opère dans le séchoir à pulvérisation à 190 C. On obtient comme produit final un carbonate de zinc basique actif. La perte par calcination s'élève à environ 24%, la teneur en oxyde de zinc à environ 76%. La The operation is carried out according to Example 1, except that the spray dryer is operated at 190 ° C. The final product is an active basic zinc carbonate. The calcination loss is about 24%, the zinc oxide content about 76%. The
surface spécifique est de l'ordre de 100 m2g. specific surface is of the order of 100 m2g.
Exemple 6Example 6
* La mise en oeuvre s'effectue selon l'exemple 5 à l'exception que la température de précipitation est de OC. La surface spécifique du produit fabriqué* The implementation is carried out according to Example 5 except that the precipitation temperature is OC. The specific surface of the manufactured product
est de 75 m2/g.is 75 m2 / g.
Exemple 7Example 7
La mise en oeuvre s'effectue selon l'exemple 5 ! à l'exception que,dans la solution alcaline utilisée, la proportion en lessive de soude caustique est accrue, The implementation is carried out according to Example 5! with the exception that in the alkaline solution used, the proportion of caustic soda liquor is increased,
le rapport molaire de NaOH à Na2CO est 80:20. the molar ratio of NaOH to Na2CO is 80:20.
La suLúàct spécifique du produit fabriqué The specificity of the manufactured product
est de 90 m2/g.is 90 m2 / g.
Exemple 8 (exemple comparatif) La précipitation s'effectue selon l'exemple 5 à 60 C. Le gâteau de filtration est séché après lavage intensif dans un four de laboratoire pendant 20 minutes Example 8 (Comparative Example) The precipitation is carried out according to Example 5 at 60 ° C. The filter cake is dried after intensive washing in a laboratory oven for 20 minutes.
à 190 C.at 190 C.
Le résultat de l'expérience montre que par accroissement de la durée du séchage et selon le type de séchage (procédé avec agitation), la surface spécifique par rapport au produit fabriqué selon l'exemple 5 diminue The result of the experiment shows that by increasing the duration of drying and according to the type of drying (method with stirring), the specific surface area with respect to the product manufactured according to Example 5 decreases.
d'environ 60% à des valeurs de l'ordre de 40 m2/g. about 60% at values of the order of 40 m2 / g.
La surface spécifique élevée du produit fa- The high specific surface area of the product
briqué selon l'invention selon l'exemple 1 est mise en évidence par la mesure de l'indice d'huile selon la norme DIN 35199. Sur le tableau 3, sont portés en regard les résultats de msure d'oxyde de zinc actif commercialement Brick according to the invention according to Example 1 is evidenced by the measurement of the oil index according to DIN 35199. In Table 3, the results of measurement of commercially active zinc oxide are shown opposite.
disponible et d'oxyde de zinc actif selon l'invention. available and active zinc oxide according to the invention.
Tableau 1 Oxyde de zinc actif Exemple Rapport molaire Température Durée de séjour Analyse Produit NaOH: Na2CO3 Précipitation Calcination Calcination Sufe Densité apparentsRî ZnO spécifique oC oC Minutes Secondes m2/g g/l 32 pm % Table 1 Active Zinc Oxide Example Molar Ratio Temperature Residence Time Analysis Product NaOH: Na2CO3 Precipitation Calcination Calcination Sufe Apparent Density Specific ZnO oC oC Minutes Seconds m2 / g g / l 32 pm%
1 60: 40 60 340 - 10 126 + 5 440 0,05 94,9 1 60: 40 60 340 - 10 126 + 5 440 0.05 94.9
2 60 40 90 340 - 10 85 5 570 0,15 96,4 2 60 40 90 340 - 10 85 5 570 0.15 96.4
3 60: 40 60 340 20 - 45 1 460 0,5 96,2 3 60: 40 60 340 20 - 45 1 460 0.5 96.2
4 60: 40 60 600 20 - 15 1 450 0,5 98 4 60: 40 60 600 20 - 15 1 450 0.5 98
(1) = Résidu de tamis en % au-(1) = sieve residue in% above
dessus de 32 pm hi 0% 0% Co Tableau 2 Carbonate de Zinc actif Rapport molaire Température Durée de séjour Analyse produit ExempleNaOH: Na2CO3 Précipitation Séchage Séchage Surface DensitéapparenteSR(1)ZnO spécifique C C Minutes Secondes m2/g g/1 32 pm % Above 32 pm hi 0% 0% Co Table 2 Active Zinc Carbonate Molar Ratio Temperature Residence Time Product Analysis Example NaOH: Na2CO3 Precipitation Drying Drying Surface Related Density SR (1) Specific ZnO C C Minutes Seconds m2 / g g / 1 32 pm%
60: 40 60 190 - 10 100 + 2 590 0,15 75,8 60: 40 60 190 - 10 100 + 2 590 0.15 75.8
6 60 À 40 90 190 - 10 75 + 5 500 0,2 75,2 H 6 60 to 40 90 190 - 10 75 + 5 500 0.2 75.2 H
oeow
7 80: 20 60 190 - 10 90 + 5 500 0,2 74,9 7 80: 20 60 190 - 10 90 + 5 500 0.2 74.9
8 60: 40 60 190 20 - 46 + 4 550 0,8 74,5 8 60: 40 60 190 20 - 46 + 4 550 0.8 74.5
(1) = Résidu de tamis en % au-(1) = sieve residue in% above
dessus de 32 pm.above 32 pm.
cethis
Tableau 3Table 3
Produit Surface spécifique Indice d'huile (Mthode BET) Norme DIN 53199 m2/g Product Surface area Oil index (BET method) DIN standard 53199 m2 / g
,,,,,,,,,,,,,,
Oxyde de zinc actif 39 54Active zinc oxide 39 54
tproduit du commer-produced by the trader
ce) Oxyde de Zinc selon 126 106this) Zinc oxide according to 126 106
l'Exemple 1Example 1
o'o '
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Legal Events
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ST | Notification of lapse |