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Procédé pour préparer du sulfate d'ammonium en gros cristaux.
Demande de brevet .allemand en sa faveur du 19 Janvier 1934.
Dans la préparation du sulfate d'ammonium et pour des raisons de commodité de magasinage et d'expédition on préfère souvent disposer d'un grain volumineux et allongé.
A cette condition répond le sulfate dit de mine obtenu à l'occasion du fonctionnement des saturateurs de cokerie lors- qu'on veille non seulement à ce que le bain du saturateur soit convenablement brassé, mais aussi à ce qu'il contienne une certaine proportion d'acide sulfurique libre. Cependant, même lors de la préparation du sulfate d'ammonium dit synthétique, on peut obtenir des cristaux volumineux et allongés lorsqu'on observe certaines conditions pendant l'opération d'évaporation ou de refroidissement de la solution de sulfate ou lors de @
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l'introduction de l'ammoniaque dans le saturateur. En premier lieu et tout comme pour le fonctionnement des saturateurs de cokerie, une certaine teneur en acide libre est ici nécessaire.
En outre, pour influencer la forme du grain, on a proposé l'adjonction de sels métalliques, par exemple d'aluminium, de fer ou de chrome, ou encore d'acides sulfoniques de composés organiques.
La manipulation des solutions acides plus ou moins fortes envisagées pour ces procédés est incommode et coûteuse.
C'est ainsi qu'il faut avant tout disposer d'un appareil résistant à la corrosion construit en plomb ou en alliages spéciaux, appareil dont le prix de revient et l'entretien entraînent des frais considérables. Dans le cas de solutions de sulfate obtenues par décomposition du gypse au moyen de carbonate d'ammonium il est d'abord nécessaire en outre soit d'éliminer le carbonate d'ammonium en excès ou l'ammoniaque libre ou de le neutraliser au moyen d'acide sulfurique, ce qui exige des quantités d'acide qui ne sont pas négligeables. Le risque se présente en outre que le produit fini ait une teneur en acide qui dépasse les limites prescrites, de sorte qu'il faut encore soumettre le sel à un traitement complémentaire spécial.
Or il a été établi,contrairement à toute attente, que même si l'on opère en milieu neutre ou alcalin on parvient à agir sur la forme de grain du sulfate d'ammonium au moyen de substances complémentaires dans le sens d'un accroissement de volume. Par conséquent et suivant la présente invention, on remédie aux difficultés susindiquées en effectuant la cristallisation du sulfate d'ammonium dans un liquide neutre ou alcalin et en présence de sels métalliques, en particulier de sels solubles de métaux alcalins, alcalino-terreux et lourds, ou de composés métalliques complexes ou d'acides sulfoniques
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organiques, employés seuls ou plusieurs ensemble. Ces composés métalliques complexes peuvent être ajoutés tels que ou seulement produits dans la solution.
Suivant qu'on emploie telles ou telles substances complémentaires on obtient des cristaux en forme plus ramassée,à peu près cubique, ou plus allongée. Des quantités très minimes de substances complémentaires suffisent déjà pour obtenir entièrement le résultat escompté. La plupart du temps il'suffit déjà de quelques centièmes ou de quelques dixièmes pour cent par rapport à la solution de sulfate d'ammonium considérée. Au moyen de sels chromiques complexes on obtient par exemple des cristaux allongés en forme d'aiguille tandis que les sels manganiques ou le sulfate de magnésium produisent une forme massive de tablette. L'importance de cela réside en ce qu'on peut ainsi, en combinant telle substance complémentaire avec telle autre, modifier dans une large mesure la forme du grain cristallin.
Si l'on désire obtenir un grain cristallin allongé mais résistant, on emploiera par exemple comme substance complémentaire et en outre du composé complexe de sulfate chromique et d'acide sulfurique du sulfate de manganèse ou du chlorure de sodium. On peut également employer avec de bons résultats des acides sulfoniques de composés organiques, par exemple de l'acide sulfanilique ou de l'acide aniline-disulfonique ou leurs sels, soit isolément soit en conjonction avec des sels ou des composés métalliques de l'espèce indiqu ée.
L'avantage de la présente invention réside donc non seulement en ce qu'en opérant dans un liquide alcalin ou neutre, c'est-à-dire en supprimant les adjonctions sans cela nécessaires d'acide sulfurique libre, on supprime également les difficultés techniques relatives à la manipulation de la
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solution de sulfate d'ammonium, en particulier pendant la concentration, mais aussi en ce qu'on a la possibilité de modifier dans une large mesure la forme cristalline en variant les substances de complément. C'est là un avantage très impor- tant du point de vue de l'aptitude à la conservation du sulfa- te d'ammonium, surtout dans des conditions difficiles, dans des entrepôts défectueux ou dans les régions tropicales ou sub-tropicales.
Enfin, le mode opératoire suivant l'invention offre encore cet avantage qu'on est libéré dans une large me- sure des conditions d'évaporation et de refroidissement qui sont en général étroitement limitées par les appareils dont on dispose. Grâce à la présente invention on peut produire dans un même appareil du sulfate d'ammonium aussi bien normal qu' en gros cristaux.
EXEMPLE 1.
A 1000 parties d'une solution ammoniacale de sulfate d'ammonium (pH = 8,0) contenant 43 % en poids de sulfate d'ammonium ajouter 1,5 partie de sulfate de magnésium. Evaporer ensuite cette solution dans un évaporateur simplex à circula- tion fermée avec insufflation simultanée d'un peu d'air et introduction continue de solution neuve dans la mesure où s'effectue l'évaporation. A partir de la bouillie saline obte- nue on retire par filtrage ou par essorage des cristaux de 1,5 mm. d'épaisseur et de 2 mm. de longueur (soit un rapport de 1 : 1,33 de la grosseur à la longueur).
EXEMPLE 2.
Evaporer dans les mêmes conditions que suivant l'exemple 1 une solution de sulfate d'ammonium contenant 1,5 partie de sulfate de manganèse. On obtient des cristaux de 1,3 mm. de grosseur et de 2 mm. de longueur (rapport = 1 : 1,54)
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EXEMPLE 3.
En employant dans les mêmes conditions 1,5 partie de sulfate de zinc on obtient des cristaux de 1,6 mm. de grosseur et de 2 mm. de longueur (rapport = 1 : 1,25).
EXEMPLE 4.
L'adjonction de 1,5 partie d'acide sulfanilique donne des cristaux de 1,5 mm. de grosseur et de 2 mm. de longueur (rapport = 1 : 1,33).
EXEMPLE 5.
En employant comme substance complémentaire 0,03 partie de sel chromique sous forme de liqueur résiduelle de sulfate de chrome on obtient des cristaux de sulfate d'ammonium ayant 1,1 mm. de grosseur et 4 mm. de longueur (rapport = 1 : 3,63) .
EXEMPLE 6.
En outre de 0,05 partie du composé complexe sulfate chromique - acide sulfurique ajouter également 1,5 partie de chlorure de sodium. On obtient des cristaux de 1,4 mm. de grosseur et de 4 mm. de longueur (rapport = 1 : 2,86).
D'après le résumé suivant d'analyses au crible de produits obtenus suivant les exemples précédents on se rend compte de quels grains ils sont composés. Pour mettre en évidence l'influence favorable des substances complémentaires on a donné comme 7e. exemple l'analyse au crible d'un sulfate d'ammonium qu'on a obtenu sans substance complémentaire dans les mêmes conditions. Ses cristaux ont une grosseur de 1,29 mm. et une longueur de 1,74 mm. (rapport = 1 : 1,35).
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