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Perfectionnements à la fabrication du sulfate d'ammonium.
Cette Invention concerne un procédé pour régler la forme des cristaux de sulfate d'ammonium produits par évapo- ration de solutions de sulfate d'ammonium ou par une cristal- lisation opérée à partir de solutions maintenues sensiblement sursaturées, par exemple de solutions obtenues par le procédé dit au saturateur, selon lequel on laisse réagir de l'ammonia- que et de l'acide sulfurique dans une liqueur déjà saturée de sulfate d'ammonium.
Un but de l'invention est de procurer un procédé pour faire varier la forme des cristaux de sulfate d'ammonium de
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manière à obtenir n'importe quel rapport désiré entre la longueur et la largeur des cristaux. Un autre but est de produire des cristaux résistants de forme et de dimensions régulières sans recourir à des procédés de cristallisation délicats ou compliqués.
On sait que la forme des cristaux de sulfate d'am- moniun est influencée par la présence d'ions trivalents de fer, aluminiun ou chrome dans la liqueur mère et qu'on peut régler la forme des cristaux en variant la concentration de ces ions dans la liqueur mère, tout en attachant l'at- tention nécessaire à d'autres facteurs influant sur la forme des cristaux, par exemple à l'acidité de la liqueur. Il est avantageux de maintenir la concentration de ces ions dans certaines limites plut8t étroites, mais ceci présente de notables difficultés dans beaucoup de cas. En outre, dans le procédé au saturateur, la concentration d'ions ferriques due aux impuretés de l'acide et/ou à la corrosion du réci- pient du saturateur peut déjà être trop élevée pour qu'on puisse obtenir des cristaux résistants.
Quand on laisse monter la concentration d'ions tri- valents de fer, aluminium ou chrome dans la liqueur mère à une valeur excessive, on obtient les cristaux sous forme d'aiguilles minces qui tombent rapidement en poussière en séchant. Or, pour beaucoup de fins, il est avantageux de pro- duire des cristaux résistants exempts de poussière et sous une forme telle qu'ils ne s'agglutinent pas en cours de trans- port ou d'emmagasinement. Ces qualités sont notamment avan- tageuses quand on veut employer le sulfate d'ammonium comme engrais, car la régularité des dimensions des cristaux permet de les épandre uniformément sur le sol à traiter.
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Or on a constaté qu'en ajoutant des proportions appropriées d'acide oxalique ou de ses sels on peut diminuer la concentration de cations trivalents de fer, aluminium ou chrome dans une mesure telle qu'on peut obtenir des cris- taux de sulfate d'ammonium ayant tout rapport longueur-lar- geur désiré, déterminé d'avance. Au lieu d'acide oxalique ou de ses sels on peut aussi employer des substances qui leur donnent naissance, par exemple par double décomposi- tion.
Suivant l'invention, pour produire du sulfate d'am- monium par évaporation de ses solutions ou par formation de sulfate d'ammonium dans une solution déjà saturée de sul- fate d'ammonium, ces solutions contenant de l'acide libre et des ions trivalents de fer, aluminium ou chrome, on ajou- te donc à la solution de l'acide oxalique ou un de ses sels, ou des substances leur donnant naissance.
La quantité d'acide oxalique ou d'oxalate, qu'on doit ajouter à la solution pour obtenir des cristaux de sulfate d'ammonium ayant tout rapport longueur-largeur dési- ré, dépend de la concentration des cations de fer, aluminium ou chrome dans la liqueur, ainsi que d'autres facteurs comme la température et l'acidité, mais on peut la déterminer fa- cilement pour tout ensemble de conditions déterminé, par quelques essais simples et routiniers. La quantité d'acide libre dans la solution peut être de 3,5 à 7 grammes par 100 mls. de solution, mais si on le désire, il peut y avoir de plus grandes ou de plus petites quantités d'acide.
Pour tout ensemble particulier de conditions, un accroissement des quantités d'acide oxalique ou d'oxalate ajoutées pro- voque une diminution du rapport longueur-largeur des cris- taux, et il est même possible, en ajoutant des quantités
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suffisantes d'acide oxalique ou d'oxalate, de produire des cristaux de sulfate d'ammonium qui sont sensiblement équi- dimensionnés. La diminution du rapport longueur-largeur des cristaux se produit non seulement par décroissement de la longueur, mais encore par accroissement de la largeur, si bien que les cristaux deviennent plus résistants.
Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois la limiter.
EXEMPLE 1.
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On prépare deux solutions de 176 grammes de sulfate d'ammonium dans 300 mls. d'eau, à une température supérieure à 60 C., et on ajoute une quantité d'alun ferrique d'ammonium telle qu'il y ait 0,05 partie en poids de fer ferrique par 100 parties de sulfate d'ammonium. On règle l'acidité de la solution à 3,5 grammes de H2S04 par 100 mls. de solution.
A une de ces solutions on ajoute 0,5 gramme d'acide oxalique.
On agite les solutions, mises en bouteilles, jus- qu'au lendemain, dans un bain à refroidissement lent, après quoi on sépare et on examine les cristaux. Les cristaux pro- venant de la solution ne contenant pas d'acide oxalique ont un rapport de la longueur à la largeur d'au moins 10:1, tandis que les cristaux provenant de l'autre solution ont un rapport longueur-largeur de 4:1.
E X E M P L E 2.
-----------------
On prépare trois solutions comme à l'exemple 1, en employant du sulfate d'aluminium au lieu de sulfate d'ammo- nium ferrique, de manière qu'il y ait 0,20 partie en poids de Al par 100 parties de sulfate d'ammonium. A la première solution on n'ajoute pas d'acide oxalique, à la deuxième on en ajoute 1 gramme et à la troisième 3 grammes. On agite les
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solutions, mises en bouteilles, jusqu'au lendemain, dans un bain à refroidissement lent, après quoi on sépare et on examine les cristaux.
Les cristaux provenant de la première solution ont un rapport longueur-largeur d'au moins 10:1, les cris- taux provenant de la deuxième solution un rapport longueur- largeur de 4 :1 etles cristaux provenant de la troisième solution ressemblent à des cristaux de sucre.
EXEMPLE 3.
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On prépare trois solutions comme à l'exemple 1 en employant du sulfate de chrome au lieu de sulfate d'ammonium ferrique, de manière qu'il y ait 0,025 partie en poids de Cr par 100 parties de sulfate d'ammonium.
A la première solution on n'ajoute pas d'acide oxalique, à la deuxième on en ajoute 0,1 gramme et à la troi- sième 0,15 gramme. On agite les solutions, mises en bou- teilles, jusqu'au lendemain, dans un bain à refroidissement lent, après quoi on sépare et on examine les cristaux. Les cristaux provenant de la première solution ont un rapport longueur-largeur d'au moins 10:le les cristaux provenant de la deuxièm e solution ont un rapport longueur-largeur de 4:1 et les cristaux provenant de la troisième solution¯pnt un rapport longueur-largeur de 2:1.
Les tableaux suivants montrent l'effet produit sur les cristaux formes, en faisant varier la teneur en ions ferriques, l'acidité et la quantité d'acide oxalique ajouté.
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TABLEAU 1.
----------- Teneur en ions ferriques = 0,029 gr./100 mls. de solution.
EMI6.1
<tb>
H2S04 <SEP> en <SEP> Acide <SEP> Cristaux <SEP> Rapport
<tb>
<tb>
<tb> gr./100 <SEP> mls. <SEP> oxalique <SEP> en <SEP> produits <SEP> longueur-
<tb>
<tb>
<tb> gr./100 <SEP> mls. <SEP> largeur.
<tb>
<tb>
3,5 <SEP> Zéro <SEP> Cristaux <SEP> minces <SEP> 10:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3,5 <SEP> 0,05 <SEP> Petits <SEP> cristaux <SEP> de <SEP> riz <SEP> 4:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3,5 <SEP> 0,067 <SEP> Cristaux <SEP> de <SEP> riz <SEP> ordi- <SEP> 3:1
<tb>
<tb> naires.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
3,5 <SEP> 0,083 <SEP> Courts <SEP> cristaux <SEP> de <SEP> riz <SEP> 2:1
<tb>
<tb> et <SEP> sucre.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
7,0 <SEP> Zéro <SEP> Cristaux <SEP> minces <SEP> 9:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7,0 <SEP> 0,05 <SEP> Longues <SEP> aiguilles <SEP> 7 <SEP> :1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7,0 <SEP> 0,067 <SEP> Riz <SEP> ordinaire <SEP> 3:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7,0 <SEP> 0,083 <SEP> Courts <SEP> cristaux <SEP> de <SEP> riz <SEP> 2,5:1
<tb>
TABLEAU 2.
----------- Teneur en ions ferriques = 0,044 gr./100 mls. de solution.
EMI6.2
<tb>
H2S04 <SEP> en <SEP> Acide <SEP> Cristaux <SEP> Rapport
<tb>
<tb> gr./100 <SEP> mls. <SEP> oxalique <SEP> en <SEP> produits <SEP> longueur-
<tb>
<tb> gr. <SEP> /100 <SEP> mls. <SEP> largeur.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
3,5 <SEP> Zéro <SEP> Poussière <SEP> 9:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3,5 <SEP> 0,05 <SEP> Petits <SEP> cristaux <SEP> de <SEP> riz <SEP> 5:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3,5 <SEP> 0,083 <SEP> Petits <SEP> cristaux <SEP> de <SEP> riz <SEP> 2:1
<tb>
<tb>
<tb> et <SEP> plaquettes.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
7,0 <SEP> Zéro <SEP> Aiguilles <SEP> minces <SEP> 10 <SEP> :1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7,0 <SEP> 0,05 <SEP> Aiguilles <SEP> minces <SEP> 8:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7,0 <SEP> 0,083 <SEP> Cristaux <SEP> de <SEP> riz <SEP> 3:1
<tb>
TABLEAU 3.
Teneur en ions ferriques = 0,059 gr./100 mls. de solution.
EMI6.3
<tb>
H2SO4 <SEP> en <SEP> Acide <SEP> Cristaux <SEP> Rapport
<tb>
<tb> gr./100 <SEP> mls. <SEP> oxalique <SEP> en <SEP> produits <SEP> longueur <SEP> -
<tb>
<tb> gr. <SEP> /100 <SEP> mls. <SEP> largeur.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
3,5 <SEP> 0,05 <SEP> Aiguilles <SEP> minces <SEP> 7:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3,5 <SEP> 0,083 <SEP> " <SEP> " <SEP> 6:1
<tb>
<tb>
<tb> 3,5 <SEP> 0,10 <SEP> " <SEP> " <SEP> 5:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7,0 <SEP> 0,05 <SEP> " <SEP> " <SEP> 8 <SEP> :1
<tb>
<tb>
<tb> 7,0 <SEP> 0,083 <SEP> " <SEP> " <SEP> 7:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7,0 <SEP> 0,10 <SEP> " <SEP> " <SEP> 6 <SEP> :1
<tb>
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Dans une série ultérieure d'expériences faites de la manière décrite à l'exemple 1 on obtient les résultats suivants:
TABLEAU 4.
----------- Concentration d'ions ferriques - 0,05 % calculés par rapport au sel.
EMI7.1
<tb>
Substance <SEP> ajoutée <SEP> Poids <SEP> ajouté <SEP> Rapport <SEP> longueur-
<tb>
<tb>
<tb> largeur <SEP> des <SEP> cristaux
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Néant <SEP> ---- <SEP> 8 <SEP> :1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acide <SEP> oxalique <SEP> 0,25 <SEP> gr. <SEP> 21/2:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxalate <SEP> d'ammonium <SEP> 0,25 <SEP> gr. <SEP> 3:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxalate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 0,25 <SEP> gr. <SEP> 3:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxalate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 0,25 <SEP> gr. <SEP> 3:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acide <SEP> oxalique <SEP> 0,175 <SEP> gr. <SEP> 4:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxalate <SEP> d'ammonium <SEP> 0,175 <SEP> gr. <SEP> 4:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxalate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 0,175 <SEP> gr. <SEP> 5:
1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxalate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 0,175 <SEP> gr. <SEP> 41/2:1
<tb>
TABLEAU 5.
----------- Chrome- 0,025 % calculés par rapport au sel (ajoutés sous forme de sulfate de chrome)
EMI7.2
<tb> Substance <SEP> ajoutée <SEP> Poids <SEP> ajouté <SEP> Rapport <SEP> longueurlargeur <SEP> des <SEP> cristaux.
<tb>
<tb>
Néant <SEP> ---- <SEP> 10-12 <SEP> :1
<tb>
<tb> Acide <SEP> oxalique <SEP> 0,25 <SEP> gr. <SEP> 3:1
<tb>
<tb> Oxalate <SEP> d'ammonium <SEP> 0,25 <SEP> gr. <SEP> 3:1
<tb>
<tb> Oxalate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 0,25 <SEP> gr. <SEP> 3:1
<tb>
<tb> Oxalate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 0,25 <SEP> gr. <SEP> 3:1
<tb>
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TABLEAU 6.
----------- Aluminium - 0,2 % calculés par rapport au sel (ajoutés sous forme de sulfate d'aluminium)
EMI8.1
<tb> Substance <SEP> ajoutée <SEP> Poids <SEP> ajouté <SEP> Rapport <SEP> longueur-
<tb>
<tb>
<tb> largeur <SEP> des <SEP> cristaux
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Néant <SEP> ---- <SEP> 7:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acide <SEP> oxalique <SEP> 1,5 <SEP> gr. <SEP> 31/2:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxalate <SEP> dammoniun <SEP> 1,5 <SEP> gr. <SEP> 4:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxalate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 1,5 <SEP> gr. <SEP> 3:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxalate <SEP> de <SEP> calciun <SEP> 1,5 <SEP> gr. <SEP> 3:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acide <SEP> oxalique <SEP> 0,75 <SEP> gr. <SEP> 5:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxalate <SEP> d'ammonium <SEP> 0,75 <SEP> gr. <SEP> 5:
1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxalate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 0,75 <SEP> gr. <SEP> 5:1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxalate <SEP> de <SEP> calciun <SEP> 0,75 <SEP> gr. <SEP> 6:1
<tb>
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Procédé pour produire des cristaux de sulfate d'ammonium par évaporation de ses solutions ou par formation de sulfate d'ammonium dans une solution déjà saturée de sul- fate d'ammonium., ces solutions contenant de l'acide libre et du fer trivalent, caractérisé en ce qu'on règle la forme des cristaux en ajoutant à la solution de l'acide oxalique ou un de ses sels ou une substance qui leur donne naissance.