BE483635A - - Google Patents

Description

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  "EOHANGEUBS DE CATIONS" Le procédé, objet de la présente invention, utilise 
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 TIre rr11 or comme matière/de préférence le lignite, la houille ou l'anthra- 
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 cite, bien que d'autres matières carboneeët. puissent leur être substituées, .la matière auxiliaire principale est l'oléum ou acide de Nordhausen accusant une teneur en S03 libre de 5 à 20%. 



   Il se distingue des procédés connus utilisant les mê- mes matières premières et auxiliaires du fait : 
4) Que la matière première mise en oeuvre est préala- 

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   blement   finement broyée; 
2) Qu'en un premier stade, on produit une suspension colloïdale de la matière carbonée dans l'acide sulfurique. 



   3) Qu'en un deuxième stade, on coagule irréversiblement la suspension colloïdale pour obtenir un produit insoluble; 
4) Que par chauffage modéré, on règle à volonté le   coefficient   de gonflement dansl'aus du produit fini. 



   Alors que dans les procédés connus, la matière pre-   mière   est utilisée sous forme de crains de grosseur légèrement supérieure 8 ceux du produit fini et que l'action de l'acide est guidée de manière à ne détruire que le moins possible le grain initial. 



   Dans le procédé selon l'invention,, la qualité de l'é- . changeur dépend autant, sinon plus, de la finesse de mouture de la matière première que de l'origine ou des caractéristiques de cette dernière. Le point essentiel, dans le nouveau procédé, est l'obtention d'une suspension colloidale homogène suffisam- ment stable pour éviter qu'une coagulation trop facile ou trop rapide conduise à un produit final pulvérulent ou trop friable d'une part, et, d'autres part, pas trop stable, pour éviter des moyens de coagulation brutaux détruisant la structure ou autres propriétés favorables à un haut pouvoir d'échange et une grande   @   vitesse de fixation des cations. 



   Quelques exemples, non limitatifs, feront mieux com- prendre le   procédé,   qui   consiste   ajouter à 100 parties en poids d'oléum à 5 à 20%d'S03 libre, 6 à 15 parties de matière car- bonée finement broyée. On peut également ajouter progressivement l'acide a la matière carbonée; le malaxage est toutefois plus      long sans que pour cela le produit final soit meilleur. 



   La masse que l'on obtient en fin d'ajouté doit être gélatineuse, élastique, non collante, ou grumeleuse sablonneuse. 



  Laissée au repos à l'abri   de   l'humidité, pendant quelques heures à quelques jours, elle continue à dégager du gaz sulfureux et 

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 de l'hydrogène sulfure. Après ce mûrissage, on l'étale en couche peu épaisse et lui fait absorber lentement de   l'humi-   dité. Il se sépare peu à peu un   jus.acide   d'abord foncé (sus- pension colloïdale) qui, par coagulation des particules,   s'éclair-   cit pour devenir limpide et incolore. La masse solide au départ gélatineuse ou grumeleuse, mécaniquement peu résistante, durcit notablement et peut être manutentionnée sans formation sensible de fines. Ensuite, on procède au lavage, soit qu'on ait ou n'ait pas au préalable séparé le jus acide dont la densité va de 1,40 à 1,65. 



   En fin de lavage, les grains sont assez résistants   à l'écrasement entre les doigts ; dimension moyenne doit   être de l'ordre de quelques millimètres.   'Au   séchage à 100 à 130  environ, ils se r6trécissent au tiers ou au cinquième de leur volume et durcissent au point de ne plus se laisser écraser entre les doigts. Par concassage, on le-, amène à la granulation voulue. La fine de concassage peut être avantageusement réin- troduite en fabrication en mélange avec la matière première. 



  Au contact prolonge à l'air, l'échangeur sortant du séchage re- prend   15   à 20% d'humidité et le grain augmente de 20 à 25% de volume. 



   Noyé dans l'eau, l'échangeur gonfle dans des propor- tions variables avec la température de séchage. Ce gonflement est de l'ordre de 80 à 120% du volume initial pour une tempé- rature de séchage de 70 à 90 ; il tombe à 5 à 15% pour une tem- pérature de 130 % 140 . 



   Séché à plus haute température, le gonflement dans l'eau devient nul, mais les trop hautes températures de séchage risquent de nuire à la capacité'et à la vitesse d'échange. 



  Exemple N 1;   A   500 parties d'oléum technique à 10-15% d'S03 libre on ajoute, en agitant, mais sans chauffage ni refroidissement extérieur, peu à peu, 50 parties de houille à 5 à 10% de cendres et 30 à 40% de matières volatiles, préalablement broyée pour 

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 passer entièrement au tamis de 120 fils par pouce. Après ajoute de 5 parties de houille, on doit obtenir un liquide homogène noir et brillant, qui, par additions successives de 5 nouvelles parties de houille, devient plus visqueux et coule comme de la glycérine. La présence de grumeaux mous serait l'indice d'une agitation insuffisante.

   L'addition du complément de houille se fera de préférence dans un malaxeur robuste, car la masse de réaction passe successivement par les stades suivants, en fonction de la quantité de houille ajoutée : 20 parties de houil- le, masse pâteuse encore coulable, 30 parties de houille, pâte visqueuse non coulable, 40 parties de houille, masse très épai- se collante, légère tendance gélatineuse, 50 parties de houille, masse gélatineuse peu collante; nettement élastique. En pro- longeant le malaxage, la pâte devient de plus en plus sèche, ces- se de coller et prend un aspect grumeleux et friable. 



    @     . Dans   la première mi-temps, la température passe de l'ambiance à 40 à 50 . En fin d'opération, on enregistre 60 à 70 . En dère mi-temps, la masse dégage d'épaisses fumées blanches (SO3 et 302); en seconde mi-temps, c'est principalement le gaz sulfureux qui s'échappe, plus ou moins souillé d'hydrogène sul- furé. 



   On laisse mûrir,   à   l'abri de l'air, pendant 10 - 48 h. 



  Si la masse, en fin d'ajoute, était gélatineuse, elle devient, après mûrissage, élastique; elle se laisse aisément découper ou déchiqueter. Après coagulation par absorption très progressive, d'eau, lavage et séchage, on obtient des grains très durs. Si, en fin d'ajoute, la masse était grumelquse, sablonneuse, elle conserve son aspect après mûrissage. Elle peut être passée à la coagulation et au lavage sans   découpage   ou déchiquetage préala- ble. Après séchage, les grains sont un peu   ;;oins   durs que ceux provenant d'une masse gélatineuse compacte et élastique. 



  Exemple N  2 
En observant la même technique, on ajoute à 500 par- ties d'oléum   technique 1 ? -   10% d'S03 libre, contenant 5% de fer   (oléum   boueux),50 parties' de houille à 2-5% de cendres et 

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 15 à 20% de matières volatiles addtionnéesde 10 parties de fines de concassage d'échangeur lavé et séché.   L'homogéné-   isation du liquide par addition de 5 parties de houille est plus rapide que dans l'exemple N 1. Après ajoute de 40 parties de houille, la masse est nettement gélatineuse, élastique; elle devient sèche, grumeleuse, avec 45 à 50 parties de houille. 



  ExempleN 3 
Si l'on remplace la houille par de l'anthracite, on a avantage à le broyer pour passer entièrement au tamis 150 ou mieux 200 fils par pouce. L'oléum titrera de préférence 15-20% 
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 d'S03 libre. La technique reste la même, bien que l'hom85énéi- sation au début de l'ajoute exige une agitation plus prolongée. 



  L'épaississement de la masse et son passage à l'état gélatineux exige un peu plus de matière carbonée. Le stade élastique, non collant, n'est généralement atteint que par un malaxage   prolonge   ou qu'en période de mûrissage. 



   Lorqu'on utlise comme matière première du lignite, de la lignine, des brais de pétrole ou de la colophane, les solutions colloïdales sont plus difficilement coagulables; il peut alors devenir nécessaire de chauffer pour passer de l'état de sol   à   celui de gel. La température de gélification dépend de la matière première et de la concentration de l'acide. 



   Les échangeurs obtenus selon le procédé décrit ci- dessus ont été contrôlés vierges et après une ou plusieurs re- générations, selon la   méthode   et avec l'appareillage décrits dans 
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 le brevet ,LeJ.;e:To ei..fp'75 uu 7.:"';;;.1945' pour :"Contrôle au- tomatique du taux d'échange clans l'épuration de l'eau ou le traitement de solutions salines". 



   Voici quelques caractéristiques se rapportant !,:, la capacité d'échange à la rupture en couche de 5-7 cm de hauteur, durée de contact du liquide 1,8 à 2, 2' pour l'échange hydrogène contre calcium, pour une granulation 25/80. On considère comme rupture le moment où la solution, initialement n/100 (dureté 

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      française 50 ), contient   t'Il   la sortie de l'échangeur une quan- tité de cations au plus égale à n/8. 000 (dureté française 0,5 
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 Q 1 ).

   L'indice d'efficacité indique le nombre de cm de solution n/100 débarrassée totalement du cation respectif par, soit 1 gr. d'échangeur conservé à   l'air,   soit 1 cm3 du même échangeur, après gonflement dans l'eau. 
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<tb> Efficacité <SEP> de <SEP> l'échangeur:
<tb> 
 
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 Ot .. pour 4 cm3 
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<tb> exemple <SEP> N 1, <SEP> masse <SEP> élastique <SEP> 177 <SEP> 86
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<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Il.1.. <SEP> " <SEP> " <SEP> sablonneuse <SEP> 136 <SEP> 89
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<tb> 
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<tb> 
<tb> " <SEP> N 2 <SEP> " <SEP> élastioue <SEP> 142 <SEP> 87
<tb> 
 
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 " " " sablonneuse 173 88 Il N  It élast ique 156 70 N" 3 élastique 156 
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<tb> avec <SEP> de <SEP> la <SEP> colophane <SEP> oxyde <SEP> 190 <SEP> 92
<tb> 

Claims (1)

1. R E S U M E Selon le procédéobjet de l'invention, on dissout dans l'acide sulfurique des matières carbonées finement broyées (houil- le, anthracite, lignite) ou grossièrement concassées (lignine, colophane) pour forcer une suspension collo'idale qui est coagulée, dans le premier cas par dilution lente, dans le second cas, par chauffage progressif. Après coagulation irréversible, le produit est lava, séché et amené par concassage à la granulation désirée.

   L'efficacité des nouveaux produits, mesurée selon la méthode et EMI6.7 avec les appareils objets du bi --,v, belge Np 4Èi.675'dF ?Dãé±bre, 1.45 pur "Contrôle automatique uu taux d'échange dans l'épura- tion de l'eau ou le traitement de solutions salines" est notable- ment supérieure à celle des produits industriels connus notamment en ce qui concerne l'échange d'hydrogène contre les alcalins et alcaline-terreux.

   L'invention a également pour objet l'emploi des produit pour l'échange de cations , soit pour la purification de liquides, soit pour la récupération de produits de valeur.