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Perfectionnements à la production de cyanâfeei,
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La présente invention concerne la production de cyrates
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de métaux alcalino-terreux.
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Les cyanates de métaux .alcalins sont préparé" Actuelle- ment par divers procédés. Dans le plus courant d'entre eux on 0haUt... te un mélange d'urée et d'un composé basique d'un métal aloalino- terreux à des températures comprises entre 130 et <400C* Parmi le,%
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composés métalliques basiques utilises, figurent des oxydes* des
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hydroxydes, des carbonates et des bicarbonates de métaux alcal;1no...
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terreux. L'urée est utilisée en quantités qui se situent entre 100
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et 110% de la quantité 8toechiométrique. Ces procèdes connus offrent
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des inconvénients qui leur sont inhérents. Le caractère poisseux et gommeux du produit rend difficile son enlèvement du réacteur.
D'autre part, la basse conductivité thermique des réactifs et du
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produit rend le procédé fastidieux et exige une consommation de chaleur antiéconomiuqe, La présente invention procure un procédé de production de cyanates de métaux aclcalin-terrexu dont les propriétés physiques facilitent la séparation, l'emballage et d'autres manipulations* Le nouveau procédé peut être exécuté de façon continue pour produire des cyanates de métaux alcalino-terreux, spécialement le cyante de calcium, sous une forme meuble, facile à manipuler.
Suivant l'invention, dans le procédé de production de cyantates de métaux alcalino-terreux, on mélange une matière de départ particulaire comprenant un composa basique de métal Alcaline- terreux et 40 à 60% de la quantité stoechiométrique d'urée Avec au moins 8 foie son poids du produit du procédé et on chauffe le mélange ainsi formé pendant au moins une demi-minute à une tempéra- ture comprise entre environ 200 et 275 C. Dans le cas où la tempéra ture varie dans la masse de réaction., l'intervalle de température précité vaut pour la partie de la masse la plus proche de la source de chaleur.
Le mélange est de préférence chauffé dans une zone con- tenant une vis tournante qui s'y adapte étroitement et qui est mue de façon à faire passer le mélange par cette zone à une vitesse lui saunant un temps de séjour d'au moins une demi-minute, Toutefois, il est également possible de conduire la réaction dans d'Autres types d'appareil, par exemple un malaxeur. Le procédé peut être rendu tout à fait continu en recyclant de façon continue une partie du produit de réaction et en la mélangeant avec une nouvelle quanti- té de matière de départ à raison d'au moins 8 parties en poids du produit par partie en poids de matière de départ, et en soutirant de façon continue une partie du produit de réaction pour en séparer le cyanate de métal .alcalino-terreux.
Parmi les composés basiques convenant pour le nouveau procédé, figurent les oxydes, les hydroxydes et les mélanges oxydes- hydroxydes de magnésium, de calcium, de strontium et de baryum.
Les oxydes sont particulièrement préférés.
On exécute le procédé en faisant passer le mélange @
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d'alimentation dans une sone de réaction fermée et chauffée pendant qu'on chauffe la masae de réaction à une température située dans l'intervalle indique plus haut. On y parvient avantageusement en faisant tourner dans un tube de réaction une via qui s'y adapte étroitement* Un exemple typique d'un appareil convenant pour cette opération est un transporteur à via enfermé et muni d'un dispositif de chauffage permettant de chauffer son contenu.
Le dispositif de chauffage peut être d'un type quelconque et peut consister, par exemple, en des serpentins à vapeur, des résistances électriques chauffantes et des circuit. à huile chaude ménagea ou insérés dans ou encore enroulés autour du tube ou du cylindre creux entourant la vie.
On introduit le mélange d'urée, du composé métallique basique et du produit du procédé dans une extrémité du transporteur à via et on fait-alors tourner la via pour déplacer de façon conti- nue le mélange vers l'autre extrémité et en former simultanément une masse de réaction homogène. On chauffe suffisamment pour élever la température de la masse de réaction entre 200 et 275 C. de préfé- rence entre 220 et 260*C, La via est mue à une vitesse qui -assure un temps de séjour moyen d'au moins une demi-minute dans la sont de réaction chauffée pour transformer la majeure partie de l'urée introduite en cyanate métallique.
Des temps de séjour supérieur. à environ 5 minutes n'apportent ordinairement .aucun avantage supllé- mentaire, mais ils peuvent atteindre environ une demi-heure sans effets défavorables, bien que des temps plus longs ne soient en général ni requis ni désirables.
Pour obtenir une marche continue, on introduit des réac- tifs frais dans l'extrémité d'alimentation du transporteur à mesure qu'on évacue les produits de réaction de la zone de réaction. Il est Avantageux, mais pas indispensable, de prémélanger les réactifs frais. On recycle une partie du produit initialement obtenu et on l'introduit dans la zone de réaction en même temps que les réactifs trais.
Le nouveau procédé, qu'il soit exécute par charges sépu0
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rées ou de façon continue, ne donne des résultats satisfaisants que si le support pondéral, déterminé en divisant le poids du produit obtenu précédemment ou recyclé par le poids combiné de l'urée et des composes métalliques basiques frias, atteint au moins 8 il. On préfère d'ordinaire des rapports de recyclage d'environ 10;a à 15:1 qui donnent d'excellents résultats Si les rapports de recyclage sont Inférieurs à $il.. le cyanate métallique obtenu a des propriétés physiques qui le rendent difficile à manipuler.
Comme on 1'a indiqué plus haut,, la quantité d'urie dans la matière de départ représente 40 à 60% de la quantité stoechiomé- trique nécessaire pour transformer le composé métallique basique que comprend cette matière en Cyuanate métallique. De* quantités inféren rea à 40% donnent un rendement peu intéressent du point de vue industriel. Des quantités supérieures à 60% n'apportent pas d'avan- tages importants et sont donc Inutiles. Habituellement, on utilise une quantité d'urée d'environ 50% de la quantité stoechiométrique,
Le cyanate métallique obtenu par le procédé de l'inven- tion est granulaire, meuble, très friable et facile à manipuler.
On peut donner à n'importe quel agrégat trop volumineux, la granulome- trie voulue en l'écrasant ou en le broyant. Les produits conviennent pour une grande variété d'applications, par exemple comme produits chimiques pour l'agriculture. Ils peuvent aussi être purifiés et utilisés ensuite, notamment comme intermédiaires pour la prépara- tion de substances telles que des carbamates ou des isocyanates organiques, ou comme agents de cémentation dans la production de l'acier.
L'invention est illustrée, sans être limitée, par les exemples qui suivent. L'appareil utilisé dans les exemples est fait d'un tube en acier de 50 cm de longueur et d'un diamètre intérieur nominal de 2,7 cm. Une vis tournante de 50 cm de longueur et d'un diamètre extérieur de 2,5 cm est montée à l'intérieur du tube, qui comporte un palier à une de ses extrémités. Un trou est percé dans le tube à 5 cm du palier, et un entonnoir, soudé autour du trou et perpendiculairement au tube, sert à l'alimentation. Des thermo-
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couples sont attaches à l'extérieur du tube à 20 et à 30 am du pa* lier pour mesurer la température approximative de le masse de read" tion à l'intérieur du tube.
Comme celui-ci est chauffa extérieure-*
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ment, les températures indiquées par les thermocouples sont IUp'r18U res à la température réelle qui y règne. Un fil de résistance élec- trique de 7,8 m de longueur, est isolé par de la céramique et nain**
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tenu en place par une couche extérieure de ciment refractaire&st enroulé autour du tube.
Cette couche est elle-même entourée d'un
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revêtement en .amiante de 1#25 CIl pour isoler et protéger l'appareil- La température des réactifs est réglée .au moyen d'un transformateur variable relié au fil de résistance. La vis à l'intérieur du tube est mue à l'aide d'un moteur électrique de 375 watts, par l'intermé- diaire d'une transmission à vitesse variable* Le produit est re-
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cueilli à l'extrémité ouverte du tube et transporté à la main, après classification appropriée, pour le recycler au courant d'ali- mentation.
EXEMPLE .1. -
On prépare du oyanate de calcium en chauffant Un mélange
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d'urée et d'oxyde de calcium dans un rapport équ:1molaite.:L. produit est un mélange de cyanate de calcium et d'oxyde de calcium titrant bzz en poids de oyanate /5a(OCN)7. Une partie de 300 g de cette matière est utilisée initialement comme diluant de la matière de départ.
La matière de départ est un mélange d'urée et d'oxyde de
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calcium dans un rapport équimolaire. ayant le mélange, chacun des réactifs est passé sur un tamis DIS de 10 yaitilloo/cz pour en briser les grumeaux et les .agrégats.
Une partie de 20 g de la matière de départ est mélangée avec 300 g du diluant précité et le mélange est introduit dans le transporteur à vis décrit plus haut. La température de la masse de réaction (mesurée par les thermocouples) est maintenue entre 244 et
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254,OC tandis que la vris tourne à 50 tours par minute..Apres chaque passe, une partie de 300 g du produit est recyclée pour tire melan-
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960 .avec une autre partie de 20 i de la matière de départe L'opéra- tion est répétée 17 fois (18 opérations sont conduites en tout).
Le produit total recueilli pèse 587 g et contient 46% en poids de cyanate de calcium, soit un rendement de 64% dit rende- ment théorique sur la base de l'urée introduite. L'opération entiè- re s'effectue sans perturbations. Le produit est meuble, granu- laire, très friable et facile à manipuler*
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EMLF- 2 ..
Les conditions et les opérations de l'exemple sont les mêmes que celles de l'exemple 1 si ce n'eet que la vis exécute 30 tours par minute et que le rapport de recyclage est de 10:1 au lieu de 15:1. La matière recyclée est du cyanate de calcium préparé comte dans l'exemple 1. De nouveau, l'opération entière s'effectue sans perturbations. Le cyanate de calcium obtenu a les mêmes propriétés physiques que le produit préparé dans l'exemple 1.
Il tire 455 en poids de cyanate de calcium, soit un rendement (basé sur l'Urée introduite) de 70% du rendement théorique,
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EXELPLE 3. -
Les conditions et les opérations sont identiques à celles qui sont décrites dans l'exemple 2. La matière recyclée est un pro- duit préparé comme dans les exemples 1 et 2 et titrant 37% en poids de Ca(OCN)2. Les charges d'alimentation séparées sont obtenues en mélangeant 1000 g de cette matière recyclée avec 100 g de matière de départ.
Le réacteur travaille de façon continue dans ces condi- tions, à raison de 8 heures par jour pendant 10 jours. Des difficul- tés opératoires ne surgissent à aucun moment. -Au cours de l'opéra- tion, environ 20 kg de matière de départ sont transformés en 17 kg d'un produit titrant !
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Pou-elQ Do41
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Cf.ana. te de calc1wa 3
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<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> calcina <SEP> 3
<tb>
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> caluim <SEP> 12
<tb>
<tb> Urée <SEP> Ue
<tb>
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La conversion totale, basée sur l'urée introduite, représente 68% de la conversion théorique.
Le produit a des propriétés qui le rendent très facile- ment manipulable. Il convient pour divers usages en agriculture, notamment pour la défoliation de plantes en croissance.
EXEMPE 4. -
On prépare du oyanate de calcium à partir d'hydroxyde de calcium et d'urée en exécutant les mêmes opérations que dans les exemples précédents et dans les mêesconditons, Le produit titre 45% de Ca(OCN)2, soit un rendement de 73% du rendement thxori- que, basé sur l'urée introduite* Il 4 les mémes propriétés physiques que celles qui sont décrites dans les exemples précédente.
EXMEPLE 5.-
On essaie de répéter l'opération décrite dans l'exemple 2 en utilisant un rapport de recyclage inférieur. Le rapport utilise est de 7:1, mais les autres conditions sont essentiellement les mêmes. Apres un court laps de temps (environ 5 passes), le réacteur commence à se colmater et il faut davantage de puissance pour conti- nuer de mouvoir la vis. A mesure que l'opération est poursuivie, le produit devient de plus en plus gommeux et poisseux. Finalement (après 9 passes), il devient extrêmement difficile d'entretenir le fonctionnement du réacteur; en outre, le produit obtenu n'est pas satisfaisant du point de vue Industriel. A ce moment, l'opération est interrompue.
Cet exemple montre qu'il est indispensable de maintenir un rapport de recyclage supérieur à 8:1.