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Nouveau procédé pour isoler le chlorure de sodium de solutions de plusieurs constituants par cristallisation.
La présente invention concerne un nouveau procédé pour isoler le chlorure de sodium de solutions de plusieurs constituant et en particulier de l'eau de mer par cristallisation.
Compte non tenu des sels qui ne sont présents qu'en fai- ble concentration, l'eau de mer contient corme constituant prin- cipal,outre l'eau,des ions Na+, K+, Mg++, Ca++, Cl- et SO4--.
Lors de l'évaporation de l'eau àe mer, le nombre àe ces con- stituants complique le processus de cristallisation dans diver- ses phases (transfert de chaleur, chaleur de cristallisation,
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élévation du point d'ébullition, influence de la pression, entartrage des surfaces de chauffe dans le cas des appareils d'évaporation et ainsi de suite). Déjà une simple diminution du nombre des constituants simplifierait la situation et amélio- rerait la cristallisation du sel. Par ailleurs,' les molécules des constituants de l'eau de mer se trouvent plus ou moins sous la forme de cations et anions. Le produit ionique est constant parce qu'il se trouve en équilibre avec la concentration de la fraction dissoute non dissociée de l'électrolyte.
L'apport d'un ion commun perturbe cet équilibre, diminue la solubilité du sel et précipite le composé (effet de l'ion commun).
Pour l'accélération de la cristallisation du chlorure de sodium, on peut donc envisager deux propositions: 1. la sim- plification du système à plusieurs constituants par diminution du nombre de ces constituants et 2. l'apport d'un ion commun en vue de la diminution de la solubilité du sel. L'élimination des ions SO4-- permet de satisfaire simultanément à ces deux propositions.
Suivant l'invention, on élimine les ions SO4-- de la façon suivante. a L'eau de mer d'une certaine concentration est trai- tée par addition de CaCl2. Dans ces conditions, le CaC12 réa- git avec le MgSO4 et donne un précipité de CaSO4.2H2O, tandis que le MgCl2 nouvellement formé reste en solution et augmente sensiblement la quantité de MgC12 initialement dissoute dans l'eau de mer.
De cette façon, les constituants principaux de la sau- mure sont ramenés à NaC1, KCl et MgCl2 avec enrichissement si- multané de l'ion Cl- commun. b/ Après séparation du sulfate de calcium dihydraté, la solution est évaperée jusqu'à une concentration à laquelle
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la quantité de chlorure de sodium la plus favorable cristallise. c/ Le chlorure de sodium est alors séparé et les eaux mères sont traitées par addition de Ca(OH)2' Il en résulte la précipitation du Mg(OH)2 tandis que le CaCl2 soluble subsiste dans les eaux mères. d/ Après séparation de l'hydroxyde de magnésium, les eaux mères contenant le CaCl 2 sont utilisées pour l'élimina- tion des ions 504-- de la saumure saturée.
Dans ce mode opératoire, on assure au moyen d'une addi- tion d'une matière première peu onéreuse, à savoir la chaux, un accroissement sensible de la production de sel. une élimi- nation des ions SO4-- à l'état de gypse sous forme alpha qui cristallise bien et une séparation de l'hydroxyde de magnésium qui sédimente rapidement et est facile à éliminer par filtra- tion dans les conditions appliquées.
Ce principe de travail peut être perfectionné et ap- pliqué à un procédé de cristallisation continue,dans lequel la densité de la saumure n'excède pas 27 Bé et donne une production de chlorure de sodium plus élevée que celle cor- respondant à une densité de 29 Bé: les eaux mères contenant le résidu de sel sont recyclées au traitement de la sau- mure saturée fraîche. Dans ce circuit, du CaSO4.2H2O, du Mg(OH)2 et du NaCl se séparent de façon continue et les eaux mères s'enrichissent en KCl et en NaBr au point que la teneur de la saumure saturée s'élève, après 10 cycles, en NaBr de 5,70 à 77,4 g/litre et en KCl de 5,34 à 74,8 g/litre.
Ce mode opératoire permet de recueillir d'une façon exceptionnelleme.it simple pratiquement tout la chlorure de so- dium, élimine les ions SO4-- du MgSO4 dissous sous forme de CaSO4.2H2O, exploite les ions Mg++ sous forme àe Mg(OH)2 et
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permet de disposer dos iui-is i3r sous la forme d'une solution dont la concentration est multipliée par un facteur élevé,
Pour assurer la meilleure qualité du chlorure de so-
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diuu, il est avantageux d'exécuter l'évaporaticn de l'eau de mer pour des concentrations peu élevées de la saumure.
La séparation du chlorure de sodium conduit dans les conditions
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norisalesaax valeurs suivantes: Mille litres de l'eau de :::1er satarée 4onnen:.à 26 Dû 21,3 kg de NaCl, de 26 à 27 Bé 107,8 kg de NaCl, de 27 28 Bé 61,5 kg de NaCl, et de 28 à 29 Bé 24,20 kg de NaCl.
La majeure partie de la cristallisation du NaCl a
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lieu entre 26 et 28 Bé. Le procédé de l'invention permet à'iso- : ler une quantité de 208 à 216 kg de NaCl pour une densité de 27 Bé à partir de 1 m3 de 1'eau de mer saturée. Cette quanti- té ;'est obtenue dans les conditions habituelles que lors de l'évaporation jusque une densité de 29 Ré.
L'accroissement du rendement pour des densités moindres est une conséquence de la diminution du nombre des ions. Lors de l'élimination des ions SO4-- de la solution saline saturée, la densité tombe de 25,6 à 24,7 Bé, bien qu'uno fraction de l'eau soit éliminée sous forme d'eau de cristallisation avec le sulfate de calcium dihydraté. L'explication en est donnée
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par les densités des solutions. Lors de lj6llmïnatlon du CaS0,.2H0, le oIgS04 dissous de 1. au de mer 7.&t.:lt a'ec les eaux mères finales contenant du C12 suivant 3,quation ci- après: CaCl2 (aq: ) tMg80(uq ) ,20 (f'l. ) = Ca80 2Hc7 (sGüde)tMgCl2 (ac;. ). in solution de MaSO 4 est trantrormée an une solution de :.ZgCl2 et le CaBU. iz0 appara1t sous forme oolido.
La saumure contint alors dru olllorure de aanés1um au lieu
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de sulfate de magnésium. Les densités des solutions aqueuses de ces deux composés sont les suivantes.
Densités
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<tb> NgCl2 <SEP> MgSO4
<tb> 2% <SEP> 1,0146 <SEP> 1,0186
<tb>
<tb> 4% <SEP> 1,0311 <SEP> 1,0392
<tb>
<tb> 6% <SEP> 1,0478 <SEP> 1,0602
<tb>
<tb> 8% <SEP> 1,0646 <SEP> 1,0816
<tb>
<tb> 10% <SEP> 1,0816 <SEP> 1,1034
<tb>
<tb> 12% <SEP> 1,0989 <SEP> 1,1256
<tb>
<tb> 14% <SEP> 1,1164 <SEP> 1,1484
<tb>
<tb> 16% <SEP> 1,1342 <SEP> (=16 <SEP> Bé) <SEP> 1,1717 <SEP> (=21 <SEP> Bé)
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La solution de MgSO4 à densité élevée est transformée en une solution de MgCl2 à faible densité. En outre, on échange ainsi un ion non commun, à savoir l'ion SO4-- qui augmente la solubilité du sel.contre un ion commun: à savoir l'ion Cl- qui diminue la solubilise du sel.
De cette façon, on obtient une saumure de moindre densité contenant une quantité plus grande de chlorure de sodium d'une pureté plus élevée.
En ce qui concerne les sous-produits, il convient de noter que le procède de l'invention assure une séparation rapi- de et une bonne filtration du gypse et de l'hydroxyde de magné- sium. Ce résultat est la conséquence d'une cristallisation dans des solutions concentrées en présence des sels solubles qui fa- vorisent la cristallisation. La production du brome est beau- coup facilitée en raison de la concentration élevée en ions Br- dans les eaux mères finales.
Enfin,le procède permet la récupération du chlorure de sodium incomplètement transformé dans le procédé Solvay et crée ainsi des conditions favorables pour la production de la soude.
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Les eaux résiduaires de la distillation dans la fabrication de la soude à l'ammoniaque contiennent 39 à 48 g/litre de NaCl et 100 à 120 g/litre de CaCl2 qui sont normalement perdus.
Ces eaux résiduaires peuvent être utilisées dans le procédé de cristallisation de l'invention pour la séparation du sulfate de calcium dihydraté et ainsi exploitées avec un rendement de pratiquement 100%.
REVENDICATIONS.
1 - Procédé d'isolement du chlorure de sodium de solu- tions de plusieurs constituants, par exemple de l'eau Je mer, caractérisé en ce qu'on modifie la nature et les quantités des constituants dissous afin de diminuer la solubilité du chlorure de sodium ainsi que la densité de la saumure, et afin d'isoler une (entité plus grande de chlorure de sodium d'une pureté plus élevée à partir d'une . saumure ayant une densité moindre.