Brevet FR2008401A1 — publié le 19700123

La présente invention a trait à un procédé de préparation de phosphates d'aluminium condensés. Ces phosphates d'aluminium condensés sont de bons durcisseurs pour les ciments contenant comme liant un verre 5 soluble (orthosilicate alcalin). On connaît, d'après le brevet allemand n° 1.252.855, l'utilisation de phosphates condensés contenant et AlgO^ dans un rapport compris entre 1,1 et 3 comme durcisseurs pour les ciments au verre soluble. D'après ce brevet, on obtient les 10 phosphates d'aluminium condensés en soumettant des ortho-phosphates d'aluminium contenant O5 et AlgO-^ dans un rapport correspondant, à un traitement à la chaleur en deux stades à des températures différentes. Pour préparer les ciments contenant comme durcisseur 15 un phosphate d'aluminium condensé, on peut utiliser des silicates de potassium ou de sodium dont le rapport de dioxyde de silicium à l'alcali peut varier dans un intervalle étendu. En général, pour la préparation des ciments, on utilise 4 à 6 parties de durcisseur, 25 à 35 parties de verre solu-20 ble et 90 à 100 parties de charge. Comme charges, conviennent les matières utilisées ordinairement dans ce but, par exemple le sable, le quartz, des silicates d'aluminium, le kaolin, le carbure de silicium et la barytine. Le choix de la charge ou du mélange de charges dépend de l'usage auquel le ciment au 25 verre soluble est destiné. Or, la Demanderesse a trouvé un procédé de préparation de phosphates d'aluminium condensés contenant l'anhydride phos-phorique et le trioxyde d'aluminium dans un rapport molaire compris entre 1,1 ; 1 et 3 : 1, procédé selon lequel on fait 30 réagir des polyphosphates de métaux alcalins solubles, condensés en une chaîne ou en un cycle, avec des sels d'aluminium solubles, dans l'eau, et on soumet les phosphates d'aluminium condensés formés à un traitement à la chaleur en un seul stade à des températures comprises entre 300° et 600°C. 35 Pour cette réaction on utilise, de préférence, des poly phosphates alcalins solubles, condensés en une chaîne ou en un cycle ayant un degré de condensation de 2 à 10, Comme polyphosphates, on utilise de préférence le pyrophosphate tétrasodique /"Na^PgOy^, le métaphosphate trisodique /TNaP0^)^_7* tnéta-40 phosphate hexasodique /TNaPO-^^J7 et le tétraphosphate hexasodi- 69 15407 2 2008401 que Z~Na6P^01>_7. Comme sels d'aluminium solubles, on utilise pour cette réaction, de préférence, le sulfate d'aluminium, le nitrate d'aluminium ou l'alun de potassium et aluminium. 5 Le traitement à chaud est avantageusement effectué à des températures allant de 400°C à 500°C. Après séchage, les phosphates d'aluminium condensés, préparés à partir de phosphates clcâlins et de sels d'aluminium en solution aqueuse, sont sou-rais au traitement thermique durant, avantageusement, 1 à 3 10 heures. Le procédé conforme à l'invention a l'avantage qu'un traitement thermique en un seul stade suffit pour obtenir des phosphates d'aluminium condensés ayant les propriétés durcissantes désirées. 15 Un autre avantage est que l'on peut conduire le procédé de façon à obtenir, dès la précipitation de la solution aqueuse, un phosphate d'aluminium condensé à grain extrêmement fin. Le présent procédé offre aussi l'avantage particulier d'une consommation d'énergie relativement faible du fait 0 qu'il faut une bien moins grande quantité d'énergie pour séparer et sécher un précipité que pour évaporer et amener à siccité une solution aqueuse et que le traitement thermique du précipité peut déjà être effectué à des températures peu élevées. Les exemples qui suivent illustrent la présente inven-5 tion, sans toutefois la limiter. EXEMPLE 1 : On dissout à chaud, dans un récipient en verre muni d'un agitateur, 133*3 g d'un sulfate d'aluminium ' 18 H20_7 dans 400 ml d'eau. Le pH de la solution est de 2,7. On ajoute ensuite régulièrement et en agitant, à une température 0 de 3C°C, une solution de polyphosphate (pH environ 6,5)* solution qui a été préparée à chaud à partir de 122,4 g de métaphos- ■ phate trisodique /jNaPO^)^ J et de 400 ml d'eau. Il se forme dans le récipient un précipité blanc de phosphates d'aluminium condensés. Ce précipité est séparé par 5 filtration, lavé soigneusement avec environ 400 ml d'eau distillée et séché à 125°C pendant environ un jour. Le phosphate d'aluminium condensé sec contient P2°c; et AlgO^ dans le rapport molaire 2. On soumet ensuite ce phosphate d'aluminium condensé 69 15407 3 2008401 à chauffage de deux heures à 400°C. Le phosphate d'aluminium condensé ainsi préparé et chauffé convient bien comme durcisseur pour des ciments au verre soluble qui résistent aux acides. On a obtenu, avec un mélange de 6 g de ce phosphate d'aluminium 5 condensé (comme durcisseur), 94 g de sable de quartz et 30 g de silicate de potassium, un ciment résistant à l'eau et à l'acide sulfurique. Après avoir été exposé à l'air pendant 8 jour^ O le ciment durci a une résistance à la pression de 290 kg par cm . EXEMPLE 2 : 10 On dissout 235 g de tétraphosphate hexasodique ^Fa6P4°i>7 dans 800 ml dfeau et on mélange la solution avec une solution contenant 333*3 g de sulfate d'aluminium ^Âl2(S0^)^x l8HgO_7 dans 800 ml d'eau, tout en agitant. Le pH du mélange est environ 2 et on l'ajuste à 4,5 avec une solution d'hydroxyde d'am-15 monium concentrée, en agitant. A ce pH il se forme un précipité de phosphates d'aluminium condensés, précipité qui est séparé, soigneusement lavé avec 1 litre d'eau distillée et séché à environ 125°C pendant un jour. Après un chauffage de 3 à 4 heures à 500°C, on obtient un phosphate d'aluminium condensé qui convient 20 bien comme durcisseur pour des ciments au verre soluble. Ce durcisseur contient P20^ et AlgO^ dans le rapport molaire 1,17. EXEMPLE 3 : On dissout à chaud 612 g de métaphosphate hexasodique /"(NaPO-^)g 7 dans un litre d'eau-, on mélange la solution avec une 25 solution contenant 666,0 g de sulfate d'aluminium /~Al2(S0j^)^ . 18 HgOJ dans un litre d'eau et on ajuste le pH à 4,5 avec une solution d'hydroxyde d'ammonium concentrée. On sépare le précipité blanc de phosphates d'aluminium,formé, on le lave soigneusement avec 2 1 d'eau distillée et on le sèche à environ 130°C pendant 30 environ 1 jour. Après un chauffage de 2 heures à 500°C, on obtient un durcisseur pour ciments au verre soluble qui résiste aux acides. Le rapport molaire P20^ : A12°3 est de 69 15407 2008401 REVENDICATIONS 1.- Un procédé de préparation de phosphates d'aluminium condensés contenant P2°5 et AlgO^ dans un rapport molaire compris entre 1,1 : 1 et 3 : 1, procédé caractérisé en 5 ce que l'on fait réagir des polyphosphates de métaux alcalins solubles* condensés en une chaîne ou en un cycle, avec des sels d'aluminium solubles, dans l'eau, et on soumet les phosphates d'aluminium condensés ainsi formés à un traitement à la chaleur en un seul stade à des températures comprises entre 300° 10 et 600°C. 2.- Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prépare les phosphates d'aluminium condensés à partir de polyphosphates alcalins solubles dans l'eau, condensés en une chaîne ou en un cycle ayant un degré de condensation 15 de 2 à 10. 3.- Un procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on effectue le traitement à la chaleur à des températures comprises entre 400* et 500°C. 4.- Un procédé selon l'une quelconque des revendications 20 1 à 3, caractérisé en ce que l'on chauffe les phosphates d'aluminium pendant 1 à 3 heures. 5.- Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on utilise comme polyphosphate alcalin du pyrophosphate tétrasodique ^a^P20^_7, du métaphospha- 25 te trisodique (NaP0^)^_7, du métaphosphate hexasodique /~(NaP0^)g_7 ou du tétraphosphate hexasodique