Brevet FR2013161A1 — publié le 19700327

La présente invention est relative à un procédé d'enrobage de particules de matières minérales, telles que les carbonates de calcium et de magnésium naturels ou synthétiques, le kaolin, la silice et des matières analogues, au moyen d'une pellicule d'un sel minéral insoluble dans l'eau d'un acide gras saponifiable. Elle concerne, en particulier, l'enrobage de particules de craie ou de dolomie naturelle au moyen d'une pellicule de stéarate de calcium ou de magnésium. On connaît des procédés d'enrobage de particules de matières minérales, telles que la craie ou la dolomie, au moyen de substances solides, telles que l'acide stéarique, en vue d'améliorer les conditions de broyage de ces matières minérales, de défloculer les particules broyées et d'améliorer les propriétés des matières minérales pulvérisées utilisées comme charge dans diverses industries, par exemple dans les industries du caoutchouc, des peintures, du papier et des matières plastiques. Les procédés connus consistent, en principe, à incorporer les substances d'enrobage aux matières minérales par voie sèche et à soumettre le mélange à un broyage ou malaxage. Dans ces procédés connus, aucune réaction chimique n'a lieu et la substance d'enrobage se fixe par simple action physique sur les particules des matières minérales à enrober. Ces procédés connus présentent divers inconvénients.Ainsi, ils nécessit-ent l'emploi de divers appareils spéciaux, tels que des broyeurs spéciaux pour mélanger la substance d'enrobage à la matière minérale à enrober, des pulvérisateurs, des dispositifs de chauffage, etc.. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et a pour objet un procédé d'enrobage de particules de matières minérales à l'aide d'un sel minéral d'un acide gras saponifiable en milieuliquide, ce sel minéral se formant et précipitant sur les particules de matière minérale en milieu aqueux. Suivant l'invention, on incorpore à une suspension aqueuse de particules de la matière minérale à enrober un sel d'ammonium d1un acide gras saponifiable et on provoque, au sein du mélange obtenu, la formation et la précipitation sur les particules de matière minérale d'un sel insoluble de l'acide gras. Dans le cas 0tL) suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, la matière minérale à enrober est de la craie finement divisée, on ajoute à une suspension aqueuse de fines particules de craie, une solution aqueuse de stéarate d'ammonium et on provoque, au sein du mélange, la précipitation de stéarate de calcium sur les particules de craie. La réaction de formation de stéarate de calcium à partir du stéarate d'ammonium présent dans le milieu aqueux peut déjà se faire à la température ambiante, à l'aide des ions calcium du carbonate de calcium (craie) présents dans le milieu aqueux. Pour amorcer et accélérer cette réaction, il est avantageux d'ajouter au milieu aqueux contenant les particules de craie ou de dolomie à enrober au moins un composé soluble d'un métal ionisable capable de former avec le sel d'ammonium de l'acide gras saponifiable, un sel insoluble de cet acide qui précipite sur les particules de craie ou de dolomie. Dans le cas où la matière minérale ne contient pas de métal susceptible de former avec le sel d'ammonium de l'acide gras saponifiable, un sel insoluble de ce métal et de l'acide gras, notamment dans le cas de la silice, il est indispensable d'ajouter à la suspension aqueuse de cette matière minérale à la fois un sel d'ammonium d'un acide gras saponifiable et un composé soluble d'un métal ionisable capable de former un sel insoluble de l'acide gras, de façon à assurer la précipitation de ce sel insoluble-sur les particules de la matière minérale. Comme composés solubles de métaux ionisables, que l'on peut ajouter en solution aqueuse à la suspension aqueuse de matière minérale à enrober, on peut citer, à titre d'exemples non limitatifs , des composés de calcium, tels que l'oxyde de calcium (CaO), l'hydroxyde de calcium (Ca(042), le chlorure de calcium (CaCU et le sulfate de calcium (S04(Ca.2H20), des composés de magnésium, tels que l'oxyde de magnésium (MgO), l'hydrate de magnésium (Mg(OH)2), le chlorure de magnésium, (MgC12) et le sulfate de magnésium (SO4Mg.7H20), des composés d'aluminium, tels que le sulfate d'aluminium (Al2(S04)3.18H20), le nitrate d'aluminium (Al(N03)6.15H20) et le chlorure d'aluminium (AlCl3), ainsi que des composés de zinc, tels que le chlorure de zinc (ZnCl2), le sulfate de zinc (SO4Zn.7H20) et le nitrate de zinc (n(NO3)2. 6H20). Comme sels d'ammonium d'acides gras saponifiables que lvon peut ajouter, de préférence sous forme de solution aqueuse, à la suspension aqueuse de particules de matière minérale à enrober, on peut mentionner, à titre d'exemples non limitatifs, les sels d'ammonium des acides stéarique, oléique, palmitique, caprylique et laurique. La quantité de sel d'ammonium d'un acide gras saponifiable à utiliser dans le procédé suivant l'invention peut varier fortement. Des résultats intéressants sont obtenus en n'utilisant que OjO5 partie en poids de stéarate d'ammonium par 100 parties de craie sèche à traiter. Cependant, ces proportions peuvent être beaucoup plus élevées et peuvent atteindre 1% en poids ou davantage, encore qu'elles soient généralement de l'ordre de OS1 à 0,5%. Quant à la quantité de composé hydrosoluble d'un métal ionisable ajouté au milieu aqueux, en vue d'amorcer, d'accélérer et/ou d'assurer la formation dlun sel insoluble de ce métal d'un acide gras saponifiable, elle est supérieure ou égale à la quantité nécessaire pour la réaction avec la quantité en présence de sel d'ammonium d'acide gras. Dans le cas où il s'agit, par exemple, de traiter de la craie ou de la dolomie, par traitement de la suspension aqueuse de particules de craie ou de dolomie par une solution aqueuse d'un sel d'ammonium d'un acide gras saponifiable, la réaction de formation et de précipitation sur lesdites particules d'un sel de calcium ou de magnésium de l'acide gras a lieu spontanément à la température ambiante. Pour obtenir un traitement uniforme, il convient cependant d'agiter ou de malaxer le mélange aqueux. En fait, le sel d'ammonium de l'acide gras saponifiable réagit avec la fraction solubilisée de craie ou de magnésie-de la suspension aqueuse de craie ou de magnésie, une nouvelle fraction de craie ou de magnésie passant en solution, pour remplacer la fraction qui a réagi avec le sel d'ammonium. Pour amorcer et/ou accélérer cette réaction, on peut ajouter au milieu aqueux une certaine quantité de composé soluble de calcium ou de magnésium, de préférence sous forme d'une solution aqueuse, cette quantité étant, de préférence, inférieure à celle nécessaire pour transformer tout le sel d'ammonium en présence en sel insoluble de calcium ou de magnésium. le sel d'ammonium dVun acide gras saponifiable utilisé dans le procédé suivant l'invention se prépare aisément en neutralisant à froid une certaine quantité d'acide gras saponifiable, mis en suspension dans de l'eau, à l'aide d'une solution concentrée d'ammoniac (telle qusune solution aqueuse à 25% de NH3) ou à l'aide d'ammoniac gazeux. On obtient ainsi une solu-. tion aqueuse du sel d'ammonium de l'acide gras. le procédé suivant l'invention s'intègre parfaitement dans les procédés classiques de traitement de matières minérales, telles que la craie ou la dolomie, par voie humide. Il ne nécessite pratiquement pas de changements aux installations utilisées, ni l'adjonction d'appareils coûteux. L'addition du sel d'ammonium d'un acide gras saponifiable et éventuellement du composé soluble de métal ionisable peut avoir lieu pratiquement à n'importe quel moment du cycle de traitement par voie humide des matières minérales, c'est-à-dire à nçimporte quel moment se situant entre la mise en suspension aqueuse de la matière minérale et le moment où celle-ci est séchée9 en vue d'entre livrée à la consommation. Ces additions peu- vent se faire, par exemple, dans la cuve de délayage où la matiè- re minérale est mise en suspension dans de l'eau, dans la cuve où la suspension de matière minérale est recueillie après tamisage ou encore dans les cuves de stockage de la suspension de matière minérale tamisée. Un procédé connu de traitement de craie comprend les opérations suivantes 1.- délayage dans de l'eau de la craie brute venant de la carrièreS ce délayage s'opérant fréquemment dans une cuve équipée de bras munis de herses; 2. pré-tamisage du lait de craie obtenu pour éliminer les grains grossiers; 3. tamisage du lait de craie pré-tamisé jusqu'à la finesse de particules exigée, par exemple 88, 44s 37Ws 20S, 4.- stockage du lait de craie tamisé dans des cuves de réserve; 5.- pré-séchage du lait de craie tamisé dans un filtre-presse, par exemple depuis une teneur en eau de 65 à 70% jusqu'à une teneur en eau de 23 à 25%su 6. séchage de la craie pré-séchée dans un four rotatif à circulation de gaz chauds, jusqu'à une teneur nulle en eau; 7.- broyage léger de la craie séchée jusqu'à obtention d'une pou dre fluide. l'addition des ingrédients utilisés dans le procédé suivant l'invention, à savoir le sel d'ammonium d'acide gras saponifiable (par exemple, stéarate d'ammonium) et le composé soluble de métal ionisable (par exemple, oxyde de calcium), peut se faire au cours des phases 1, 2, 3 et 4 du procédé connu décrit plus haut, étant entendu que le récipient dans lequel se fait cette addition doit titre muni d'un agitateur ou d'un malaxeur pour assurer une répartition uniforme des ingrédients ajoutés. Ces ingrédients peuvent aussi être introduits, en quantités dosées, dans un courant de la suspension aqueuse de matière minérale, par exemple dans une conduite dans laquelle cette suspension est pompée. Dans ce cas, un agitateur ou malaxeur n'est pas nécessaire pour assurer une répartition uniforme des ingrédients précités. l'invention est illustrée davantage par les exemples non limitatifs suivants EXEMPlE 1.- Dans une cuve d'une capacité de 200 litres, on introduit 150 litres d'eau et 15 kg d'acide stéarique râpé. On. a- gite le mélange par barbotage d'air comprimé ou à l'aide d'un agitateur à palettes. A la suspension obtenue, on ajoute environ 6,5 kg d'une solution aqueuse à 25% en poids d'ammoniac. On obtient une solution aqueuse de stéarate d'ammonium qui est prête à être utilisée dans le procédé suivant l'invention. EXEMPLE 2. Dans une cuve de délayage d'une capacité utile de 6 150 m3 contenant 106 litres d'une suspension à 35 de craie, on introduit 4.500 litres d'une solution aqueuse à 1 en poids de stéarate d'ammonium. On agite le mélange, de manière à faire réagir le stéarate d'ammonium sur des fractions solubilisées successives de la craie. les particules de craie sont ainsi enrobées de stéarate de calcium. EXEMPLE 3.- On opère comme dans l'exemple 2, Si ce n'est qu'on ajoute, au surplus, au contenu de la cuve de délayage 3.380 litres d'une solution aqueuse à 0,128% de chaux (CaO), après y avoir introduit la solution de stéarate d'ammonium. On constate que la formation et la précipitation de stéarate de calcium sur les particules de craie sont beaucoup plus rapides que dans l'ex- emple 2. EXEMPLE 4.- On opère comme dans l'exemple 2 ou dans l'exemple 3, si ce n'est qu'au lieu d'ajouter la solution aqueuse de stéarate d'ammonium et éventuellement la solution aqueuse de chaux dans le lait de craie contenu dans la cuve de délayage, on ajoute ces ingrédi & ts dans le lait de craie contenu dans une cuve de stockage avant son séchage au filtre-presse. EXEMPLE 5.- On opère comme dans l'exemple 3 si ce n'est qu'on utilise une suspension aqueuse à environ 350 de kaolin, au lieu de la suspension de craie. Le procédé suivant l'invention offre de nombreux avantages, en améliorant le rendement des appareils utilisés pour le traitement classique de a craie ou autre matière minérale par voie humide. Parmi ces avantages, on peut citer notamment les suivants : 1.- les suspensIons de matière minérale traitées par le procédé suivant l'invention sont séchées beaucoup plus rapidement au filtre-presse ou filtre rotatif que les suspensions non traitées. 2.- La teneur en eau des gâteaux obtenus au filtre-presse ou filtre rotatif est nettement inférieure à celle des gâteaux obtenus au départ de suspensions non traitées. 3.- Pour le séchage complet au four rotatif des gâteaux obtenus au filtre-presse ou filtre rotatif, il faut sensiblement moins de calories pour chauffer les gaz de séchage que dans le cas de de produits non traités. il est évident que l'invention n'est pas limitée aux détails décrits plus haut et que diverses modifications peuvent 8- tre apportées à ces détails sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS. 1. Procédé d'enrobage de particules de matières minérales au moyen d9une pellicule d'un sel insoluble dans l'eau d'un acide gras saponifiable, caractérisé en ce qu'on incorpore à une suspension aqueuse de particules de la matière minérale à enrober un sel d'ammonium d'un acide gras saponifiable et on provoque, au sein du mélange obtenu, la formation et la précipitation sur les particules de matière minérale d'un sel insoluble de l'acide gras. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le sel d'ammonium de l'acide gras saponifiable est ajouté à la suspension susdite sous forme d'une solution aqueuse de ce sel. 3.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la matière minérale à enrober est de la craie ou de la dolomie et le sel d'ammonium d'un acide gras saponifiable est du stéarate d'ammonium, ce sel étant transformé en un sel insoluble de calcium ou de magnésium qui précipite sur les particules de craie ou de dolomie. 4.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3y caractérisé en ce que, pour amorcer et/ou accélérer la formation et la précipitation du sel insoluble de l'acide gras sur les particules de la matière minérale, on ajoute au moins un composé soluble d'un métal ionisable capable de former un sel insoluble de l'acide gras. 5.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'on ajoute, comme composé soluble d'un métal ionisable, un composé contenant un métal choisi parmi le calcium, le magnésium, l:aluminium et le zinc. 6.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'on ajoute, comme composé soluble d'un métal ionisable, un composé choisi parmi l'oxyde de calcium, l'hydroxyde de calcium, le chlorure de calcium et le sulfate de calcium. 7. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'on ajoute, comme composé soluble d'un métal ionisable, un composé choisi parmi l'oxyde de magnésium, l'hydroxyde de magnésium, le chlorure de magnésium et le sulfate de magnésium. 8.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'on ajoute, comme composé soluble dgun métal ionisable, un composé choisi parmi les sulfates d'aluminium, le nitrate d'aluminium et le chlorure d'aluminium. 9. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'on ajoute9 comme composé soluble d'un métal ionisable, un composé choisi parmi le chlorure de zinc, le sulfate de zinc et le nitrate de zinc. 10. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 4 à 9, caractérisé en ce -qu'on ajoute le composé soluble d'un métal ionisable en une quantité au maximum égale à la quantité stoéchiométrique nécessaire pour former un sel insoluble avec le sel d'ammonium de l'acide gras saponifiable. 11.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 10, caractérisé, dans le cas où la matière minérale à enrober ne contient pas de sel de métal ionisable, on ajoute le composé soluble ionisable en une quantité correspondant sensiblement à la quantitllstoéchométrique nécessaire pour former avec le sel d'ammonium de l'acide gras saponifiable un sel insoluble qui précipite sur les particules de la matière minérale à enrober. 12. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le sel d'ammonium d'un acide gras saponifiable est ajouté à la suspension aqueuse de particules de la matière minérale à enrober, avant la déshydratation finale de cette suspension. 13.- Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que le sel d'ammonium d'un acide gras saponifiable est ajouté au cours de la préparation de la suspension aqueuse de particules de la matière minérale à enrober. 14.- Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que le sel d'ammonium d'un acide gras saponifiable est ajouté après le tamisage de la suspension aqueuse de particules de la matière minérale à enrober. 15.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 4 à 14, caractérisé en ce que le composé soluble d'un métal ionisable capable de former un sel insoluble de l'acide gras saponifiable par réaction avec le sel d'ammonium de cet acide est ajouté à la suspension aqueuse de particules de la matière minérale à enrober avant la déshydratation finale de cette suspension. 16.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on ajoute une quantité de sel d'ammonium d'un acide gras saponifiable au moins égale à environ 0,05% du poids de la matière minérale sèche à traiter. 17.- Matières minérales, en particulier craie, en particules enrobées d'un sel insoluble dans l'eau d'un acide gras saponifiable par le procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes.