Brevet FR2088288A1 — publié le 19720107

La présente invention concerne un procédé de préparation du carbonate de baryum par attaque du sulfate de baryum par un excès d'une solution aqueuse de carbonate de sodium sous pression et à des températures supérieures à 100°C. 5 L'épuration des acides phosphoriques bruts, qui sont obtenus par désagrégation à l'acide suifurique des minerais de phosphates et dénommés "acides phosphoriques préparés par voie humide", entraîne la formation de quantités relativement élevées de sulfate de baryum, que l'on devait écarter antérieu-10 rement, par manque de valorisation^. Plusieurs procédés ont déjà été mis au point pour la transformation du sulfate de baryum en carbonate de baryum» A 1"échelle industrielle, on réduit la baryte à l'aide de carbone en sulfure de baryum et on fait réagir ce dernier avec de 15 1'anhydride carbonique pour obtenir du carbonate de baryum» On sait de plus transformer le sulfate de baryum en carbonate de baryum par traitement dans un autoclave avec un excès d'une solution aqueuse de carbonate de' sodium à des températures supérieures à 100°C0 20 Ce dernier procédé présente toutefois l'inconvénient de demander l'utilisation de quantités relativement importantes de carbonate de sodium (au minimum un excès 2 à 10 fois molaire, par rapport au sulfate de baryum) pour obtenir des rendements allant jusqu'à 80 % environ. 25 Par suite de ces grandes dépenses en produits chimiques, l'économie de ce procédé se trouve sensiblement désavantagée. La demanderesse a découvert selon l'invention que l'on peut accroître de 5 à 10 % le rendement en baryum attaqué dans la réaction du sulfate de baryum avec une solution de carbo-30 nate de sodium sous pression et à des températures supérieures à 100°C, lorsque la matière de départ est une suspension aqueuse de sulfate de baryum contenant,en plus du carbonate de sodium^ un composé de phosphore dissous. A cet effet, il convient d'utiliser une suspension de 35 sulfate de baryum contenant du sulfate de baryum et de la soude dans un rapport molaire compris entre 1:2 et 1s1,5, de préférence 1:1,75, ainsi que 10 à 20 fo en poids d'un composé de phosphore soluble dans l'eau , calculé en rapporté au BaSO^o 71 15658 2 2088288 Comme matière de départ, on a plus particulièrement avantage à utiliser une boue de.filtration en sulfate de baryum provenant de l'épuration d'acides phosphoriques préparés par désagrégation par voie humide des minerais de phosphates à l'acide 5 sulfuriqueo On a intérêt à mettre le sulfate de baryum en suspension dans une solution 4e carbonate de sodium contenant 100 à 400 g, de préférence 200 g, de carbonate de sodium par litre0 Comme composés de phosphore solubles, on peut citer, par 10 exemple, l'acide phosphorique ou les orthophosphates. Dans l'attaque du sulfate de baryum par le procédé de l'invention, on récupère la totalité du phosphate initialement soluble dans l°eau sous forme de phosphate de baryum difficilement soluble, c'est-à-dire que l'on obtient un mélange de 15 carbonate/phosphate de baryum. II.est utile de remarquer que l'attaque du sulfate de baryum dans une solution de phosphate de sodium sans soude ne produit que de très faibles rendements. On peut, par suite, admettre que le rendement accru, qui est obtenu par l'attaque à la soude en présence de phosphate, est « 20 occasionné par le fait qu'une fraction du carbonate de baryum se trouvant primairement en équilibre avec le sulfate de baryum en est retirée secondairement avec formation de phosphate de baryum, puis production de carbonate de baryum. Etant donné la solubilité du phosphate de baryum et du carbonate dans des acides 25 minéraux,- il est également possible d'utiliser ce mélange pour la précipitation du sulfate lors de la purification des acides phosphoriques préparés par voie humide. Comme on l'a déjà signalé, il est particulièrement avantageux d'utiliser une boue de filtration en sulfate de baryum 30 provenant de l'épuration des acides phosphoriques préparés par voie humide, dans le procédé de l'invention pour la préparation du carbonate de baryum ou bien de mélanges de carbonate/phosphate de baryumo Une telle boue est généralement composée des constituants principaux suivants : 35 Eau liée à 120°C 25 $ Ba 43 $ ) S0^ 32 % )matière séchée P205 (teneur globale) 14 % )à 120°C P205 (soluble dans l'eau) 12 fo ) 71 15658 3 2088288 En raison de sa teneur en acide orthophosphorique adhérent, on peut utiliser cette boue de filtration sans traitement préliminaire pour l'attaque sous pression dans un autoclave» Ltaddition d'une quantité supplémentaire d'acide phosphorique ne 5 se répercute pas favorablement sur l'opération, car le traitement complémentaire de la suspension se trouve compliqué par suite de la solubilité relativement faible du phosphate disodique (cristallisation sur le filtre). Les exemples suivants illustrent l'invention sans 10 toutefois en limiter la portée. EXEMPLE 1 (Exemple comparatif) On met en suspension 1 kg de boue en sulfate de baryum humide au filtre dans 2,êê 1 d'eau0 La boue provient de l'épuration 15 d'acide phosphorique préparé par voie humide (teneur en BaSO^ = $5,2 io en poids, par rapport à la matière sèche) et est lavée «. jusqu'à élimination des composés de phosphore solubles. A la suspension ainsi obtenue, on ajoute 622 g de carbonate de sodium (rapport molaire de Na2G0^:BaS0^ = 2:1). On place la suspension 20 dans un autoclave en acier inoxydable muni d'un agitateur et on la maintient à 200°C pendant 15 mn. 80,3 fo du sulfate de baryum se trouvent attaqués. EXEMPLE 2 25 On met en suspension 1 kg de boue en sulfate de baryum non lavée et humide au filtre dans 2,40 1 d'eau. La boue provient de l'épuration d'acide phosphorique préparé par voie humide (teneur en BaSO^ = 75,0 $ en poids, par rapport à la matière sèche) et elle renferme 16,0 % en poids de (pa-r rapport au 30 BaSO^) sous forme de composés de phosphore solubles dans l'eau. Par addition d'une lessive de soude, on neutralise la suspension pour établir une valeur pH de 7 et on y ajoute 546 g de carbonate de sodium (rapport molaire de Na2C0^:BaS0^ =2:1). On place la suspension dans un autoclave en acier inoxydable muni d'un agi-35 tateur et on la maintient à 200°C pendant 15 mn. Le sulfate de baryum se trouve attaqué à 90,4 71 15658 4 2088288 EXEMPLE 3 On met en suspension 1 kg de boue de sulfate de baryum non lavée et humide au filtre dans 2,07 1 dteau. La boue provient de l8épuration diacide phosphorique préparé par voie humide (teneur en BaSO^ = 75,0 fo en poids, par rapport à la matière sèche) et elle contient 16,0 fo en poids de P2^t: (par rapport au BaSO^') sous forme de composés de phosphore solubles dans lTeau0 Par addition d*une lessive de soude, on neutralise la suspension pour établir une valeur pH de 7 et on y ajoute 464 g de carbonate de sodium (rapport molaire de Na2C03*BaS04 = 1j7s1)* On place la suspension dans un autoclave en acier inoxydable muni d*un agitateur et on la maintient à 200°C pendant 15 mn» Le sulfate de baryum se trouve attaqué à raison de 89,2 71 15658 5 2088288 REVENDICATIONS 1„ Procédé de préparation du carbonate de baryum par désagrégation du sulfate de baryum par un excès d'une solution aqueuse de carbonate de sodium sous pression et à des températures supérieures à 100°C, caractérisé en ce que la matière de départ 5 est une suspension aqueuse de sulfate de baryum contenant, en plus du carbonate de sodium, un composé de phosphore à l'état dissouso 2» Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la suspension de sulfate de baryum contient le sulfate de 10 baryum et le carbonate de sodium dans un rapport molaire compris entre 1:2 et 1:1,5». 3» Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la suspension de sulfate de baryum contient le sulfate de baryum et le carbonate de sodium clans le rapport molaire de 15 1:1,75. 4« Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la suspension de sulfate de baryum contient 10,0 à 20,0 % en poids d'un composé de phosphore soluble dans l'eau, calculé en P2O5 P31" rapport au BaSO^* 20 5» Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on utilise comme sulfate de baryum une boue de filtration en sulfate de baryum provenant de l'épuration d'acides phosphoriques bruts préparés par désagrégation par voie humide de minerais de phosphates à l'acide sulfurique, 25 6. "Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on met le sulfate de baryum en suspension dans une solution de carbonate de sodium contenant, par litre, 100 à 400 g de carbonate de sodium» 7» Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce 30 que la solution de carbonate de sodium contient 200 g de carbonate de sodium par litre» Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la suspension de sulfate de baryum renferme un acide phosphorique et/ou un ou plusieurs orthophosphates comme 35 composé de phosphore.