Brevet FR2132344A1 — publié le 19721117

î- 2132344 L'invention concerne un réacteur pour la préparation de substances pulvérulentes métalliques par réduction lie solutions aqueuses à l'aide d'une solution d'hydrure double de sodium et de bore. i Les procédés permettant la préparation de sub stances pulvérulentes métalliques de la façon décrite dans le préambule sont déjà connus, cette préparation résultant par exemple du mélange d'une solution de 1,5mole d'hydrure double de sodium et de bore (NaBH^) avec une solution de 1 mole 0 de sulfate de fer, (Fe^SO^). Lors de la mise en oeuvre des procédés connus, les quantités formant le mélange sont toutefois très limitées, étant donné que pour de grandes quantités fournis sant par exemple une production en substance pulvérulente supérieure à 30 g, il est difficile de permettre la dissipation 5 de la chaleur de réaction produite, alors que la durée prolongée de l'expérience, c'est-à-dire la durée nécessaire pour la réaction et pour le filtrage et le lavage, a comme résultat que la substance pulvérulente métallique précipitée reste longtemps en contact avec la solution aqueuse agressive. En outre, le 20 filtrage et le lavage sont des opérations difficiles lorsqu'il s'agit de quantités mélangées importantes, alors que le "diborane", très toxique formé lors d'une sub—réaction ne peut être évacuée qu'incomplètement. Le but de l'invention est d'indiquer un réacteur 25 pour la préparation de substances pulvérulentes métalliques par la réduction de solutions aqueuses à l'aide d'une solution d'hydrure double de sodium et de bore, ce réacteur permettant la fabrication continue de substances métalliqxies sur base technique, alors qu'an outre le diborane qui se forme est 30 évacué entièrement et de manière sûre. Conformément à l'invention, ce but est atteint par l'emploi d'une cuve de réaction qui à une de ses extrémités est obturée par un fond et à l'autre extrémité par un couvercle, la cuve étant munie de deux ajutages, d'un dispositif de 35 brassage, d'un tuyau de trop plein, d'un tuyau d'évacuation de gaz et d'une gaine de refroidissement entourant au moins une partie de la cuve. Le réacteur décrit ci-dessus permet uns réaction continue avec admission ininterrompue des solutions utilisées 40 avec une évacuation complète de la substance pulvérulente 72 11537 -2- 2132344 métallique et du diborane, la chaleur de réaction produite étant évacuée par tin agent refroidisseur circulant dans la gaine de refroidissement. Suivant un autre mode de réalisation du réacteur 5 conforme à l'invention, les ajutages sont dirigés vers le fond alors que le dispositif de brassage comporte ûn agitateur rotatif placé près du fond et muni d'un arbre d'entraînement placé suivant l'axe de la cuve de réaction, le tuyau de trop plein étant raccordé à la cuve entre le fond et le couvercle. Grâce à ces 10 mesures, on obtient une réaction rapide des solutions alors que la. durée pendant laquelle la substance pulvérulente métallique précipitée reste en contact avec la solution aqueuse agressive est limitée à la durée indispensable pour la réaction. Suivant un autre mode de réalisation de l'inven-15 tion, le réacteur est équipé d'un organe d'injection qui est dirigé sur le dispositif de brassage. Du fait qu'au cours de la réaction^de l'eau est injectée par cet organe d'injection, la substance pulvérulente métallique qui, sous l'effet du fort développement d'hydrogène allant de pair avec une formation de 20 mousse est soulevée lors de la réaction, est éloignée du dispositif de brassage et des parois de la cuve de réaction. Suivant encore un autre mode de réalisation du réacteur conforme à l'invention, le tuyau d'évacuationde gaz est raccordé au couvercle, alors que l'axe de l'arbre d'en-25 traînement et l'axe du tuyau d'évacuation de gaz forment un angle aigu, le tuyau d'évacuation de gaz et le tuyau de trop plein étant disposés du même côté par rapport à l'arbre d'entraînement. Au cours de son fonctionnement le réacteur a une position inclinée pour laquelle l'axe du tuyau d'évacuation de 30 gaz est vertical, d'une part l'évacuation optimale de l'hydrogène et du diborane est assurée, tandis que d'autre part, grâce à la position inclinée du dispositif de brassage, le mélange formé par le liquide mère et la substance métallique pulvérulente est centrifugé dans le tuyau de trop plein pendant le brassage, 35 de sorte que ce tuyau est empêché de se boucher. Des expériences ont permis de constater que des résultats excellents sont obtenus si un angle de 30° est formé entre 14arbre d'entraînement et le tuyau d'évacuation de gaz. La description suivante, en regard des dessins 'tO annexés, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre 72 11537 -3- 2132344 comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une coupe longitudinale d'un réacteur conforme à l'invention suivant le plan I—I sur la figure 2. 5 La figure 2 est une coupe longitudinale suivant le plan IJ-II sur la figure 1. . Sur les figures, le réacteur 1 conforme à l'invention est formé par une cuve 3» un couvercle 5 et un dispositif de brassage 7» A son extrémité inférieure, la cuve 3 10 a un fond 9» tandis que pour l'admission des Solutions de réaction dans la cuve, celle-ci comporte les ajutages 11, 13» dirigés vers le fond 9- Une paroi 15 qui entoure une partie de la cuve 3» forme avec la paroi de celle—ci une gaine de refroidissement 17 qui par l'intermédiaire des raccords 19 et 21 15 peut être raccordée à des conduites d'admission et d'évacuation d'eau de refroidissement. En outre, entre le fond 9 et le couvercle 5» on a raccordé à la cuve 3 un tuyau de trop J)lein 23« Le couvercle 5 est muni d'un organe d'injection 25» d'un tuyau d'évacuation de gaz 27 et d'une tubulure 29 servant de 20 palier à un arbre d'entraînement 31 appartenant au dispositif de brassage 7 et portant un agitateur 33* L'axe A de l'arbre d'entraînement 31 et l'axe B du tuyau d'évacuation de gaz 27 forment un angle aigu qui dans l'exemple envisagé est égal à 30°. 25 Sur la figure 2, le réacteur occupe sa position de fonctionnement, l'axe B du tuyau d'évacuation de gaz 27 étant verticale. Lors de la mise en service du réacteur, les raccords 19 et 21 de la gaine 17 sont raccordés à des conduites d'admission et d'évacuation d'eau; l'agitateur 33 est porté à 30 rotation, alors qu'à travers les ajutages 11 et 13» les solutions à mélanger sont injectées dans une quantité d'eau introduite au préalable, dans la cuve, mélangées sous l'effet de l'agitateur 33» et portées à réaction. La chaleur de réaction ainsi formée est évacuée par l'eau de refroidissement circulant dans 35 la gaine 7« Pour la clarté de la figure 2, les raccords 19 et 21 se situent du même côté de la cuve de réaction 3» 3C1 est plus efficace si ces raccords sont situés en regard. La substance pulvérulente métallique précipitée et le liquide mère s'écoulent ensemble à travers le tuyau de trop plein 23» Du fait kO que pendant le fonctionnement du réacteur le dispositif de 72 11537 -4- 2132344 brassage 7 occupe une position inclinée, 1'agitateur, 33 projette continuellement le mélange dans le tuyau de trop plein 23 et empêche ainsi son bouchage. Les résultats obtenus étaient excellents lorsque le dispositif de brassage formait un angle de 30° avec la verticale. Le mélange évacué par le tuyau de trop plein 23 est amené sur un dispositif approprié de filtrage et de lavage non représenté, fonctionnant continuellement. Pendant la réaction, l'organe d1injection 25 projette de l'eau sur le dispositif de brassage 7» De ce fait, la substance pulvérulente métallique qui, sous l'effet du fort développement d'hydrogène allant de pair avec me formation de mousse est soulevée au cours de la réaction, est éloignée du dispositif de brassage ainsi que des parois de la cuve de réaction. En outre, l'eau qui est injectée empêche la mousse de monter trop fortement dans la cuve. Du fait que pendant le fonctionnement du réacteur le tuyau d'évacuation de gaz 27 occupe une position verticale, l'hydrogène qui s'est formé ainsi que le diborane sont évacués entièrement et convenablement. Avec un réacteur conforme à l'invention, réalisé en pratique et dont les dimensions sont égales au double de celles du dispositif représenté sur les figures, la réduction d'une solution de sulfate de fer à l'aide dlune solution d'hydrure double de sodium et de bore a permis un rendement d'environ 200 g de fer pulvérulent par heure. De la même façon, d'autres substances métalliques pulvérulentes peuvent être préparées à partir d'autres solutions par l'emploi de solutions mélangées qui, outre le sulfate de fer contiennent du sulfate de nickel et/ou du sulfate de cobalt il est possible de préparer des substances pulvérulentes métalliques alliées. Des réacteurs présentant des dimensions plus importantes sont évidemment à même de fournir des performances plus importantes. 72 11537 -5- 2132344 REVENDICATIONS ! 1. Réacteur pour la préparation de substances pulvérulentes métalliques par réduction de solutions aqueuses à l'aide d'une solution d'hydrure double de sodium et de bore, 5 caractérisé par une cuve de réaction qui à une de ses extrémités est obturée par un fond et à l'autre extrémité par tin couvercle, la cuve étant munie de deux ajutages, d'un dispositif de brassage, d'un tuyau de trop plein, d'un tuyau d'évacuation de gaz et d'une gaine de refroidissement entourant aii moins une partie 10 de la cuve. 2. Réacteur sdon la revendication 1, caractérisé en ce que les ajutages sont dirigés vers le fond alors que le dispositif de brassage comporte ion agitateur rotatif placé près du fond et muni d'un arbre d'entraînement placé suivant 15 l'axe de la cuve de réaction, le tuyau de trop plein étant raccordé à la cuve entre le fond et le couvercle. 3. Réacteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par au moins un organe d'injection dirigé sur le dispositif de brassage. 20 h. Réacteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tuyau d'évacuation de gaz est raccordé au couvercle, alors que l'axe de l'arbre d'entraînement et l'axe du tuyau d'évacuation de gaz forment un angle aigu, le tuyau d'évacuation de gaz et le tuyau de trop plein étant disposés du 25 même c&té par rapport à l'arbre d'entraînement. 5. Réacteur selon la revendication kt caractérisé en ce que l'angle aigu est égal à 30°.