Brevet FR2224407A1 — publié le 19741031

La présente invention concerne un procédé de fabrication de carbonate de sodium léger à haut pouvoir d'absorption,notamment vis-à-vis des agents tensioactifs se présentant sous forme liquide ou pâteuse, tels que par exemple la plupart des agents tensioactifs non-ioniques. De nombreuses méthodes de fabrication de carbonate de sodium à structure poreuse convenant notamment pour l'absorption des agents tensioactifs liquides ou pâteux ont déåà été décrites dans l'art antérieur. Dans le brevet britannique 469 334 du 27.1.1936 au nom de I.G Farbenindustrie A.G., on propose d'absorber un agent tensioactif liquide sur un sel mi néral poreux tel que, notamment, du carbonate de sodium préparé par calcination de bicarbonate de sodium. Le brevet Etats-Unis 3 188 170 du 26.6.1961(8.6.65)au nom de DiamondAlkali Co. concerne une méthode de préparation de carbonate de sodium absorbant par chauffage rapide d'un mélange hydraté de carbonate et de bicarbonate de sodium. Un autre procédé est également décrit dans le brevet Etats-Unis 3 334 963 du 9.4.1965(8.8.67) au nom de Diamond Alkali Co. 1l consiste à faire réagir du carbonate de sodium avec une solution aqueuse d'un hydroxyde de métal alcalin et ensuite à calciner en carbonate de sodium. Dans le brevet Etats-Unis 3 695 831 du 30.10.1970 (3.10.1972) au nom de FMC Corp., on décrit une méthode de préparation d'un carbonate de sodium à propriétés absorbantes, notamment vis-a-vis des agents tensioactifs, par agglo mération de fines particules de carbonate de sodium en présence d'eau, carbonatation du carbonate de sodium monohydraté humide résultant pour produire principalement du sesquicarbonate de sodium et, enfin, calcination du mélange car bonaté ainsi obtenu en carbonate de sodium absorbant. Les divers procédés de l'art antérieur conduisent à des produits dont le pouvoir absorbant n'est pas toujours suffisant. De plus, ils pressentent divers désavantages tels que l'obtention d'un carbonate de sodium à caractéristiques mécaniques insuffisantes, notamment une friabilité excessive. Ces procédés sont en outre complexes ce qui les rend peu économiques. Le but de la présente invention est de proposer une méthode simple de fabrication d'un carbonate de sodium poreux léger, à haut pouvoir d'absorption, pos sédant en outre de bonnes caractéristiques mécaniques. Ce produit convient particulièrement bien comme support de produits liquides ou piteux, tels que les agents tensioactifs. L'invention concerne un procédé de fabrication de carbonate de sodium poreux, de faible poids spécifique apparent et à haut pouvoir d'absorption carac térisé en ce qu'on granule des particules de bicarbonate de sodium ou de carbonate de sodium ou de tout autre dérivé carbonaté du sodium ou d'un mélange de deux ou plusieurs de ces composés en présence d'eau libre en quantité maximum de 30 % du poids total, en ce qu'on calcine les granules ainsi obtenu à une tem pérature supérieure à 400C afin d'obtenir un produit consistant essentiellement en carbonate de sodium anhydre,et en ce qu'éventuellement on concasse puis classifie ledit produit en vue de séparer la fraction présentant la granulométrie désirée.Si la quantité d'eau libre pour la granulation dépasse 30 % du poids total, des difficultés technologiques apparaissent lors de la formation des granules. De préférence, la teneur en eau libre des particules soumises à la granulation est fixée entre 5 et 25%, en particulier entre 12 et 16% du poids total. La granulation peut etre effectuée dans tout type de granulateur connu en soi, tels que, par exemple, les granulateurs oseillants, à sole tournante, à tambour tournant, à filière, à cylindres, etc. Elle peut également etre effectuée par séchage du mélange en lit fixe. Bien que le procédé donne déjà des résultats satisfaisants lorsque la température est d'au moins 400C, on préfère cependant une température d'au moins 1000C de façon à diminuer la durée de la calcination. Des températures supérieures à 2500C nécessitent de plus grandes dépenses d'énergie et un appareillage plus coûteux. En pratique, on ne dépasse donc pas cette température. Cette calcination est effectuée avantageusement en lit fixe, par exemple dans un sécheur à bande ou à plateaux. Bien que le produit obtenu après calcination puisse déjà présenter un pouvoir d'absorption amélioré, on préfère toutefois le soumettre à un concassage ultérieur pour faciliter l'incorporation du produit à absorber. La granulométrie choisie pour le produit fini dépend essentiellement de son utilisation ultérieure. A titre d'exemple, si le carbonate de sodium pré- paré selon l'invention est destiné à etre utilisé comme support d'un agent tensioactif et à etre de ce fait incorporé dans des poudres détergentes, on choisit une granulométrie telle que 80 % des particules aient un diamètre compris entre 0,15 et 1,5 mm. Le concassage est effectué par tout procédé connu en soi, par exemple dans des broyeurs à marteaux, à cylindres ou à disques. Avantageusement, les particules trop fines sont recyclées et mélangées aux matières de départ ; les particules trop grosses sont, quant à elles, recyclées à l'étape de concassage. Bien que du carbonate de sodium, du bicarbonate de sodiun ainsi que tous les composés intermédiaires tels que la décémite, le sesquicarbonate de sodium et les hydrates du carbonate de sodium de toute provenance conviennent à la réalisation du procédé, le produit de départ est constitué avantageusement de bicarbonate de sodium brut provenant d'une soudière à l'ammoniaque; cette matière première est particulièrement économique. Un autre exemple de matière de départ peut consister en un produit obtenu par carbonatation d'une lessive caustique. Le carbonate de sodium léger anhydre ordinaire peut aussi etre employé, I > ajustement de la teneur en eau nécessaire à la granulation se faisant alors très simplement par addition d'eau telle quelle ou de solution. Lorsque les particules de départ sont trop humides - c'est le cas notamment du bicarbonate de sodium brut provenant d'une soudière à l'ammoniaque la teneur en eau peut être ajustée soit par séchage en lit fixe, soit par mélange avec des particules sèches de bicarbonate ou de carbonate de sodium. Dans ce dernier cas, on utilise avantageusement les particules trop fines provenant de la classification du produit fini. Le carbonate de sodium obtenu selon le procédé de la présente invention a, de préférence, un poids spécifique apparent par écoulement libre au plus égal à 0,60 kg/dm3 et meme inférieur à 0,55 kg/dm3. Le carbonate de sodium poreux obtenu suivant la présente invention est utilisable dans toutes les applieations habituelles du carbonate de sodium ; toutefois, son haut pouvoir absorbant et sa bonne tenue mécanique font qu'il sera avantageusement utilise comme support d'agents tensioactifs liquides ou pâteux, notamment lors de l'incorporation de ces agents tensioactifs à des compositions détergentes en poudre. Il convient ainsi plus particulièrement à la préparation de prémélanges stécoulant librement convenant pour la postaddition à des compositions de lavage préparées par atomisation. Les exemples suivants illustrent diverses variantes du procédé de fabrication de carbonate de sodium poreux selon la présente invention. Ils ne sont aucunement limitatifs. Exemple 1 On introduit dans un mélangeur à bras sigma MEILI 5L, 2700 g de bicarbonate de sodium anhydre, séché en lit fluide, provenant de la bicarbonatation de lessive caustique produite dans les cellules d'électrolyse à diaphragme, dont les particules ont un diamètre équivalent superficiel de 15 microns, ainsi que 300 g d'eau. On mélange à 450C pendant 15 min. On introduit ensuite le produit ainsi humidifié dans une presse à granuler ALEXANDERWERK GA 65 comprenant un cylindre lisse et un cylindre perforé (cf. Chem. lng. Techn., 1968, 30, p. 329-366 - fig. 18 c) et on obtient des granules ayant un diamètre de 3 mm. Ces granules sont calcinés pendant 15 h à 1000C en lit fixe dans une étuve ventilée pus sont concassés et c-lassifiés, la granulométrie retenue étant comprise entre 0,5 et 1,41 mm. Le produit obtenu a une teneur en Na2C03 de 100 % en poids et a un poids spécifique apparent par écoulement libre de 0,52 kg/dm3. Exemple 2 On sèche pendant 2,5 h à 1000C des particules ayant un diamètre équivalent superficiel de 41 microns de bicarbonate de sodium brut provenant de la soudiè re à l'ammoniaque. Ces particules ont une teneur initiale en eau de 20,7 % en poids total. Par ce séchage, on élimine 7 % d'eau, ainsi déjà qu'une certaine quantité de C02. On introduit le produit dont la teneur en eau a été ainsi ajustée dans une presse à granuler ALEXANDERWERK CA 65. Les granules obtenus ont un diamètre de 3 mm. On calcine lesdits granules à 2000C pendant environ 12 h dans une étuve ventilée pour obtenir un produit ayant une teneur en Na2C03 de 100 % en poids. Enfin, on concasse et classifie comme dans l'exemple 1. Le produit obtenu a un poids spécifique apparent par écoulement libre de 0,50 kg/dm3. Exemple 3 On introduit dans un mélangeur à bras sigma MEILI 5L, 2000 g de bicarbonate de sodium brut provenant de la soudière à l'ammoniaque et ayant les memes caractéristiques que dans l'exemple 2, ainsi que 800 g de carbonate de sodium léger anhydre. On mélange pendant 2 min à 250C pour obtenir un produit ayant une teneur en eau de 14,4 % en poids total. On granule ce mélange dans un appareil ALEXANDERWERK CA 65 et on calcine les granules ainsi obtenus à 2000C pendant 12 h dans une étuve ventilée. On concasse et classifie comme précédem- ment. Le produit obtenu a une teneur en Na2C03 de 100 % et un poids spécifique apparent par écoulement libre de 0,49 kg/dm. Exemple 4 On introduit dans un mélangeur à bras sigma MEILI 5L, 2700 g de carbonate de sodium léser anhydre et 700 g d'eau. On mélange pendant 15 min à 2rOC. Le carbonate de sodium ainsi humidifié est granulé dans un appareil ALEXANDERWERK CA 65 pour obtenir des granules de 3 mm de diamètre. Ceux-ci sont ensuite calcinés à 2000C pendant 12 h en lit fixe dans une étuve ventilée. On concasse et classifie comme précédemment. On obtient un produit ayant une teneur en Na2C03 de 100 % et un poids spécifique apparent par écoulement libre de 0,39 kg/dm3. Le carbonate de sodium obtenu selon la présente invention se caractérise par un pouvoir absorbant supérieur è celui du carbonate de sodium léger ordinaire et à celui des carbonates de sodium à pouvoir d'absorption élevé que l'on peut trouver dans le commerce. L'invention a donc également pour objet toute composition de matières obtenue par absorption d'un produit liquide ou pâteux sur le carbonate de sodium obtenu de la façon décrite ci-avant. De façon avantageuse, le produit liquide ou pâteux est un agent tensioactif ; la composition de matières peut alors être utilisée dans les formulations détergentes. L'exemple 5 ci-après établit une comparaison des pouvoirs absorbants des carbonates de sodium préparés selon les exemples précédents, du carbonate de sodium léger et du carbonate de sodium absorbant vendu sous le nom commercial "FLOZAN# (Diamond Shamrock). Exemple 5 On absorbe sur les carbonates de sodium mentionnés ci-avant, un agent tensioactif non-ionique vendu sous l'appelation commerciale "DOBABOL 45-11" (Shell). L'imprégnation des carbonates de sodium testés est réalisée dans un mélangeur LODIGE 1,2 L, le "DOBANOL 45-11" ayant été porté à une température de 450C afin de le rendre plus fluide.Les proportions d'agent tensioactif fixé aux carbonates de sodium sont reprises dans le tableau suivant Type de Na2C03 Agent tensioactif fixé en poids par rapport au carbonate de sodium Carbonate de sodium 35 léger Flozan 38 Exemple 1 47 Exemple 2 47 Exemple 3 45 Exemple 4 41 Les carbonates de sodium préparés selon la présente invention ont donc une capacité d'absorption vis-èvis du "DOBANOL 45-11" plus élevée que le carbonate de sodium léger ou le "FLOZAN". L'exemple comparatif réalisé avec du carbonate de sodium léger montre nettement l'intérêt de l'invention vis-a-vis au brevet britannique 469 334 de I.G. Farbenindustrie A.G. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de carbonate de sodium poreux, de faible poids spécifique apparent et à haut pouvoir d'absorption caractérisé en ce qu'on granule des particules de bicarbonate de sodium ou de carbonate de sodium ou de tout autre dérivé carbonaté du sodium oudkn mélange de deux ou plusieurs de ces composés en présence d'eau libre en quantité maximum de 30 % du poids total, en ce qu'on calcine les granules ainsi obtenus à une température supérieure à 400C afin d'obtenir un produit consistant essentiellement en carbonate de sodium anhydre, et en ce qu'éventuellement on concasse et classifie ledit produit en vue de séparer la fraction présentant la granulométrie désirée. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la teneur en eau des particules soumises à la granulation est fixée à une valeur comprise entre 5 et 25 % en poids total, de préférence entre 12 et 16 %. 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les particules de départ sont constituées de bicarbonate de sodium brut provenant d'une soudière à l'ammoniaque. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la teneur en eau des particules soumises à la granulation est rendue inférieure à 30 % par séchage en lit fixe des matières de départ. 5 - Procédé selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la teneur en eau des particules soumises à la granulation est ajustée de façon à être inférieure à 30 % par addition de particules de carbonate de sodium sèches, avantageusement de particules trop fines provenant de la classification du produit fini qui sont ainsi recyclées. 6 - Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les particules de départ sont constituées de carbonate de sodium léger anhydre, la teneur en eau nécessaire à la granulation étant alors ajustée par addition d'eau. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la calcination après granulation est effectuée à une température comprise entre 100 et 2500C. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le carbonate de sodium obtenu a un poids spécifique apparent par écoulement libre inférieur à 0,60 kg/dm3, de préférence à 0,55 kg/dm3. 9 - A titre de produit industriel nouveau, le carbonate de sodium obtenu selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10 - Composition de matières obtenue par absorption d'un produit liquide ou pâteux dans un carbonate de sodium poreux obtenu par le procédé décrit à l'une quelconque des revendications 1 à 8. 11 - Composition de matières selon la revendication 10, caractérisée en ce que le produit liquide ou péteux est un agent tensioactif.