Brevet FR2526779A1 — publié le 19831118

La présente invention concerne un procédé d'enrichisse- ment ou amélioration de la bentonite brute, plus particuliè- rement mais non exclusivement, de la bentonite de métaux al- calino-terreux naturelle, pour produire une bentonite ayant une blancheur et une pureté améliorées avec un rendement plus élevé que cela n'était possible jusqu'à présent. La bentonite brute naturelle se présente souvent en dé- pots qui sont veinés d'oxyde de fer brun-rouge Lorsqu'une tel- le bentonite est extraite, elle tend à se morceler en blocs de diverses dimensions qui sont abondamment souillés d'oxydes de fer à leur surface Pour produire une bentonite de couleur claire, il faut d'abord éliminer cette souillure par un procé- dé qui consiste par exemple à soumettre la surface des blocs à un grattage ou à une abrasion La bentonite brute peut aussi être associée à des impuretés siliceuses telles que le quartz et 1 a cristobalita, qui doivent être séparées de la bentonite si le produit doit être utilisable pour des préparations cos- métiques ou pharmaceutiques Le brevet britannique N 1 143 022 (correspondant au brevet des E U A N 3 408 305) décrit un procédé connu pour enridhir les bentonites de métaux alcalino- terreux brutes Ce procédé présente l'inconvénient que le ren- dement en bentonite est relativement faible et que'la bentoni- te obtenue peut contenir jusqu'à 10 % en poids de cristobalite libre En outre, le produit n'est pas bactériologiquement sté- rile. Conformément à l'invention, il est fourni un procédé d'enrichissement de la bentonite brute qui consiste à: 1) traiter la bentonite brute d'extraction pour réduire substantiellement la souillure superficielle par les oxydes de fer; 2) traiter la bentonite pratiquement exempte d'oxyde de fer, sous forme de suspension aqueuse, par un alcali à une température d'au moins 60 C 4 3) éliminer l'eau de la suspension aqueuse de bentonite traitée par les alcalis; 4) laver les matières solides de la bentonite ainsi pri- vée d'eau du stade 3)au moins une fois à l'eau; ) remettre en suspension dans de l'eau la bentonite traitée par l'alcali et lavée; 6) soumettre la suspension formée au 5) à des forces de cisaillement, de frottement et de choc dans un homogé- néiseur du type dans lequel la suspension est forcée sous la forme d'une pellicule à travers une ouverture fine, à la surface dure, sous une pression d'au moins 1,7 M Pa et à grande vitesse; et 7) sécher la suspension de bentonite. Dans le stade 1), la bentonite brute est commodément traitée sous forme de blocs de diverses dimensions La souil- lure superficielle par les oxydes de fer peut être réduite en éliminant les oxydes de fer des blocs de bentonite par des moyexs mécaniques, par exemple par grattage manuel ou par agi- tation dans un tambour ayant des parois de toile d'acier, ou par des moyens chimiques, par exemple en transformant la bento- nite en une bouillie avec de l'eau contenant un agent de blan- chiment réducteur hydrosoluble et/ou un agent complexant pour le fer ferrique L'avantage des moyens chimiques pour réduire la souillure superficielle sur les moyens mécaniques est que le gaspillage de bentonite brute est en grande partie supprimé. Avec les moyens mécaniques, une grande partie de la bentonite brute est inévitablement éliminée avec la souillure superfi- cielle Lorsque les oxydes de fer sont éliminés par des moyens chimiques, les blocs de bentonite sont de préférence écrasés et broyés avant le traitement par l'agent de blanchiment réduc- teur et/ou l'agent complexant L'agent de blanchiment réducteur est avantageusement le dithionite de sodium, mais on peut uti- liser d'autres agents de blanchiment réducteurs, par exemple le thionite de zinc ou un sulfoxylate tel que celui préparé par la réaction d'un aldéhyde avec un sel métallique de l'acide hydrosulfureux, par exemple le formaldéhyde sulfoxylate de so- dium Le p H de la bouillie est de préférence ajusté par addi- tion d'un acides par exemple l'acide sulfurique ou l'acide chlorhydrique, à une valeur dans l'intervalle de 2,5 à 4,0. Après traitement par l'agent de blanchiment réducteur, la ben- tonite est séparée de la solution aqueuse contenant des compo- sés du fer dissous, par exemple par filtration ou centrifuga- tion La quantité d'agent de blanchiment réducteur ajoutée dé- pend de la quantité de fer présente dans la bentonite brute, mais elle est généralement dans l'intervalle de 2,25 à 45,0 kg d'agent de blanchiment réducteur par tonne de bentonite sèche. Après l'élimination chimique des oxydes de fer, la bentonite est de préférence lavée en effectuant au moins une fois les opérations consistant à remettre en suspension le gateau for- mé par filtration ou centrifugation dans l'eau et à éliminer l'eau de la suspension ainsi formée. Dans le stade 2), la suspension aqueuse de la bentonite pratiquement exempte d'oxyde de fer a avantageusement une te- neur en matières solides dans l'intervalle de 1 % à environ % en poids de bentonite sèche L'alcali utilisé est de pré- férence un hydroxyde ou un carbonate de sodium, de potassium ou de lithium L'hydroxyde ou le carbonate de sodium sont par-. ticulièrement préférés La concentration de l'alcali dans la suspension est de préférence d'au moins 0,2 M, et il n'y a au- cun avantage à ce qu'elle soit supérieure à 2,0 M environ La bentonite est de préférence traitée par l'alcali pendant au moins 30 minutes à une température qui est avantageusement maintenue à 90 O C ou davantage. Dans le stade 3), la suspension aqueuse de bentonite traitée par les alcalis est de préférence privée d'eau dans un filtre-presse ou une centrifugeuse. Dans le stade 4), les matières solides de la bentonite rr=:0 shydratée sont avantageusement lavées en effectuant au moins une fois les opérations de remise en suspension des matières solides privées d'eau dans de l'eau et de répétition de l'opé- ration d'élimination d'eau On peut aussi faire passer de l'eau à travers le gâteau de matières solides privées d'eau dans le filtre-presse utilisé au stade 3). Dans le stade 5), la bentonite traitée par les alcalis et lavée est de préférence amenée sous la forme d'une suspen- sion ayant une teneur en matières solides dans l'intervalle de 1 % à un maximum de 25 % environ en poids de bentonite sèche. Dans le stade 6), la suspension est de préférence sou- mise à un certain nombre de passages à travers l'homogénéiseur, mais le nombre de passages ne dépassera généralement pas 6 Un homogénéiseur approprié à l'utilisation dans le procédé de la présente invention est décrit dans le brevet britannique N 987 176 (et dans les brevets des E U A N 3 039 703 et 3 162 379) Cet homogénéiseur est fabriqué par la Société Man- ton-Gaulin Il est avantageux de faire fonctionner l'homogé- néiseur sous une pression d'au moins 21 M Pa. Dans le stade 7), la bentonite est de préférence séchée jusqu'à ce qu'elle contienne moins de 10 % en poids d'eau, et la bèntonite séchée est broyée en poudre fine Il peut être avantageux d'ajouter un ou plusieurs sels de métaux alcalins pendant ou avant l'opération de broyage pour ajuster les pro- priétés de la bentonite obtenue. Le procédé de l'invention présente les avantages sui- vants sur les procédés de la technique antérieure: 1 La quasi-totalité de la silice libre est éliminée de la bentonite par dissolution chimique, ce qui laisse de la bentonite pratiquement pure. 2 Le rendement en produit est augmenté par comparaison avec les procédés de la technique antérieure. 3 La bentonite obtenue est plus résistante au dévelop- pement de bactéries par suite du traitement par l'alcali à une température d'au moins 60 C. La bentonite obtenue a une couleur blanche satisfaisante et elle convient par exemple pour l'utilisation comme agent de désintégration des comprimés, comme stabilisant d'émulsions ou comme agent augmentant la viscosité ou gélifiant thixotrope dans des compositions détergentes, pharmaceutiques ou cosméti- a ques t L'exemple non limitatif suivant est donné à titre d'il- lustration de l'invention. EXEMPLE On sèche la bentonite Helms brute, souillée de fer, de Gonzales, Texas, à 60 OC jusqu'à une teneur en eau de 5 % On écrase et broie la bentonite séchée jusqu'à ce qu'environ 70 % en poids de celle-ci traversent un tamis de 76 microns d'ou- verture de maille On disperse la poudre broyée dans de l'eau au moyen d'un mélangeur à faible vitesse pour former une sus- pension contenant 5 % en poids de bentonite brute sèche On abaisse le p H de la suspension à 2,8 avec de l'acide sulfuri- que, puis on ajoute 22,5 kg de dithionite de sodium par tonne de bentonite brute sèche On élimine ensuite l'eau de la sus- pension dans un filtre-presse pour séparer un gateau de filtra-. tionide bentonite pratiquement exempte de fer du milieu aqueux contenant des composés du fer dissous. On lave le gateau de filtration avec de l'eau et on le remet en suspension dans une solution d'hydroxyde de sodium 0,25 M pour former une suspension contenant 2 % en poids de bentonite brute On fait ensuite bouillir la suspension pen- dant 1 heure pour dissoudre la quasi-totalité de la silice li- bre associée à la bentonite. On sépare ensuite la bentonite traitée par l'alcali du milieu alcalin par passage au filtre-presse. On lave le gateau obtenu par passage au filtre-presse en remettant en suspension le gateau dans de l'eau pour for- mer une suspension contenant 2 % en poids de bentonite sèche et en passant à nouveau au filtre-presse. On remet le gâteau lavé en suspension dans de l'eau-pour former une suspension contenant 5 % en poids de bentonite sè- che et on fait passer la suspension à travers un tamis de 53 microns d'ouverture de maille. On soumet ensuite la suspension tamisée à 6 passages à travers un homogénéiseur Manton-Gaulin sous une pression de 34 M Pa; les agrégats sont ainsi dispersés et la bentonite traitée se présente en fines plaquettes. On sèche ensuite par la chaleur la suspension dans un tambour de S 6 chage jusqu'à ce que la teneur en eau soit de 5 % en poids On broie le produit séché dans un broyeur à boulets planétaire. On trouve que la bentonite obtenue a une réflectance pour la lumière d'une longueur d'onde de 457 mm, mesurée avec un brillance-mètre "ELREPHO', conformément aux normes ISO N Os 2469, 2470 et 2471, de 76,0 On trouve aussi que le produit est bactériologiquement stérile et l'analyse par diffraction des rayons X ne permet pas de détecter de silice libre Le rendement en bentonite traitée par rapport à la bentonite bru- te initiale est de 70 % en poids. A titre de comparaison, on trouve que la bentonite qui a ét' purifiée par le procédé décrit dans le brevet des E U A. N 3 ' 408 305 co 4 tient 10 % en poids de cristobalite libre et que le rendement par rapport à la bentonite brute initiale est de 5 % en poids. RE V E ND I C AT I O N S 1 Procédé d'enrichissement ou amélioration de la ben- tonite brute, caractérisé en ce qu'il consiste à: 1) traiter une bentonite brute d'extraction pour réduire de façon importante la souillure superficielle par les oxydes de fer; 2) traiter la bentonite pratiquement exempte d'oxyde de fer, sous forme de suspension aqueuse, par un alcali & une température d'au moins 60 C, 3) éliminer l'eau de la suspension aqueuse de bentonite traitée par l'alcali; 4) laver les matières solides de la bentonite privée d'eau provenant du stade 3) au moins une fois à l'eau; ) remettre en suspension la bentonite traitée par l'al- cali et lavée dans de l'eau; l 6) soumettre la suspension formée dans le stade 5) à des forces de cisaillement, de frottement et d'impact dans un homogénéiseur du type dans lequel la suspension est forcée sous la forme d'une pellicule à travers un orifice fin, à sur- face dure, sous une pression d'au moins 1,7 M Pa et à une vites- se élevée, et 7) sécher la suspension de bentonite. 2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la souillure superficielle par les oxydes de fer est réduite de manière importante en transformant la bentonite en une bouillie avec de l'eau contenant un agent de blanchiment réducteur hydrosoluble et/ou un agent complexant pour l'ion úerrique, puis en ce-qu'on sépare la bentonite de la solution aqueuse contenant des composés du fer dissous. 3 Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on écras'et broie la bentonite avant le traitement par l'agent de blanchiment réducteur et/ou l'agent complexant. 4 Procédé suivant les revendications 1, 2 ou 3, carac- térisé en ce que, dans le stade 2), la suspension aqueuse de la bentonite pratiquement exempte d'oxyde de fer qui est trai- tée par un alcali a une teneur en matières solides dans l'in- tervalle de 1 à environ 20 % en poids de bentonite sèche. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que dans le stade 2), l'alcali utilisé est un hydroxyde ou carbonate de sodium, potassium ou lithium. 6 Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la bentonite est traitée par l'al- cali pendant au moins 30 minutes à une température d'au moins C. 7 Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, dans le stade 5), la bentonite traitée par l'alcali et lavée est transformée en une suspen- sion ayant une teneur en solides dans l'intervalle de 1 % à environ 25 % en poids de bentonite sèche. 8 -Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, dans le stade 6), la suspension est soumise à des forces de cisaillement, de frottement et d'impact dans l'homogénéiseur, ce dernier fonctionnant sous une pression d'au moins 21 M Pa. 9 Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que dans le stade 7), on sèche la ben- tonite thermiquement jusqu'à ce qu'elle contienne moins de 11 o en poids d'eau. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on broie la bentonite séchée obte- nue dans le stade 7) à l'état de fine poudre -