Brevet FR2620640A1 — publié le 19890324

La présente invention concerne une poudre d'aluminium fluide c'est à dire s'écoulant librement, qui ne tend pas à subir un frittage d'agglomération à froid, et un procédé pour sa préparation par traitement d'une poudre d'aluminium par un oléate alcalin. Cette poudre convient bien pour servir d'additif pour la préparation du bioxyde de titane par oxydation, en phase vapeur, du tétrachlorure de titane. Les exemples ci-après de réalisation se rapportent essentiellement à de la poudre d'aluminium dont la granulométrie se situe entre 0,04 et 0,5 mm, et que l'on peut également appeler de la grenaille d'aluminium. Le tableau 1 suivant donne une vue d'ensemble de la répartition de grosseur des grains de certaines catégories de poudre d'aluminium Tableau 1 Répartition de la Proportion de la fraction de grosseur des grains grosseur des grains en pourcentage (mm) de la poudre d'aluminium Echantillon Echantillon Echantillon 1 2 3 0,2-0,5 22,8 9,0 2,3 0,1-0,2 61,0 69,6 57,2 0,063-01 14,6 13,2 36,5 0,04-0,063 1,6 8,2 4,0 La pureté de l'aluminium est alors dans tous les cas supérieure à 99,5 % de Al. La poudre d'aluminium tend à la température ambiante, sous l'influence de la pression et des forces de poussée, à s'agglomérer ce qui entraîne la formation de peaux solides et de gros morceaux. Ce processus, appelé ciaprès frittage à froid, conduit à une série d'effets secondaires non souhaités à l'échelle technique ou industrielle comme, par exemple - un bouchage des conduits pneumatiques de transport de la poudre d'aluminium, - une panne des installations d'introduction dosée et de transport, - la diminution de la vitesse de réaction, - un déroulement incomplet de la réaction, en raison de la petite surface d'exposition des particules d'aluminium. A certaines fins techniques ou industrielles déterminées, on a besoin d'une poudre d'aluminium qui consiste en de l'aluminium très pur, qui est fluide, qui conserve ses propriétés meme sous l'effet de la pression et des forces de poussée, comme il peut s'en présenter, par exemple, lors du transport pneumatique ou du passage par des dispositifs d'introduction dosée, et qui ne tend pas à présenter le phénomène de frittage ou agglomération à froid. Un exemple en est l'utilisation de la poudre d'aluminium comme additif lors de la fabrication du bioxyde de titane, par oxydation, en phase vapeur, du tétrachlorure de titane à l'aide d'un gaz contenant de l'oxygène. Pour améliorer le rendement en rutile lors de la production de bioxyde de titane, on ajoute au tétrachlorure de titane, avant l'oxydation, une quantité déterminée de chlorure d'aluminium qui a été obtenu, par exemple, à partir d'une poudre d'aluminium laquelle, mise en suspension sous forme finement divisée dans un gaz porteur est insufflée dans une chambre de chloration et y est mise en réaction avec un excès de chlore donnant du chlorure d'aluminium, par exemple selon le procédé de DE-A-2.032.545. Le chlorure d'aluminium est transféré, avec le tétrachlorure de titane, dans la chambre d'oxydation. Il faut pour cela une introduction dosée très précise du chlorure d'aluminium et donc aussi de la poudre d'aluminium, raison pour laquelle la poudre d'aluminium est introduite, à l'aide d'un dispositif d'introduction dosée, dans la chambre de chloration.La poudre d'aluminium ne peut être introduite de façon dosée précisément que si elle est fluide et si elle ne tend pas à un frittage à froid lors de son transport et de son introduction dosée. On a tenté d'empêcher l'agglomération de solides en fines particules en les traitant par des substances tensioactives polaires. Selon le procédé de DE-B-1.205.060, on recouvre les solides en fines particules, ce qui comprend également de la poudre de métal, tout d'abord à l'aide d'une très mince peau d'eau et l'on traite ensuite les particules par les substances tensioactives, par exemple avec des sels de métaux et d'acides gras insaturés. Une telle poudre d'aluminium, contenant de l'humidité, ne convient pas pour la chloration en phase gazeuse. En outre, la poudre d'aluminium citée à titre d'exemple dans DE-B-1.205.060 précité, qui a été traitée par 0,15 % (1500 ppm) d'un sel d'acide gras, contient une proportion trop élevée de substance étrangère pour pouvoir être utilisée sous forme de chlorure d'aluminium comme additif lors de l'oxydation du tétrachlorure de titane. La raison de -base en est que le carbone contenu dans la substance organique se transforme partiellement, lors de la réaction de chloration avec le chlore, en des hydrocarbures chlorés qui ne subissent pas une combustion complète dans la zone d'oxydation et forment des produits de craquage risquant de nuire à la clarté de teinte du pigment à base de bioxyde de titane que l'on veut produire. Il est donc apparu le besoin d'une poudre d'aluminium fluide, ne tendant pas à présenter le phénomène du frittage à froid, convenant bien pour servir également d'additif pour l'oxydation en phase vapeur du tétrachlorure de titane, ainsi qu'un procédé pour sa préparation. On résout ce problème selon l'invention grâce à la préparation d'une poudre d'aluminium fluide, ne tendant pas à présenter le phénomène de frittage à froid qui est traitée par un oléate alcalin, et la préparation d'un additif pour la production de bioxyde de titane par oxydation en phase vapeur du tétrachlorure de titane, additif consistant en cette poudre d'aluminium fluide, ne tendant pas à présenter le phénomène du frittage à froid et qui a été traitée par un oléate alcalin. La solution de ce problème englobe également un procédé pour préparer la poudre d'aluminium fluide, ne tendant pas à présenter le phénomène de frittage à froid, et qui convient pour servir d'additif pour la production du bioxyde de titane par oxydation en phase vapeur du tétrachlorure de titane. Le procédé se caractérise par le traitement de la poudre d'aluminium par l'oléate alcalin. Selon une forme préférée de réalisation, on traite la poudre d'aluminium par de l'oléate de potassium. Chose assez étonnante, il s'est avéré que l'oléate de potassium, sous une fqrme contenant de l'eau, convient le mieux comme substance pour le traitement. Pour traiter la poudre d'aluminium, on part judicieusement d'une pâte d'oléate de potassium contenant de l'eau, à 30 à 80 % en poids, avantageusement à 50 à 70 % en poids. On peut utiliser l'oléate de potassium déjà en des quantités de 50 à 500, avantageusement de 100 à 200 ppm (la quantité étant calculée en substance sèche par rapport à la poudre d'aluminium) et cette substance empêche déjà, en ces faibles quantités, sûrement le frittage à froid de la poudre d'aluminium tout en conservant, en même temps, la bonne fluidité de la poudre. Les quantités ajoutées, supérieures à 500 ppm d'olétate de potassium rendent par contre plus mauvaise la fluidité de la poudre d'aluminium ainsi traitée. Le traitement de la - poudre d'aluminium par l'oléate de potassium peut être réalisé à l'aide d'un mélangeur d'un modèle usuel, de préférence cependant dans des malaxeurs à pales mais aussi dans des mélangeurs à palettes ou à tambour. Pour cela, on mélange au préalable, judicieusement tout d'abord une fraction, représentant 0,6 à 1,0 t en poids, avantageusement 0,7 à 0,9 % en poids, de la poudre d'aluminium à traiter avec la quantité totale de la pâte d'oléate de potassium, par exemple dans un mélangeur à palettes. On obtient ainsi un mélange préliminaire pâteux, s'écoulant difficilement, que l'on mélange avec la quantité restante de la poudre d'aluminium. Le temps nécessaire pour le malaxage dépend du type de mélangeur. Il est, dans le cas des mélangeurs à palettes, de 2 à 5 minutes et, dans le cas des mélangeurs excentriques ou à tambour, de 10 à 15 minutes. On obtient, grâce à cette façon de travailler, que la substance pâteuse pour traitement s'étale uniformément sur la surface des particules d'aluminium. On juge de la qualité de la poudre d'aluminium selon l'indice d'écoulement ou de fluidité et selon son comportement à l'écoulement, ce dernier facteur constituant le critère le plus important. On détermine l'indice d'écoulement à l'aide d'un entonnoir en métal poli, présentant les dimensions suivantes partie conique angle d'ouverture 500 largeur d'ouverture 64,3 mm longueur 65,3 mm partie cylindrique longueur . 31,0 mm diamètre intérieur : 3,5 mm Le bord de l'entonnoir est tout d'abord, à l'aide d'un niveau à bulle, disposé dans le plan horizontal puis, l'entonnoir est rempli de poudre d'aluminium jusqu'au dessus du bord, le reste qui en déborde est enlevé à l'aide d'une règle et l'on mesure le temps d'écoulement du contenu de l'entonnoir. Le temps, qui s'écoule en secondes, jusqu'à ce que l'entonnoir soit bien vidé, est considéré comme étant l'indice d'écoulement.Pour une poudre d'aluminium traitée, fluide, ne tendant pas à présenter le phénomène de frittage à froid, ce temps se situe entre 30 et 34 secondes; pour une poudre d'aluminium non traitée (tableau 1), ce temps se situe entre 40 et 45 secondes. Pendant la détermination de l'indice d'écoulement, on peut également apprécier le comportement à l'écoulement En observant la modification de la structure superficielle de la partie, se trouvant encore dans l'entonnoir, de la poudre d'aluminium en cours d'écoulement, on peut déterminer si la poudre présente ou non une tendance au frittage à froid. Si le contenu de l'entonnoir tombe de manière régulière, c'est à dire si la surface de la poudre d'aluminium en écoulement demeure égale ou s'il ne se forme qu'un petit creux bien arrondi, la poudre ne montre aucune tendance au frittage à froid (Figures la à id du dessin annexé).Un tel frittage se décèle par contre quand il se forme au milieu de la surface du contenu de l'entonnoir un creux relativement profond, que la matière s'arrache de façon saccadée autour de ce creux et que le contenu de l'entonnoir s'écoule par à-coups (Figures 2a à 2d du dessin annexé). L'invention est illustrée plus en détail, de façon nullement limitative, par les exemples suivants, ainsi que par le dessin annexé. Exemple 1 On soumet à un malaxage préliminaire durant 3 minutes 8 kg de poudre d'aluminium d'une répartition de grosseur de grains, ou granulométrie, correspondante à celle des échantillons 1 à 3 du tableau 1, en opérant dans un malaxeur à pales dont le volume est de 10 1, avec 300 g d'une pâte aqueuse à 60 % en poids d'oléate de potassium. Dans un mélangeur à tambour, dont le volume est de 2000 1, on place 992 kg de poudre d'aluminium non traitée et on les mélange durant 10 minutes avec le mélange préliminaire sortant du malaxeur à pales. Il en résulte environ 1000 kg d'une poudre d'aluminium qui a été traitée par 180 ppm d'oléate de potassium (proportion calculée en substance sèche). Le tableau 2 fournit des renseignements sur les propriétés d'écoulement de la poudre d'aluminium Tableau 2 Poudre d'aluminium selon le tableau 1 Echantillon 1 Echantillon 2 Echantillon 3 poudre traitée 31 32 -32 - Indice d'écoulement poudre non traitée 40 42 45 poudre traitée Correspond aux Fig. la à îd - Comportement à l'écoulement poudre non traitée Correspond aux Fig. 2a à 2d Exemple 2 On soumet 40 kg/h d'une poudre d'aluminium correspondant aux échantillons 1 à 3 du tableau 1, traitée selon l'exemple 1, à une introduction dosée à l'aide d'une vis d'introduction dosée, dont le diamètre est de 25 mm, et dont le pas est de 20 mm, dans un conduit de transport pneumatique ayant un diamètre de 12 mm, et l'on transfère cette poudre à laide d'un courant d'azote de 30 Nm3/h sur un trajet de 15 mètres, dans un réacteur et on fait réagir avec du chlore pour obtenir du chlorure d'aluminium. La poudre d'aluminium se laisse introduire de façon dosée et transporter, même sur d'assez longs espaces de temps, sans soulever de problème.Si l'on utilise par contre de la poudre d'aluminium selon les échantillons 1 à 3, mais non traitée, il apparaît, déjà après 70 minutes de durée d'essai dans la vis d'introduction dosée, des dépôts en forme de coques, qui provoquent le bouchage du conduit de transport pneumatique. ExemPle 3 On répète l'exemple 2, sauf qu'au lieu de la vis d'introduction dosée, on utilise une vis hélicoïdale dont le diamètre et le pas sont chacun de 25 mm. Le résultat obtenu correspond à celui de l'exemple 2 : la poudre d'aluminium correspondant aux échantillons 1 à 3, traitée, se laisse introduire de façon dosée et a été transportée sans problème. La poudre d'aluminium non traitée provoque par contre, déjà au bout de 30 minutes, un bouchage du conduit de transport, par formation de dépôts en forme de coques. ExemPle 4 Les conditions correspondent à celles décrites dans l'exemple 2, sauf qu'au lieu de ladite introduction dosée, on utilise une roue à alvéoles consistant en huit chambres ou alvéoles ayant un diamètre de 60 mm. Le résultat obtenu correspond à celui des exemples 2 et 3 : Lorsque l'on utilise de la poudre d'aluminium traitée, il ne se produit pas de difficultés, même au bout d'un temps assez long, mais au contraire, la poudre d'aluminium non traitée, correspondant aux trois échantillons, provoque en l'espace de 45 minutes de durée d'essai, un bouchage du conduit de transport. Sur le dessin annexé, on représente schématiquement le comportement à l'écoulement d'une poudre d'aluminium traitée (Figures la à ld) et non traitée (Figures 2a à 2d) en montrant quatre phases successives de l'écoulement de la poudre d'aluminium sortant de l'entonnoir. On constate que, dans le cadre de la poudre d'aluminium traitée, la surface de la poudre ne change que très peu alors que, dans le cas de la poudre non traitée, cette surface s'enfonce très fortement en formant un cratère. REVENDICATIONS 1. Poudre d'aluminium fluide, ne présentant pas de tendance au phénomène de frittage à froid, caractérisée en ce que cette poudre à été traitée par un oléate alcalin. 2. Additif pour la préparation du bioxyde de titane par oxydation, en phase vapeur, du tétrachlorure de titane, additif caractérisé en ce qu'il consiste en de la poudre d'aluminium fluide, ne tendant pas à présenter le phénomène de frittage à froid, et qui a été traitée par un oléate alcalin. 3. Procédé pour préparer une poudre d'aluminium fluide, ne présentant pas de phénomène de frittage à froid, procédé caractérisé en ce qu'on traite la poudre d'aluminium par un oléate alcalin. 4. Procédé pour préparer une poudre d'aluminium fluide, ne présentant pas de tendance à du frittage à froid, convenant bien pour servir d'additif pour la préparation du bioxyde de titane par oxydation, en phase vapeur, du tétrachlorure de titane, procédé caractérisé en ce qu'on traite de la poudre d'aluminium par un oléate alcalin. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'on traite la poudre d'aluminium par de l'oléate de potassium. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'on traite la poudre d'aluminium par de l'oléate de potassium contenant de 1 'eau. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'on utilise de l'oléate de potassium sous forme d'une pâte à 30 à 80 % en poids avantageusement à 50 à 70 % en poids, contenant de l'eau. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'on traite la poudre d'aluminium par une quantité allant de 50 à 500 ppm, avantageusement de 100 à 200 ppm, d'olétate de potassium calculée en substance sèche. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'on effectue tout d'abord un mélange préliminaire d'une partie, représentant 0,6 à 1 % en poids, avantageusement 0,7 à 0,9 % en poids de la poudre d'aluminium avec la quantité totale de l'oléate de potassium, puis l'on ajoute sous malaxage la quantité restante de la poudre d'aluminium.