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~3~
L'invention concerne un procede d'obtention de
trihydroxyde d'aluminium, ayant un diamètre médian réglé à la
demande, dans l'intervalle de 2 à 100 microns, a distri-
bution unimodale et de faible dispersion, par décomposition
à chclud d'une solution sursaturée d'alumina-te de sodium en
présence d'un germe auxiliaire, lui-même ob-tenu par décom--
position d'une solu-tion sursaturée d'aluminate de sodium
en presence de -trihydroxyde d'aluminium broye disposant
d'une surface spécifique B.E.T., développée par le broyage,
au moins egale à un mètre carre par gramme.
Depuis longtemps dejà, il est connu de realiser
la precipitation du trihydroxyde d'aluminium d'une solution
d'aluminate de sodium sursaturée par l'ajout d'une amorce
constituée par du trihydroxyde d'aluminium antérieurement
cristallise, car, sans amorsage, la generation spontanee
de germes cristallins au sein d'une telle solution se ré-
vèle extrêmenent lente et difficile à réaliser, voire même
inexistante selon les conditions de tempéra-ture e-t de con-
centration du milieu traité.
C'est pourquoi, il est de pratique courante, dans
le procédé Bayer, de favoriser la précipitation du trihydro-
xyde d'aluminium à partir des solutions d'aluminate de sodium
sursaturées résultant de l'attaque alcaline de minerais
alumineux grâce au recyclage d'une fraction importante du
trihydroxyde d'aluminium obtenu dans un cycle précédent.
Mais, tel qu'il est réalisé, ce procédé d'amor-
cage conduit, non seulement au recyclage d'une quantité
tres importante de trihydroxyde d'aluminium antérieurement
précipité, mais surtout à l'obtention de grains de trihydro-
xyde d'aluminium de grosseur éminement variable, dont il
est difficile de contrôler la taille médiane et la disper-
sion autour de ce-tte valeur, par le fait que la dimension
des grains de trihydroxyde d'aluminium augmente au cours
des cycles consécutifs e-t provoque la Eormation de germes
.~
-
3~
nouveaux selon un ry-thme périodique.
Mais, l'homme de l'art souhaite pouvoir produire,
pour des applications particulières, du trihydroxyde d'alu-
mi.nium dont :I.a dimenslon des particules precipitees soit
rnaltrisee, c'est-a-dire dont la yranulometrie soit de
faible dispersion autour de la dimension mediane. En effet,
certaines applications du trihydroxyde d'aluminium exigent
une granulometrie qui leur est spécifique, en particulier
pour les applications telles que, par exemple, les charges
ignifugeantes pour les polymeres synthetiques, les abrasifs
doux en cosmetologie, les supports catalytiques.
Par le nombre de publications faites dans ce
domaine, la litterature specialisee revèle l'importance et
la complexite des recherches menees par l'homme de l'art
pour tenter d'apporter des solutions, industriellement vala-
bles, aux inconvenien-ts precites, e-t se rendre maitre de la
taille des particules de trihydroxyde d'aluminium.
Parmi les nombreuses solu-tions proposees, certai-
nes debouchent sur l'u-tilisation de moyens mecaniques et
d'autres, en plus grand nombre, sur des procedes utilisant
les ressources de la chimie.
Le premier groupe, faisant usage de moyens meca-
niques, concerne la production de trihydroxyde d'aluminium,
dont le diametre median est generalemen-t compris en-tre 6 et
30 microns, par broyage d'un trihydroxyde d'aluminium gros-
sier, obtenu selon le procede Bayer. Un tel procede est
decrit dans le brevet français n 2.298.510 qui revendique
l'ob-tention d'un hydroxyde d'aluminium destine à la cosmé-
tologie, dont le diametre moyen est inferieur à 25 microns,
par broyage d'un hydroxyde grossier en presence d'un acide
organique. Si un tel procede peut etre utilise dans l'ob-
tention d'un hydroxyde d'aluminium ayant un diametre moyensuperieur a 15 microns parce qu'il reste raisonnable en
consomma-tion d'energie et en investissement technologique,
6~
dès lors que l'on veu-t produire un h~droxyde d'aluminium
de diamètre moyen beaucoup plus petit, tel que compris
entre 15 e-t 1 micron, l'application d'un -tel moyen est
d'autant plus coûteux que le diamètre moyen recherche est
plus faible car il condui-t alors à une augmentation très
rapide de la capacite de broyage et de la consommation
d'energie.
Le deuxième groupe, faisant usage des ressources
de la chimie, propose des procedes poursuivant le but d'ob-
tenir un trihydroxyde d'aluminium disposant d'une granulo-
metrie reglee et consistant à ef~ectuer la decomposition
des solutions d'aluminate de sodium sursaturees en presence
de trihydroxyde d'aluminium tres fin qui joue le rôle d'amor-
ce, dont la taille des particules va croltre au cours des
diverses etapes de precipitation.
Un premier procede, a plusieurs etapes, decrit
dans le brevet français n 1.290.582, consis-te d'abord à
préparer la matière d'amorçage formee de trihydroxyde
d'aluminium à grains très fins et reguliers, puis à utili-
ser cette matière d'amorçage pour decomposer par étapessuccessives une solution sursaturée d'aluminate de sodium.
La preparation de la matière d'amorçage s'effectue par dilu-
tion soudaine et brutale d'une solution d'aluminate de
sodium, fortement concen-trée ayant un rapport moleculaire
Na2O/A12O3 aussi proche que possible de l'unite, en provo-
quant ainsi une forte sursaturation du trihydroxyde d'alumi-
nium qui se separe sous la forme d'un gel. Ce gel est
formé de sphérules gonflées d'eau, contenant de nombreux
germes microscopiques d'alumine ayant un diamètre moyen
compris entre 0,3 et 0,5 micron.
Des lors que la matiere d'amorçage à grains très
petits est préparée, elle se présen-te sous l'aspect d'une
suspension aqueuse dans sa solution mère dans laquelle est
introduite, par étape, la solution aqueuse d'aluminate de
-- 3 --
sodium sursaturee a decomposer, chaque etape d'introduction
etant suivie de plusieurs heures d'agitation. Cet-te agita-
tion, après l'ultime introductlon de la solution à decompo-
ser, est maintenue jusqu'à l'achèvernent de la décomposition.
Un autre procedé, decrit dans le brevet français
n 1.525.133, consiste, d'abord, à preparer une amorce
primaire très fine et très active de trihydroxyde d'alumi-
nium par decomposition d'une solution diluee d'aluminate de
sodium en présence dlune faible quantité d'un gel d'alumine
prépare par neutralisation dlune solution d'aluminate de
sodium au moyen dlun acide minéral, puis à utiliser cette
amorce primaire pour décomposer une solu-tion d'aluminate
de sodium sursaturée, ensuite à séparer le trihydroxyde
d'aluminium précipité et l'utiliser comme amorce pour dé-
composer une autre solution d'aluminate de sodium sursa-
turee et, enfin, à répéter ce processus jusqu'à ce que les
particules du -trihydroxyde d'aluminium précipité aient
a-tteint la dimension souhaitée.
Un dernier procédé, révele par le brevet français
n 2.0~1.750, consiste d'abord à produire une amorce très
fine par carbonatation d'une solution d'aluminate de sodium
sous -tempéra-ture contrôlée jusqu'a complète neutralisation,
en provoquant ainsi la formation d'un gel d'alumine et la
transformation du gel d'alumine en une phase cristalline
stable en realisant la mise en suspension de:ce gel dans
une solution dlaluminate de sodium sursaturee, ladite
suspension étant maintenue sous agitation pendant un laps
de temps suffisant, puis à utiliser ladite amorce pour
préparer un trihydroxyde dllauminium de granulométrie sou-
haitée par décomposition d'une solution d'aluminate de so-
dium sursaturée.
Ainsi, à travers les diverses publications
connues, faisant usage des ressources de la chimie, il
apparalt que les procédés proposes pour tenter d'aboutir a
6~i~
la production d'un trihydroxyde d'aluminium de granulométrie
réglée par précipitation a partir d'une solution chaude
d'alumlnate de sodium sursaturée, passent par la prépara-
tion d'un gel d'alumine et sa transforma-tion en une phase
cris-talline s-table don-t la taille des particules d'hydroxyde
d'aluminium va croltre au cours des diverses étapes de
précipitation. Mais, l'homme de l'ar-t est dans l'obligation
de cons-tater que les procédés proposés Eournissent des solu-
tions incomp]etes e-t peu satisfaisantes, car ils conduisent
a la production de particules de trihydroxyde d'aluminium
dont la taille est insuffisamment maltrisée en raison de la
mauvaise reproductibili-té des qualites du gel e-t de la fai-
ble stabilite dudit gel dans le temps.
C'est pourquoi, forte des inconvénients precites,
la Demanderesse, poursuivant ses recherches, a trouve et mis
au point un procédé d'obtention de trihydroxyde d'aluminium
ayant un diametre médian réglé a la demande dans l'intervalle
de 2 a 100 microns, par décomposition a chaud d'une solution
d'aluminate de sodium sursaturee en presence d'amorce, ledit
procédé étant exempt des inconvénients précités.
Le procéde selon l'invention, d'obtention du
crihydroxyde d'aluminium a diametre médian réglé à la
demande dans l'intervalle de 2 a l00 microns, se caractérise
en ce que, dans une premiere etape, on soumet du trihydroxyde
d'aluminium a un broyage jusqu'a l'obtention d'un trihydro-
xyde d'aluminium broye ayant une surface spécifique B~T
développée par le broyage au moins égale a un m2/g, puis
on introduit le trihydroxyde broyé dans une fraction chaude
d'une solution sursaturée d'aluminate de sodium en une quan-
tité telle que la surface totale du trihydroxyde broyéintroduit soit d'au moins 10 metres carre par litre de
ladite fraction, et on soumet à agitation la suspension
ainsi formee pendant un temps conduisant a la precipitation
d'au moins 10% en poids de l'alumine presente dans la solution
d'aluminate de sodium sursaturée sous la forme de particu-
les cle trihydroxyde d'alumi.nium consti-tuant un germe auxi-
liaire et, dans une seconde etape, on effectue la decomposi-
-t.ion de la fraction res-tan-te cle la solu-t:Lon d'aluminate de
sodium sursaturee en presence du yerme auxiliaire, decompo-
si-t.ion conduisant à la prec.Lpi-tation du trihydroxyde d'alu-
minium ayant le diametre median souhaite, par mise sous
agitation de la suspension formee, jusqu'à l'obtention d'un
rapport ponderal Al2O3 dissoute/Na2O caustique au plus egal
à 0,8.
Pour faciliter la description ulterieure de l'in-
vention, il es-t necessaire de rappeler que la concentration
en Na2O caustique en gramme par litre de la solution d'alu-
minate de sodium exprime, comme celà est bien connu, la
quantite totale de Na2O present dans ladite solution sous
la forme liee d'aluminate de sodium et sous la forme libre
d'hydroxyde de sodium.
Au cours de ses recherches, la Demanderesse,
essayant d'ameliorer les procédes proposes par l'art ante-
rieur qui preconisent l'usage de gel d'alumine, a tentede substituer audit gel, du trihydroxyde d'aluminium pre-
alablement broye. Elle a alors observe avec un vif interêt
que l'introduction de ce trihydroxyde d'aluminium broye
dans une solution d'aluminate de sodium sursaturée entral-
nait la precipitation d'un trihydroxyde d'aluminium dontle diametre médian etait nettement inferieur au diamètre
median du trihydroxyde d'aluminium broye qu'elle avait
introduit, alors que, selon sa connaissance de l'art ante-
rieur, elle s'attendait à une augmentation du diamètre
médian. Dès lors, allant plus loin dans ses recherches,
la Demanderesse a voulu verifier la portée de cette obser-
vation et, pour ce faire, dans de nouvelles experiences, a
substitue.au trihydroxyde d'aluminium broyé, un trihydro-
xyde d'aluminium précipité, de même diametre median et de
-- 6
repartition quasiment ldentique. Elle a alors constate
que, dans ce dernier cas, il se produi.sai.-t, de meme que
dans les procedes de l'art an-terieur, une augmentation
importante du diamètre median du trihydroxyde d'aluminium
qui precipitai-t.
Ainsi, la Demanderesse a pu cons-ta-ter que l'uti.li-
sation du trihydroxyde d'aluminium broye dans la décomposi-
tion d'une solution d'aluminate de sod.i.um sursaturee, avait
un comportement très différent de celui d'un trihydroxyde
d'alumin.ium non broye, de meme granulometrie.
Dès lors, poussant plus loin ses recherches, la
Demanderesse a ete amenee à utiliser comme germe auxiliaire,
le produi-t precipite lors de la decomposition dlune solution
d'aluminate de sodium en presence de trihydroxyde d'alumi-
nium broye, et a constate qu'elle pouvait obtenir un pre-
cipite de trihydroxyde d'aluminium de granulometrie reglee
en pratiquant la decomposition d'une solution d'aluminate
de sodium en presence dudit germe auxiliaire.
Enfin, pour mieux connaltre les paramètres inter-
venant dans le procede selon l'invention, la Demanderessea complete ses recherches dans le but de maitriser les
conditions les plus favorables à l'obtention d'un trihydro-
xyde d'aluminium ayant une granulome-trie reglee à la demande.
La surface specifique BET developpee par le broyaye
est donnee par la difference entre la surface specifique
du trihydroxyde d'aluminium broye et la surface specifique
de ce trihydroxyde d'aluminium avant qu'il soit soumis à
l'operation de broyage. Comme celà a dejà ete exprime,
la surface specifique BET, developpee lors du broyage du
trihydroxyde d'aluminium, doi-t etre au moins egale à 1 metre
carre par gramme. Elle est generalement comprise entre 2
et 20 m2 par gramme et, preferentiellement, choisie entre
3 et 8 m par gramme.
Le broyage du trihydroxyde d'aluminium, realise
au moyen de tout appareil connu de ].'homme de l'art, peut
être effectué a sec, mais il peut se reveler souhaitable
qu'il soit realise en une phase liquide. Dans ce dernier
cas, la phase liquide utilisée pour mettre le trihydroxyde
en suspension est un milieu aqueux qui peut etre de l'eau.
La solution d'aluminate de sodium sursaturee,
traitee selon le procede de l'invention, resulte generale-
ment de l'attaque alcaline à chaud d'un minerai alumineux,
tel que la bauxite selon le procede Bayer, largement decrit
dans la litterature spécialisée et bien connu de l'homme
de l'art. Mais, cette solution peut etre egalement d'ori-
gine synthetique. Quelle que soit son ori~ine, la solution
d'aluminate de sodium sursaturée dispose en général d'une
concentration en Na2O caustique comprise entre 50 et 200
grammes et, préférentiellement, entre 90 et 170 grammes
de Na2O par litre de solution d'aluminate de sodium à
décomposer.
De plus, il est souhaitable que cette solution
d'aluminate de sodium sursaturée dispose d'un rapport
ponderal A12O3 dissout/Na2O caustique compris entre 0,8 et
1,3 mais, preferentiellement, compris entre 1,0 et 1,2.
Selon la premiere etape du procedé, la fraction
de la solution d'aluminate de sodium sursaturée dans laquelle
est introduit le trihydroxyde d'aluminium broyé represente
au plus 90~ en volume et, preferentiellement, de 5 a 50%
en volume de la quantite totale de ladite solution a
decomposer.
De meme, la quantite de trihydroxyde d'aluminium,
broye selon les techniques connues de l'homme de l'art et
introduit au cours de la première etape dans la fraction
de la solution d'aluminate de sodium sursaturee à decom~
poser, est telle que la surface totale du trihydroxyde
d'aluminium broye et introduit dans ladite solution, soi.t
comprise entre 20 et 400 m2 par litre et, preferentiellement
comprise entre ~0 et 150 m par litre de solution d'alumi-
nate de sodium sursaturee.
Dès lors que le trihydroxyde d'aluminium broye
est introduit en quantite adequate dans la fraction chaude
de la solution sursaturee d'aluminate de sodium, la suspen-
sion ainsi creee est mise sous agitation et maintenue dans
cet etat pendant un temps tel que generalement 15 à 75~ en
poids, et preferentiellement 40 à ~0% en poids de l'alumine
presente dans la solution d'aluminate de sodium sursaturee
precipite sous la forme de particules de trihydroxyde
d'aluminium constituant le germe auxiliaire.
La suspension aqueuse du germe auxiliaire peut
eventuellement être soumis à une separation liquide-solide
au cours de laquelle la phase solide est isolée en vue de
son utilisation dans la deuxième etape du procede.
Selon la deuxième etape du procede, la fraction
restante de la solution d'aluminate de sodium sursaturee,
qui n'a pas ete soumise à la première etape, est decomposee
en presence du germe auxiliaire qui est introduit, soit sous
la forme solide, après qu'ait ete effectuee la separation
liquide--solide a l'issue de la premiere etape, soit sous la
forme de la suspension aqueuse dudit germe auxiliaire
recueillie avant que soit effectuee la separation.
Cette decomposition se déroule en milieu soumis
à agitation et est poursuivie jusqu'à l'obtention d'un
rapport ponderal A12O3 dissoute/Na2O caustique generalement
compris entre 0,75 et 0,40 et, preferentiellement entre
o,70 et 0,45.
Lors de la seconde etape, la mise en presence du
germe auxiliaire et de la fraction restante de la solution
d'aluminate de sodium sursaturee pour realiser la suspension
et en assurer la decomposition, peut s'effectuer en intro-
duisant:
- soit la totalite de ladite fraction restante en une seule
fois,
- soit des parties de la.dite fraction restante, en au moins
deux fois.
Ainsi, la decomposition de la fraction restan-te
de la solution d'aluminate de sodium sursaturee, lors de
la deuxième etape du procede selon l'invention, en presence
du germe auxiliaire provenant de la première etape, conduit,
à l'issue de ces deux etapes, à la precipitation de trihy-
droxyde d'aluminium ayant le diamè-tre median souhai-te.
La decomposition des fractions de la sol.ution d'aluminate
de sodium sursaturee dans l'une et l'autre etape du pro-
cede s'effectue à une tempera-ture generalement comprise
entre 30C e-t 80C, mais preferentiellement comprise
entre ~5C et 65C.
En pratique, les deux etapes du procede d'ob-
tention du trihydroxyde d'aluminium de diametre median
regle à la demande dans l'interva].le de 2 à 100 microns,
se deroulent selon les sequences suivantes:
a) Dans la première etape:
a-l. On soumet du trihydroxyde d'aluminium a
u.n broyage jusqu'à l'obtention d'un trihydroxyde d'alu-
minium broye ayant une surface specifique BET developpee
par le broyage au moins egale à lm2/g..
a-2. On introduit le -trihydroxyde d'aluminium
broye dans une fraction chaude d'une solution sursaturee
d'aluminate de sodium en une quantite telle que la sur-
face totale du trihydroxyde introduit soit d'au moins
10 m /1 de la solution sursaturee d'aluminate à decomposer.
a-3. On mét sous agitation la suspension creee
dans la sequence a-2 pendant un temps conduisant à ce
qu'au moins 10% en poids de l'alumine presente dans la
solution d'aluminate precipite sous la forme de trihydro-
xyde d'aluminium constituant le germe auxiliaire.
b) Dans la deuxième etape:
b-l. On met en presence le germe auxiliaire
-- ~.0
~9~
provenant de la sequence a-3 et la ~raction restante de la
solu-tion d'aluminate de sodium sursaturee.
b-2. Puis, on ef~ectue la decomposition à
chaud de la fraction restante d'aluminate de sodium sursa-
turee en presence dudit germe en soumet-tant la suspension
de b-l. à une agi-tation qui est maintenue jusqu'à l'obten-
t.ion d'un rapport ponderal A12O3 dissoute/Na2O caustiqueau plus egal a 0,8, de composi-tion conduisant à la preci-
pita-ti.on du trihydroxyde d'aluminium ayant le diamètre me-
dian souhaite.
Le procede suivant l'invention d'obtention detrihydroxyde d'aluminium de diamètre median regle à la
demande selon deux etapes, l'une de preparation d'un
germe auxiliaire et l'autre de la décomposition d'une so-
lution d'aluminate de sodium sursaturée en presence duditgerme, peut se pratiquer aussi bien en continu qu'en dis-
continu.
Les caracteristiques essentielles de l'invention
seront mieux perçues grâce à la description des exemples
ci-dessous:
EXEMPLE 1:
Cet exemple illustre la possibilite, selon l'in-
vention, de produire des particules de -trihydroxyde d'alu-
minium, de diamètre median regle a la demande, par l'usage
de quantites variables de germe auxiliaire lors de la
decompos:ition de la solution d'aluminate de sodium sursa-
turee.
Pour ce faire, et dans la premiere etape du pro-
cede selon l'invention, on a preleve du trihydroxyde d'alu-
minium industriel provenant de l'attaque alcaline d'unebauxite selon le procede Bayer. Puis, dans le but d'en
efEectuer le broyage, on a realise une suspension aqueuse
dudit trihydroxyde d'aluminium à 350 g/l de matière sèche.
Le broyage a ete e~ectue au moyen d'un appareillage
-- 11 --
de type connu compose d'un cyli.ndre à axe de rota-tion
horizon-tal, d'un dlametre utile de 100 mm, dont le support
de broyage e-tait constitue par des billes d'acier. On a
ai.nsi soumis à broyage un litre de la suspension précitee
au moyen de 2 kg de billes ayant un diamètre de 9 mm e-t de
1 kg de billes ayant un diamètre de 6 mm.
Après un temps de broyage de 10 h, on obtenait
des par-ticules de trihydroxyde d'aluminium broyées ayan-t
une surface BET de 8,6 m2/g mesurée selon la méthode décrite
dans les normes AFNOR NF X 11-621 et X 11-622, alors que le
trihydroxyde d'aluminium disposai-t d'une sur~ace BET avant
broyage de 0,10 m2/g.
Par la suite, et pour préparer le germe auxiliaire,
on a utilisé une solution d'aluminate de sodium sursaturée,
provenant du procédé Bayer, qui avai-t la composition sui-
vante en gramme par litre:
A123 : 176 g/l
Na2O caustique : 160 g/l
Rappor-t A12O3/Na2O caustique : 1,1
Na2O carbonaté : 14 g/l
C organique : 7 g/l
Cl : 9 g/l
On a alors introduit 3 litres de ladite solution
dans un réacteur approprié e-t 45 g de trihydroxyde d'alu-
25 minium broyé (sous ~orme de suspension dans l'eau), de
telle manière que l'on dispose de 15 g de trihydroxyde
d'aluminium broyé par litre de solution d'aluminate de
sodium sursaturée à décomposer. La suspension ainsi réa-
lisée était mise sous agitation au moyen d'un agitateur à
axe ver-tical, à larges pales, tournant a 60 tours/minute.
La température de la suspension était maintenue a 60C tout
au lon~ de l'opération de decomposition qui a duré 48 h.
A l'issue de la décomposition, le rapport pondé-
ral A12O3 dissout/Na2O caustique était de 0,6 indiquant que
- 12 ~
45% de l'alumine en solu-tion avait précipite.
Le trlhydroxyde d'aluminium recueilli à l'issue
de cet-te premiere etape, puis lavé et seclle, constituait
le germe ~uxiliai.re mis en oeuvre dans la deuxieme étape
du pxocede, et ~isposait d'un diametre median de 1,8
micron, qui a ete mesure par la me-thode dite de "granulo-
metrie a laser" au moyen d'un appareil. CILAS 715 (marque de
commerce).
Dans la deuxième e-tape du procede selon l'inven-tion,
on a realise en presence du germe auxiliaire precite, la de-
composi-tion de la solution d'aluminate de sodium precitee, .
provenant du procede Bayer, en utilisant le même appareil-
lage et en pratiquant les memes conditions experimentales
de vitesse d'agita-tion, de temperature et de temps que dans
la première etape du procede.
Cinq essais de decomposition, realise chacun sur
2 litres de la solu-tion d'aluminate de sodium sursaturée
ont ete effectues en presence du germe auxiliaire in-troduit
en quantite croissante.
A l'issue de la decomposition, le trihydroxyde
d'aluminium recueilli pour chaque essai, etait lave, seche
et soumis à la determination du diamet.re median par la
méthode de "granulometrie à laser" .
Tous les resultats ont ete consignes dans le
tableau I ci-après:
TABLEAU I
. QUANTITE DE GERME AUXI- DIAMETRE MEDIAN
LIAIRE en g/l DE SOLU- DU TRIHYDROXYDE
TION A DECOMPOSER D'ALUMINIUM
PRODUIT
. . . I
Essai 1 5 38,0
Essai 2 15 12,2
Essai 3 25 7,5
Essai 4 35 5,0
Essai 5 _ 13 _ 4,0
Ainsi, Ie dlametre médian du trihydroxyde
d'aluminium recueilli a l'issue des deux étapes du procede
depend de la quantite de germe auxiliaire u-tilisée lors de
la deuxième étape de décompositlon.
EXEMPLE 2-
Cet exemple illustre la possibilité de produire,à la demande, selon le procede de l'invention, du trihydro-
xyde d'aluminium de grand diamètre médian (produit gros).
Dans la premiere étape du procedé selon l'inven-
tion, on a prélevé du trihydroxyde d'aluminium industrielprovenant de l'attaque alcaline d'une bauxite selon le
procéde Bayer. Puis, dans le but d'en effectuer le broyage,
on a realise une suspension aqueuse dudit trihydroxyde
d'aluminium a 350 g/l de matiere seche.
Le broyage a été effectué dans le même appareil-
lage et selon le même pro-tocole que dans l'exemple 1. On
a ainsi soumis a un broyage 1 litre de la suspension pré-
citée au moyen de 2 kg de billes ayant un diametre de 9 mm
et 1 kg de billes ayant UII diametre de 6 mm. Apres un
temps de broyage de 1 h et trente minutes, on obtenait des
particules de trihydroxyde d'aluminium broyées ayant une
surface BET de 2,6 m /g alors que le trihydroxyde d'alumi
nium disposait d'une surface BET avant broyage de 0,1 m2/g.
Par la suite, et pour préparer le germe auxiliaire,
on a utilisé une solution d'aluminate de sodium sursaturée
provenant du procédé Bayer qui avait la meme composition
que celle citée dans l'exemple 1.
On a alors introduit 2 litres de ladite solution
dans un réacteur approprié et 30 g du trihydroxyde d'alumi-
nium broyé (sous forme de suspension dans l'eau) de tellemani~re que l'on dispose de 15 g de trihydroxyde d'aluminium
broyé par litre de solution d'aluminate de sodium sursa-
turée a décomposer. La suspension ainsi réalisée était
mise sous agitation au moyen d'un agitateur a axe vertical,
a larges pales, -tournant à 60 tours/mn. La température de
la suspension é-tai-t maintenue à 60C tout au long de l'opé-
ration de décomposi-tion qui a dure ~8 h.
A l'issue de la décomposition, le rapport ponde-
ral A12O3 dissou-t/Na2O caustique était de 0,65 indiquant
ains:i ~ue ~1~ de l'alumine en solu-tion avait précipité.
Le trihydroxyde d'aluminium recueilli constituant
le germe auxiliaire mis en oeuvre dans la deuxieme étape
avait un diamatre médian de 3,9 microns.
Dans la deuxieme étape du procédé selon l'inven-
tion, on a réalisé la décomposition d'une solution d'alumi-
nate de sodium, de même origine et de même composition que
dans l'exemple 1, en présence du germe auxiliaire provenant
de la premiere étape ét utilisé a raison de 5 g~l de ladite
solution.
La décomposition réalisée sur un volume de 2
litres de ladite solution était conduite dans le même
appareillage et en pratiquant les mêmes conditions expéri-
mentales de vitesse d'agita-tion, de température e-t de temps
que dans la premiere étape du procédé.
A l'issue de cette deuxieme étape, le rapport
entre la masse de trihydroxyde d'aluminium recueilli, lavé
et séché, et la masse de trihydroxyde d'aluminium broyé et
utilisé dans la premiere étape du procédé était de 170.
~n outre, le trihyclroxyde d'aluminium, recueilli
à l'issue de ladite deuxieme étape était soumis a la déter-
mination du diametre médian par la méthode de "granulométrie
à laser" qui avait été également appliquée au trihydroxyde
d'aluminium broyé et au germe auxiliaire recueilli à l'issue
de la première étape et ce, dans le but d'effectuer une
analyse comparative des résultats.
Les résultats des analyses granulométriques du
trihydroxyde d'aluminium prélevé après broyage, après la
premiere décomposition (germe auxiliaire) et apres la
- 15 -
~S3~6
deuxième decomposition ont ete reunis dans le tableau II
ci-apres:
TABLEAU II
. ~ _ I ..
D:CAMETRE EN TRIHYDROXYDE D'Al GERME AUXILIAIRE: TRIHYDRO
M:[CRON BROYE : % PASSANT ~ PASSANT :[NFE- XYDE D'Al
INFERIEUR A : RIEUR A:% PASSANT
INFERIEUR A
_ _
1 4,4 11,51,3
2 10,6 27,61,9
3 16,7 42,32,3
4 22,8 52,23,0
6 33,5 59,94,2
8 ~3,3 63,55,6
12 61,0 71,37,9
16 73,0 78,78,9
24 85,0 87,69,0
32 91,0 92,514,0
48 96,0 95,738,0
64 98,0 -98,0 57,0
96100,0 100,0 75,0
~ 128100,0 100,0 90,0
DIAMETRE ME- .
DIAN d50 en 10 3,9 58
micron
. _~
Ainsi, ce tableau montre que le diamètre median du
germe auxiliaire utilise dans la deuxième etape est plus
petit que le diamètre median du produit broye conduisant à
l'obtention du germe auxiliaire.
- 16 -
De plus, ce tableau montre qu'il es-t possible
d'obtenir a la demande un trihydroxyde d'aluminium de grand
d:Lametre.
EX MPLE 3:
Cet exemple illustre la possibilité de produire,
à la demande, selon le procédé de l'invention, du trihydro-
xyde d'aluminium de petit diamè-tre médian.
Dans la première etape du procede selon l'inven-
-tion, on a utilise du trihydroxyde d'aluminium industriel
provenant du procedé Bayer. Puis, dans le but d'en effec-
tuer le broyage, on a réalisé une suspension aqueuse dudit
trihydroxyde d'aluminium à 35~ g/l de matière sèche.
Le broyage a été effectué avec le même appareil-
lage et selon les memes valeurs de consigne que dans l'exem-
ple 1.
Après un temps de broyage de 3 h, on obtenait
des particules de tr.ihydroxyde d'aluminium broyées ayant
une surface BET de 4 m /g alors.que le trihydroxyde d'alu-
minium destiné à ce broyage disposait d'une surface BET de
0,1 m2/g.
Par la suite, et pour preparer le germe auxiliaire,
on a utilise une solution d'aluminate de sodium sursaturee
provenant du procede Bayer, qui avait la même composition
que celle citée dans l'exemple 1.
On a alors introduit 2 litres de ladi-te solution
et 36 g du trihydroxyde d'aluminium broyé (sous forme de
suspension dans l'eau) de telle manière que l'on dispose
de 18 g de trihydroxyde d'aluminium broyé par litre de
solution d'aluminate de sodium sursaturee à decomposer.
La suspension ainsi realisee etait mise sous agitation au
moyen d'un agitateur à axe vertical, à larges pales;
tournant à 60 tours/mn. La -temperature de la suspension
etait maintenue à 60C tout au long de l'opera-tion de
décomposition qui a dure 48 h.
- 17 -
A l'issue de la décomposition, le rapport pon-
déral A12O3 dissout/Na2O caustique etait de 0,6 indiquant
ainsi que 43% de l'alumine en solution avait précipité.
Le trihydroxyde d'aluminium produit constituai-t
le germe auxiliaire mis en oeuvre dans la deuxième étape
du procéde; il disposai-t d'un diamètre médian égal. a
1,9 micron.
Dans la deuxieme étape du procédé selon l'inven-
tion, on a réalise la decomposition d'une solu-tion d'alu-
minate de sodium, de même origine et de même compositionque dans l'exemple 1, en présence de 70 g de germe auxiliaire
par litre de solution d'aliminate de sodium sursaturée a
décomposer.
Pour ce faire, on a ajoute a 52% en volume de
la suspension de germe auxiliaire provenant de la première
etape, 2 litres de la solution d'aluminate de sodium sur-
saturee decrite dans l'exemple 1 et dont la temperature
etait de 50C. La decomposition etait conduite dans le
même appareillage et en pratiquant les mêmes autres condi-
tions expérimentales de vitesse d'agitation et de temps quedans la premiere etape du procede.
A l'issue de cette deuxieme étape, le rappor-t
entre la masse du trihydroxyde d'aluminium recueilli, lave
et seché, et la masse de trihydroxyde d'aluminium broyé et
u-tilise dans la premiare etape était de 25.
En outre, le trihydroxyde d'aluminium recueilli
a l'issue de ladite deuxieme étape était soumis a la deter-
mination du diamètre median par la méthode de "granulométrie
à laser" qui avait éte egalement appliquee au trihydroxyde
d'aluminium broyé et au germe auxiliaire recueilli à l'issue
de la première étape et ce, dans le but d'ef~ectuer une
analyse comparative des résultats.
Les résultats des analyses granulométriques du
trihydroxyde d'aluminium prélevé après broyage, après la
- 18
premiere decomposition (germe auxiliaire) et apres la
deuxieme décomposition ont ete reunis dans le tableau III
ci-après:
TABLEAU III
_ ~
DIAMETRE EN TRIHYDROXYDE GERME AUXILIAIRE: TRIHYDROXYDE
MICRON D'Al BROYE : % PASSANT D'Al PRODUIT:
% PASSANT INFERIEUR A : % PASSANT
INFERIEUR A : INFERIEUR A
__
1 5,g 23,5 10,9
2 14,8 52,3 20,7
3 24,5 68,0 33,4
4 33,7 76,5 49,9
6 49,3 83,1 76,8
8 61,4 86,9 90,0
12 79,2 92,6 97,9
16 89,2 95,6 100
20 24 95,9 96,8 100
32 98,3 97,0 100
48 . 99,7 97,6 100
64 100 98,0 100
96 100 100 100
25128 100 100 100
__ _ _
DIAMETRE .
MEDIAN 6,1 1,9 4
50 N
MICRON
Ainsi, ce tableau montre l'evolution du diamètre
median du trihydroxyde d'aluminium broyé, du germe auxiliaire
obtenu et du trihydroxyde d'aluminium produit a l'issue de
la deuxième etape du procede.
-- 19 --
En outre, ce -tableau confirme l'obtention à la
demande d'un produi.t final de faible d.iametre median, en
faisant .in-tervenir une qrande quantite de germe auxiliaire
dans ].a deuxieme etape du procede.
S E'XEMPLE 4:
Ce-t exemple illustre la possibilite de produire
a la demande du -trihydroxyde d'aluminium dont les particules
ont, non seulement un diametre median regle, mais encore
dont les diametres des particules sont faiblement disperses.
Dans la première etape du procedé selon l'invention,
on a utilise du trihydroxyde d'aluminium industriel prove-
nant du procede Bayer. Puis, dans le but dIen effectuer le
broyage, on a réalise une suspension aqueuse dudit trihydrate
d'aluminium a 350 g/l de matière sèche. Le broyage a ete
effectué au moyen du même appareillage que dans les exemples
precedents et selon le même pro-tocole.
Après un temps de broyage de 3 h, on obtenait
des par-ticules de trihydroxyde d'aluminium broyes ayant
une surface BET de 4 m2/g, alors que le trihydroxyde d'alu-
minium disposait d'une surface BET avant broyage de 0,10 m2/g.
Par la sui-te, et pour preparer le germe auxiliaire,
on a utilise une solution d'aluminate de sodium sursaturée
provenant du procéde Bayer, qui avait la même composition
que celle ci-tee dans l'exemple 1. La charge de trihydroxyde
d'aluminium broye, qui etai-t introduite dans la solution
d'aluminate de sodium était de 15 g/l, les conditions de
température (60C) et de temps (48 h) etaient les mêmes
que dans l'exemple 1.
A l'issue de la decomposition, le rapport pon-
déral A12O3 dissout/Na2O caustique etait de 0,62 indiquant
ainsi que 43% de l'alumine en solution avait precipité.
Le trihydroxyde d'aluminium produit constituait
le germe auxiliaire mis en oeuvre dans la deuxieme etape
du procedé: il disposait d'un diametre median egal à 2
microns.
- 20 -
Dans la deuxième etape du procede selon l'inven-
tion, on a realise la decomposi-tion sous agitation d'une
solution d'aluminate de sodium, de meme origine et de meme
composi-tion que dans l'exemple 1, en présence du germe
auxiliaire.
Pour ce faire, on a ajouté à la suspension de
germe auxiliaire provenant de la premiere étape, une quan--
tité de la solution d'aluminium de sodium sursaturee dé-
crite dans l'exemple 1, égale a 18 fois le volume de la
suspension dudit germe, cet ajout étant effectuée en troi.s
périodes de 24 h chacune. La quantite de ladite solution
ajoutee au cours de chaque periode represente 15%, 30~ et
55% en volume de la quanti-te totale de la solution d'alumi-
nate sursaturee a introduire.
La décomposition etait conduite dans un appareil-
lage homothetique, 15 fois plus grand que l'appareillage
utilise dans la premiere etape et en pratiquant les mêmes
autres conditions expérimentales de température et de temps
que dans cette premiere étape du procéde.
A l'issue de cette deuxieme etape, le trihydroxyde
d'aluminium recueilli etait soumis a la determination du
diametre par la methode de "granulometrie a laser" , dont
les resultats sont consignes dans le tableau IV ci-apres
en même temps que ceux concernant un produit de meme diametre
median, obtenu lors de la deuxieme decomposition par llajout
en une seule fois de la solution d'aluminate de sodium
sursaturee a la suspension du germe auxiliaire.
- 21 -
TABLEAU IV
_
PASSANT INFERIEUR A
_
DIAMETRE EN MICRON: TRIHYDROXYDE D'Al TRIHYDROXYDE D'Al
. PRODUIT PAR AJOUT, PRODUIT PAR AJOUT,
EN 3 FOIS, DE LA EN 1 FOIS, DE LA
SOLUTION D'ALUMI- SOLUTION D'ALUMI-
NATE DE SODIUMNATE DE SODIUM
___
1 3,2 3,2
2 3,2 4,4
3 3,2 5,0
4 3,7 6,1
6 4,7 7,3
8 4,8 8,5
12 7,1 16,9
16 18,3 29,6
24 54,1 57,3
32 82,9 77,5
48 100 90,5
64 100 93,5
_ _
DIAMETRE MEDIAN .
d50 EN MICRON 23 21,6
_
DISPERSION:
e = d75 d25 0,5 0,76
=
Ainsi, ce tableau revèle que l'on obtient une
yranulometrie plus resserree en pratiquant l'ajout de la
solution d'aluminate de sodium en plusieurs fois, grâce
en particulier à l'observation du paramètre dispersion
"e" qui est le rapport de la difference du diamètre d75
et du diamètre d25, au diamè-~re median d50.
- 22 -
EXEMPLE 5:
Ce-t exemple illus-tre la production industrielle
de trihydroxyde d'aluminium de granulomé-trie reglee à la
demande par la mise en oeuvre du procede en deux etapes
selon l'invention, c'est à-dire par decomposi-tion d'une
solu-tion d'aluminate de sodium sursaturee en presence d'un
germe auxiliaire.
Dans la première e-tape du procede/ on a utilise
du trihydroxyde d'aluminium industriel obtenu par le pro-
cede Bayer, qui a ete soumis à une opera-tion de broyage
dans un broyeur vibran-t de type connu (PALLA U 20 de
HUMBOLT)(marque de commercç) traitan-t un volume de suspen-
sion correspondant a 22 kilos a l'heure de matiere sèche.
Ce broyage conduisait a l'obtention d'un hydrate broye
ayant une surface BET developpee par broyage egale à
4 m2/g
Par la suite, et pour preparer le germe auxiliaire,
il a ete fait usage d'un bac de 160 m3 muni d'un agitateur
à axe verti.cal tournan-t à la vitesse de 7 tours/mn, capable
de maintenir sous agitation une suspension occupant une
faible fraction du volu.me total dudit bac. En outre, la
solution d'aluminate de sodium sursaturee à decomposer
etait prelevee sur le circuit d'une usine Bayer, la con-
centration en A12O3 etant de 165 g/l, tandis que celle de
Na2O caustique etait de 150 g/l donnan-t un rapport ponderal
A12O3 dissout/Na2O caustique egal a 1,1.
On a alors introduit dans le bac precite, 33 m
de ladite solution d'aluminate de sodium sursaturee, la
temperature du milieu etant ajustee à 55C. Puis, on a
egalement introduit par pompe 500 kg de trihydroxyde d'a-
luminium broyé en suspension dans 1 m3 d'eau, la quantite
de trihydroxyde d'aluminium broye etant alors de 15 g/l.
Apres 40 h de maintien à 55C, le rapport ponderal A12O3
dissout/Na2O caustique etait de 0,57. La teneur en matiere
sèche étai-t de 137 g/l de trihydroxyde d'aluminium pre-
cipite et le diamètre median de ce germe auxiliaire etait
de 2,2 mi.crons.
Dans la deuxième etape du procede selon l'inven-
tion, on a ajoute à la suspension obtenue dans la premièreetape 120 m3 d'une solu-tion d'aluminate de sodium sursaturee
à 60C
Le milieu ainsi obtenu a ete maintenu à clette
temperature et sous agitation pendant 40 h. A la fin de
cette deuxieme etape, le rapport ponderal A12O3 dissout/
Na2O caustique etai-t de 0,635.
La granulometrie du produit fini etait la suivante:
~I C RON ~L 2 ¦ 3 ~ 6 ¦ ~3 ¦ 12 ¦ 16
SANT ~ ¦ 14 ¦ 15 ¦ 22 ¦ 41 ¦ 64 ¦ 90 ¦ 100 ¦-
Cette granulometrieoffraitun diamètre de 7,2
microns et une faible dispersion des diametres autour de
cette valeur.
- 24 -
