Procédé pour la cristallisation de triformiate d'aluminium hydraté. La présente invention a pour objet un procédé pour la cristallisation de triformiate d'aluminium hydraté.
Pendant longtemps on n'a connu le for- miate d'aluminium qu'en solution et la pre mière tentative qui ait été faite pour obtenir ce produit à l'état solide a consisté à évaporer avec précaution au bain-marie une dissolu tion d'alumine hydratée humide dans de l'acide formique concentré. Le produit obtenu, dont la teneur en aluminium corres pondait à un triformiate d'aluminium an hydre, n'était pas stable en solution aqueuse (brevet allemand no 224074).
On a proposé ensuite d'évaporer sous pres sion réduite (20 millimètres), à température modérée (35 à 40' C), et sur de grandes sur faces, des solutions de formiate d'aluminium (brevet français no 435446). On obtient bien ainsi le triformiate d'aluminium hydraté A1(HC00)3, 3 H20, mais au prix d'une im portante dépense de #;ombustible et de force; ce procédé nécessite de plus l'emploi d'un ap pareillage particulier.
On a enfin proposé d'abandonner au re pos à. la température ordinaire, pendant un temps prolongé, des solutions aqueuses de formiate d'aluminium d'un poids spécifique d'au moins 1,100, et éventuellement de secon der la séparation des cristaux en ajoutant de faibles quantités du sel d'alumine cristallin voulu comme substance d'ensemencement. Ce procédé repose sur le fait que les solutions de formiate d'aluminium présentent facilement le phénomène de sursaturation.
Or, cette propriété des solutions de for- miate d'aluminium est connue depuis long temps, ayant été signalée pour la première fois dans le brevet allemand no 25283-3; du 24 mai<B>1911.</B> La description de ce brevet mentionne même que dans les solutions de formiate d'aluminium, il se produit très fré quemment par repos prolongé une séparation de formiate. De toute façon, ce n'est qu'au bout d'un temps prolongé que, dans les procédés con nus, le triformiate d'aluminium se dépose à froid de ses solutions sursaturées, même lorsqu'on ensemence celles-ci au moyen d'une amorce solide.
On a trouvé que si l'on prépare à chaud des solutions de formiate d'aluminium de concentration supérieure à<B>50%</B> en poids de Al(HC00)3, 3 H20, celles-ci abandonnent ra pidement, sans qu'il soit nécessaire de recou rir à un refroidissement important, avec ou sans amorçage à chaud, des quantités mas sives de triformiate d'aluminium hydraté.
Selon le procédé de cristallisation, objet de la présente invention, cette cristallisation se fait donc à partir d'une solution aqueuse chaude, d'une température non supérieure à 50 C, contenant plus de 50 % en poids de formiate d'alumine, exprimé en produit cris tallisé à 3- molécules d'eau.
La cristallisation est due au fait que la solution étant très fortement sursaturée, cette sursaturation se rompt immédiatement. Un refroidissement favorise évidemment la cris tallisation, mais il n'est pas nécessaire de laisser se refroidir la solution jusqu'à la tem pérature ordinaire, le dépôt de produit cris tallin est déjà abondant et techniquement in téressant, même en maintenant la solution en cours de cristallisation à une température de 40-45 .
Le dessin annexé représente un graphique montrant les résultats d'une série d'essais dans lesquels on a fait cristalliser à 40-45 C des solutions de formiate d'alu minium de différentes concentrations.
Dans ce graphique, on a porté en ordon nées la concentration des solutions essayées, exprimée en % en poids de triformiate, cal culé comme Al(HC00)3, 3 H20, et en abscisse les temps de cristallisation exprimés en heures.
La courbe d est celle de cristallisation d'une solution ayant une teneur initiale de 45 %, celle c correspond à une teneur initiale de<B>510</B> %, celle b à une teneur initiale de 55 et celle a à une teneur initiale de<B>60%.</B>
Des prélèvements d'eaux-mères ont été effectués périodiquement et les courbes ont été obtenues par détermination de la teneur de ces eaux-mères en formiate, exprimé comme produit cristallisé.
Comme les solutions à 45 et<B>50%</B> ne cris tallisent spontanément que très lentement, on a été obligé de les amorcer avec du produit solide, et pour avoir des valeurs compara bles pour les quatre essais, on a amorcé de la même façon, à savoir avec 1 % de la teneur totale, les solutions à 55 et 60% (en pratique dans les solutions à 55 % et plus, la sursatu ration se détruit d'elle-même très rapide ment).
L'examen du graphique annexé montre l'allure extrêmement favorable que prend la courbe quand la concentration initiale vient @. dépasser<B>50%.</B> Au-dessous de cette concen tration, la teneur des eaux-mères baisse len tement, indiquant une faible chute de cris taux; pour une concentration supérieure à <B>50%,</B> par exemple 60%, la teneur des eaux mères baisse au contraire extrêmement vite dès le début. et atteint au bout de 13 heures environ la même valeur (40%) que celle qui n'est atteinte par la solution à<B>50%,</B> qu'après 65 heures. Un calcul simple montre que, à poids égaux de solution initiale, la quantité de sel déposée par la. solution à 60 % en 13 heures est le double de celle que dépose la solution à<B>50%</B> en 65 heures.
La préparation des solutions très concen trées nécessaires pour la mise en aeuvre du procédé selon la présente invention, se fera le plus avantageusement par dissolution d'alumine hydratée sèche (Al(OH)3 dans de l'acide formique additionné de la quantité d'eau voulue pour obtenir la concentration désirée.
L'équation de réaction: Al(OH)3 -=- 3 HCOOH -#- Al(HC00)3, 3 H20 montre que l'eau formée au cours de la réac tion correspond exactement à l'eau d'hydrata- tion du triformiate d'aluminium cristallisé. L'emploi d'alumine et d'acide formique per- met donc de préparer des solutions de toute concentration désirée, cette dernière dépen dant de la concentration des réactifs em ployés, notamment de celle de l'acide for mique.
La dissolution s'effectue en introduisant peu à peu l'alumine dans de l'acide formique de concentration voulue; la réaction est exothermique et il est nécessaire de la modé rer pour ne pas dépasser la température de 50 , au-dessus de laquelle est susceptible de se produire une hydrolyse provoquant la for mation de sel basique. On peut donc dans ce but refroidir l'appareil de dissolution, ou ré gler l'addition d'alumine pour rester au voi sinage de 50 .
Le produit finalement obtenu se présente sous forme d'une poudre cristalline blanche entièrement soluble dans l'eau.
Le procédé objet de la présente invention représente un progrès technique important par rapport aux procédés antérieurs: il per met en effet une production plus rapide dans un appareillage de moindre importance. Il. n'était en outre pas à prévoir que les solu- tions de formiate d'aluminium, dont l'insta bilité à chaud est bien connue, laisseraient dé poser à chaud un produit identique à celui obtenu dans les procédés antérieurs soit par évaporation sous vide à. température infé rieure à 40 , soit par cristallisation à tempé rature ordinaire.