BE397915A - - Google Patents

Description

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  Procédé de fabrication de pigments. 



   Priorité d'une demande de brevet déposée aux   Etats-Unis   le 10 août 1932 au nom   de:Harlan   Armstrong   DEPEW.   



   La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de pigments tels que le sulfure de zinc, et se rapporte plus particulièrement à un procédé sec grâce auquel ces matières de pigment peuvent être prépa- - rées par une réaction qui a pour résultat direct une ma- tière finement divisée d'une grosseur de particule se prètant pour l'usage comme pigment. 



   Les propriétés de pigment par exemple du sulfu- re de zinc sont connues dans l'industrie, mais jusqu'ici ce pigment a été fabriqué en quantités commerciales par   @   des procédés dits humides, dans lesquels un sel de zinc soluble, tel que du sulfate de zinc ou-du chlorure de zinc, est précipité par réaction avec un sulfure soluble, tel que le sulfure de baryum ou   d'hydrogène.   Un exemple 

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 d'un semblable pigment est le lithopone, qui est préparé d'ordinaire par une réaction entre le sulfate de zinc et le sulfure de baryum, le résultat étant un précipité qui comprend du sulfure de zinc et du sulfate de baryum, qui est la forme usuelle sous laquelle le lithopone se trouve sur le marché.

   On estime en général que les propriétés de blanchiment du lithopone sont dues au sulfure de zinc et que le sulfate de baryum possède peu de pouvoir de blanchiment et que sa valeur est celle d'un corps inerte. 



  De plus, ces procédés humides comportent une succession d'opérations, comprenant d'ordinaire une précipitation, une filtration, un séchage, un passage au mouffle, un écrasement, un broyage, un séchage et une désintégration, et le nombre élevé de ces opérations fait que le prix du sulfure de zinc est relativement élevé. 



   On a déjà essayé de fabriquer du sulfure de zinc sous forme de pigment par divers procédés secs, Par exemple, on a proposé de volatiliser du sulfure de zinc directement à partir de concentrés ou de minerais de sulfure de zinc, mais il est très difficile de distiller du sulfure de zinc, et ce procédé n'a jamais eu de valeur pratique. 



  On a aussi proposé une autre méthode qui consiste à chauffer de l'oxyde de zinc sous forme finement divisée avec du soufre dans un récipient partiellement clos, possédant une petite ouverture pour permettre l'échappement du bioxyde de soufre gazeux dégagé dans la réaction. Mais dans ce procédé des quantités excessives de soufre sont nécessaires, car le soufre doit réagir pour former non seulement du sulfure, mais aussi du bioxyde de soufre, et aussi parce qu'une certaine quantité du soufre s'échappe avec le bioxyde de soufre. De plus ce procédé n'a jamais été mis en oeuvre, sauf sur une petite échelle. 



   L'un des objets de la présente invention consiste à prévoir un nouveau procédé pour produire un pigment tel que le sulfure de zinc par une réaction sèche entre le 

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 zinc et le soufre, qui a pour résultat direct urie matière dont la grosseur de particule est très fine et qui se prète à l'utilisation comme pigment. 



   Un autre objet concerne un nouveau procédé pour produire une réaction entre du zinc et du soufre, réaction dars   1 aquelle   un gaz porteur inerte est utilisé pour transporter les produits de réaction, de façon à empêcher une agglomération, et dans laquelle on obtient une matière qui est de fine grosseur de particule et se trouve sous une forme appropriée pour servir de pigment. 



   Un autre objet de l'invention concerne un nouveau procédé pour produire une réaction entre un métal tel que le zinc et un élément tel que le soufre, réaction dans laquelle les matières de réaction sont mises en contact soit à l'état de vapeurs, soit sous forme de particules finement divisées, en suspension dans un gaz porteur inerte. 



   Un autre objet encore concerne un nouveau procédé pour fabriquer un pigment au sulfure de zinc, procédé qui a pour résultat un produit de grosseur de particule extrêmement fine. 



   Ainsi qu'indiqué ci-dessus, l'invention telle qu'employée dans la fabrication du sulfure de zinc comprend une réaction sèche directe entre le zinc et le soufre, de sorte que du sulfure de zinc pratiquement pur est produit directement sous une forme de très fine division appropriée pour l'utilisation comme pigments. Cette réaction est réalisée en volatilisant le soufre et en l'amenant en contact à l'état de vapeur avec du zinc qui a été volatilisé, et se trouve dans la phase de vapeur ou de condensation partielle à l'état de fines gouttelettes ou particules portée en suspension, les matières volatilisées étant réunies et les produits de réaction étant enlevés de la zone de réaction par un gaz porteur inerte approprié.

   Dans ces conditions, le zinc se combine facilement avec le soufre et les fines particules de sulfure de zinc formées sont enlevées 

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 par le gaz inerte et peuvent en même temps refroidir, de sorte que le produit résultant est sous une forme de fine division appropriée pour l'usage comme'pigment, sans broyage ni désintégration subséquents. 



   Les températures appropriées pour le   procédé   peuvent varier dans des limites considérables. Une fois   quon   a vaporisé le zinc, on peut laisser baisser la température à laquelle la réaction a lieu au-desso us du point d'ébullition du zinc, les vapeurs de zinc condensées étant portées en suspension dans le gaz inerte sous forme de fines gouttelettes ou particules. Le soufre aussi est présent à l'état gazeux dans un gaz diluant à des températures au-dessous du point d'ébullition du soufre. De plus, la réaction entre le zinc et le soufre est exothermique, ce qui peut être un facteur pour faire procéder la réaction à de basses températures. Mais si la température est trop basse, la vitesse de la réaction est trop faible et la réaction peut être incomplète.

   D'autre part, si la température est trop élevée dans la mise en oeuvre pratique, on court le risque de former des impuretés indésirables fixées sur la surface du pigment. On a trouvé en pratique que lors de la réaction entre le zinc et le soufre on obtient de très bons résultats avec une température dans le voisinage de 700  C. A cette température une certaine quantité du zinc volatilisé peut être condensée, mais les petites particules de zinc condensé restent en suspension dans le gaz porteur et réagissent facilement avec la vapeur de soufre. La température désirable peut donc varier quelque peu suivant la présence   dimpuretés   dans les matières traitées. 



   Le métal vaporisé ou partiellement vaporisé peut provenir d'une source appropriée quelconque. Par exemple du zinc métallique peut être volatilisé directement dans un four approprié possédant une atmosphère inerte pour empêcher l'oxydation, atmosphère servant aussi à enlever les 

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 vapeurs métalliques. On peut employer d'autres méthodes de production de vapeurs de zinc, par exemple l'opération de divers procédés connus pour la fabrication de fumées d'oxyde de zinc à partir de minerais et de concentrés, mais dans des conditions qui excluent l'oxydation du zinc. 



  En pareils cas, l'atmosphère inerte est donnée par les produits de combustion du combustible et conformément à la mise en oeuvre usuelle de ces procédés, cette   atmosphè-   re se compose en grande partie d'oxyde de carbone et d'azote. Lorsque le métal est volatilisé directement, on peut employer la même atmosphère inerte ou une atmosphère similaire ou appropriée quelconque, qui est fournie par un gazogène de type approprié quelconque. 



   Les vapeurs métalliques volatilisées dans l'atmosphère inerte sont enlevées du four de manière appropriée quelconque, par exemple au moyen d'un ventilateur aspirant, et sont conduites à un point où la vapeur de soufre est introduite. Le soufre peut être vaporisé avant introduction dans le mélange de gaz inerte et de vapeur métallique, ou le soufre à l'état solide ou liquide peut être introduit directement dans la chambre, si la température est suffisamment élevée pour vaporiser le soufre. Le soufre et les vapeurs métalliques sont mélangés dans une chambre de combustion appropriée, une agitation étant de préférence assurée ' de manière appropriée quelconque, par exemple en se servant deplaques de chicane, cette agitation provoquant une terminaison plus rapide de la réaction. 



   De la chambre de combustion, les fumées qui consistent d'ordinaire presque complètement en particules de sulfure de zinc en suspension dans un gaz porteur inerte, sont conduites de manière appropriée quelconque à une chambre collectrice, où les particules solides de sulfure de zinc sont séparées du gaz porteur. On peut installer dans le système une chambre de précipitation ou un séparateur cyclone, avant que les matières atteignent la chambre 

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 collectrice, dans le but d'enlever la matière graveleuse. 



   Comme la réaction progresse vers la formation de sulfure de zinc avec peu de réactions latérales, la quantité de soufre employée n'a pas besoin d'être de beaucoup supérieure à la quantité théorique requise pour se combiner avec le zinc. Si la quantité de soufre employée est excessive, il existe une tendance à ce que le produit résultant contienne quelque peu de soufre libre. Ce soufre peut être enlevé de manière appropriée quelconque, par exemple par réchauffage du produit dans une atmosphère de vapeur, de façon à enlever le soufre par distillation, conjointement avec des impuretés quelconques, telles que les matières goudronneuses.

   La quantité de soufre doit être de peu supérieure à la quantité théorique requise, dans le but d'assurer la transformation complète de toutes les vapeurs métalliques, et tout excès de soufre peut être enlevé en réchauffant le produit à une température modérée dans le voisinage de 5000 C. 



   Les dessins ci-joints montrent schématiquement un appareil approprié pour la mise en oeuvre de la réaction entre le zinc et le soufre, mais il faut expressément noter que le procédé ne dépend aucunement de cet appareil particulier, ni de son fonctionnement. 



   Le four 1 représenté sur les dessins peut être de type approprié quelconque, et comprend un récipient, une cuve ou une cornue 2, pour le zinc à vaporiser. Du zinc peut être chargé dans le récipient 2 au moyen d'une entrée 3, et un gaz inerte provenant d'un gazogène 4 et comprenant par exemple en grande partie de l'oxyde de carbone et de l'azote, peut être introduit dans le récipient 2 au moyen d'un tuyau 5. Au lieu de la cornue close 2 et du gazogène 4, le four 1 peut fonctionner de manière à volatiliser du zinc de zinc métallique ou de minerais ou concentrés de zinc, directement de la grille du four, les   condi-   tions de combustion donnant une atmosphère inerte qui sert 

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 de gaz porteur. 



   Dans l'exemple représenté, le récipient 2 est en forme de cornue close, de sorte que le zinc ou autre métal est vaporisé hors de contact avec les produits de combustion du four, bien que cette disposition ne soit pas essentielle, pourvu que les gaz du four soient inertes par rapport aux vapeurs de zinc. Le métal volatilisé s'échappe, conjointement avec le gaz porteur inerte, du récipient 2 par une ouverture 6 et passe dans une chambre de com= bustion 7 pourvue, dans l'exemple représenté, de plaques de chicane appropriées 8. Le soufre à l'état solide, liquide ou gazeux, est introduit dans la chambre de combustion par le tuyau d'entrée 9.

   Le gaz porteur inerte, et le soufre et le métal vaporisés, sont aspirés à travers la chambre de combustion et à travers le carneau chaud 10, de manière appropriée quelconque, par un ventilateur aspirant 11, la réaction ayant lieu en premier dans la chambre de combustion et se terminant dans le carneau chaud. Du ventilateur 11, le gaz porteur inerte et les particules en suspension du sulfure de zinc, sont conduits à un séparateur approprié 12, et ensuite à une chambre collectrice 13, dans laquelle les particules sont recueillies. 



   Dans les conditions décrites, le sulfure de zinc est fabriqué sous forme de très fines particules, et ces particules sont transportées à la chambre collectrice par le gaz porteur inerte, en empêchant ainsi une agglomération et en donnant un produit final dont la grosseur de particule est suffisamment fine pour servir comme pigment, sans être obligé de procéder à un broyage subséquent ou à une désintégration subséquente. Lorsqu'un léger excès de soufre est présent, le produit est réchauffé de la manière décrite, et est ensuite prêt pour l'utilisation commerciale. 



   Les méthodes usuelles suivies dans la fabrication du sulfure de zinc donnent un produit possédant une 

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 grosseur de particule assez grande, et la suite du traitement du pigment tend à augmenter cette grosseur. Un autre avantage inhérent au procédé d'après   l'invention   est l'ex-   trême   finesse de particules qu'on peut obtenir, de sorte   que   le pigment est particulièrement approprié pour certaines applications telles que les pigments de remplissage pour le caoutchouc. 



   On donnera un exemple de la mise en oeuvre du procédé de l'invention. On introduit pendant une période de quinze minutes deux kilogs et demi de soufre dans la chambre de combustion, avec formation résultante de quatre kilogs de sulfure de zinc, cette réaction étant exécutée à une température de   7000   C environ, et dans une atmosphère consistant en oxyde de carbone et en azote. Le produit final, tel que déterminé par l'analyse, consiste essentiellement en sulfure de zinc, avec un léger excès de soufre libre et la présence de faibles quantités d'impuretés. De faibles quantités d'oxyde de zinc peuvent être présentes, à moins de s'assurer que l'atmosphère est entièrement non oxydante, mais ces quantités sont si minimes qu'elles ne peuvent pas être gênantes. 



  Une partie de l'excès de soufre introduit dans la chambre de combustion est séparée dans la queue de la chambre collectrice, et une partie est brûlée en bioxyde de soufre. Dans d'autres essais, la quantité de soufre a été réduite approximativement à la quantité théoriquement requise pour former du sulfure de zinc, et les résultats ont été également satisfaisants . 



   Dans certains cas, il peut être désirable de réchauffer le produit final dans un courant de vapeur d'eau ou d'un autre gaz inerte, ainsi qu'indiqué ci-dessus. Ce réchauffage peut être exécuté de diverses manières appropriées, et, si on le désire, le traitement de réchauffage peut être exécuté dans un four à tube vertical approprié, une partie du four étant réglée pour compléter la réaction du zinc et du soufre non combinés, et l'autre partie assurant le traitement 

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 de   réchauffage.   



   Il faut noter que le procédé n'est pas limité aux détails spécifiques mentionnés ci-dessus, tels que les températures de réaction, la quantité et le genre des diverses matières et des divers gaz, etc.., conditions qui toutes peuvent être modifiées, ainsi que le comprendront les spécialistes en la matière. De plus, le principe et la méthode de l'invention ne sont pas limités à la fabrication de sulfure de zinc, mais peuvent 8tre appliqués à la fabrication de composés d'autres métaux, tels que le mercure et le plomb, formant des pigments avec le.soufre ou un autre élément du sixième groupe du système périodique, tels que le tellure ou le sélénium.

   En général, le métal volatilisé peut être produit de manière appropriée quelconque soit par volatilisation directe du métal dans une atmosphère inerte, soit par réduction des divers concentrés ou minerais, dans des conditions permettant d'éviter l'oxydation et donnant des vapeurs métalliques. Par exemple divers types de fours employés couramment dans l'industrie pour la production d'oxyde de zinc, peuvent   être'utilisés   pour le présent procédé, à condition de les faire fonctionner dans des conditions non oxydantes, par exemple des fours verticaux tubulaires, des fours Wetherill stationnaires, des fours à grille mobile, etc... Il faut aussi noter qu'on peut modifier, sans s'écarter de l'esprit de l'invention, des détails du procédé et du type et genre d'appareil employé.

Claims (1)

1. -: R E V E N D I C A T I O N S :- 1 Procédé de fabrication d'une matière de pigment finement divisée, de grosseur de particule appro- priée pour servir comme pigment, procédé qui consiste à volatiliser du zinc, à transporter les vapeurs de zinc en suspension dans un gaz porteur inerte à travers une zone de réaction, à introduire les vapeurs de soufre dans cet- te zone de réaction et à recueillir les particules fine- ment divisées du gaz porteur inerte, après que la réaction est terminée.

   2 Procédé de fabrication d'un pigment sous forme de particules finement divisées, qui consiste à volatiliser du zinc en présence d'un gaz inerte, à transporter le gaz inerte conjointement avec les vapeurs métalliques en contact avec du soufre dans une zone de réaction, le sou- fre étant volatilisé par la chaleur de ce gaz et de ces vapeurs, à retirer le gaz inerte de cette zone conjointe- ment avec les produits de réaction, et à séparer les pro- duits de réaction du gaz porteur.

   3 Procédé de fabrication de sulfure de zinc sous forme de pigment, qui consiste à volatiliser le zinc en présence d'un gaz porteur inerte, à transporter ce gaz conjointement avec les vapeurs métalliques à travers une zone de réaction contenant des vapeurs de soufre, et à séparer du gaz porteur les fines particules de sulfure de zinc.

   4 Procédé de fabrication d'un pigment de sul- fure de zinc, qui consiste à volatiliser du zinc en pré- sence d'un gaz porteur inerte, à transporter ce gaz con- jointement avec les vapeurs métalliques à une chambre de réaction, à introduire simultanément des vapeurs de soufre dans cette chambre, pour former des particules de sulfure <Desc/Clms Page number 11> de zinc, à enlever de cette chambre .ce gaz conjointement avec les produits de la réaction, et à refroidir et recueillir les particules de sulfure de zinc.

   5 Procédé de fabrication de pigment de sulfure de zinc, qui consiste à volatiliser du zinc en présence d'un gaz porteur inerte, à transporter ce gaz conjointement avec les vapeurs métalliques à une chambre de réaction, à maintenir cette chambre de réaction à une température au-dessus du point d'ébullition du soufre, et à introduire le soufre dans cette chambre pour y être vaporisé, à enlever ce gaz inerte et les produits de réaction en suspension hors de cette chambre de réaction, et à refroidir et recueillir ces produits.

   6 Procédé de fabrication de pigment de sulfure de zinc, qui consiste à volatiliser du zinc en présence d'un gaz inerte, à faire passer ce gaz avec les vapeurs métalliques en suspension dans ce gaz en continu à travers une zone de réaction, à un collecteur, et à mélanger les vapeurs de soufre avec ce gaz et ces vapeurs dans la zone de réaction, de sorte que des particules de sulfure de zinc sont formées et recueillies sous une forme appropriée pour servir comme pigment.

   7 Procédé pour la fabrication d'un pigment de sulfure de zinc qui consiste à volatiliser du zinc en présence d'un gaz inerte, à faire passer ce gaz avec les vapeurs métalliques en suspension dans ce gaz à travers une zone de réaction et à un collecteur, et à mélanger les vapeurs de soufre avec ce gaz et ces vapeurs dans la zone de réaction, de façon à former et recueillir des particules de sulfure de zinc sous une forme appropriée pour servir comme pigment.

   8 Procédé de fabrication d'un pigment de sulfure de zinc, qui consiste à volatiliser du zinc en présence d'un gaz inerte, à faire passer le gaz inerte avec les vapeurs de zinc qu'il porte en suspension à une zone de <Desc/Clms Page number 12> réaction, tout en maintenant une température de 700 C environ, à mélanger les vapeurs de soufre avec ce gaz et ces vapeurs métalliques dans cette zone de réaction, de façon à former des particules de sulfure de zinc, et à faire passer ce gaz inerte avec les particules de sulfure de zinc qu'il contient en suspension, à un collecteur tout en leur permettant de refroidir, de façon à former un sulfure de zinc de grosseur de particule appropriée pour un pigment.

   9 procédé de fabrication d'un pigment à un état de fine division, qui consiste à volatiliser un métal formant le pigment, en présence d'un gaz porteur inerte, à faire passer ce gaz inerte conjointement avec les vapeurs métalliques en suspension, à travers une zone de réaction et à un collecteur, à mélanger un élément volatisé formant du pigment, du sixième groupe du système périodique, avec ce gaz et ces vapeurs métalliques dans cette zone de réaction, tout en maintenant la température dans cette zone assez élevée pour vaporiser cet élément et à recueillir de ce gaz porteur les particules de composé de pigment finement divisées.

   10 Procédé de fabrication d'un pigment sous forme de fine division, qui consiste à volatiliser un métal formant du pigment, choisi dans le group; comprenant le zinc, le mercure et le plomb, en présence d'un gaz porteur inerte, à faire passer le gaz et les vapeurs métalliques à une chambre de réaction, à mélanger à ce gaz et ces vapeurs un élément vaporisé formant le pigment et choisi dans le groupe comprenant le soufre, le sélénium et le tellure, et à enlever ce gaz et ces produits de réaction de la chambre de réaction, et à recueillir de ce gaz les particules finement divisées de composé de pigment.

   Il Procédé de fabrication d'une matière de pigment finement divisée, qui consiste à volatiliser du zinc, à mélanger les vapeurs de zinc avec un gaz inerte, <Desc/Clms Page number 13> à faire passer le gaz inerte conjointement avec les vapeurs à travers une zone de réaction, à introduire du soufre en quantité approximativement égale à l'équivalent chimique de la vapeur du zinc, dans cette zone de réaction, à enlever de cette zone le gaz inerte conjointement avec les produits de réaction, et à séparer les produits de réaction du gaz inerte.

   12 Procédé de fabrication d'un pigment sous forme'finement divisée, qui consiste à volatiliser un métal formant le pigment, à mélanger les vapeurs avec un gaz porteur inerte, à faire passer ce gaz, conjointement avec les vapeurs métalliques en suspension, à une zone de réaction, à mélanger un élément de formation de pigment du sixième groupe du système périodique avec ce gaz et ces vapeurs métalliques dans cette zone de réaction, tout en maintenant la température dans cette zone suffisamment élevée pour vaporiser cet élément, et à séparer de ce gaz porteur les particules finement divisées de composé de pigment.

   13 Procédé de fabrication d'un pigment de sulfure de zinc, qui consiste à vaporiser du zinc, à mélanger les vapeurs de zinc avec un gaz porteur inerte, à faire passer ce gaz avec les vapeurs de zinc en suspension en continu à travers une zone de réaction et à un collecteur et à mélanger du soufre avec ces vapeurs de zinc et ce gaz porteur, dans cette zone de réaction, suivant une quantité qui est approximativement l'équivalent chimique des vapeurs de zinc, de sorte que les particules de sulfure de zinc résultant de la réaction sont rapidement refroidies et sont séparées du gaz inerte dans le collecteur.

   14 Procédé de fabrication d'un pigment de sulfure de zinc, qui consiste à 'volatiliser du zinc, à mélanger les vapeurs de zinc avec un gaz inerte, à faire passer ce gaz, avec les vapeurs de zinc qu'il contient en suspension, en continu à travers une zone de réaction et à un <Desc/Clms Page number 14> collecteur, à mélanger les vapeurs de soufre avec ces vapeurs de zinc et ce gaz inerte, les vapeurs de .soufre étant en une quantité qui est approximativement l'équivalent chimique des vapeurs de zinc, à maintenir un état d'agitation dans cette zone de réaction, et à séparer le sulfure de zinc du gaz inerte dans le collecteur.