Precipitation of amorphous magnesium silicate assisted by ultrasound

Etude de la précipitation de silicate de magnésium amorphe en présence d'ultrasons

Marie Dietemann (1) , Fabien Baillon (1) , Fabienne Espitalier (1) , Rachel Calvet (1) , Philippe Accart (1) , Mike Greenhill Hooper

1 RAPSODEE - Centre de recherche d'Albi en génie des procédés des solides divisés, de l'énergie et de l'environnement

Étude de la précipitation de silicate de magnésium amorphe en présence d'ultrasons Campus Jarlard, 81013 ALBI cedex 9 (b) Imerys Talc, 2 place E. Bouillères 31036 TOULOUSE Résumé Le silicate de magnésium est formé par précipitation à partir de métasilicate de sodium et de chlorure de magnésium. Le rapport molaire initial Mg/Si est constant et égal à 0,75. La précipitation est réalisée dans une cuve agitée, équipée de quatre chicanes. Cette étude présente l'addition parallèle des réactifs par l'intermédiaire d'un mélangeur muni d'une sonde ultrasonore. Dans ce travail, ne sont présentés que les résultats en sortie de prémélangeur afin d'étudier l'influence des ultrasons. La connaissance de la constante d'équilibre du silicate de magnésium amorphe déterminée à l'aide du logiciel PHREEQC a permis de calculer les rapports de sursaturation du silicate de magnésium amorphe et de la silice amorphe en sortie du mélangeur pour les différents essais. Ainsi, il semblerait que seul le silicate de magnésium précipite dans le mélangeur quels que soient les paramètres de l'opération de précipitation. Les vitesses de nucléation et de croissance, et le noyau d'agglomération, ont pu être calculés dans le mélangeur, en fonction des paramètres opératoires. Pour cela, le mélangeur, qui fonctionne en continu, a été supposé parfaitement agité. Des mesures de distribution de temps de séjour ont été réalisées et ont montré qu'à débit moyen sans ultrasons et à tous débits étudiés avec ultrasons, le pré-mélangeur peut être considéré comme parfaitement agité (résultats non présentés dans ce travail). La diminution de la taille des particules et agglomérats sous l'effet des ultrasons serait due à une augmentation de la vitesse de nucléation, ainsi qu'à une diminution de la vitesse de croissance et du noyau d'agglomération. L'augmentation de la puissance ultrasonore dissipée dans la suspension permettrait d'accroître ces effets. Cependant, l'augmentation de la vitesse de nucléation serait limitée : à partir d'une certaine puissance ultrasonore, cette vitesse n'augmente plus. De plus, le rapport de sursaturation est modifié par l'utilisation des ultrasons, mais pas par l'augmentation de la puissance ultrasonore. La taille des particules et agglomérats a également tendance à diminuer à faibles molalités initiales des réactifs. On a pu observer deux effets inverses des molalités initiales des réactifs sur le rapport de sursaturation du silicate de magnésium amorphe, selon que la précipitation est assistée ou non par ultrasons. Dans le cas du recours aux ultrasons, la puissance ultrasonore serait inhibée lorsque la concentration en solide augmente. À faible molalité initiale des réactifs, l'utilisation d'ultrasons provoque une augmentation de la vitesse de nucléation et une diminution de la vitesse de croissance et du noyau d'agglomération qui seraient à l'origine de la diminution de la taille des particules et agglomérats. Mots-clés : ultrasons, silicate de magnésium, précipitation

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]

Marie Dietemann, Fabien Baillon, Fabienne Espitalier, Rachel Calvet, Philippe Accart, et al.. Etude de la précipitation de silicate de magnésium amorphe en présence d'ultrasons. CRISTAL 7 -7ème édition du colloque Cristallisation et précipitation industrielles, May 2013, Albi, France. Art. 9-9 p. ⟨hal-01768681⟩