CHAPITRE II

PROCÉDÉS PRATIQUES DE PRÉPARATION DE L’ALUMINATE TRICALCIQUE CUBIQUE HYDRATÉ

Nous avons vu que, sous l’action de la chaleur, tous les aluminates de chaux hydratés se transformaient en aluminate tricalcique cubique. |

Comme les méthodes qui ont permis à THorvaALDsoN de préparer cet aluminate au moment de sa découverte (hydratation de Paluminate tricalcique anhydre, ou combinaison directe de l’alumine et de la chaux dans la vapeur à 1500 C.) ne sont pas d’un usage pratique, il était logique d'appliquer cette transformation à sa préparation.

Si les conditions dans lesquelles cet aluminate peut prendre naïssance sont très variées, sa préparation à l’état pur est délicate.

Ayant eu fréquemment besoin d’aluminate cubique pour nos expériences, nous avons été amené à rechercher des conditions pratiques donnant des résultats réguliers, et il ne nous paraît pas inutile de donner le détail des modes opératoires que nous avons successivement employés.

M. LaruMmaA a indiqué (1) que la transformation de l’aluminate en hexagones constituait un moyen commode. Mais la préparation de cet aluminate en quantité importante n’est pas elle-même des plus faciles, et sa transfor-

(1) LarumA, C. R., 196, 1938, p. 1671-2.

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mation en aluminate cubique pur ne nous est pas apparue comme toujours aussi simple que celle d’autres espèces. Nous avons étudié des procédés dans lesquels les matières premières sont des produits de laboratoire courants ou des produits industriels, et dans lesquels se forment transi- : toirement des aluminates qui ne sont pas nécessairement des espèces pures et sont même mélangés d’alumine libre. Nous avons d’abord cherché à partir du nitrate d’'aluminium et de la chaux, qui, employés dans des conditions convenables, permettent de préparer toutes les espèces stables à froid. La quantité de chaux consommée est grande, puisque celle-ci doit d’abord saturer l’acide nitrique contenu dans le nitrate d'aluminium. Par suite de la faible solubilité de la chaux, nous avons rejeté l'emploi de l’eau de chaux, qui conduirait à un rendement dérisoire. L’expérience nous a montré qu’en ajoutant à une solution de nitrate d'aluminium de la chaux solide pure (obtenue par calcination du carbonate précipité), en quantité légèrement inférieure à celle qui est théoriquement nécessaire, c’est-à-dire 6 CaO pour 2 (NO#)AI, et en chauffant à l’autoclave un temps convenable, on peut obtenir de l’aluminate cubique pur, et exempt notamment de chaux et d’alumine non combinés. L’analyse du produit correspond bien à celle de l’aluminate tricalcique cubique. Ainsi, en délayant la chaux finement pulvérisée dans la solution de nitrate d'aluminium (à la concentration de 10 gr. de (NO3)3AI. 9 H20 par litre) à 700 C. environ, et en montant rapidement à 1200 C., on obtient après quelques heures de chauffage à cette température une phase solide constituée uniquement de gros cristaux d’aluminate de THorvaLDsoN, et ne présentant pas de biréfringence. La dissolution de la chaux n'étant pas instantanée, il se produit, quand on l’introduit dans la solution de nitrate d'aluminium, un précipité d’alumine, puis il se forme des aluminates riches en chaux; ces corps

Re cie

réagissent ultérieurement entre eux ou avec la phase liquide pour donner l’aluminate tricalcique. Il est bon d’opérer rapidement la montée en température, car le stationnement aux températures intermédiaires favorise la formation d’aluminate en hexagones, difficiles à transformer intégralement par la suite, et le vieillissement de l’alumine qui devient moins réactive. C’est pourquoi nous préchauffons la solution de nitrate; on ne peut cependant opérer l’addition de la chaux à l’ébullition à cause de la forte exothermicité de sa dissolution. Il est indiqué de disposer d’un moyen de chauffage puissant. En opérant sur de grands volumes de liquides (plusieurs litres, pour obtenir en une seule opération une quantité importante de lPaluminate désiré) et dans un autoclave à parois épaisses, donc à grande inertie calorifique, nous avons obtenu un produit moins pur et contenant une petite proportion d’hexagones très bien formés. La présence d'hexagones s’est manifestée, pour deux échantillons analysés, par un léger relèvement

CaO — du rapport moléculaire ” : 3,05 et 3,06. Il est possible

d’ailleurs que les hexagones retrouvés après chauffage (qui dans le cas des expériences rapportées avait duré une heure à 4500 C.) se soient formés au cours du refroidissement de la phase liquide. Nous avons essayé, mais -sans succès, de remplacer le chauffage à l’autoclave par un chauffage plus prolongé à l’ébullition, sous réfrigérent ascendant, les conditions de concentrations et les proportions étant les mêmes.

Mais en partant d'une solution d’aluminate monocalcique et de chaux, nous avons pu préparer de l’aluminate cubique pur par ébullition sous la pression atmosphérique.

Nous avons d’abord utilisé la chaux solide et une solution de composition approximativement monocalcique obtenue en agitant du ciment fondu avec de l’eau (car nous n'avions

pas alors d’aluminate monocalcique à notre disposition). La quantité de chaux convenable avait été déterminée empiriquement pour une solution de ciment préparée de facon toujours identique. Le produit obtenu répondait bien à la composition de l’aluminate cubique.

Par la suite, nous avons remplacé le ciment fondu par de l’aluminate monocalcique industriel, produit presque pur, de solubilité relativement grande, et la chaux solide par de l’eau de chaux, réalisant ainsi la préparation de l’aluminate cubique à partir de solutions uniquement. C’est ce procédé que nous avons utilisé toutes les fois que nous voulions un produit parfaitement pur.

20 gr. d’aluminate raonocalcique sont agités pendant trente minutes avec 500 ce. d’eau. On filtre rapidement sur essoreuse pour éviter la carbonatation. (Nous avons trouvé pour une agitation rapide à la température ordinaire une teneur en A0 de 1 gr. 6 environ par litre, et un rap-

| CaO

port moléculaire : voisin de 1,1).

La solution est alors mélangée avec 500 cc. d’eau de chaux saturée. Il se forme immédiatement un précipité hétérogène constitué de bâtonnets isolés ou groupés en petits sphérolithes irréguliers et d’alumine. En agitant un moment, les reflets soyeux dus aux bâtonnets isolés deviennent très abondants et il apparaît après quelques heures de très nombreux petits hexagones isolés. La composition de la phase globale solide est alors voisine de APO3. 2,1 CaO. x H?0, tandis que dans la phase liquide nous avons trouvé 2,7 CaO pour 1 AROë.

Si l’on porte à l’ébullition on a une transformation rapide en petits cubes. Après transformation intégrale, la teneur en alumine de la phase liquide a doublé, mais le rapport CaO