Chlorure de calcium: production et utilisations

Chlorure de calcium

calcium chloride CaCl2

Le chlorure de calcium, CaCl2, est un sel blanc, inodore et extrêmement soluble dans l’eau qui forme des hydrates. Le chlorure de calcium se trouve en petites quantités, avec d’autres sels, dans l’eau de mer et dans de nombreuses sources minérales.

Le chlorure de calcium semble avoir été découvert dès le 15ème siècle mais a apparemment reçu peu d’attention ou d’étude jusqu’à la fin du 18ème siècle. Tout le travail a été effectué avec des échantillons préparés en laboratoire car il n’a été produit commercialement qu’après le développement du procédé Solvay ammoniac-soude au milieu des années 1800.

Table des matières

1. Propriétés du chlorure de calcium

Le chlorure de calcium est très soluble dans l’eau sur une large plage de températures, avec une solubilité maximale d’environ 75 % à des températures supérieures à 175 °C.

Le chlorure de calcium est une source de calcium inorganique soluble et réagit avec les carbonates, les fluorures et les sulfates pour former des sels insolubles ou modérément solubles.

Le chlorure de calcium forme des composés solubles dans l’eau avec l’ammoniac, par exemple, CaCl2·8 NH3, et avec l’alcool, par exemple, CaCl2·C2H5OH.

Le chlorure de calcium réagit avec le tungstate de sodium, Na2WO4, pour former du tungstate de calcium, CaWO4, également connu sous le nom de scheelite synthétique.

2. Production de chlorure de calcium

Le chlorure de calcium est produit en quantités commerciales par plusieurs procédés :

  1. raffinage de saumures naturelles
  2. la réaction de l’hydroxyde de calcium avec le chlorure d’ammonium dans la production de carbonate de soude Solvay (synthétique)
  3. la réaction de l’acide chlorhydrique avec le carbonate de calcium

Le raffinage des saumures naturelles et du chlorure de calcium récupéré de la production de carbonate de soude synthétique représente ensemble plus de 90 % de la production de chlorure de calcium.

Les saumures naturelles en Californie et au Michigan contiennent un mélange de sels de chlorure de calcium, de magnésium et de sodium. Le magnésium est éliminé en précipitant l’hydroxyde de magnésium, Mg(OH)2, avec de la chaux. La solution restant après filtration est concentrée. Le chlorure de sodium précipite car il n’est que peu soluble dans les solutions de chlorure de calcium.

Dans le procédé à l’ammoniac-soude (Solvay), l’ammoniac sert de catalyseur pour la réaction du chlorure de sodium avec le carbonate de calcium. Bien que ce processus soit en fait assez compliqué, il peut être résumé comme suit :

production of calcium chloride

Les solutions de chlorure de calcium produites par la purification des saumures naturelles et par le procédé Solvay sont relativement diluées. Une partie de la solution est concentrée par évaporation à 30-45 % de chlorure de calcium et commercialisée en tant que telle.

Une partie supplémentaire est concentrée à env. 75 % de solides, correspondant au chlorure de calcium dihydraté, CaCl2·2 H2O. Ce matériau est émietté et séché pour donner les produits commerciaux de chlorure de calcium dihydraté (77 – 82 % CaCl2) et anhydre (94 – 97 % CaCl2).

Des pastilles anhydres peuvent être produites en substituant une procédure d’agglomération à la place du floconneur.

3. Utilisations du chlorure de calcium

La polyvalence du chlorure de calcium est liée à sa combinaison unique de propriétés physiques : attraction et rétention d’humidité, solubilité élevée, chaleur élevée de la solution et abaissement du point de congélation des solutions.

Le chlorure de calcium est surtout connu pour ses capacités de dégivrage et de contrôle de la poussière.

Le plus grand marché du chlorure de calcium (30 % de la production totale) est celui du dégivrage des routes, des trottoirs et des parkings.

Le chlorure de calcium fait fondre la glace à des températures aussi basses que -51 °C (-60 °F). Parce qu’elle dégage de la chaleur lorsqu’elle est exposée à l’humidité, la glace fond rapidement, généralement dans les 15 à 30 minutes suivant l’application.

Le chlorure de calcium est également utilisé en conjonction avec du sel gemme (chlorure de sodium) pour améliorer et maintenir l’efficacité du sel gemme.

Le contrôle de la poussière représente env. 25 % de production de chlorure de calcium. Ses propriétés hygroscopiques et déliquescentes le rendent idéal pour cette utilisation.

Le chlorure de calcium absorbe l’humidité de l’air et forme une solution qui agit pour recouvrir les particules de poussière et les lier ensemble, réduisant considérablement la formation de poussière.

Les solutions de chlorure de calcium s’évaporent lentement en raison de leur faible pression de vapeur et sont donc utiles pour le compactage des revêtements routiers.

Le chlorure de calcium est utilisé dans les industries du ciment et du béton. L’ajout de 1 à 2 % de chlorure de calcium accélère le temps de prise du béton, ce qui entraîne un développement plus précoce de la résistance.

Le chlorure de calcium ne doit pas être considéré comme un antigel dans le bétonnage ; cependant, l’ajout de chlorure de calcium aux mélanges de béton coulés à des températures inférieures à 21 ° C (70 ° F) compense largement les effets retardateurs des températures plus basses.

Les solutions de chlorure de calcium, en raison de leurs points de congélation bas, sont largement utilisées comme fluides caloporteurs dans la transformation des aliments. La saumure de chlorure de calcium augmente considérablement le taux de transfert de chaleur par rapport à l’air refroidi ou à une saumure de chlorure de sodium. Le temps de contact entre la saumure et les diverses moisissures alimentaires est diminué, ce qui entraîne des taux de production plus élevés.

Le chlorure de calcium est également utilisé dans l’industrie alimentaire pour augmenter la fermeté des fruits et légumes et pour prévenir la détérioration pendant la transformation.

Dans les industries pétrolières et pétrochimiques, le chlorure de calcium est utilisé comme déshydratant pour les hydrocarbures. Il est également utilisé dans les fluides de forage, les fluides de packer, les fluides de complétion et les fluides de reconditionnement dans le forage de puits de pétrole.

Les autres utilisations du chlorure de calcium incluent : dans les adhésifs comme humectant et abaisse la température du gel, dans l’alimentation animale comme source de calcium et dans le traitement des eaux usées pour précipiter les fluorures, briser les émulsions d’huile et densifier les flocs.

Les références