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Procédé de préparation d'alumine avec obtention simultanée d'acide chlorhydrique et de composés alcalins.
La présente invention comprend un procédé pour la fabrication d'alumine à partir de l'argile,de phonolithe,de leucite ou de matières de départ analogues, avec obtention simultanée d'acide chlorhydrique etde composés alcalins.
Le procédé est réalisé de la manière suivante en cas d'emploi d'argile, L'argile est mise en dissolution dans de l'acide sulfurique,et la solution est séparée du résidu qui consiste principalement en acide silicique et en argile non désagrégée. @ Dans la solution ainsi obtenue,on introduit une quantité de chloru re de sodium approximativement équivalente à celle de l'acide sul- furique,près quoi on évapore ce mélange et on le chauffe à envirQ 700 en vue de la réaction suivant l' équation :
EMI1.1
1) Ai2 ( FeS j (S04)3 + 3H20 1- 6NaC1 - A124, ( Fe20) .+ 3NaSS0-j6HC1
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On a observé à ce propos que l'on obtient les meilleures réac- tions en effectuant le chauffage et la décomposition en faisant circuler dans le même sens les gaz de chauffage et la matière à traiter, par exemple dans un four tubulaire tournant.
Si l'on désire obtenir du sulfate,on peut soumettre à une lixiviation dans l'eau,le produit du frittage et traiter l'alumi- ne et l'oxyde de fer d'une manière connue ,par exemple suivant le procédé de Bayer pour l'obtention d'alumine.
Si, à côté de l'alumine on désire obtenir du sulfure de sodium ou du carbonate de soude on ajoute au produit du frittage une quantité appropriée de charbon réducteur et on chauffe la matière à environ 1000 de préférence dans un four tubulaire tournant, L'alumine forme avec une partie du sulfate de l'aluminate tandis que le reste est transformé en sulfure de sodium avec plus ou moins de carbonate de soude. la masse résultant de la fusion est soumise à une lixiviation et séparée du charbon en excès et des autres résidus.
On peut avantageusement éliminer une partie du sulfure de sodium par cristallisation,avant la décomposition de l'aluminate et précipiter ensuite l'alumine par agitation avec de l'hydrogène sulfuré ou de l'acide carbonique. La précipitation de l'alumine par agitation est accélérée et se fait quantitativement lorsqu'on fait passer dans la solution d'aluminate de l'hydrogène sulfuré de l'acide carbonique ou ces deux gaz ensemble jusqu'. ce que se produise un commencement de séparation de l'alumine qui agit com- me matière annonçant la précipitation. la lessive débarrassée de l'alumine dans une forte mesure à l'aide d'hydrogène sulfuré est évaporée,ce qui permet d'obte- nir de nouvelles quantités de sulfure de sodium. On obtient en tout de cette manière 80-85 % du sulfure de sodiumtotal, à l'état bien cristallisé.
Les eaux-mères peuvent être employées pour la lixiviation de nouvelles masses fondues,ou bien on les traite p par de l'acide carbonique pour obtenir du carbonate de soude,en passant par le bicarbonate.
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On peut régler le procédé pour obtenir aussi directement, à la place de sulfure de sodium,du carbonate de sodium en traitant dés le début par de l'acide carbonique la solution d'aluminate et de sulfure de sodium.
On peut également opérer de telle manière qu'en conservant une concentration assez élevée lors de la dissolution de la masse fondue on provoque la séparation de la masse principale du sulfu- re de sodium en une fois par cristallisation,et qu'on effectue seulement ensuite la séparation de l'alumine. Si l'on désire obtenir le sulfure de sodium sous une forme pure, on le recris- tallise et cela avantageusement dans la lessive finale qui reste après la précipitation ou la séparation de l'alumine.
On a trouvé en outre que l'on peut obtenir,par rapport à la quantité d'alcali employée,une quantité triple d'alumine en com- paraison du procédé mentionné ci-dessus on opérant de la manière suivante :On dissout d'abord de l'alumine ou des matières conte nant l'alumine séparément dans de l'acide chlorhydrique et dans de l'acide sulfurique ou bien dans un mélange des deux. On choi- sit de préférence la proportion des acides de façon qu'une par- tie d'alumine soit dissoute dans de l'acide sulfurique et deux parties dans de l'acide chlorhydrique.
La réaction s'effectue , lorsqu'on part par exemple de l'argile et qu'on traite un mélange d'acide sulfurique et d'acide chlorhydrique suivant l'équation et-dessous :
EMI3.1
La solution est filtrée en vue de la séparation de l'acide silicique ,traitée par une quantité de NaCl environ équivalente à l'acide sulfurique,puis évaporée. On chauffe ensuite à environ 6-800 ,de préférence dans un courant de gaz dans le même sens, e t la réaction s'Opère alors suivant l'équation ci-dessous :
EMI3.2
3) Al (Fe)2 (8 4)3+ 2A1 (Fe)2 C16 + 6NaOl 9E 0 3A1 (Fe)2 O3+ 3Na2S04 + 18H01.
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Le mélange d'@lumine (Oxyde de fer) et de sulfate est alors avantageusement chauffé d'une manière connue à 900-1100 avec addition de charbon pour la formation d'aluminate. La masse résul tant de la fusion est dissoute, l'oxyde de fer insoluble est sépa ré par filtration et l'alumine est ensuite éliminée par agitatiox ou précipitée par de l'acide carbonique ou de l'hydrogène sulfuré.
La solution de carbonate de soude peut être traitée pour l'ob tention de carbonate de soude ou bien,après caustification à l'aide de chaux, pour l'obtention de soude caustique.
Le proéédé n'est pas lié de façon rigide aux conditions indi- quées ci-dessus. On peut par exemple conduire la désagrégation de l'argile de façon que la solution résultante devienne basique.
On obtient ainsi cet avantage que l'on met en solution une quantité d'alumine plus grande que celle correspondant à la quan- tité d'acide employée. On peut également faire varier les propor- tions de 1*acide chlorhydrique,de l'acide sulfurique et du chlo- rure alcalin,et,dans le cas où l'on emploie moins d'acide sulfuri- que remplacer le chlorure alcalin par des quantités correspondan tes de sulfate alcalin. L'alumine qui prend naissance lors de la décomposition du chlorure d'aluminium (voir équation 3) et qui doit être transformée en aluminate par réaction avec du sulfate et du charbon , peut aussi être introduite partiellement ou totale ment sous la forme de bauxite ou de composésénalogues.
Le présent procédé apporte cet avantage technique et économi- que qu'en partant de matières premières peu coûteuses,on peut obtenir avec des appareils simples et une dépense minime de salai res et de combustible, outre l'alumine de l'acide chlorhydrique et des composés alcalins de grande valeur.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Process for preparing alumina with simultaneous obtaining of hydrochloric acid and alkali compounds.
The present invention comprises a process for the manufacture of alumina from clay, phonolith, leucite or similar starting materials, with simultaneous obtaining of hydrochloric acid and alkali compounds.
The process is carried out as follows when using clay, The clay is dissolved in sulfuric acid, and the solution is separated from the residue which mainly consists of silicic acid and unbroken clay. @ Into the solution thus obtained is introduced an amount of sodium chloride approximately equivalent to that of sulfuric acid, after which this mixture is evaporated and heated to about 700 for the reaction according to the equation. :
EMI1.1
1) Ai2 (FeS j (S04) 3 + 3H20 1- 6NaC1 - A124, (Fe20). + 3NaSS0-j6HC1
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In this connection, it has been observed that the best reactions are obtained by effecting the heating and the decomposition by circulating the heating gases and the material to be treated in the same direction, for example in a rotary tube furnace.
If it is desired to obtain sulphate, the sintered product can be leached in water and the aluminum and iron oxide treated in a known manner, for example by the Bayer process. for obtaining alumina.
If, besides alumina it is desired to obtain sodium sulphide or sodium carbonate, a suitable quantity of reducing carbon is added to the product of the sintering process and the material is heated to about 1000, preferably in a rotating tube furnace. alumina forms with part of the sulphate of aluminate while the rest is transformed into sodium sulphide with more or less sodium carbonate. the resulting mass is leached and separated from excess coal and other residues.
It is advantageously possible to remove part of the sodium sulphide by crystallization, before the decomposition of the aluminate and then precipitate the alumina by stirring with hydrogen sulphide or carbonic acid. The precipitation of alumina by stirring is accelerated and occurs quantitatively when the aluminate solution is passed from hydrogen sulfide, carbonic acid or these two gases together until. that the beginning of separation of the alumina takes place, which acts as the material announcing the precipitation. the lye freed from alumina to a large extent by means of hydrogen sulphide is evaporated, which makes it possible to obtain further quantities of sodium sulphide. A total of 80-85% of the total sodium sulphide is obtained in this way in the well crystallized state.
The mother liquors can be used for the leaching of new melts, or they are treated p with carbonic acid to obtain soda ash, passing through bicarbonate.
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The process can also be adjusted so as to obtain sodium carbonate directly, instead of sodium sulphide, by treating the solution of aluminate and sodium sulphide from the start with carbonic acid.
It is also possible to operate in such a way that, by maintaining a sufficiently high concentration during the dissolution of the melt, the main mass of the sodium sulphide is separated out at once by crystallization, and only then is carried out. the separation of alumina. If it is desired to obtain sodium sulphide in pure form, it is recrystallized, and this advantageously in the final liquor which remains after the precipitation or separation of the alumina.
It has also been found that it is possible to obtain, relative to the quantity of alkali employed, a triple quantity of alumina in comparison with the process mentioned above, by operating as follows: alumina or materials containing alumina separately in hydrochloric acid and sulfuric acid or a mixture of the two. The proportion of acids is preferably chosen so that one part of alumina is dissolved in sulfuric acid and two parts in hydrochloric acid.
The reaction is carried out, for example when starting from clay and treating a mixture of sulfuric acid and hydrochloric acid according to the equation and below:
EMI3.1
The solution is filtered with a view to separating the silicic acid, treated with a quantity of NaCl approximately equivalent to sulfuric acid, then evaporated. Then heated to about 6-800, preferably in a gas flow in the same direction, and the reaction then proceeds according to the equation below:
EMI3.2
3) Al (Fe) 2 (8 4) 3+ 2A1 (Fe) 2 C16 + 6NaOl 9E 0 3A1 (Fe) 2 O3 + 3Na2S04 + 18H01.
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The mixture of lumina (iron oxide) and sulfate is then advantageously heated in a known manner to 900-1100 with the addition of carbon for the formation of aluminate. The mass resulting from the fusion is dissolved, the insoluble iron oxide is separated by filtration and the alumina is then removed by agitatiox or precipitated by carbonic acid or hydrogen sulphide.
The sodium carbonate solution can be treated to obtain sodium carbonate or else, after caustification with lime, to obtain caustic soda.
The process is not rigidly bound to the conditions indicated above. One can for example lead the disaggregation of the clay so that the resulting solution becomes basic.
This advantage is thus obtained that a greater quantity of alumina is put into solution than that corresponding to the quantity of acid employed. The proportions of hydrochloric acid, sulfuric acid and alkali chloride can also be varied, and, if less sulfuric acid is employed, replace the alkali chloride with corresponding amounts of alkali sulphate. The alumina which arises during the decomposition of aluminum chloride (see equation 3) and which must be transformed into aluminate by reaction with sulphate and charcoal, can also be partially or totally introduced in the form of bauxite or of compound-analogues.
The present process provides this technical and economic advantage that, starting from inexpensive raw materials, it is possible to obtain with simple apparatus and a minimal expenditure of wages and fuel, besides the alumina of hydrochloric acid and high value alkaline compounds.
CLAIMS.
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