BE345488A - - Google Patents

Description

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  "PREPABATION DE L'ALUMINIUM ET DE SES COMPOSES" 
L'invention a pour objet la préparation de cnlorure d'aluminium et   d'alumine à.   partir de composes d'aluminium. 



   L'invention a en outre pour objet la produc- tion de gel de silice et d'un résidu ricne en potasse soluble. 



   Conformément à l'invention les matières pre-   miereq   contenant de l'aluminium, ordinairement du sili- cium, des oxydes de potassium, sont transformées en com- posés complexes de fluor silicium et ammoniac et en 

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 fluorure métallique de préférence par l'action du fluo- rure ou du bifluorure d'ammonium. Par cnauffage les composés à base de fluor silicium et ammoniac de même que les composés contenant du titane et du vanadium éven- tuellement se volatilisent et les fluorures métalliques, particulièrement ceux d'aluminium et de potassium res- tant, l'ammoniaque se dégage et est recueilli.

   Les subli- més composés de fluors de silicium et d'ammoniaque sont traités avec de l'eau et   l'ammoniaque   et donnent un gel de silice et du fluorure   d'ammonium   lequel est lavé et récu- péré. Les fluorures métalliques sont traités avec des vapeurs d'acide chlorhydrique sect et de l'ammonique qui les tran forme en   chlorure.   Le cnlorure   d'aluminium   et le fluorure d'ammonium sont volatilisés et séparés,   l'a-     luminium   étant récupéré.   e   cnlorure d'aluminium peut   Atre   converti en alumine par l'action de l'eau s'il y a lieu; l'acide conlornydrique est dégagé et récupéré. 



   L'ammoniaque, le fluorure   d'ammonium   et les chlorures Hydrogénés dégagés pendant les différents stades du processus sont réutilisés au cours des opé- rations ultérieures en les additionnant de quantités hé- cessaires pour suppléer celles disparues par pertes ou autrement.

   Il est nécessaire de fournir une quantité importante de vapeurs d'acide cnlorhydrique pour cnaque cycle du processus puisque le cnlore est élevé par la réaction des   chlorures   métalliques résiduels et également da chlorare d'aluminium   sauf,   si ce dernier a été con-   verti   en alumine, 
Les matières premières les mieux appropriées pour la mise   en   oeuvre du processus sont les bauxites spécialement les bauxites   blncnes   et l'argile à faible teneur en oxyde de for; la anaux et la soude.

   La terre de Cnine et l'argile de bonne   quai* 6   conviennent éga- 

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   lement ;   les argiles contenant des orthoclases non dé- composées ou partiellement décomposées, du feldspath,   peuvent   âtre employées. Ces argiles entrainent une   conversion   d'acide plus importante maisqui est compensée par la production des composés de potasse de nature très   fertilisante   que l'on peut écouler comme sous-produit. 



   La bauxite, spécialement la ba.uxite rouge, subit uns préparation préliminaire à l'aide de gaz ré- ducteurs tels que le gaz à l'eau ou le gaz d'éclairage en vue de convertir les composés ferriques en composés ferreux. La bauxite blan che génétalement n'exige pas de réduction préparatoire.

   La bauxite blancne   ricne   en silice convient   particulièrement   pour   les   traitements par ce procédé car la milice n'exerce aucune action défavorable et est transformée en gel de silice de grande valeur; 
L'invention sera mieux comprise par l'exposé des exemples détaillés ci-apres : 
Exemple N  1- L'argile dessécnée contenant du feldspath est mélangée avec une solution de fluorure   d'ammonium   contenant suffisammant de fluor pour conver- tir la silice en silico-fluorure d'ammonium ( Si F4 (NH3)2 et les oxydes métalliques en fluorure.

   Le mélange est chauffé à une température comprise entre 34 et 100  C, Le fluorure   d'ammonium   avec cette opération est dissocié en ammoniaque et   bifluorure   d'ammonium; ce dernier attaque   1'argile,   reformant du fluorure normal lequel est de niveau décompose, De l'ammoniaque gazeux se dégage et est récupéré, Le résultat final de cette   réaction   est principalement la formation de silico-fluorure d'ammonium ( ( NH4)2 Si F6) de fluorure métallique et d'oxyde métallique.' 

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 Le mélange est privé de son eau par évapora- 
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 tion et jusqu'à àessication ; le silico-fluorure dla=o- nium abandonne ui tiers environ de son fluorure sous for- me d'acide fliiornyùrique, lequel transforme completement les oxydes métalliques en fluorures métalliques.

   Le silico-fluorure d'ammonium est, au cours de cette pnase, converti en :ilïco^Îi.i.0'r".IB d'arznonitun ( Si F (Nli3);&). 



  Le Tnélan--e est :.:lors cnauffé juxqu'à environ 5JCP C, ce qui a pour conséquence de cnasser les fluoru- res volatils principalement le silico-fluorure d'ammo- nium. Les   fluorures   de titane et de vanadium, si ceux-ci existent dans les matières   premieres,   volatilisent éga-   lestent   en se séparant des autres fluorures métalliques lesquels subsistent comme résidus. Les fluorures vola- tils sont recueillis, refroidis et décomposés par addi- 
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 tion d'eau et d'ammoniaque à une température intenue au- dessous de 340  C, de façon à produire des fluorures d'am- monium et un gel de silice.

   Le fluorure   d'ammonium   est enlevé par l'eau et recueilli,   Apres     l'élimination,   des fluorures volatils la température des fluorures métalli- ques est portée jusqu'à environ 400 à 500  C et un gaz réducteur est envoyé au travers de la matiere afin de séparer les fluorures volatils et réduire les composés ferriques qui peuvent y subsister. Si les composés ferriques n'étaient pas réduits il se formerait des cnlo-   rures   ferriques dans le stade ultérieur de la fabrica- tion et ils se mélangeraient au cnlorure d'aluminium et à   l'alumine   qui en dérive ce que l'on veut éviter.

   Un mélange de gaz ammoniac et de vapeur d'acide cnlornydri- 
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 que débarrassées d'numidité, d'oxygène et de bioxyde de carbone est maintenant introduit dans les fluorures. 



  Ce gaz réagit sur les fluorures métalliques en formant 
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 des cillgy-ares métalliques et du fluorure d'aomonium. Le cnlorure d'aluminium et le fluorure t/'aMmonium distillent 

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 abandonnant un résidu formé de chlorures divers   compre-   
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 nuant du cnlorure de potassium qui convient tres bien comme matière fertilisante sans qu'il noit nécessaire de lui apporter aucune transformation. 



   Le mélange de fluorure d'ammonium et de chlo- rure d'aluminium vaporisés est refroidi à une tempéra- ture comprise entre 200 et 300  C. A la suite de ce refroidissement le fluorure d'ammonium solidifie et dé, pose. Le cnlorure d'aluminium est refroidi au-dessous 
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 de son point d'ébullihioyi (1870 C) et est condensé et recueilli. Le cnlorure d'aluminium peut être transformé en alumine, si on le désire.   L'nydraulise   peut être avantageusement effectuée par la vapeur, de manière   à   produire de l'hydroxyde d'aluminium avec deux molécules d'eau et de l'acide   cnlornydrique   gazeux qui est recueilli 
L'alumine est maintenant calcinée en abandon- nant une molécule d'eau à 300  C environ et la seconde molécule à environ 1000  C. 
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  L'acide chlorhydrique gazeux est desnydraté à l'aide d'acide   sulfurique,   l'acide sulfurique dilué étant alors employé pour la production de vaneur d'aci- de   cnlornydrique   gazeux qui sera utilisée au cars du   processus.   



   Les quantités de réactif employées et de   ma-   tieres produites dépendront naturellement de la quantité et de la composition des argiles de base. Si par exemple on trouve 120 Tonnes d'argile de la composition ci-apres 
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 Alumine .. , , , , , z5 Silice .........60 ô 
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<tb> Oxyde <SEP> ferreux... <SEP> 2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Cnaux <SEP> 2%
<tb> 
 
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 Soude **       * 4 el Soude .......... 4 po Potasse ........ 10 il sera nécessaire d'utiliser une solution contenant 
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 262 1, de fluorure dl -rinioiiium pour convertir le silicium en gilica-fluo7,ure d'ammoniaque et les oxydes métalliques en fluorure métallique dans la piiase élsubséquente du pro- 

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 cessus. vans cette partie du processus 79 1. 2 de gaz ammoniac se seront dégagées et 165,6 T.

   silico-fluorure auront -qli e 0--fl',loru:t. e dl ai-mi 5in 1 armon i aTze/,-,,gt décomposé par 4, 8 T. d 1 a=o n i- 4-qu e et 162,8 T. d'eau formant   177,ô   T. de fluorure d'ammonium et de gel de silice. Le fluorure d'ammonium est enlevé par lavage à l'eau du gel de silice et le gel de silice 
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 est desséc-né et pese 93#5 T. en poids. 



  Four le traitement des fluorures métalliques en cnlorure, 83 T. dlàcide cnlornydrique gazeux et 38,4 T, de gaz ammoniac seront nécessaires. Le résidu formé par les cnlorures mixtes représentent   31   T.2 con-   tenant   7 T.2 ou 23% de potasse   (K2U) .   



   Le fluorure d'ammonium récupéré ici s'élève 
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 à environ 3I,2 T. et conjointemeit avec le fluorure d'ammoniwn recueilli du gel de silice est égale à la quantité de fluorure d'ammonium, utilisée dans la premie- re partie du processus. La production de cnlorure   d'a-   
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 1ami:ziu est d'environ 78 Tonnes.

   L'nY#raulie de cette quantité de cnlorure d'aluminium nécessite environ 26,5 T. de vapeur et pro- duit 54,4 T, d'acide   cnlornydrique   gazeux qui est desny-   àraté   par l'acide sulfurique et est employé au cours de la conversion d'une autre quantité de fluorure métalli- que en   cnlorure   et est utilisé pour la conversion ulté- rieure des fluorures métalliques en chlorures; cette 
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 quantité d'acide cnlornydrique gazeux augmente d'environ l'7 f,6 du même gaz correspondant à la quantité requise pour la formation de cnlorure métallique résiduel. 



   La quantité de gaz ammoniac nécessitée pour la formation du gel de silice et la conversion de   f@uo-   rure métallique en cnlorure métallique est égale en quantité à l'ammoniaque dégagée dans la première partie du procédé et il suffit de pourvoir au   remplacement   des 

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 quantités disparues par pertes ou autrement. La perte en fluorpeut être compensée par l'addition de fluor spatniqus au mélange. 



   Exemple N 2- La bauxite est moulue finement, réduite, le cas écnéant, et une solution de fluorure d'ammonium lui est ajoutée et le mélange est chauffé au-dessus de 34  C, par exemple entre 34 et 100  C, l'eau est alors évaporée, la silice est   transformée   en silico- fluorure d'ammonium et l'acide titanique, si celui-ci existe, est également transformé en titano-fluorure d'ammonium. Le fluorure d'ammonium est dissocié en ammoniaque et en bifluorure d'ammonium au-dessus de 34  C et le bifluorure attaque les oxydes métalliques et la silice. Le mélange est maintenant cnauffé   à   environ 300  C et la réaction est complétée, les oxydes métalliques étant transformés en fluorure et le silico-fluorure d'am- monium étant converti en silico-fluorure d'ammoniaque (Si4 (NH3)2) l'ammoniaque dégagé est recueilli. 



     Pour     compléter   la réaction la température est portée à environ 300  C afin de   chasser   les fluoru- res velatils principalement le silico-fluerure d'ammmonia- que et les fluorures de titane et de vanadium etc... Les fluorures volatils sont complètement éliminés par le passage du   gaz   réducteur au travers de la masse résiduelle Le gaz réducteur peut efficacement être formé de gaz d'éclairage ou de gaz   à   l'eau desquels on a enlevé avec grand soin l'oxygène libre, l'eau et le bioxyde de carbone.

   Le gas est insufflé au travers de la masse lorsque celle-ci est   à   une température qui l'a portée au rouge   naissant   par exemple entre 400 et 500  C, les composés ferriques sont réduits et aucun cnlorure fer- rique volatil ne se produit dans cette ornière partie 

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 du processus. Le cnlorure ferrique par tout autre pro- cédé se mélangerait au cnlorure d'aluminium et à l'a- lu mine qui en dérive ce qu'il faut éviter. 



   Les fluorures volatilisés principalement les silico-fluorares   d'ammonium   sont précipités par refroi- dissement et traités avec de l'ammoniaque liquide à une température inférieure, mais voisine de 34  C; au cours de ce traitementils sont transformés en gel de silice et en fluorure d'ammonium. L'ammoniac utilisé peut être pour une part celui dégagé dans la première pnase du pro- cessus. Le fluorure d'ammonium est enlevé à l'eau et est employé dans la première pnase du   traitement   suivant. Le gel de silice est desséché de façon à donner un produit marchand. 



   Les fluorures non volatilisés consistant prin-   cipalement   en fluorure d'aluminium sont traités entre 
400 et 500  C avec un mélange équimoléculaire d'acide chlornydrique gazeux et de vapeurs d'ammonium dont l'nu midité, l'oxygène libre et le bioxyde de carbone ont été éliminés, Les fluorures métalliques sont par ce fait convertis en cnlorures métalliques et il en résulte du fluorure   d'ammonium.   Le fluorure d'ammonium et le cnlorure d'aluminium volatilisent. Le premier est pré- cipité par refroidissement entre 200 et 300  C et le dernier est condensé par refroidissement en-dessous de son point d'ébullition. 



   Comme dans l'exemple 1 le fluorure d'ammonium employé dans le processus est récupéré completement, exception faite, naturellement des pertes mécaniques di- verses et l'ammoniaque dégagé est réutilisé de la même manière. 



   D'une manière générale une perte d'acide   cnlornydrique   résulte également de   la fconversion   des 

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 composés métalliques résiduels en chlorure. 



   Les quantités de réactif mises en oeuvre et les quantités de réactif et de produits récupérés dépendent de la composition des matieres premières à base d'alu- minium ainsi qu'on le comprendra facilement d'apres l'exemple 1. 



   Tout en préférant l'emploi de fluorure ou de bifluorure d'ammonium pour la production de fluorure dans la marge de réaction il est bien entendu que l'on n'entend pas limiter pour cela le processus à cette fa- çon de faire puisque la production peut être effectuée par l'emploi d'acide   fluornydrique   ou d'une autre maniè- re connue. La métnode décrite a cependant des avantages saillants ; par exemple la production de fumées toxiques et désagréables d'acide gluorhydrique et de fluorure de silicium est évitée par le procédé indiqué. En outre le fluorure d'ammonium a seulement une action corrosive sur les métaux et n'attaque pas la peau.

   Un autre avan- tage résultant de l'usage du fluorure d'ammonium est que ce dernier est complètement régénéré, exception naturellement faite des pertes inévitables qui se pro- duisent au cours du travail. 



   Les deux cas signalés   ci-dessus à   titre d'exem- ple ne constituent pas une limitation de l'objet de l'invention et celle-ci s'étend à toutes les métnodes qui peuvent en dériver.

Claims (1)

1. RESUME L'invention concerne la préparation de composés d'aluminium; en particulier des cnlorures et de l'alumine en partant de matières premières contenant l'aluminium sous ses multiples formes naturelles l'opération étant <Desc/Clms Page number 10> conduite pour obtenir successivement des fluorures, puis des cnlorures du métal.

   Accessoirement, l'invention vise la production d'un gel de silice et d'un résidu ricne en potasse.

   Suivant l'invention les matières premières contenant de l'aluminium, oridinairement du silicium, ainsi que d'autres nasaux, potassium, titane, etc. , , de préférence sous forme d'oxydes divers sont transfor- mées en mélanges complexes de s@lico-fl@@rure d'ammonia- que et d'autres fluorures métalliques, de préférence, sous l'action du fluorure ou du bifluorure d'ammonium. ar chauffage on isoleles composés de silico-fluorure d'ammonique,'les composés de vanadium et de titane s'il y en a et il reste des fluorures métalliques, tout par- ticulierement ceux d'aluminium et de potassium, De l'am- maniaque se dégage pendant 1'opération et on le recueil- le.

   Les composés de silice-fluorure d'ammoniaque recueil- lis sont traités avec de l'eau et de l'ammoniaque et donnent un gel de silice et du fluorure d'ammonium que l'on épure et recueille. Les fluorures métalliques sont traités avec de l'acide chlorhydrique gazeux et de l'ammonique et convertis en cnlorures. Le fluorure d'ammonium et le cnlorure d'aluminium sont volatilisés et séparés et on récupère l'ammonium.

   Le cnlorure d'aluminium, peut ensuite être transformé en alumine par l'action de l'eau avecforma- tion d'acile chlorhydrique gazeux que l'on recueille.

   Lorsque les matières premières contiennent des oxydes d'aluminium et autres on peut les réduire soit avant, soit après ou même pendant la pnase de transformation en fluorure à l'aide de substances ré- ductrices gazeuses ou autres par exemple à l'aide de l'acide fluornydrique produit au cours de l'opération elle-même. <Desc/Clms Page number 11>

   On peut encore opérer:'avantageusement de la manière suivante : mélanger la matière première dite plus naut à une solution de fluorure d'ammonium, cnauf- fer au-dessus de 34 pour évaporer l'eau et ensuite por- ter à 300 pour former et cnasser les composés silico- fluooro-ammoniacaux, qui sont rassemblés et traités par l'eau et 1'ammoniaque en vue de la formation de gel de silice et de fluorure d'ammonium;

   le résidu de la distillation des composés de silicium est cnauffé entre 400/500 et traité avec de l'acide cnlornydrique gazeux annydre et de 1'ammoniaque pour transformer les fluorures métalliques en cnlorures avec formation de fluorure d'ammonium lequel est éliminé avec le cnlorure d'ammonium ; on sépare ces deux composés et on cohdense le chlorure d'ammonium.

   Le proeessus décrit ci-dessus fonctionne en circuit fermé; il a été décrit à titre d'exemple mais il est évident que l'invention s'étend à toutes les méthodes dérivées dans lesquelles on produit l'aluminium par transformations successives en fluorures puis en EMI11.1 c nlorures.