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"Perfectionnements au procédé de traitement des roches leuciti.. ques au moyen de vapeurs nitreuses suivent un cycle continu".
Dans la préparation mécanique de la'leucite pour son traitement ultérieur avec le dessein d'un récupérer les sels de potasse ou de soude,ainsi que l'alumine,une fraction consis àérable du minerai se trouve inévitablement réduite en poudre ou en grains très fins de sorte qu'il est d'autant plus diffi aile de le,soumettre à l'action des acides suivant le mode que l'on emploie habituellement.
Cependant,le demandeur a constaté que la leucite en poudre est non seulement facilement attaquable par les acides en solu.. tion,de sorte que la potassa, l'alumine et le fer qu'elle contient
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se dissolvent complètement en dix minutes dans l'acide nitrique à 35 degrés Baumé quand on opère à une température comprise en- tre 80 et 100 degrés centigrades,mais qu'elle est également at- taquable par les acides à l'état de vapeurs et par exemple qu'elle est facilement attaquable par les vapeurs d'acide ni, trique et par les acides contenant des vapeurs nitreuses en présenced'air et de vapeur d'eau.
Apres l'attaque la masse obtenue, qui consiste en 'Un mélarge de nitrate de potassium,de nitrate d'aluminium, de fer et de silice avec quelques légères impuretés,peut être séchée et employée à l'état sec, en utilisant la totalité de l'acide nitrique employé.
Mais si l'on désire séparer le nitrate de potassium à l'état pur, après avoir séché la masse,il est nécessaire de chauffer le tout à une température dépassant 140 degrés centigrades; de cette façon les nitrates d'aluminium et de fer se décomposent en dégagent des vapeurs nitreuses,et l'on obtient comme résidu un mélange extrêmement divisé de silice, d'alumine et d'oxyde de fer, tous ces produits étant insolubles dans l'eau,en même temps que le nitrate de potassium lequel étant soluble peut être enlevé par lixiviation.Sur une tonne de leucite contenant 17 % de K2 ainsi traité,on récupère 360 kilogrammes de nitrate.
La fraction d'acide nitrique employée qui de la sorte reste fixée sur le potassium est utilisée,mais pendant le chauf- fage dans le but de décomposer le nitrate d'aluminium et le nitrate de fer, ainsi qu'on l'a déjà établi,il se dégage égale- ment de l'acide nitrique,en même temps que des vapeurs nitreuses et.de l'eau,et la fraction d'acide nitrique employée à l'origine pour attaquer le minerai,laquelle correspond à cet acide nitrique et à ces vapeurs ni treuse s, serait perdue.
Mais,ainsi quon l'a déjà établi,la'leucite en poudre peut être attaquée efficacement, non seulement par l'acide nitrique
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' en solution, mais aussi par l'acide nitrique à l'état de vapeurs 'et par de simples vapeurs nitreuses en présence d'air et d'eau avec une récupération de 97% d'acide nitrique; selon la présente invention.ces vapeurs,qui se dégagent durant la décomposition à ses des nitrates de fer et d'aluminium,sont utilisées aussi en les faisant agir de manière convenable sur une nouvelle quantité de leucite- à traiter,
Bien entenduil est nécessaire de faire en sorte de remplacer la quantité d'acide nitrique que l'on a mise,lors du traitement initial,pour former le nitrate de potassium...
Mais,en se basant toujours sur le fait constaté par le deman- deur, que la leucite est facilement attaquée par l'acide nitrique à l'état de vapeurs et par les vapeurs nitreuses, le coût de la opération peut être grandement abaissé en employant pour attaquer la leucite-,au lieu d'acide nitrique en solution aqueuse comme on le trouve dans le commerce, les vapeurs nitrau- ses qui servent à le préparer,
Le traitement de la leucite de la manière ci-dessus exposée peut de ce fait être avantageusement ajouté aux fabrications , d'une usine ayant pour but la fixation de l'azote atmosphéri... que et qui utilise l'arc éleotrique,soit pour oxyder l'ammo- niaque, soit pour traiter l'air atmosphérique,Dans les deux cas,
on obtient comme produits immédiats des gaz chauds'qui doivent être refroidis et qui contiennent de l'acide nitrique, des va- peursnitreuses et de la vapeur d'eau dans des proportions qui varient selon les circonstances. Les procédés pour la trans- formation de l'azote combiné ainsi obtenu en acide nitrique commercial exigent une installation très coûteuse et,en outre, l'acide nitrique ainsi obtenu doit finalement être combine avec une base afin que l'on puisse l'employer comme engrais dans 1 agriculture.
Selon la'présente invention.la seconde partie du traitement @ devient inutile;les vapeurs contenant l'ezote atmosphérique
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combiné sont ajoutées aux vapeurs qui se dégagent du fait de la décomposition par voie sèche des nitrates d'aluminium et de fer et on les fait agir sur la leucite.
De cette façon il n'y a aucune perte en acide neutrique du fait que la fraction non fixée sux le nitrate de potassium est utilisée de nouveau quand une nouvelle charge de leucite est attaquée et le procédé peut être Employé suivant un cycle continu..
En'fait,dans ce but, il est seulement nécessaire d'employer un four constitué, ainsi qu'il sera mieux expliqué ci..après, par un long tube tournant du genrede ceux employésdans la fabrication du ciment,dans lequel on introduit la leucite à l'une des extrémités tandis qu'elle sort du four à l'autre extrémité;ainsi elle subit d'abord l'attaque de l'acide,ensuite elle est séchée et enfin calcinéeafin de décomposer les nitra- tes de fer et d'aluminium :
les valeurs qui se dégagent dans cette dernière phase sotnemmenées pour agir en même temps que les vapeurs nitreuses supplémentaires sur la leucite que l'on doit décomposer,
Dans le cas où les vapeurs nitreuses supplémentaires pro- viennent d'une installation de fabrication d'ammoniaque, l'in- stallation elle-même peut être simplifiée, et le prix de revient réduit,en effectuant l'oxydation de l'ammoniaque au moment de son introduction dans le four de la façon suivante
On fait passer l'ammoniaque,mélangée à une quantité conve- nable d'air; sur un catalyseur préparé suivant les méthodescon- nues,et elle donne un mélange complexe d'acide nitrique,de va- peurs nitreuse et de vapeur d'eau.
Ce mélange peut être envoyé chaud directement dans le four tournant pour attaquer la leuci- te de qui permet d'éviter l'installation coûteuse nécessaire pour la fabrication de l'écide nitrique dans les fours,aussi bien que la dépense pour le chauffage du four tournant,
De même dans le cas où il s'agit de fixer l'azote dans un four à arc électrique,les vapeurs nitreuses produites peuvent
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être envoyées directement dans le four rotatif, et ces vapeurs suffisent à elles seules à chauffer le tournée qui économise le prix de chauffage. La leucite est introduite dans le
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four après humidî:rication,si 9 là est nécessaire ,par la quantité d'eau exigée pour que s'effectue régulièrement la réaetion avec les vapeurs nitreuses.
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On a représenté schématiquement pan moyen d'un ElJ#rqple dans le dessin a,.exé,un four rotatif pour la mise en pratique du procédé suivant la présente invention;àans oe dessin ; la figure 1 représente le four en coupe verticale lon- gitudinalettat2dis que la figure 2 en est une section transversale,
Ainsi qu'on peut le vodans le dessin,le four consiste en un long tube a formé par une paroi extérieure b qui peut être
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en tôle cltacieret par un revêtement intérieur en briques résistant à Inaction de l'acide nitrique.par exemple en. briques ' de siliee eu bien en plaques de fonte siliceuse ou de fonte émaillée;
d'aluminium ou de matière analogue.Ces briques ou ces plaques sont fixées au tube extérieur soit àu moyen d'un ciment de qualité convenable,soit au moyen de boulons.
La leucite à traiter est renfermée dans un réservoir d muni d'un agitateur e qui sert à brasser la leucite avec de
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l'eau ou avec l'acide nitrique, selon les circonstaaesavant son. introduction dans le four, Le réservoir dealimentation d est établi en une matière résistant à l'action de l'acide nitrictzeyil peut être muni de dispositifs refroidisseurs et servir à la condensation et à la combinaison chimique de l'acide nitrique, des vapeursnitreuses et de la vapeur l'eau, dans le but d'achever la récupération.
Si la leucite doit être introduite dans le four à l'état de
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poudre sècheile dispositif dt alimentation peut être constitué par une vis sans fin transporteuse; si elle est à l'état de pâte la leucite peut descendre du réservoir d par simple gravité
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en passant par le tuyau de'raccordement !, ou bien ce'passage peut être facilité grâce à une pompe rotative g.
La leucite qui arrive au four par le conduit traverse une première zone A refroidie extérieurement par un courant d'air ou de vapeur d'eau.La température de cette première zone peut être maintenue,par exemple,entre 100 et 20 degrés centi- grades,ou bien entre 100 et 90 degrés centigrades,suivant la façon dont on désire effectuer le traitement.
Si la température est maintenue entre 100 et 20 degrés, il conviendra,car à cette température se produit la condensa-' tion de presque toute la vapeur d'eau et de presque toute la vapeur d'acide nitrique arrivant de l'extrémité inférieure du f ourclt introduire la leucite à l'état de poudre presque sèche de façon à ne pas augmenter inutilement la quantité d'eau qui existe-
Si la température est maintenue entre 100 et 90 degrés centigrades,la vapeur d'acide et la vapeur d'eau ne se conden- sant pas,seront amenées à se condenser en passant à travers le conduit h établi sur le réservoir d'alimentation d.Dans ce cas la leucite est introduite à l'état de pondre dans ie réservoir d et brassée dans ce réservoir avec les vapeurs condensées,
ce après quoi on fera passer la pâte obtenue dans la première zône A du four au moyen de la pompe g.
Dans la première zone les vapeurs nitreuses,l'eau et l'acide nitrique en présence d'un accès d'air,attaquent rapidement la leucite.
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1 ja'leucite,décomposée en pà.rtie,atteb1Àen avançant lente- ment,,la seconde zône B du fouxcla-ae laquelle la'tempêrature est plus élevée,de 100 à 150 degrés,,et dans cette zone l'attaque est achevée et le séchage du produit obtenu commence.
Le mélange une fois séché atteint la troisième zône C qui est chauffée entre 150 et 400-500 degrés centigrades et dans laquelle se fait la décomposition des nitrates de fer et d'alimunium,
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Dans la zône B de séchage de même que dans la zone C de décomposition des nitrates on peut disposer des barres de métal à poste fixe ou bien placer du silex en vracen pierres ou en galets,qui,en établissant une solution de continuité dans la masse, empêchent la matière d'adhérer contre les parois.
Le four est chauffé par l'extérieur de la zone C;dans ce but une chambre de chauffage k,dans laquelle on peut brûler n'importe quel combustible,est disposée autour de cette zône.
Dans la zone B il est possible de chauffer au moyen des gaz résiduels, ou bien il peut suffire également d'établir un revêtement isolant 1:. imperméable à la chaleur.
Dans la zône A au contraire,le four est maintenu froid, soit par simple radiation en laissant son enveloppe sans re- vêtement,soit au moyen'd'un courant d'air et de vapeur d'eau.
A l'extrémité de la zône 0,le produit obtenu tombe dans une chambre de déchargement fermée m d' où. il est enlevé au moyen d'une vis sans fin transporteuse n.
Dans la chambre de déchargement se termine la conduite il qui amené les vapeurs nitreusesnécessaires pour le traitement, lesquelles se mélangent aux vapeurs nitreuses qui se dégagent dans la zône C et,en circulant avec ces dernières tout le long du four, rencontrent la leucite à traiter dans la zône .!,ou même se diffusent dans la leucite dans le réservoir d'alimen- tationd, S'il y avaitdans le cycle du traitement décrit ici,,un excès de vapeur d'eau, on pourrait,dans le but de le faire dis- paraêtre, procéder de façon à modérer le refroidissement de la première zône A du four, à arrêter temporairement l'admission d'acide nitrique par le conduit et à évacuer l'eau sous forme d de vapeur,
en faisant sortir cette vapeur du four par le tuyau d'évacuation.[ normalement fermé par une soupaper,
Le produit qui sort de la ohambre de déchargement m du four
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"Improvements in the process of treating leucitic rocks by means of nitrous vapors follow a continuous cycle".
In the mechanical preparation of the leucite for its further processing with the intention of recovering the salts of potash or soda, as well as the alumina, a substantial fraction of the ore is inevitably reduced to powder or very fine grains. so that it is all the more difficult to subject it to the action of acids according to the mode which is usually employed.
However, the applicant has found that powdered leucite is not only easily attacked by acids in solution, so that the potassa, alumina and iron which it contains
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dissolve completely in ten minutes in nitric acid at 35 degrees Baumé when operating at a temperature between 80 and 100 degrees centigrade, but it is also attackable by acids in the form of vapors and for example that it is easily attacked by nitric acid vapors and by acids containing nitrous vapors in the presence of air and water vapor.
After attack, the mass obtained, which consists of 'A mixture of potassium nitrate, aluminum nitrate, iron and silica with some slight impurities, can be dried and used in the dry state, using the whole nitric acid used.
But if it is desired to separate the potassium nitrate in the pure state, after having dried the mass, it is necessary to heat the whole to a temperature exceeding 140 degrees centigrade; in this way the aluminum and iron nitrates decompose, giving off nitrous vapors, and the residue is an extremely divided mixture of silica, alumina and iron oxide, all of these products being insoluble in water. Water, at the same time as the potassium nitrate which being soluble can be removed by leaching. On one ton of leucite containing 17% of K2 thus treated, 360 kilograms of nitrate are recovered.
The fraction of nitric acid employed which thus remains fixed on the potassium is used, but during the heating with the aim of decomposing the aluminum nitrate and the iron nitrate, as has already been established. nitric acid is also given off, together with nitrous vapors and water, and the fraction of nitric acid originally used to attack the ore, which corresponds to this nitric acid and to these vapors nor treuse s, would be lost.
But, as has already been established, powdered leucite can be attacked effectively, not only by nitric acid.
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'in solution, but also by nitric acid in the vapor state' and by simple nitrous vapors in the presence of air and water with a recovery of 97% of nitric acid; according to the present invention. these vapors, which are given off during the decomposition of iron and aluminum nitrates, are also used by making them act in a suitable manner on a new quantity of leucite- to be treated,
Of course, it is necessary to make sure to replace the quantity of nitric acid that was used during the initial treatment to form potassium nitrate ...
But, always basing itself on the fact observed by the applicant, that leucite is easily attacked by nitric acid in the vapor state and by nitrous vapors, the cost of the operation may be greatly reduced by employing to attack leucite-, instead of nitric acid in aqueous solution as is found in commerce, the nitrate vapors which are used to prepare it,
The treatment of leucite in the manner described above can therefore be advantageously added to the manufacture of a plant aimed at fixing atmospheric nitrogen ... which uses the electric arc, either for oxidize ammonia, either to treat atmospheric air, In both cases,
Hot gases are obtained as immediate products which must be cooled and which contain nitric acid, nitrous vapors and water vapor in proportions which vary according to the circumstances. The processes for the conversion of the combined nitrogen thus obtained into commercial nitric acid require very expensive installation and, moreover, the nitric acid thus obtained must finally be combined with a base in order to be able to use it. as a fertilizer in agriculture.
According to the present invention, the second part of the treatment becomes unnecessary; the vapors containing atmospheric nitrogen
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combined are added to the vapors which are given off from the dry decomposition of aluminum and iron nitrates and they are made to act on the leucite.
In this way there is no loss of neutric acid as the unbound fraction of potassium nitrate is used again when a new load of leucite is attacked and the process can be used in a continuous cycle.
In fact, for this purpose, it is only necessary to use a furnace constituted, as will be better explained below, by a long rotating tube of the type used in the manufacture of cement, into which is introduced the leucite at one end while it comes out of the oven at the other end; thus it first undergoes acid attack, then it is dried and finally calcined in order to decompose the iron nitrates and aluminum:
the values which are released in this last phase are taken to act at the same time as the additional nitrous vapors on the leucite which must be decomposed,
In the event that the additional nitrous vapors originate from an ammonia production plant, the plant itself can be simplified, and the cost price reduced, by carrying out the oxidation of the ammonia at when it is introduced into the oven as follows
The ammonia, mixed with a suitable quantity of air, is passed; on a catalyst prepared according to known methods, and it gives a complex mixture of nitric acid, nitrous vapors and water vapor.
This mixture can be sent hot directly into the rotary kiln to attack the leucite, which avoids the costly installation necessary for the manufacture of nitric acid in the kilns, as well as the expense for heating the kiln. turning,
Likewise, in the case of fixing nitrogen in an electric arc furnace, the nitrous vapors produced can
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be sent directly to the rotary kiln, and these vapors alone are enough to heat the tour which saves the cost of heating. Leucite is introduced into the
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oven after humidî: rication, if 9 there is necessary, by the quantity of water required so that the reaction with the nitrous vapors takes place regularly.
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There is schematically shown the mean side of a ElJ # rqple in the drawing a, .exé, a rotary kiln for the practice of the process according to the present invention; FIG. 1 represents the oven in vertical longitudinal section, whereas FIG. 2 is a transverse section,
As can be seen in the drawing, the oven consists of a long tube a formed by an outer wall b which can be
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in steel sheet and with an interior brick coating resistant to the inaction of nitric acid. siliceous bricks, indeed in plates of siliceous cast iron or enamelled cast iron;
of aluminum or the like. These bricks or plates are fixed to the outer tube either by means of cement of suitable quality or by means of bolts.
The leucite to be treated is enclosed in a tank d fitted with a stirrer e which serves to stir the leucite with
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water or with nitric acid, depending on the circumstances before its. introduction into the furnace, The supply tank d is made of a material resistant to the action of nitrictzeyil acid can be fitted with cooling devices and be used for condensation and chemical combination of nitric acid, nitrous vapors and steam water, in order to complete the recovery.
If the leucite is to be introduced into the oven at the state of
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dry powder feeding device can be constituted by an endless screw conveyor; if it is in the paste state, the leucite can descend from the reservoir d by simple gravity
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passing through the connection pipe !, or this passage can be facilitated by a rotary pump g.
The leucite which arrives at the furnace through the duct passes through a first zone A cooled externally by a current of air or water vapor. The temperature of this first zone can be maintained, for example, between 100 and 20 degrees centigrade. , or between 100 and 90 degrees centigrade, depending on how you want to carry out the treatment.
If the temperature is kept between 100 and 20 degrees, it will be appropriate, because at this temperature the condensation of almost all the water vapor and almost all the nitric acid vapor arriving from the lower end of the to introduce the leucite in the state of an almost dry powder so as not to unnecessarily increase the quantity of water which exists.
If the temperature is maintained between 100 and 90 degrees centigrade, the acid vapor and the water vapor not condensing, will be caused to condense by passing through the duct h established on the supply tank d. In this case the leucite is introduced in the state of laying into the reservoir d and stirred in this reservoir with the condensed vapors,
after which the dough obtained will be passed into the first zone A of the oven by means of the pump g.
In the first zone, nitrous vapors, water and nitric acid in the presence of an access of air, rapidly attack the leucite.
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1 ja'leucite, broken down into part, reaches slowly advancing, the second zone B of fouxcla-ae which the temperature is higher, from 100 to 150 degrees, and in this zone the attack is completed and the drying of the obtained product begins.
Once dried, the mixture reaches the third C zone which is heated between 150 and 400-500 degrees centigrade and in which the iron and aluminum nitrates decompose,
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In the drying zone B as well as in the nitrate decomposition zone C it is possible to have fixed metal bars or to place loose flint in stones or pebbles, which, by establishing a solution of continuity in the mass , prevent the material from sticking to the walls.
The furnace is heated from outside the zone C; for this purpose a heating chamber k, in which any fuel can be burned, is arranged around this zone.
In zone B it is possible to heat by means of the residual gases, or it may also suffice to establish an insulating coating 1 :. impervious to heat.
In zone A, on the contrary, the oven is kept cold, either by simple radiation leaving its casing uncoated, or by means of a current of air and water vapor.
At the end of zone 0, the product obtained falls into a closed discharge chamber m from where. it is removed by means of a conveyor worm n.
In the unloading chamber ends the pipe which brings the nitrous vapors necessary for the treatment, which mix with the nitrous vapors which are given off in the C zone and, circulating with the latter throughout the furnace, encounter the leucite to be treated. in the zone.!, or even diffuse into the leucite in the supply tankd, If there was in the cycle of treatment described here, an excess of water vapor, one could, in order to make it disappear, proceed in such a way as to moderate the cooling of the first zone A of the oven, to temporarily stop the admission of nitric acid through the duct and to evacuate the water in the form of vapor,
by removing this steam from the oven through the exhaust pipe. [normally closed by a valve,
The product leaving the unloading chamber m of the furnace
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