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Perfectionnements aux procédés et aux appareils pour la production de composés chimiques et de métaux à partir de matières impures.
Certaines réactions chimiques s'effectuent seule- ment avec difficulté à cause des propriétés physiques des agents en réaction, C'est le cas par exemple lorsque le fer doit être enlevé entièrement des oxydes d'autres métaux, par exemple de l'aluminium, du titane, du béryllium, du zirconium et du baryum, Un autre problème difficile dans l'industrie chimique est la fabrication de chlorures anhydres qui sont utilisés dans la production électrolytique de métaux comme le magnésium et l'aluminium et leurs alliages.
Suivant la présente invention, ces réactions sont facilitées par le fait qu'on transforme la matière première
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en une solution contenant des chlorures ou d'autres sels halogénés, des sulfates ou des nitrates ( ou même :l'autres sels tels que des acétates ou descitrates) et qu'on mélange alors la solution à des substances organiques solubles qui, lorsqu'elles sont chauffées, laissent seulement un résidu de carbone, par exemple des hydrates de carbone comme le sucre, le glucose, le sucre de lait, le sucre de bois, l'amidon ou des matières analogues. Ces substances peuvent être ajoutées soit sous la forme solide, soit dissoutes dans un dissolvant, comme l' eau. La quantité à ajouter dépend d'un certain nombre de circonstances et est déterminée empiriquemet.
Le but de l'addition de sucre, par exemple, est de prodmire un mélange moléculaire de carbone dans l'oxyde ou l'oxychlorure qui est obtenu par l'évaporation subséquente et la calcination des solutions primaires qui peuvent par exemple contenir du chlorure d'aluminium mélangé à du chlorure de fer et/ou du chlorure de magnésium. La substance organique ajoutée est ainsi carbonisée produit un mélange très intime de carbone et rend ainsi les molécules du mélange d'oxyde poreuses. Ce résultat est très avantageux dans le traitement subséquent en vue de produire les composés désirés comme par exemple de l'aluminé exempte de fer ou des chlorures anhydres par chauffage et traitement par des acides et des gaz.
Pour la production d'alumine pure exempte de fer, par exemple, dans la fabrication de l'aluminium conformément au procédé de la présente invention, de l'argile de la bauxite, du granit, du feldspath ou une matière alumineuse analogue est calciné à une température telle que toute la silice présente est rendue insoluble. L'alumine et les autres composés solubles comme le fer, le potassium, le sodium+ le calcium, etc, sont alors disssous par exemple dans l'acide chlorhydrique et la silice est enlevée par filtration. La
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solution claire résultante est mélangée à une quantité suffisante de sucre ou de solution de sucre;, après quoi l'acide est expulsé, recueilli et concentré pour être employé dans une autre lixiviation.
La solution de l'alumine impure contenant du fer avec le carbone mélangé intimement, qui est ainsi obtenue, est évaporée et complètement séchée, puis le mélange est chauffé à une température telle que l'oxyde de fer est réduit en fer et que l'alumine est en même temps rendue insàluble pour l'extraction subséquente des métaux réduits.
Ce chauffage est exécuté dans une atmosphère inerte ou réductrice ( gaz de houille, hydrogène, gaz de gazogène, acétylène) après quoi la charge est refroidie, de préférence en l'absence d'air, et est traitée par un acide en vue de séparer le fer ou les impuretés analogues à l'état de sel de fero
La solution de sucre de bois peut par exemple être prodyite par traitement de bois par de l'acide chlorhydrique concentré, en suite de quoi une partie de la cellulose est transformée en sucre de bois enfermant une solution qui, si c'est nécessaire, peut âtre évaporée à un certain degré. La cellulose restante peut être travaillée pour la transfor- mation en pâte chimique, par exemple en la faisant bouillir avec de l'eau.
L'acide chlorhydrique nécessaire pour la fabri- catioh du sucre peut être obtenu au moins partiellement à partir des vapeurs de HCl qui sont émises lors de la calcina- tion des chlorures, la vapeur étant introduite directement dans une chaudière contenant de la cellulose de bois ( ou le bois), Des acides autres que l'acide chlorhydrique peuvent aussi etre employés.
Le fer peut également, si on le désire, être enlevé par l'introduction de chlore ou d'oxyde de carbone dans le mélange poreux chaud et réduit, de façon former des chlorures de fer volatils ou du fer carbonyk de fer'qui s'échappe à
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l'état de gaz. Le résidu de carbone peut évidemment être éliminé de l'alumine par chauffage à l'air.
Un autre but de l'invention est la production de chlorures anhydres tels que le chlorure d'aluminium, de magnésium ou de zinc.De semblables chlorures peuvent être obtenus, comme on le sait, par chauffage de composés oxygénés des métaux en présence de carbone et de chlore gazeux suivant l'équation ci-dessous :
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MgO + C * Cl = ligcl + 00 ou 2 2 Mgd H 0 + C = Mg G', + (;0 + H '
2 + 2 2 2, dans laquelle Mg désigne le métal n question.
Suivant la présente invention, cette réaction peut être utilisée pour obtenir des chlorures anhydres à partir d'une solution de chlorures. La manière spéciale de mélanger le, carbo- ne présente une importance particulière dans l'opération.
Dans un oxyde poreux ou un oxychlorure contenant du car- bone préparé comme on l'a décrit ci-dessus, du chlore gazeux est introduit à une température élevée, qui dans la préparation de chlorures non volatils, se trouve avantageuse- ment un peu en-dessous du point de fusion des chlorures anhydres. La réaction suivant l'équation mentionné ci-dessus s'effectue de façon à Transformer l'oxyde présent dans la charge en un chlorure et le carbone combiné à l'oxygène s'échappe et peut être utilisé comme agence réducteur ou comme combustible gazeux. Si le chlorure est volatil, comme par exemple AlCl,
3 il s'échappe par distillation.
Lorsqu'on doit préparer du AlCl pur anhydre, à partir de
3 l'argile, de bauxite ou d'une matière première analogue, la matière première est grillée 'a environ 800Q C en vue de rendre la slice insoluble. La solution de chlorure débarrassée de silice mais contenant du fer, obtenue après traitement par de 7.' acide chlorhydrique, est transformée comme on l'a décrit
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ci-dessus en un mélange très poreux contenant du carbone. Par chauffage avec de l'acide chlorhydrique ou du chlore, on obtiert
AlCl qui peut être séparé de FeCl par sistillation fractionnée
3 3
Il est à remarquer qu'un surplus de carbone dans l'alu- mine réstante peut constituer un avantage considérable lorsque l'oxyde est employé pour la production d'aluminium métallique.
On considère que la présence de ce carbone pur dans le bain électrolytique réduit la consommation des électrodes en carDone.
1 kg. de l'électrode est habituellement consommé pour chaque kilo d'aluminium et les électrodes, qui sont coûteuses, contiennent également différentes substances étrangères., Le Al 0 pur contenant du carbone est par conséquent considéré
2 3 comme étant une excellente matière première pour la production d'aluminium.
Il peut arriver parfois qu'après l'achèvement de l'opération de réduction, il reste une certaine quantitéd 'oxyde de fer Fe 0 qui lors du traitement par un acide n'est
2 3 pas complètement éliminé. Dans ces conditions, la charge conte- nant encore du carbone est de nouveau réduite et traitée par un acide, le fer restant étant ainsi éliminé soigneusement par lavage. Cette opération peut être exécutée d'une manière , simple et peu coûteuse et peut par conséquent être répétée.
Conformément à une autre caractéristique de la présente invention, le mélange d'oxydes peut être soumis à un broyage prolongé et soigneux, en présence ou en l'absence d'un liquide comme de l'eau, en vue d'effectuer le mélange le plus intime du carbone tel que le sucre, le carbone, la suite, de pin, le noir de fumée, l'amidon, le graphite colloïdal, etc, nécessaire pour la réduction, pourvu que ces substances ne contiennent pas de constituants insolubles tels que
SiO2. Il est possible de partir directement d'une matière première alumineuse et si cette dernière contient de la silice
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elle peut être enlevée par addition d'acide fluorhydrique à l'acide de traitement.
La charge ne sera pas dans ce cas mélangée aussi intimement que lorsque le carbone est ajouté sous la forme d'une solution, mais au moyen de l'opération de réduction répétée, alternant avec un enlèvement subséquent des métaux, le Al 0 sera néanmoins exempt de fer.
2 3
Suivant le procédé de la présente invention, de la bauxite t ou d'autres minéraux tels que la leucite, la labradorie, le feldspath et le granit, contenant du fer, de l'aluminium, du silicium et du potassium, peuvent être traités de façon à rendre la silice complètement insoluble par calcination de la matière première à environ 700-800 C, tandis que l'alumine reste comme constituant facilement soluble et est obtenue à l'état de solu- tion saturée ou surstturée. L'alumine est alors refroidie à une température appropriée, par exemple au moyen d'une solu- tion qui doit être évaporée ou dans un autre appareil de refroidissement, La solution de chlorure est préparée à partir de celle-ci suivant le principe du contre-courant,
sous pression et par l'addition d'acide chlorhydrique gazeux, en vue d'empêcher que la solution produite soit trop diluée, ce,qui rendrait l'évaporation subséquente coûteuse et difficile. parmi différentes espèces d'argiles on peut Utiliser également l' argile Ancyclus qui contient outre une grande quan- tité de SiO, des quantités considérables d'aluminium, de
2 potassium, de fer et de calcium. Lors du traitement de cette argile, le chlorure de potassium, peut suivant la présente invention, être enlevé par cristallisation de la solution de chlorure,, La quantité de constituants solubles aux acides dans l'argile Ancylus nécessite l'emploi d'une grande quantité d'acide et il est par conséquent essentiel que 1'acide soit régénéré d'une manière soigneuse et peu coûteuse.
Lorsque la teneur en fer est très élevée, comme dans le cas de la bauxite
1 rouge et de l'argile Ancylus, il est désirable d'enlever le
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fer au m&ins partiellement par l'addition de carbone à l'argile brute, lorsqu'une réduction de l'oxyde ferrique se fait lors de la calcination. Suivant une variante, on peut introduire un gaz réducteur, par exemple de l'hydrogène eu de l'oxyde de carbone, qui à une température plus basse, réduit le fer mieux que le carbone seul., Le fer résultant est alorà éliminé d'une
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façon approprmée,par exemple magnétiquement ou à l'état de carbonyl de fer.
Lors de la dissolution et de l'enlèvement du fer de la charge réduite, il se forme une quantité considérable d'hydrogène.
Ce gaz est recueilli et utilisé pour différentes applications.
Le fer dissous peut également être enlevé, par exemple par précipitation et hydrolyse, ce qui peut être effectué, si on le désire, dans la solution de chlorure primaire, et les autres substances qui doivent etre enlevées du mélange d'alumine et de carbone avant ou après que le fer est séparé, peuvent être utilisées dans d'autres procédés. La silice par exemple, obtenue à partir d'argile, de granit, de feldspath, etco peut être fondue avec de l'alumine pure et de la potasse à une température très élevée pour former un excellent verre. Le potassium du granit ou du feldspath peut par conséquent être utilisé de cette manière.
La transformation de la solution primaire de chlorure en un mélange d'oxydes et de carbone moléculaire est une opération particulièrement importantteo Ce mélange peut être obtenu de différentes manières et des appareils évapora- toires et des fours de calcination de différentes constructions connues peuvent être employées avec ou sans vide; par exemple de simples cuves d'évaporation avec des dispositifs d'agitation ou des constructions plus compliquées peuvent être employées Elles doivent toutefois être faites en une matière résistant aux acides, par exemple du fer contenant du silicium;, des alliages de fer avec du chrome ou du nickel, de l'antimoine, ou en partie en
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fonte.
Ces appareils doivent en outre être pourvus d'un moyen d'éliminer et d'utiliser les vapeurs acides obtenues lors de la décomposition. Ces vapeurs acides peuvent être condensées et recueillies ou bien elles peuvent être directement introduites dans la matière première en vue de produire une nouvelle, solution de façon qu'il se produise un cycle d'opérations.
L'évaporation peut être entreprise en l'absnece d'air et la chaleurdans la matière calcinée peut être utilisée plus ou moins directement par le passage de la matière chauffée dans la solution ou autour de celle-cimou vice- versa, par exemple au moyen de serpentins tubulaires ou d'une vis de transport, ou autrement, conformément au principe du contre-courant.
La solution fortement concentrée ou sursaturée de chlorure par exemple, avec le sucre dissous ou la matière analogue, peut être atomisée dans une tour ou une cheminée ou évaporée dans des fours, par exemple du type "Herreshof" des dispositifs mélangeurs et transporteurs tournants ou des racloirs à mouvement de va-et¯vient étant employés dans ceux-ci.
La solution peut également être évaporée dans un four tubulaire consistant en un ou plusieurs tambours horizontaux ou plus ou moins inclinés, éventuellement rotatifs, pourvus de transporteurs en forme de vis ou d'une autre forme appropriée, qui déplacent le mélange vers l'ouverture de sortie avec séchage simultané. Les tambours peuvent être disposés en série côte à côte ou l'un au-dessus de l'autre de telle façon que la matière transportée est évacuée, soit directement, soit au moyen d'un tube, d'un tambour au suivant. La solution peut également .être répandue sous la forme d'une couche mince sur la surface d'un tambour ou d'un disque rotatif chauffé.
Si on le désire, le disque peut être fixe, la solution étant appliquée sur le disque par l'intermédiaire d'une tuyère qui est déplacée au-dessus du disque au moyen d'un bras de support rotatif.
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La couche séchée est alors enlevée par des couteaux ou des racloirs appropriés, Les oxydes avec le carbone moléculaire mélangé peuvent être amenés à l'état chaud dans une cheminée ou un organe équivalent, directement combiné à l'appareil évaporatoire, en vue d'être chauffés pour le traitement par le gaz ou la réduction. La température est ici portée à 900-1100 ou plus, et maintenue à cette valeur jusqu'à ce que les oxydes, par exemple de fer, soient complètement réduits, en métal d'autres oxydes, par exemple ceux d'aluminium, étant rendus insolubles dans les acides, L'opération de réduction se fait plus rapidement si le mélange es poreux est comprimé.
La charge peut ensuite être envoyée dans une chambre de refroidissement ou une chambre analogue et être déchargée dans des récipients clos contenant un acide ou même traitée directement par un acide.
Le récipient peut dans ce dernier cas être remplacé par la cheminée mentionnée plus haut. L'acide provoque l'enlèvement des métaux réduits tels que le fer et éventuellement d'autres substances comme les alcalis et les métaux alcalino-terreux.
Les oxydes non dissous tels que Al O,avec le carbone en mêlant
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3 sont alors lavés et peuvent être employés pour la production de métaux dans lesquels le carbone peut être brûlé si c'est nécessaire.
En vue d'obtenir l'alumine aussi exempte de fer que possible, il est important de mettre le mélange réduit à l'abri de l'air et de la vapeur avant qu'il soit amené eh contact avec l'acide destiné à dissoudre le fer, vu qu'au- trement la régénération de l'oxyde de fer s'effectue et la dissolution du fer devient plus difficile. Il est à remarquer que l'addition d'azote ou de gaz contenant de l'azote au mélange fortement chauffé d'oxydes et de carbone provoque la formation de nitrures de fer ou d'aluminium ou même de cyanures si l'on traite un mélange d'alcali et de carbone.
Sui- vant la présente invention de la bauxite, par exemple, peut être soumise à l'action répétée d'une température élevée en présence
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d'un agent réducteur ( gaz ou carbone intimement mélangé en quan- tités suffisantes pour une réduction répétée) en alternance .avec une lixiviation par un acide ( HCl) ce qui élimine le fer ou les corps analogues. La silice qui peut être présente peut aussi être enlevée si l'on emploie de l'acide fluorhydrique.
Les acides peuvent naturellement être régénérés. Si de l'oxyde de carbone est ajouté au mélange réduit lorsqu'il fait produire par exemple du fer ou du nickel métallique et si la température est correctement réglée, il est possible d'enlever le fer de l'alumine sous la forme de carbonyl de fer à partir duquel du pur fer peut aisément être produit d'une manière connue quelconque.
Le procédé suivant la présente invention peut être employé pour la production de composés purs de différents métaux ou des métaux eux-mêmes à partir de matières premières qui contiennent a la fois des métaux amphotériques tels que l'aluminium, le béryllium, l'étain, le zinc, le chrome, le manganèse, le molybdène le vanadium, l'yttrium, et des métaux non amphotériques tels que le fer, le cuivre, le nickel, et le cobalt, d'une manière peu coûteuse et sans réactifs coûteux.
Un procédé suivant la présente invention consiste à combiner un traitement par un acide à un traitement basique qui s'effectue de façon continue avec régénération de l'acide et par l'emploi de chlorures alcalins, spécialement le chlorure de sodium peu coûteux, à la place d'autres chlorures alcalins et/ou alcalino- terreux comme le chlorure de baryum.
La fabrication de composés d.'aluminium purs à partir d'argile brute contenant de la silice et du fer va maintenant être décrite. L'argile est grilllée soigneusement à 800 C, par exemple dans un four électrique comportant un chauffage à résistance et pourvu d'un moyen pmur la récupération de la chaleur, et elle est alors lixiviée avec HCl, ce qui donne une solution de chlorure exempte de silicium, consistait principale- ment en aluminium et en fer.
Dans la solution on introduit un
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chlorure alcalin, de préférence du chlorure :le sodium, et on le dissout en quantité plus grande que ce'le équivalente? la teneur en aluminium de la solution., Pendant l'opéra- tion l'aluminium est transformé au moyen du chlorure de sodium en aluminate de sodium, le chlorure de sodium devant être décomposé.
ceci est effe ctué au moyen de gaz d'acide sulfu- reux SO ou SO + O, qui décompose le chlorure de sodium
3 2 pour former un sulfate, lequel est décomposé dans une zone du four plus chaude que celle utiliséeo Lors de la décomposi- tion il se reforme les mêmes gaz qui agissent sur une nouvelle quantité de chlorure de sodium et une nouvelle quantité d'aluminate de sodium est en même temps forcée à partir de l'alumine et du reste du sulfate.
Il est connu que l'alu- mine avec du sulfate de sodium peut être transformée en ,
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aluminate de sodium .0 Al 0 + Xallo m 2 TUa.A3. -8- 30 0
2 3 2 2 2 Il est connu également que cette réaction est facilitée lors- qu'un sulfure ou du carbone est présent, parce que le sulfate est ainsi réduit en sulfure, Le pourcentage de sulfure de doit pas dépasser une valeur déterminée parce qu'un peu de fer est dissous par celui-ci et 1 aluminate est rendu impur lors de la lixiviation avec de l' eau.
.A/la solution de chlorure on ajoute une quantité appro- priée d'une matière contenant du carbone, par exemple des
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hydrates de carbonlubles tels que le sucre , le glucose, à dextrine, le sucre de Dois ou la mélasse. Par l'adjonction de semblables substances qui lors du chauffage subséquent fournissent un résidu de carbone pur, on forme un mélange très poreux qui est facilement pénétrable par les gaz nécessaires pour les réactionso Le carbone et les métaux réduits qui peuvent être présents sont tous actifs comme catalyseurs et accélèrent ainsi la réaction.
La solution est évaporée au moyen des dispositifs évaporatoires mentionnés ci-dessus, après quoi elle est introduite de acon continue du
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périodiquement dans une cornue ou un appareil équivalent qui peut être disposé verticalement, horizontalement ou incliné, ou en partie verticalement et en partie inclinée.
Il n'est pas essentiel que la cornue soit rendue étanche à l' air. La cornue est chauffée extérieurement et la température doit être plus élevée à une extrémité qu'à l'autre, les gaz passant à partir de la zône la plus chaude,de façon à fournir entièrement le surplus de chaleur à la cornue et à sa charge. La charge est transportée à travers le four et graduel- lement évaporée et calcinée, la température étant élevée de façon continue, Le mélange pulvérulent solide est évacué par l'autre extrémité du four et est dissous dans l'eau.
Une quantité déterminée de sulfate de sodium est mélangée en vue d'introduire les oxydes de soufre requis.
Ces derniers peuvent toutefois être introduits aussi à tat gazeux. Lorsque le mélange est transporté à travers la cornue, il rencontre les gaz d'ahydride sulfureux mis en liberté dans la zône la plus chaude et qui sont continuelle- ment absorbés par la solution fraîche introduite.
Bien que la plus grande partie du gaz consiste en SO , il y a néanmoins une certaine quantité de SO + 0 qui
3 ' 2 est obtenu par dissociation de SO. Il est par conséquent
3 désirable d'ajouter un agent oxydant tel que le bioxyde de manganèse ou l'acide nitrique, par exemple sous la forme de salpêtre ou d'oxygène ou d'air, de façon que SO soit
3 régénéré au moins dans la zone liquide et qu'on évite tout départ de SO . La décomposition du chlorure de sodium est ainsi facilitée et l'acide chlorhydrique obtenu à partir de celui-ci ou à partir de la décomposition des chlorures de fer et d'aluminium est expulsé et employé alors pour dissoudre de nouvelles matières premières.
L'acide chlorhydrique peut également être absorbé dans du phosphate brut ou bien être employé pour la fabrication d'acide chlorhydrique commercial
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ou pour toute autre application. Au lieu d'argile on peut employer la bauxite, la leucite, la labradorite, etc, com- me matières premières. S'il y a en présence de l'oxyde de potassium ou alcalino-terreux,, on les obtient sous la forme d'aluminates.
On peut traiter suivant le procédé de la présente invention différentes matmères comme par exemple des minerals contenant du zinc, du cuivre, du chrome, ou du molybdène, des déchets de tôle étamée, et des matières analogues.
A partir de matières premières contenant du lithium telles que la pétalite, la lépidolite, le mica, du lithium métalli- quepeut être obtenu de la même manière. On peut enlever l'oxyde de fer en dissolvant l'aluminate dans de 1 eau et de l'alumine pure peut être tirée de la solution. on peut préparer également de la soude caustique, du carbonate de soude et de la cryolithe par exemple par dilution ou par addition d'oxyde de carbone ou d'acide fluorhydrique.
L'alumine obtenue est exceptionnellement pure et peut être employée comme matière première pour la fabrication d'alu- minium métallique. D'autres métaux peuvent également être obtenus de cette manière.
Les dessins annexés montrent différentes formes d'appa- reil convenant pour la réalisation de l'invention d'une manière continue. IL va de soi toutefois que l'inven- tion n'est pas limitée aux formes particulières d'appareils représentées aux dessins., Différents éléments des appareils peuvent être disposés en combinaison variées.
Dans les dessins
La fig. 1 est une coupe d'un appareil dans lequel un tambour rotatif chauffé est employé pour l'évaporation et la calcination de la solution du chlorure.
La fig. 2 montre un disque rotatif dans le même but.
La fig. 3 est une coure d'un four dans lequel est
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disposée une cornue en une matière résistant aux acides.
La fig. 4 montre une forme modifiée de ce four, pourvue d'un plongeur pour transporter la charge à travers la cornue.
La fig. 5 est encore une autre variante du four.
La fig. 6 est un schéma montrant le principe du procédé suivant l'invention.
A la fig. 1 on a désigné par 1 un tambour rotatif monté sur un arbre horizontal 2 et fait en une matière appropriée telle que le fer ou un alliage de fer et de chrome. La solution de chlorure fortement concentrée qui doit être évaporée et calcinée est projetée ou appliquée autrement sur la surface extérieure du tambour.
Le tambour peut également plonger dans le liquide de façon q'une mince couche adhère à la surface se mouvant vers le haut du tambour, couche qui est détachée de cette surface par un couteau.La solution est introduite au moyen d'une tuyèere 3 en venant d'un récipient 4 par un tuyau 5, en venant*de la partie de l'installation où la matière première est lixiviée. te tambour 1 est entouré d'une chemise 6 qui est chauffée au moyen de brûleurs 7 à gaz, '19, huile ou à poussier de charbon. Il est possible également d'employer pour le chauffage les gaz perdus provenant du four de réduction.
La température dans les chambres de combustion 8 est réglée de façon qu'une température d'au moins 300-600 C soit atteinte sur la surface du tambour en vue d'obtenir une évaporation et une calcination suffisamment rapide du liquide de chlorure et de carbone. Les produits de la combustion passent par les conduits 9 pour être utilisés pour l'évaporation de la solttion de chlorure formée dans la suite. Le revêtement d'oxydes et de carbone est soigneuse.. ment détaché du tambour par exemple en 11 au moyen d'un couteau 12 ou racloir qui est pressé contre la surface du tambour. Le mélange enlevé su tambour, qui doit être sec,
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tombe dans une chambre de compression 13 es est alors refoulé au moyen de plongeurs ou de vis de transport 14 dans des cornues 15 faites en une matière résistant à l'oxydation.
Les cornues sont chauffées dans une chambre de foyer 16 au moyen de brûleurs 17 pmur des combustibles solides, liquides ou gazeux. Les cornues peuvent également être chauffées électriquement au moyen de résistances 18. Il va de soi que les cornues peuvent être pourvues d'ouver- tures par lesquelles peuvent s'échapper les gaz ( CO, CO et éventuellement HCl). Les gaz peuvent, si on le désire, être envoyés dans la chambre du tambour en vue de former une atmosphère non oxydante et ils sont alors envoyés avec les vapeurs 3'acide à des dispositifs de refroidissement ou des dispositifs analogues, en vue de récupérer l'acide.
Il est également possible de faire passer les acides, récupérés, vers le haut pu vers le bas, à une température appropriée, direc- tement dans le récipient employé pour la préparation de la solution de chlorure en vue d'obtenir une circulation conti- nue économique du même aaideo Ces récipients peuvent être faits en fer pourvu d'un revêtement résistant aux acides, par exemple en caoutchouc ou en une résine synthétique, à l'intérieur, Les couvercles et les fonds peuvent également être pourvus de garnitures en caoutchouc pour permettre l'emploi de pression.
Le nombre de cornues employé dépend de la longueurdu tambour 1 et également du diamètre de celui-ci et de la vitesse avec laquelle le mélange peut être déplacé en vue de produire uhe réduction complète du fer.
La température intérieure doit y être êtres élevée, par exemple 1000-1100 C. Les gaz du foyer sont conduits à l'extérieur par une cheminée 19 ou autrement et la cheminée peut être pourvue d'un dispositif 20 pour le réglage dans le carneau.
La teneur en chaleur du gaz peut être employée pour l'évapora- tion de la solution de chlorurée Après que le mélange d'oxydes avec éventuellement le carbone mélangé à passé'lentement dans
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la cornue 15, le mélange est refoulé dans des boîtes 21 à l'extérieur du foyer. ces boites peuvent être munies de tuyaux amovibles pour l'introduction d'hydrocarbures liquides ou de gaz de telle façon qu'une atmosphère réductrice peut être maintenue pendant le transport de la boite vers le récipient à acide où le fer métallique doit être séparé de l'alumine.
L'extrémité ouverte de la Doite doit être entièrement fermée pendant le transport. Un tube 23 peut aussi être disposé dans le même but à l'extrémité de la cornue située en dehors du foyer. Ce tube peut également être employé pour éliminer les gaz de la cornue. Il est évidemment possible de combiner les cornues directement avec un récipient à acide 24, avec interposition entre .eux d'un dispositif de refroidissement approprié 25. La chaleur qui est enlevée au mélange en ce point peut être employée pour la production de vapeur ou des applica- tions analogues. Du tube de refroidissement 25, le mélange est introduit dans un conduit vertical au-dessus d'une ouverture 26 du récipient 24. Un registre coulissant 27 est remployé en vue d'introduire le mélange dans le récipient 24 en quantité déterminée.
Le récipient peut également être pourvu d'un registre 28. Comme le mélange est refroidi avant son introduction dans le récipient 24, une réoxydation du fer ne se produit pas avant le traitement par l'acide.
Du récipient 24, l'hydrogène mis en liberté passe par un tuyau 29 dans un dispositif collecteur. Le récipient lui-même peut , si on le désire, être pourvu d'une chambre collectrice.
A la fige 2, on a désigné par 30 un disque plat en une matière résistant aux acides qui est fixé à un arbre creux ver- tical 31 supporté dans des paliers à billes 32 et mis en rotation au moyen d'une transmission 33,34,35,36. Le disque 30 est pourvu d'un rebord 37 circulant dans une rainure 38 remplie d'une substance d'étanchéité telle que du sable. Sur
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l'arbre 31 est placé un autre disque 39 pourvu d'un rebord 40 qui se meut dans un dispositif d'étanchéité 41.
A travers la paroi 42 du foyer, la solution de chlorure contenant du carbone est introduiteau moyen d'un tuyau 43 et s'écoule sur le disque plat 30 qui est chauffé par un dispositif de chauffage 44 à une température de 500 C ou 600 C, de sorte que la solution de chlorure est transformée en un mélange d'oxy- de sec qui est détaché par un couteau tranchant45 Les gaz mis en liberté peuvent s'échapper par un tuyau 46 et l'oxyde qui est mintenant mélangé intimment à du carbone tombe dans la cheminée 31.
Le mélange d'oxyde est ici fortement comprimé au moyen du plongueur 47 et introduit dans un récipient 48., Ce récipient et également l'arbre 31 peuvent être pourvus d'un dispositif d'isolement pour la chaleuro Lorsque le récipient 48 est rempli, il est transporté au four de réduction et son contenu est chauffé à la température de réduction.. Il est également possible de prolonger l'arbre 31 vers le bas en vue d'obtenir une communication directe avec le four de réduction
Un dispositif d'étanchéité pour le gaz doit dans ce cas être disposé entre l'arbre tournant et la cornue.
La cornue peut communiquer à l'autre extrémité avec un dispositif de refroidissement où le mélamge est refroidi avant d'être amené directement, c'est-à-dire sans être exposé à l'air, dans un récipient à acide en vue de dissoudre le fer réduit.. La chambre du-four en-dessous du disque 39 peut être refroidie par de l'air comprimé.
Les produits de combustion venant du dispositif de chauf- fage 44 peuvent s'échapper par une ouverture 49 dans une cheminée ou bien peuvent passer dans un autre four pour la récupération de leur chaleur. La disposition mentionnée ci- dessus peut être renversée de telle manière que le disque est fixe et que la tuyère et le couteau sont mis en rotation. on a désigné à la fig. 3 par 50 une chambre de four et par 51 une cornue en une matière appropriée résistant aux acides
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qui est placée à l'intérieur de la chambre du four. Une vis de transport 52 en une matière résistant aux acides est placée dans la cornue. cette vis de transport est pourvue d'un arbre central solide et si on le désire, creux 53, qui peut tourner au moyen d'une roue 54 placée à son extrémité supérieure.
L'extrémité interne de l'arbre 53 peut être pourvue d'une vis supplémentaires 55 qui facilite le mouvement de la charge sèche à travers la partie étroite inférieure de la cornue.L'emploi'..d'une semblable vis donne la certitude que le mélange doit passer par un trajet relativement long à l'intérieur :le la cornue, ce qui accélère l'action réciproque intime entre la masse solide et le gaz ou les gaz qui produisent la réaction. Sur la cornue est disposé un tuyau 56 par lequel on peut introduire une solution de chlorure ( d'a- lum&nium de fer, etc) . La solution peut, si on le désire, être mélangée à une solution de sucre et par exemple du chlorure de sodium pour la préparation d'aluminate pur. Un tuyau 57 sert à la sortiede l'acide chlorhydrique, de la vapeur ou des matières analogues.
Un peu plus bas sur la cornue 52 on a disposé un tuyau 58 par lequel on peut introduire de l'acide nitrique de l'oxygène, :le l'air, SO, dans le mélange traité, périodique-
2 ment ou de façon continue. La cornue 52 est pourvue d'ue partie recourbée 59 par laquelle le mélange se rend vers une partie horizontale de la cornue pour y être soumis à un chauffage plus intense jusqu'à 1000-1100 C, et si c'est nécessaire, encore au-delà,. Le chauffage peut être effectué par la combustion de gaz ou d'un combustible solide pulvérisé aux brûleurs 60.
et Les produitsde la combustion passent dans et une chambre 61/de là dans une chambre 62 et s'échappement par un conduit 63. une vis 64 est employée pour transporter le mélange sec à travers la zône chaude, après quoi le mélange est receueilli dans un récipient approprié 65. De ce récipient le mélange peut être transporté au moye de la vis
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66 dans un récipient 67 où il est dissous dans l'eau ou lixivié dans un acide tel que l'acide chlorhydrique, si l'on prépare de 1'alumine pure.
A la fig. 4, on a désigné par 68 un plongeur mobile à l'intérieur de la cornue 51. Ce plongeur est pourvu d'un arbre creux 69 à 'travers lequel une solution de chlorure par exemple passe dans la zone chaude en-dessous du plongueur 68.
La solution est évaporée dans cette zône et devient plus ou moins visqueuse lors du départ de l'acide chlorhydrique gazeux.
Le mélange évaporé adhère dans une certaine mesure à la paroi de la cornue 51 et peut être refoulée vers le bas par
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le piston plongueur dont la surfaceinférieure peut être rendue concave. Si le bor du plongeur 68 a la forme d'un couteau 70, le mélange peut être facilement détaché de la paroi. Les gaz qui se forment, tels que HCl, s'échappèrent par un tuyau 71. La solution d'aluminate, si c'est de l'aluminate qu'il faut produire, peut être retirée du récipient 67et est alors traitée d'une manière connue en vue de produire de l'hy- drate d'aluminium, de la soude, de la cryolite ou une matière analogue.
Si de l'alumine ou des chlorures de fer, de calcium de magnésium ou de métaux analogues sont présents dans le récipient., la solution est enlevée et le résidu solide est lavé soigneusement.
A la fig. 5, les parties correspondant aux parties semblables des fig, 3 et 4 ont été désignées par des chiffres de référence correspondants.,
La solution destinée à être évaporée est introduite dans la cornue 51 par un tuyau 72 dont l'extrémité inférieure a la forme d'une tuyère :le distributeur 73. La partie inférieure de la cornue 51 est chauffée au moyen de brûleurs appropriés 74. La partie inférieure de la cornue 51 est reliée à un chenal 75 refroidi par un liquide de refroidissement approprié passant dans une chemise 76. Entre l'extrémité inférieure de la cornue 51 et l'extrémité supérieure du chenal 75
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on a prévu une vanne 77.
Une vanne analogue 76 est disposée entre la partie inférieure du chenal 75 et le récipient 67. Dans cette forme de réalisation également, unplongeur, une vis ou un organe équivalent peut être disposé dans la cornue dans.le but de transporter le mélange.
La fig. 6 montre schématiquement les différentes phases de l'opération, A désigne un four de calcination de construction appropriée qui peut être du type à récupéra- tion, avec ou sans chauffage électrique. L'argile brute, la bauxite pu la matière équivalente est chauffée à une température d'environ 800 C, qui est maintenue constante et ensuite, si on le désire après un refroidissement, elle est envoyée dans les tours de lixiviation B dont deux au moins sont nécessaires. Dans ces lourds l'alumine data laquelle la silice est maintenant rendue insoluble, est traitée par un acide, par exemple HCl, et il se forme une solution très concentrée de chlorure, solution qui est enlevée du résidu insoluble ( SiO ).
La solution est alors pompée dans le réci-
2 pient C et y est concentrée si c'est nécessaire, Ceci peut se faire sous un vide ou autrement et par exemple au moyen des vapeurs s'échappant de D. Une solution de cucre :le bois par exemple est ajoutée en même temps. La vapeur à'eau mise en liberté et éventuellement aussi HCl, sont recueillis et utilisésw Les solutions visqueuses de chlorures et de sucre sont introduites dans le four à évaporation et à calcina- tion D qui peut être chauffée électriquement, et y sont transformées en un mélange d'oxydes contenant du carbone, en présence d'air ou non. De grandes quantités de HCl et de vapeur d'eau, contenant beaucoup de chaleur, sont ainsi obtenus.
Le mélange d'oxydes est transporté de l'appareil D par un tuyau vers un four de réduction E et y est chauffée, par exemple électriquement, à la température requise de réduction de 1000-1100 C, ou plus. Comme Fe 2 0.3, esté transformé en
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fer métallique, le mélange consistant essentiellement en Al 0 , en fer et en carbone est conduit a travers un
2 3 dispositif de refroidissement F dans un récipient C où le fer doit être enlevé à l'état de solution de chlorure au moyen d'un acide ( HCl). Le résidu d'alumine et de carbone reçoit alors la suite du traitement.
La chaleur contenue dans les vapeurs provenant du four D peut être utilisée pour chauffer l'eau dans un générateur de vapeur H où le récipient C ou dans ces deux appareils, par exemple au moyen d'un serpentin tubulaire, avant de retourner aux tours B en vue d'être réintroduite dans le cycle des opérations. Dans certains cas du chlorure de sodium et du nitrate peuvent être introduits dans le récipient C si par exemple on désire transformer l'alumine, au moyen de chl orure de sodium, en aluminate comme on l'a décrit précédemment.
REVENDICATIONS.
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=+::+=B-=8-=*="I-=#-:::::+= 1/ Un procédé de production de composés chimiques ou de métaux qui consiste à mélanger une solution d'un ou de plusieurs composés métalliques ou sels, exempte de silice, à une substance soluble contenant du carbone et destinée lors du chauffage à laisser un résidu consistant sensiblement en carbone, à évaporer et à calciner la solution, si on le désire sous le vide, pour la récupération de l'acide combiné au métal, à une température telle que le résidu sec forme un mélange homogène rendu poreux au moyen de carbone moléculaire qui y est mélangé et à lixivier le résidu avec un acide ou à le traiter par un gaz destiné à réagir avec un ou plusieurs des métaux contenus dans le résidu.