BE374757A - - Google Patents

Description

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  Procédé pour l'élimination du fer des sables quartzeux, des argiles et autres minéraux ferrugineux- 
La présente invention a pour objet un procédé per- mettant d'éliminer pour la plus grande partie, le fer con- tenu dans des minéraux souillés par des composés du fer. 



   Non seulement les terres silicées naturelles, (spé- cialement les sables quartzeux, et aussi le grès, le kiesel- guhr et autres) et les silicates (spécialement les argiles, et aussi le kaolin, le feldspath, les schistes argileux., les silicates de la série de la serpentine et de l'amphibole, tels que l'amiante et autres), mais aussi les matières non-sili- ceuses, comme par exemple la baryte et la célestine, ou les bauxites, peuvent être épurées par ce procédé, d'une manière simple et efficace. 

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   Pour enlever aux minéraux leur teneur en oxyde ferrique, on se sert, suivant le présent procédé, d'un mélange dissolvant, composé d'acide sulfurique et de sul- fate ferreux en proportion moléculaire. 



   De nombreux essais ont été faits pour effectuer la déferrisation de l'argile et   d'autresminéraux     à' l'aide   des acides inorganiques.Toutes ces méthodes rencontrent le même obstacle ; il faut employer des acides d'assez fortes con- centrations et en quantités excessives, pour accélérer le procédé de façon qu'il devienne techniquement praticable. 



  De telles pertes en acides en résultent, que le procédé n'est plus.économique. 



   Lorsqu'on emploie de l'acide chlorhydrique, c'est, en outre, le choix de la matière de l'appareillage qui cause des difficultés, puisque des matières métalliques sont à peu près exclues. Par l'acide sulfureux, le contenu en fer exis- tant dans les minéraux sous forme de phosphates, pyrites et d'hydroxyde ferrique est bien extrait, mais il n'en est pas de même des oxydes ferriques naturels qui, par vieillisse- ment, ont perdu leur pouvoir réactif. 



   Pour accélérer la déferrisation par les acides, spécialement par l'acide chlorhydrique du commerce., des argiles et autres terres et roches, on a proposé d'influen- cer catalytiquement la vitesse de réaction, en ajoutant une très minime quantité de sels ferreux. Dans ce procédé connu, une quantité d'environ 300 à 400 gr. de chlorure ferreux est employée pour 100 litres d'acide chlorhydrique concentré, ce qui correspond à une concentration inférieure à 0,3 à 0,4 %. 



   Si l'on dépasse ces proportions, la vitesse de réac- tion n'augmente plus. C'est donc le cas typique d'une catalyse. 

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  En outre l'acide chlorhydrique concentré tout seul dissout assez vivement de quantités considérables de composés oxygé- nés du fer. 



   L'invention est basée sur l'observation surprenante que l'acide sulfurique,   quoiqu'étant   un acide plus faible que l'acide chlorhydrique et qui ne dissout l'oxyde ferrique des argiles et d'autres silicates, quartz etc. que très lentement, même aux concentrations les plus appropriées, ou qui laisse la matière pratiquement inattaquée, constitue, combiné en proportion déterminée avec du sulfate ferreux, un réactif- dissolvant ayant des propriétés tout à fait modifiées. 



   L'acide sulfurique ayant une teneur de 0,3 à 0,4 % de sulfate ferreux, ne se distingue pas du tout, en ce qui concerne son efficacité comme dissolvant-épurateur, de l'acide sulfurique pur. C'est seulement à l'addition de quantités du sel ferreux beaucoup plus grandes, qu'une forte augmentation de la vitesse de dissolution commence,, qui progresse de plus en plus à mesure qu'on augmente la concentration jusqu'à la saturation. 



   La marche de ce procédé dépend naturellement dans une large mesure d'autres conditions, de la nature de la ma- tière première, de l'excès en acide sulfurique, de sa concen- tration et de la température à laquelle le traitement est effectué. Mais de nombreuses expériences ont permis de consta- ter qu'il faut baser le calcul de la quantité nécessaire de sulfate ferreux au moins sur la quantité d'acide sulfurique théoriquement exigée pour fixer l'oxyde ferrique présent dans le produit à épurer, et qu'il faut ajouter une quantité de sulfate ferreux cristallisé, d'au moins 1/5 de mole pour 1 mole d'acide sulfurique pour obtenir un mélange dissolvant efficace.

   Si la proportion de 3/4 jusqu'à 1 mole de sulfate   ferreux   une mole d'acide sulfurique est employée, il en 

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 résulte un acide sulfurique dilué qui, comme dissolvant pour des oxydes ferriques, est de la force de l'acide chlorhydrique concentré. 



   La coopération spécifique de l'acide sulfurique avec le sulfate ferreux peut s'expliquer par la formation des combinaisons complexes. Aussi bien des sels acides du type FeS04.   xH2S04   que des sels du type FeS04.Fe2 (SO4)3.xH2SO4 sont décrits dans les ouvrages de chimie. 



   La solubilité du sulfate ferreux étant faible à chaud, il est à recommander d'ajouter à la solution de sul- fate ferreux dans l'acide sulfurique dilué déjà au départ, une petite quantité de sulfate ferrique. De cette façon la solubilité du sulfate ferreux est portée à un multiple. 



   D'autre part cette observation, qui démontre éga- lement la formation des combinaisons complexes, donne la possibilité de récupérer très simplement l'acide résiduel résultant du procédé, et cela en traitant par des réducteurs, après que l'extraction est accomplie, la solution obtenue et séparée du produit épuré. La partie de sel ferreux, tenue en solution par le sel ferrique est ainsi précipitée et le sulfate ferreux est récupéré par cristallisation comme sous- produit. Le liquide séparé du produit déposé est une solu- tion concentrée de sulfate ferreux qui, après addition d'acide sulfurique, peut être réutilisée immédiatement dans le procédé. Grâce à cette régénération, d'assez forts excès d'acide sulfurique peuvent être employés, sans augmenter sensiblement le prix de revient. 



   Le produit déferrisé peut être facilement débarassé de toutes traces du mélange dissolvant par lavage. Par con- tre, quand on lave de l'acide chlorhydrique (même si l'acide   ,employé comme   dissolvant contenait du sel ferreux), il se 

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 produit une forte dissociation hydrolitique du sel ferrique engendré, spécialement aux surfaces mouillées, dissociation qui, même par de grands excès d'acide, ne peut pas être évi- tée, de sorte que pour obtenir un produit suffisament débar- rassé de fer, en tout cas des lavages réitérés avec de l'a- cide pur sont nécessaires.

   Cela aussi, - en dehors de la possibilité d'employer l'acide sulfurique dilué du commerce au lieu de l'acide chlorhydrique assez coûteux et des réci- pients métalliques, par exemple munis d'un revêtement de plomb - donne au procédé un avantage sur le procédé connu à l'aide de l'acide chlorhydrique accéléré catalytiquement, procédé qui d'ailleurs ne prévoit pas la récupération de l'a- cide résiduel. 



   Etant donné que, le traitement à l'acide sulfurique a pour effet de transformer les combinaisons alcalino-terreu- ses se trouvant dans la matière première, spécialement la chaux, en composés difficilement solubles, qui resteraient dans le produit épuré, il est à recommander de débarrasser préalablement les minéraux contenant de la chaux et de la magnésie, avant la déferrisation de la plus grande partie de ces substances. Si ces impuretés sont présentes sous forme de carbonates, cela peut être effectué en traitant la matière convenablement pulvérisée par une solution aqueuse d'acide sulfureux, par exemple en introduisant de l'anhydride sulfureux dans une suspension aqueuse du produit. Ce traite- ment peut se faire, soit à la pression et à la température ambiantes, soit à une pression et une température un peu élevées.

   L'introduction du courant d'anhydride sulfureux n'est continuée que jusqu'au moment où le développement de l'acide carbonique gazeux se formant d'abord est achevé, puis le mi- 

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 néral pulvérisé est séparé de la solution contenant les sels de chaux et de magnésie dissous sous forme de bisulfites. 



  Les oxydes alcalins sont aussi pour la plus grande partie, éliminés par cette épuration préalable. Aucune déferrisation notable, n'est produite par ce traitement qui, d'ailleurs n'a pas pour but d'enlever aux minéraux en question le fer. 



   Exemples de réalisation de l'invention: 
1. Déferrisation de l'argile. Après avoir éliminé à l'eau courante le sable de l'argile, celle-ci est mise en suspension dans un mélange dissolvant composé d'une combi- naison d'acide sulfurique dilué et de sulfate ferreux, et exposée à l'action de ce mélange en agitant pendant quelque temps à une température plus élevée. L'argule, séparée du liquide, est enfin débarrassée du sel ferrique adhérent par des lavages réitérés à l'eau pure ou à l'eau légèrement aci- dulée. Le liquide s'écoulant du produit épuré est traité par un agent réducteur et passe alors à la cristallisation. La solution de sulfate ferreux saturée à froid, qui reste, est par addition d'acide sulfurique, ramenée à sa teneur originale E et réemployée comme dissolvant. 



   Pour déferriser une argile, dont le résidu sec con- 
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 tenait 49,5% Si02, 561 % Al g 0 3,8 % Fe0, 0l % Moe oe3 % CaO, 0,2 % Na2O, 100 kilogrammes de cette argile furent traités sans autre épuration préalable, avec 200 kilogrammes d'un acide récupéré, arrivant chaud du réservoir régénérateur et ayant une teneur de 1   %   en sulfate ferrique et de 25 % en sulfate ferreux et qui, par l'addition d'acide sulfurique, avait été ramené à une teneur de 10 % en H2SO4, ce qui cor- respond aux proportions moléculaires d'environ 2 moles de   FeS04   pour une mole de   H2S04.   La suspension a été bien agitée et chauffée à 80 à 100 C. Après une réaction de quelques mi- nutes, l'argile fut séparée de l'acide. 

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   L'argile lavée présentait la composition suivante:   53,0 %   SiO2, 34,5 % Al2O3, 1,2 % Fe2O3, 0,1   % MgO,   0,3 % CaO, 0,2 % Na2O, 2,7 kilogrammes d'oxyde ferrique correspon- dant à 6,75 kilogrammes de sulfate ferrique, avaient donc été dissous. 



   La solution s'en écoulant contenait alors environ   7,5 %   d'acide sulfurique, 3,9   %   de sulfate ferrique et 25 % de sulfate ferreux. Après réduction par l'anhydride sulfu- reux de 100 kilogrammes de cette solution 4 kilogrammes de sulfate ferreux cristallisé furent séparés. 



   2. Déferrisation de sable quartzeux. Le sable est préalablement nettoyé à l'eau courante 100 kilogrammes de sable d'un calibre d'environ 2 mm. contenant 98,6 % Si02 et 0,6 % Fe2O3, furent traités par 100 kilogrammes   d'un   mélange dissolvant, contenant 15 %   HS04   et 4 % de sulfate ferreux. Le sable déferrisé contenait 99,3 % SiO2 et 0,005 %   Fe203,   il était donc tout à fait apte à la fabrication du verre. 



   On peut effectuer de la même manière l'épuration de la bauxite, du feldspath, de la baryte, de la célestine et d'autres minéraux.

Claims (1)

1. RESUME ----------- 1.- Procédé de déferrisation des sables quartzeux, des argiles et d'autres minéraux ferrugineux par traitement avec des acides contenant des sels ferreux, caractérisé par l'emploi d'un mélange dissolvant se composant d'acide sul- urique dilué et de sulfate ferreux en proportion moléculaire. <Desc/Clms Page number 8>

   2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on se base, pour le calcul des quantités nécessaires de sulfate ferreux, au moins sur les quantités d'acide sul-, furique théoriquement exigée pour fixer l'oxyde ferrique pré- sent dans le produit à épurer et qu'on prend au moins 1/5 de mole de sulfate ferreux cristallisé pour une mole de la quantité d'acide sulfurique ainsi déterminée.

   3.- Procédé suivant les revendications 1 et 2, ca- ractérisé en ce qu'on emploie 3/4 à 1 mole ou même davantage de sulfate ferreux pour 1 mole de l'acide sulfurique effec- tivement employé en pratique.

   4. - Procédé suivant les revendications 1 à 3, ca- ractérisé par ce qu'on ajoute préalablement une certaine quan- tité de sulfate ferrique à la solution du sulfate ferreux dans l'acide sulfurique dilué, pour augmenter la solubilité du sulfate ferreux.

   5. - Procédé de récupération de l'acide résiduel ré- sultant du processus ci-dessus, caractérisé en ce qu'après accomplissement de l'extraction et de la séparation du pro- duit épuré de la solution celle-ci est traitée par des agents réducteurs, après quoi on y laisse cristalliser le sulfate ferreuxpour séparer ensuite du dépôt la solution concentrée de sulfate ferreux qui alors est additionnée d'a- cide sulfurique et réutilisée pour le procédé.

   6. - Procédé suivant les revendications 1 à 5, ca- ractérisé en ce que la matière à traiter est débarrassée de la plus grande partie des combinaisons calcaires et magné- siennes avant la defèrrisation,par une épuration préalable. EMI8.1 "r:')------, -- ., /"'f 'P.T¯¯¯¯"I....¯- ,,