<Desc/Clms Page number 1>
"Procédé de fabrication simultanée d'oxyde d'aluminium pur et de phosphate ammoniaco-magnesien"
Procédé est caractérisé par ce que le groupe SO4'' de A12(S04)3 ainsi que chacune des deux oases Mg..et NH4, ou les deux bases à la fois, constituant le sel MgNH4P04.6H20, jouent le rôle double, le SO4'' servant d'abord pour la formation de la solo.- tion A12((SO4)3 en partant des minerais tels que l'argile, oauxite siliceuse etc., ou en formant la solution A12(S04)3.(NH4)2S04, et ensuite pour la précipitation sous forme de CaS04 du troisième atome de calcium de phosphate tricalcique Ca3(P04)2 lors de la mise en so- lution du groupe H2P04',
les deux oases Mg et NH4' jouent à leur tour le rôle double en servant d'abord pour la précipitation de car- bonate oasique ou d'hydroxyde d'aluminium et ensuite pour la oonsti- 'talion du sel mgNH4PO4.6H20.
Dans le procédé connu d'Asseev de faorication d' oxyde d'aluminium pur (Brevet Allemand n 527 034) la totalité d' acide sulfurique, soit environ 3,5 tonnes de H2S04 commercial à 60 Baumé par une tonne de A1203 faoriqué, ast pratiquement perdue, étant donné que le BaS04 dont la faorication a été envisagée n'a pas de débouché suffisant. Le Mg.. était perdu également.
D'autre part, dans le procédé d'Asseev de faorica- tion de phosphate ammoniaco-magnésien (Brevet Anglais n 401 407 ou Brevet Allemand accordé le 27 Février 1935 AZ 66335 IVb/16,Klasse 16, Grappe 4) la faorication nécessite la troisième molécule de H2S04 qu'elle doit payer.
Or l'invention faisant l'objet da présent brevet permet d'utiliser chaque base, ou le deux cases à la fois, Mg.. et
<Desc/Clms Page number 2>
NH4., servant de constituants pour le sel MgNH4PO4.6H20, ainsi que la totalité de SO4'' du A12(S04)3 en faisant chacun des ions jouer le rôle double:S04" d'abord est utilisé poar la formation de A12(S04)3 et ensuite pour la précipitation du troisième atome de calcium du phos- phate tricalcique Ca3(P04)2, sous forme de CaS04, Mg.. et NH4. d'aoord pour la précipitation de caroonate basique ou d'hydroxyde d'aluminium et ensaite pour servir de constituants poar le sel MNH4P04.6H20, en passant soit par MgH4(PO4)2, soit par NH$H2PO4, soit par le mélange de ces deux corps.
La présente invention permet ainsi d'économiser environ 3,5 tonnes de H2S04 à 60 Baume par une tonne de A1203 fab- riqé ce qui représente une économie d'environ 750 francs par tonne A1203 ou 1500 francs par tonne d'aluminium métal.
L'invention sera mise en évidence par les réactions suivantes:'
I) - Le procédé d'Asseev (Brevet Allemand n 52? 034) pour la fabrication de A1203 pur : Al2(S04)3 + 3Mg(HC03)2 = 3MS04 + A12(OH.C02)6. se décompose en carbo- nate basique d'alumi- nium et C02 Le carbonate d'alumidium ainsi formé est transformé par la chaleur (IOOOC) en hydroxyde, ensuite traité par NaOH etc. La totalité de MS04 qui n'a pas de débouché, surtout en état de solution très faiole, est perdue. Cette oerte comporte celle de 3,5 tonnes de H2S04 à 60 Baumé par tonne de A1203 et celle de tous les ions Mg.. engagée dans la faorication A1203..
2) - Le procédé d'Asseev pour la fabrication de MgNH4PO4.6H20 (BrevetAnglais n 401 407 ou le BrevetAllemand accordé le 27 - II - 35, AZ 66 335 IVb, Klasse 16, Gruppe 4) : Ca3(P04)2 + 3H2S04 = 3CaS04 + 2H3P04.
2H3P04 + 2NH40H = 2NH4H2PO4 = 2H20.
2NH4H2PO4 + 2M(HC03)2 + 8H20 = 2M2NH4PO4.6H20 + 4C02.
3) - Procédé d'Aaseev faisant l'objet du présent brevet : A12(S04)3 + 3Mg(HCO3)2 3MGSO4 + A12(OH.C02)6 se décompose en caroonate basique d'aluminium et C02 A12(S04)3 + 6NH4OH= 3(NH4)2SO4 + 2A1(OH)3 Ca3 (P04)2 + 3MS04 + 6H2SO4 = 9CaS04 + 3MgH4(PO4)2 (soluble),
<Desc/Clms Page number 3>
ou, en ramenant à une molécule de Ca3(PO4)2: Ca3(P04)2 2H2S04 + MS04 = 3CaS04 + MgH4(P04)2 Ca3(P04)2 + 2H2S04 + (NH4)2S04 = 3CaSO4 + 2NH4H2P04.
On voit que la production d'acide phosphoriqae est aiasi évitée et que dans l'ensemble d'opérations on gagne 1/3 de H2S04 dans la faorication de phosphate ammoniaco-magné- sien, cette quantité représentant la totalité de H2S04 engagé dans la faorication' de A1203 par.
La solation de MgH4(P04)2 obtenue après l'attaqae de Ca3(P04)2 est traitée de façon à précipiter le sel MgNH4PO4.6H20; MgH4(PO4)2 + Mg(HCO3)2 + 2NH4HC03 + 8H20 = 2MgNH4PO4.6H20 + 4C02.
NH4H2P04 + M(HC03)2 + 4H20 - MgNH4PO4.6H20 + 2C02.
On emploie le Mg(HC03)2 mélangé avec NH4HC03 et non avec NH40H pour éviter la précipitation de caroonate oasique de magnésium.
MODES d'EXECUTION. - Plusieurs modes d'exécution se présentent :
I) - La faorication commence par l'attaque par H2S04, convenablement dilaé, de minerai de l'aluminium tel que l'argile, bauxite siliceuse etc. On filtre les insolubles (Si02). La sola- tion de sulfate d'aluminium brut contenant du sulfate de fer est précipitée par la section de bicaroonate de magnésium M(HC03)2 à la température ordinaire.
Les caroonates oasiqaes d'aluminium et de fer ainsi formés sont filtrés, lavés, pour être déoarrassées de la solution MS04 qui les imprègne, et ensuite'sont chauffés avec un peu d'eau à la tempéra tare de 1000 C. pendant quelques minutes pour être transformés en hydroxydes Al(OH)3 et Fe(OH)3.
L'acide carbonique déaé pendant ces opérations est dirigé vers les gazomètres et pourrait être livré au commerce en état liquide ou congelé. La solution de MgS04 est dirigée vers les cuves d' attaque de phosphate tricalcique Ca3(P04)2.
II) - La solution ferrugineuse de sulfate d'aluminium estprécipitée d'une façon bien connue par l'ammoniaque, donnant les hydroxydes Al(OH)3 et Fe(OH)3 qai sont filtrés, lavés pour être : debarrassé,3 de (NH42SO4 qui se forme lors de la réaction. La solu- tion (NH4)2SO4 estdirigée vers les caves d'attaqae de Ca3(P04)2.
<Desc/Clms Page number 4>
III) - La solution ferrugineuse de sulfate d' alumine au lieu d'être.traitée directement par Mg(HC03)2 on NH40H est préalaolement purifiée, par exemple en ajoutant, de façon
EMI4.1
connue. du (NH4)2S04 gour former l'alun i12(S04)3. (NH4)2504 qu' on parifie par cristallisation. La solution d'alun pur est préci- pitée par NH4OH
EMI4.2
12(S04)3.(ILH4)2504 + 6NH40H = 2t11(OH)3 + 3(NH4)2S04.
Une molécule de (NH4)2S04 retourne dans le cycle pour la nouvelle formation de l'alun et sa cristallisation . Les trois autres molé-
EMI4.3
cules de (HH4)2504 correspondant a.i A12(S04)3 proprement dit,' sont dirigées vers les cuves d'attaque de Ca3(P04)2. - L'hydroxyde d'. aluminium pu? est, après filtration, lavé,.séché et calciné à I3000C pour rendre le produit final A1203 non hygrqscopique. - Eventuellement, Les eaax mères de la purification d'alun par crista- llisation sont précipitée par NH4OH, en donnant de façon connue
EMI4.4
A1(OH)3 et Fe(OH)3. La .totalité de'1\ulfate d'ammoniaque, aprés filtration et lavage des hydroxydes d'alaminium et de fer, rentre dans le cycle pour la nouvelle préparation d'alun 112(S04)3. (Y14)2.
SO4 et sa p-irification. Les hydroxyde de fer et d'aluminium sont traités par par NaOh (procédé Bayer ou Déville) en vue de récupé- ration de A1203 de eaux mères.
IV) - La solution ferrugineuse de A12(S04)3 est précipitée par le mélange de Mg(HCO3)2 et NH4HC03 ou de NH40H
EMI4.5
A12(SO4)8 + 2M(HC03)2 + 2NH4HC03 - 2Al(0H.C02)8 + 2MS04 + se décompose + (NH4)2S04 en caroonate basique . d'aluminium et C02
EMI4.6
dl2 ( 504 ) 3+2?i( ( C03H ) 2+2ïFH40H = 2A1 ( OH ) . ( OIS.. C02 ) 2 + (NH4)2S04+2MS04 Les caroonatef oasiqaes d'aluminiun et de fer sont filtrés, lavés et transformés par chatifpage avec an peu d'eau, à IOOoC en hydro- xydes il(OH)3 et Fe(OH)3. La solution mixte MS04 + (TH4)2504 est dirigée vors les cuves d'attaque de phosphate tricaloique Ca3 (PO4)2.
Les hydroxydes Al(OH)3 et Fe(OH)3 ootenus suivant
EMI4.7
I), II), et IV) sont traités à 100 0C par la solution faiD1e de NaOH (I - 5 %) en formant l'aluminate de sodium, l'hydroxyde de fer reste inaltéré. On emploie la aoltztioF1 de NaOH faible pour
<Desc/Clms Page number 5>
les raisons suivantes: 1) - pour éviter l'attaque et la détério- ration de la toile de filtration, 2) - pour diminuer les pertes dans les gâteaux et3) - pour augmenter le rendement: pendant la
EMI5.1
caastificatioti de Na2C03 résultant ae la précipitation de Al(Oti)3 par C02, cette canstifioation effectuée aa moyeu de la chaux Ca(OH)2 donnait meilleurs résultats avec la solution faible.
Après la réc3pitatio!1 de 'e(OlI)3 la solution trouole d'alumninate le soc3iu:r est filtrée, le Fe(Oli)3 est lavé.
Danw la solution claire d'alll.mirmt", d go(îiL*Ln on fait passer le courant: de C02 à la température de 75 C. L'hydroxyde d'aluminium Al(OH)3 est ainsi précipité et on ootient Na2C03 eu solution. Le
EMI5.2
précipité de Al(OH)3 pur est lave, séché et calciné à 1300 C.
La solution de Na2C03 résultant de la précipitation de l'oxyde hydraté d'alaminiam ul(OH)3 par C02 est bouillie pendant quelques minâtes avec la chaux Ca(Oh)2. Cette soluti'on étnat faible, la cawtification se passe dans 133 conditions très favoraole de sorte que le rendement atteint 99,2 %. On filtre le CaC03 formé.
La solution de KaOH faiole ainsi régénérée rentre dans le cycle et
EMI5.3
ceci sans aucune évaporation ce quai constitue un t',raad avantage sur le.9 procédés Deville et Bayer.
EMI5.4
Les MS04 et (Hkl4)2504 en solution résultant de la précipitation d 8 caroonates oasiqaes d'aluminium et de fer sont additionnés à l'acidle.' n2S04 de commerce qui est généralement à 60 Baamé de façon à ootenir l'acide à 10 - 15 % de H2S04. On attaque par ce mélange le phosphate tricalcique Ca3 (P04)2 dans les cuves en bois, à la température ordinaire et en agitation continue.
Aussitôt l'attaque terminée oa filtre et on lave le CaS04. Dans la solution on ootient, suivant le mode d'exécution employé, soit
EMI5.5
MH4(P04) 2, soit NH4H2P04, soit le mélange de ces deux corps.
Dans le mode d'exécution I) on obtient la solution MgH4(P04)2. On ajoute à la solution celle de M(HC03)2 et NH4HC03.
Le sel MgNH4P04 se précipite :
EMI5.6
MgH4(P04)2 + 2M(HC03)2 + 2NtI4iiC03 + 8H20 = 2MNH4P04.6H20 + 4C02.
<Desc/Clms Page number 6>
Dans les modes d'execution Il) et II) on ootient la solution NH4H2P04 et on précipite le sel MNH4P04.6H20 par la solution M(HC03)2 :
EMI6.1
NH4H2P04 + M(HC03)2 + 4H20 = MYH4P04.6H20 2C02.
Dans le mode d'exécution IV on obtient le mélange
EMI6.2
de MH4(P04)2 et NH4H2P04 et on précipite le sel Ms%H4P04.6H20 en ajoutant M(HC03)2 et NH4HC03 ou NH40H :
EMI6.3
MgH4(P04)2 + NH4H2P04 + 2M(HC03)2 + 2HH4HC03 + I2H20 = 3I!i.F4P04.6H2r + 6C02.
MH4(P04)2 + NH4H2PC4+2MA(EC03)2 + 2iCH40H + I2H20 = = 32:iH4F04.6H20 + 4C02..
Le sel MgNH4P04.6H20 ootenu suivant ces modes d'execution est filtré, lavé et Péché. Le cycle complet de la fabrication simultanée d'oxyde d'aluminium pur et de phosphate
EMI6.4
ammo1'1iaco-::ragnéf:>iet eqt ainsi ter-liaé. L'acide carbonique pur résultante de cette fabrication est recueilli dans le gazomètre en envuitf 3 ivre au cen-merce, en àt liquide on congelé.
R ± V E % D I C A I 1 0 K .
Procédé de faorication Aimiiltanée d'oxyde d' alnffiÏî1i \:1.ID par nt de phosphate ammoniacc-rnanéRien caractérisé
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.