BE421985A - - Google Patents

Description

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  " Procédé d'obtention de composés de béryllium solubles à partir de minerais   béryllifêres     "   Demande de brevet italien du 20 Juillet   19.36   en faveur 
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 de la 8. )'.ROC881 PRIVATIVE INDU8TRIALI --------------- 
Les procédés utilisés pour l'extraction du béryllium contenu dans les minerais béryllifères, qui se rencontrent en général dans la nature sous forme de minerais à base de silicates, peuvent être rattachés, pour la majeure partie d'entre eux, aux procédés ordinaires de désagrégation analy- tique des silicates. 



   C'est ainsi que l'on a déjà proposé divers procédés d'extraction comportant, sous leur aspect le plus général, en premier lieu la fusion du minerai avec un excès de carbo- nate'tel que carbonate de calcium ou de sodium ou autre, ou 

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 bien d'oxyde ou d'hydrate anhydre de métal alcalino-terreux ou alcalin (par exemple soude ou potasse anhydre), ainsi que, dans une deuxième phase, la décomposition du produit de la réaction contenant le béryllium au moyen d'un acide fort, par exemple de l'acide chlorhydrique ou de l'acide sulfurique. 



   Les principaux procédés connus de ce genre font en effet appel, après la désagrégation du minerai par fusion avec des alcalis, à la décomposition de la masse fondue au moyen d'acides forts. Il en résulte des difficultés d'ordre technique bien connues, par exemple difficultés provenant de la nécessité d'insolubiliser d'énormes masses de silice géla- tineuse, difficultés à séparer le béryllium d'avec les impure- tés telles que le fer et l'alumine. 



   En outre, les procédés en question n'ont jamais permis d'opérer dans des conditions économiques et indus- trielles, en raison notamment de la consommation notable de réactifs alcalins qu'ils nécessitent dans la première phase de l'opération (désagrégation du minerai); ces réactifs se trouvent, au cours de la deuxième phase, neutralisés par des acides, les uns et les autres étant ainsi perdus sous forme de sels sans valeur industrielle, par exemple sous forme de NaCl, Ca C12 ou   S04Na2,   SO4Ca, ou d'autres sels de ce genre. 



   La présente invention a pour objet un procédé de traitement qui permet d'extraire le béryllium, à partir de ses minerais (en général des minerais silicates tels que le béryl par exemple), sous forme de composés (en général des sels) solubles, et qui permet en même temps d'éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus et en particulier d'éviter l'utilisation d'agents acides et toutes les difficultés qui en découlent, 

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Ce procédé consiste essentiellement :

   en premier lieu, à faire agir sur le minerai béryllifère, par grillage du minerai à haute température avec le réactif, un oxyde ou hydrate anhydre ou un carbonate ou bicarbonate de métal alcalin ou alcalino-terreux ou leurs mélanges, en poussant la réaction jusqu'à la formation du silicate neutre du métal alcalin ou alcalino-terreux du réactif introduit, mais sans arriver à la fusion de la masse;

   et ensuite à décomposer le produit de la réaction par voie humide, de préférence à l'é- bullition, à la pression ordinaire ou éventuellement sous pression, au moyen d'une base - ou éventuellement d'un sel - appropriée, qui réagit sur le silicate formé en déplaçant la silice de ce dernier et en libérant ainsi les oxydes basiques de la masse, permettant par suite de séparer le béryllium de la masse au moyen d'un agent alcalin ou salin, tel que, par exemple, du carbonate acide de sodium   C03NaH,ou   du carbo- nate d'ammonium, faisant passer le béryllium à l'état de composé soluble à partir duquel il peut être ensuite extrait directement,sous forme de glucine notamment; l'opération complète s'effectue dans ces conditions sans nécessiter la mise en jeu d'agents acides. 



   Suivant un mode de réalisation particulièrement avan- tageux du procédé, l'on utilise dans la première phase, pour l'attaque du minerai, un réactif (par exemple du carbonate et/ou du bicarbonate sodique) qui fait passer la silice de ce minerai à l'état de silicate ou silico-aluminate soluble plis, dans la seconde phase, on fait agir sur ce dernier, par lixi- viation à l'ébullition, un agent décomposant (par exemple de l'oxyde ou de l'hydrate de calcium) qui a pour effet de pré- cipiter la silice sous une forme insoluble ou à l'état de 

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 silicate insoluble. 



   Si, par exemple, on applique le traitement conforme à l'invention au béryl, en le soumettant à un grillage avec du carbonate de soude   C03Na2,   et si l'on effectue la décomposi- tion subséquente du produit du grillage avec de l'hydrate de calcium Ca (OH)2 à l'ébullition, l'opération complète de dé- sagrégation du minerai et de solubilisation du béryllium s'ef- fectue suivant les réactions : 
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 3 BeO.

   A1203 . 6 Si02 + 6 C03Na2 = 3 BeO + A1203 + 6 Si03Na2 + 6 C02 ( I ) 3 BeO + + Al 0 + 6 Si03Na2 + 6 Ca (OH) = 3 Be0 A10 +12 NaOH + 6 Si030a (II) 3 BeO + A120 + 12 Na OH + 18 C02 = (3 Be C03 + 12 C03 NaH)   +   Al2 (CO3)3 (III) 
Le procédé qui fait l'objet de la présente invention est avantageusement réalisé industriellement suivant un cycle d'opérations qui peut être illustré par un schéma tel que représenté au dessin ci-joint.

   Ce schéma se rapporte à un exemple, donné à titre de simple indication nullement limita- tive, dans.lequel on procède à l'attaque de béryl au moyen de carbonate de soude   C03Na2   suivant la réaction (I); puis à la lixiviation du produit du grillage au moyen d'une solution de chaux Ca   (OH)2   suivant la réaction (II), et enfin à une carbonatation au moyen de CO2 suivant la réaction (III). 



  Bien entendu, un schéma analogue pourrait illustrer aussi bien un cycle d'opérations qui, tout en étant réalisées conformé- ment à l'invention, comporteraient l'utilisation de matières de départ différentes et de réactifs de natures.différentes. 



   Dans l'exemple du dessin ci-joint, a désigne un four rotatif, dans lequel la masse grillée est cuite, b un broyeur, 

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 c un appareil de lixiviation et d une série de filtres, d'où sort par filtration la solution alcaline contenant le béryl- lium. Cette solution alcaline contenant le béryllium passe par un bac de refroidissement en   bois e   pour précipiter les sels (carbonates) formés et arrive à un bouilleur f à la sortie duquel on recueille le composé soluble (sel) de béryl- lium à   obtenir; g   est un four à calcination de ce composé, servant à l'obtention de la glucine. 



   L'installation cyclique comporte en outre un mélangeur   h, un   four à chaux 1, un gazomètre 1et un séparateur à eau k, pour le lavage des gaz (CO2 principalement) qui sortent du four a. 



   L'appareillage ainsi constitué fonctionne comme suit, pour la réalisation du cycle d'opérations à effectuer en partant de l'attaque du béryl au moyen du carbonate de soude   C03Na2 :    
Dans le four rotatif a l'on effectue le grillage du béryl avec ce CO3Na2 par cuisson à une température d'environ   800-8500   C, de façon à provoquer la désagrégation du minerai à l'état de fritte mais sans arriver cependant à la fusion de la masse. De cette façon, la silice SiO2 est transformée en SiO3Na2 suivant la réaction (I). D'autre part, le four a est relié, à la sortie des gaz,   au séparateur k   qui agit   comme dispositif de lavage et de récupération du CO2. 



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A sa sortie du four a, la masse cuite est broyée dans le broyeur b et introduite dans l'appareil de   lixivia-   tion c, fait en bois et muni d'un agitateur ainsi que d'un dispositif de chauffage à vapeur directe. On amène à cet appareil de lixiviation une solution bouillante de Ca (OH)2 obtenue à partir de CaO venant du four à chaux 1. Cette so- 

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 lution de Ca   (OH) 2   réagit sur le minerai désagrégé suivant la réaction (II); le SiO3 Na2 se décompose en donnant du SiO3 Ca à l'état granuleux et la réaction libère les oxydes basiques du béryl : BeO et Al2O3, en même temps que les alcalis se trouvent régénérés sous forme de NaOH. 



   Lorsque la réaction est terminée, l'on introduit à l'ébullition le CO2 venant du gazomètre j, de façon à précipiter l'excès de Ca (OH)2 sous forme de CO3Ca et à réa- liser la carbonatation suivant la réaction (III) pour trans- former le BeO en BeCO3,   A1203   en Al2(CO3)3 et NaOH en carbo- nate de sodium   C03Na2,   On fait alors descendre la température jusqu'à 40-45  C., et l'on introduit une quantité déterminée de CO2 du gazomètre de façon à transformer une partie seule- ment du CO3Na2 en   C03Na   H jusqu'à l'obtention d'une concen- tration de   8-9 %   de ce sel qui dissout le Be C03.

   Il faut bien veiller à ce que la quantité de CO2 introduite dans cette phase ne soit pas en excès par rapport à celle qui est nécessaire, afin d'éviter de séparer du   C03NaH   peu soluble. 



   Après la dissolution du sel de béryllium on filtre le liquide constitué par la solution alcaline contenant le béryllium et après en avoir séparé le résidu, sous forme de Si O3 Ca principalement, l'on introduit la solution filtrée dans le bac de refroidissement e, qui comporte au fond, une ouverture de vidange, et on la laisse refroidir jusqu'à la température ambiante.

   Dans ces conditions, environ la moitié du   C03Na2   se dépose; à ce moment, l'on introduit dans le bac le 002 du gazomètre, ce gaz provoquant la séparation d'une partie restante du sel sous forme de   C03NaH.   On décante le liquide pour le séparer du dépôt salin et on l'introduit dans le bouilleur f où l'on précipite, par ébullition, le 

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 carbonate basique de béryllium   BeC03,   qui est séparé par décantation du liquide alcalin formé par le carbonate CO3Na2, puis est lavé et séché dans un hydro-extracteur. A partir dudit carbonate basique de béryllium, on arrive directement, par calcination dans le four g, à la glucine BeO. 



   Le dépôt salin séparé du   bac e   et composé de CO3Na2 et de   C03Na   H est déchargé dans le mélangeur g, où il est mélangé avec du béryl frais avant 'd'être amené au four a      et de retourner ainsi dans le cycle. Le liquide alcalin dans lequel le Be CO3 a été précipité, dans le bouilleur f, liquide qui contient CO3Na2, retourne dans le cycle à l'appareil de lixiviation ±, où l'on introduit la chaux sous forme d'oxyde de calcium CaO; ce CaO provient du four à chaux 1, dans lequel il est préparé par calcination de poudre de mar- bre à base de carbonate de calcium   C03Ca,   qui est ainsi dé- composé en donnant du CO2, qui est récupéré dans le gazomètre comme indiqué au dessin. 



   Les rendements réalisés par le cycle d'opérations que comporte le procédé, par rapport au béryllium présent dans le minerai de départ, atteignent 95 %, 
Le développement du cycle décrit ci-dessus montre bien la grande simplicité du procédé; l'appareillage indus- triel n'est pas coûteux, car on n'a pas besoin de matières spéciales pour la constitution des appareils qui sont néces- saires, et aucun des liquides qui interviennent dans les phases du procédéalcalin au   C03Na2   n'est corrosif. Le CO3Na2 et le   CONaH   circulent continuellement en cycle et la seule dépense   e"fective   est celle de la chaux, mais qui est produite à peu de frais.

   La filtration de la masse après ébullition dans l'appareil de lixiviation c est très facile; grâce au fait que l'utilisation d'agents acides est évitée, 

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 l'on évite la gélatinisation de silice et la nécessité de l'insolubiliser ensuite. En outre, le résidu obtenu, après filtration, a une composition qui permet, en ce qui concerne   C03Ca   et SiO2 de s'en servir par exemple pour la fabrication de ciment. 



   Dans le même ordre d'idées que suivant le procédé décrit ci-dessus, comportant l'obtention, dans la premier phase, d'un silicate soluble, et dans la seconde phase, le déplacement de la silice sous la forme d'un silicate insolu- ble, on peut également, suivant une variante du procédé, faire agir sur le minerai, par cuisson avec ce dernier, un alcali qui donne un silicate insoluble, par exemple du carbo- nate de calcium   C03Ca,   et opérer ensuite la décomposition du produit de la réaction par ébullition avec un hydrate soluble, par exemple Na OH. Dans le cas cependant où l'on opère de cette façon, la température de cuisson est plus élevée que dans le cas décrit ci-dessus; elle peut atteindre jusqu'à 1.100 -1200  C. 



   L'opération de décomposition du produit provenant de la désagrégation du minerai peut aussi être effectuée dans un autoclave sous pression. Dans ce cas, suivant une variante opératoire du procédé décrit ci-dessus, l'on reprend le pro- duit du grillage désagrégé suivant la réaction correspondant à la réaction (I) et l'on extrait le silicate formé, avec l'alumine, en traitant le dit produit dans un autoclave sous pression, au moyen d'une solution de soude diluée, par exemple, ainsi que de vapeur d'eau surchauffée, sous une pression de 5/6 atmosphères; le silicate de sodium Si   03Na2   formé et la majeure partie de l'alumine entrent alors en solution. 



   Lorsque l'opération est terminée, on peut séparer le 

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 béryllium sous forme de composé soluble par traitement au moyen d'un alcali tel que l'hydrate de calcium à l'ébulli-      tion et carbonatation, la silice et l'alumine pouvant être précipitées elles-mêmes sous forme d'un silicate et d'un aluminate ou d'un   silico-aluminato   insoluble. En particu- lier l'on peut séparer l'oxyde de béryllium qui n'a pas été dissous de la solution du silicate ou du silico-aluminate obtenue, et récupérer l'alcali sous forme de carbonate so- dique par précipitation de la solution filtrée au moyen d'anhydride   carbonique.   



   On peut également opéror par carbonatation directe, qui provoque la précipitation de la silice et de l'alumine et la dissolution de l'oxyde de béryllium dans le carbonate acide   C03NaH   formé dans la masse liquide par introduction d'anhydride carbonique. 



   On a indiqué ci-après, à titre non limitatif, un exemple numérique de réalisation du procédé conforme à l'invention. 



   Dans cet exemple, on a pris 100 Kgs de béryl conte- nant 12,5 % de BeO, on les a mélangés avec 200 Kgs de CO3Na2 et 003Na H provenant de l'opération cyclique réalisée précédemment, et l'on a soumis ce mélange à une cuisson à la température de 800 -850  C dans un four rotatif ou à moufle pendant deux à trois heures. 



   On a opéré ainsi avec un excès de réactif par rap- port à la quantité théorique nécessaire et cet excès de réactif favorisait la réaction en ce sons qu'il abaissait la température de désagrégation du minerai et facilitait l'opé- ration. 'Le produit cuit ne fondait pas à la température de la réaction mais se reprenait jusqu'à former los frittes      

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 de la masse; on réalisait ainsi un frittage sans fusion. 



   Après broyago, la masse cuite sortant du four a été introduite dans l'appareil de lixiviation ou lessiveuse dans laquelle se trouvait une solution bouillanto do lait de chaux contenant 150 Kgs de CaO, 
Après ébullition, filtration et séparation des sels alcalins, qui retournaient dans le cycle, on a fait bouillir la solution de bicarbonate sodique et de carbonate de béryllium jusqu'à précipitation do 30 kgs do BeCO3 ba- sique, qui, par calcination, ont fourni 11,5 Kgs, de BeO. 



   Bien entendu, les indications données ci-dessus pour la manière de réaliser le procédé n'ont nullement un caractère limitatif et l'on pourra faire varier à volonté lcs modes opératoires ainsi que la nature et la succession des opérations réalisées, sans sortir du cadre de l'inven- tion.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1. Procédé pour obtenir des composés de béryllium solubles à partir de minerais béryllifères, en particulier de minerais silicatés tels que le béryl, caractérisé en ce que l'on fait agir sur le minerai un réactif constitué par un oxyde ou hydrate anhydre, ou un carbonate ou bicarbonate, de métal alcalin ou alcalino-terreux, ou des mélanges de tels composés ayant pour effet de lier la silice du minerai sous la forme d'un composé silicaté du dit métal, en effec- tuant un grillage du minerai avec ce réactif, à une tempéra- turo élevée, comprise on général entre 600 C et 1200 C., mais sans atteindre la fusion de la masse, qu'ensuite on décompose le produit de la réaction, comportant en général un silicate, par lixiviation à chaud, de préférence à l'ébul- lition, et éventuellement sous pression,

   au moyen d'un agent non acide, tel qu'un alcali, qui agit de manière à déplacer la silice sous la forme d'un composé silicate qui se sépare d'avec la masse et que lion introduit un agent de solubilisa- tion, par exemple carbonate, dont l'action fait passer l'oxyde de béryllium à l'état de composéen solution qui se sépare des autres composés formés.

   2. Procédé tel que revendiqué en 1, caractérisé en ce que l'on utilise, pour l'attaque du minorai, un réac- tif - tel, par exemple, que du carbonate et (ou) du bicar- bonate de soude - qu'il lio la silice du minerai sous la forme d'un composé silicate soluble, en général un silicate neutre soluble, et que l'on utilise ensuite, comme agent décomposant pour le traitement de lixiviation, un agent - par exemple une solution. do chaux bouillante -ayant pour effet de transformer ce composé silicate soluble en un com- <Desc/Clms Page number 12> posé silicate insoluble, qui précipite en laissant l'oxyde do béryllium dans la masse liquide, d'où on le sépare ensuite sous forme soluble des autres composes on présence.

   3. Procède tel que revendiqué en 1, caractérisé on ce que l'on utilise, pour l'attaque du minerai, un réac- tif tel - par exemple du carbonate do calcium - qu'il lie la silice sous la forme d'un composé silicate insoluble, que l'on décompose ensuite le produit de la réaction, en général à l'ébullition et sous pression, au moyen d'un hydrate solu- ble dilué - par exemple au moyen d'une solution d'hydrate sodique et do vapeur d'eau surchauffée - qui sépare en solu- tion la silice et l'alumine' et qu'on libère l'oxyde de béryllium sous forme de composé soluble, soit par traitement au moyen d'un alcali et d'anhydride carbonique, soit par carbonatation directe qu'. assure,

   on même temps qui la préci- pitation du composa silicate et de l'alumine en présence, la dissolution do l'oxyde de béryllium sous forme carbonatée.