BE424549A - - Google Patents

Description

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  PROCEDE DE FABRICATION DE SULFATE DE CUIVRE. 



   L'invention est relative à la fabrication du sulfate de cuivre, et elle a pour objet un procédé grâce auquel ce crosp peut être obtenu d'une manière plus simple et plus économique que jusqu'à présent. 



   On a en effet constaté que si sur du cuivre métallique, ou un composé oxydé de cuivre, et plus généralement une   matiè-   re contenant du cuivre métallique et ou oxydé, on fait   agir-,   à température ordinaire ou   'supérieure,   en présence d'oxygène ou   d'aib   soufflé, une   solution     aqueuse   d'un sel facilement hydrolysable, spécialement un sel halogéné, et en particulier un chlorure d'un métal ou d'un   métalloïde   électro-positif, le cuivre est attaqué et passe en solution. 



   L'invention consiste donc, dans sa généralité, à attaquer une matière contenant du cuivre métallique et, ou oxydé, à température ordinaire ou supérieure, en présence   d'oxygène   ou d'air soufflé, $ l'aide d'une solution aqueuse d'un sel faci- lement hydrolysable, spécialement un sel halogéné, et en parti. 

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 culier un chlorure d'un métal ou d'un métalloïde électropositif, en vue d'obtenir l'attaque et la dissolution du ouivre. 



   On a encore constaté que si l'attaque ci-dessus définie était conduite en présence d'acide sulfurique libre (   H SO )   on obtient d'une part la formation de sulfate de cuivre et d'autre part la ré- génération du corps ou composé d'attaque, de telle sorte que la fa- brication peut être rendue cyclique ou mieux, continue. Si le milieu cessait d'être acide pour devenir neutre, le métal ou métalloïde employé précipiterait sous forme basique et l'attaque s'arrêterait. 



   L'invention consiste donc également à exécuter l'attaque de la matière cuivreuse en présence d'acide sulfurique libre pour obtenir d'une part la formation du sulfate de cuivre,et d'autre part la ré- génération du corps ou composé d'attaque en vue de son réemploi. 



   En outre, bien que pour l'exécution du procédé on puisse em- ployer comme corps ou composé d'attaque tous les sels répondant aux conditions énumérées,.tels les sels d'aluminium, de fer, de chrome, de manganèse, de zinc, d'étain, d'arsenic, de phosphore, d'antimoi- ne, de titane et de bore, on a constaté que les sels d'aluminium,et en particulier le chlorure d'aluminium (Alo136H20 présentaient un intérêt particulier comme composé d'attaque, en ce qu'ils permettent d'obtenir directement un sulfate de cuivre très pur et bien cristal- lisé, immédiatement utilisable commercialement. 



   L'invention consiste donc plus spécialement à avoir recours, comme composé d'attaque,à des sels d'aluminium, en particulier du chlorure d'aluminium. 



   En exécutant le processus conformément à ce qui est dit ci- dessus, on constate un phénomène particulirement intéressant,qui présente son intensité maximum avec le chlorure d'aluminium. Lors- que la solution d'attaque est saturée en sulfate de cuivre à la tem- pérature de travail, ce sulfate, au lieu de se déposer sur les pa- rois de l'appareillage et sur la masse cuivreuse comme il arrive dans les autres procédés connus, précipite au fond des appareils sous forme de petits cristaux qui se nourrissent jusqu'à acquérir une certaine dimension. La masse cuivreuse reste donc exposée à 

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   Inaction   de l'air et de la solution d'attaque, ce qui permet de poursuivre l'attaque pendant que les cristaux de sulfate se séparent de la liqueur. 



   Ce procédé permet dès lors de séparer les cristaux de sulfate de cuivre de la liqueur mère sans qu'il soit nécessai- re d'en modifier les conditions physiques (pression-tempérau re) et, en particulier, d'en abaisser-la température comme c'est le cas dans la plupart des procédés connus de   fabrica-   tion de sulfate de cuivre,dans lesquels une phase spéciale ou distincte de séparation de sulfate de cuivre doit être exécu- tée et qui comporte en général un refroidissement de la li- queur et, après précipitation du sulfate, un réchauffage des eaux mères pour leur rentrée en cycle. 



   En conséquence, une .caractéristique importante du procé- dé réside dans le fait qu'il est exécuté sans phase distincte de séparation du sulfate de cuivre, en particulier sans pré- lèvement ni apport de chaleur à la liqueur contenant le sul- fate. 



   Bien entendu, on pourra, pour accélérer le dépôt des cristaux de sulfate, appliquer le moyen connu du refroidisse- ment suivi d'un réchauffage des eaux-mères, cette variante du procédé étant toutefois moins économique et plus complexe que le processus exécuté sans prélèvement ni apport de chaleur. 



   Lorsque les sels halogénés, en particulier les chlorures des métaux et métalloïdes mentionnés, sont utilisés comme   @   corps ou composés d'attaque, on a constaté que cette attaque est favorisée si elle est effectuée en présence d'une certaine quantité libre de l'acide correspondant, et une   caractéristi-   que supplémentaire du procédé réside donc dans le fait que   l'attaque   est exécutée en présence d'une quantité libre de l'acide correspondant au corps ou composé d'attaque. 



   Pour l'exécution du procédé, on pourra utiliser tout appareillage convenable,   pourvu,   qu'il oomprenne une enceinte propre à contenir la matière cuivreuse; des moyens pour   intrb-   

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 duire dans cette enceinte la solution du corps ou composé d'attaque de façon à réaliser un contact intime avec la matière cuivreuse, et soit donc par immersion de cette dernière dans la dite solution, soit par arrosage de cette matière à l'aide de la solution; des moyens pour mettre la matière cuivreuse et la solution d'attaque en contact intime avec de l'oxygène, tels des moyens pour faire traverser la masse par un courant d'air ; et des moyens pour assurer l'évacuation de la liqueur chargée de cuivre dissous et le sulfate de cuivre qu'elle laisse déposer, ainsi que pour l'extraction de ce dernier;

   des moyens pour introduire dans l'appareillage les corps et réactifs nécessaires -- matière cuivreuse, solution d'attaque, acide sulfurique, eau, etc....-; avantageusement, des moyens de circulation de la solution d'attaque et, éventuellement, des moyens de refroidissement et de réchauffage de la liqueur. 



   Et afin que, de toute façon, l'invention puisse être bien com- prise, elle sera décrite ci-après avec plus de détails, dans l'un de ses modes d'exécution préférés -- celui où il est exécuté en une phase, sans apport ni soustraction de chaleur, à l'aide d'un compo- sé d'attaque formé par du chlorure d'aluminium, seul ou additionné d'acide chlorhydrique libre, -- en se servant d'une disposition d'appareillage préférée illustrée schématiquement, en coupe verti- cale et axiale partielle, dans le dessin annexé. Le dispositif re- présenté s'applique au cas ou la matière cuivreuse est arrosée. 



   Dans ce dessin: 
1 désigne un tour d'attaque ou de réaction qui est pourvue, dans sa partie inférieure, d'un faux fond perforé 2 et à sa partie supérieure, d'une part d'une ouverture de chargement 21 pour la matière cuivreuse   et d'autre   part d'un conduit d'introduction 3, éventuellement terminé par une pomme d'arrosoir 31pour la solution d'attaque, d'un conduit d'introduction 4 pourvu d'un organe d'obtu- ration réglable 6 pour de l'eau ou autre réactif d'addition et d'un conduit d'introduction 5 muni d'un obturateur réglable 7'pour l'acide sulfurique. Un conduit ou évent 22 est prévu pour l'évacua- tion de l'air soufflé après son passage à travers la masse cuivreu- 

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 se. Alternativement, 4si"les¯-conditios d:'explo3.tation le per- 'mettent, la partie supérieure de la cuve peut rester ouverte. 



   La   partie.inférieure de   la tour d'attaque est ouverte et plonge d'une certaine quantité dans un bac ou   réservoir 10,   destiné à recevoir la solution d'attaque après son passage dans la tour 1. Ce bac est pourvu d'un conduit 13, relié à une pompe 13 dont le refoulement est raccordé au conduit d'intro- duction 3 de la tour avec interposition d'un obturateur régla- ble 14. bzz ¯ 
Le réservoir 10 comporte un fond à parois inclinées vers un orifice inférieur de décharge   11,fermé   par un couvercle ou de préférence par un dispositif permettant d'évacuer le sulfate qui se dépose en 20 sans provoquer l'évacuation de la solution contenue dans le réservoir. 



   Sur le.conduit 12 est branché un conduit de décharge 15, pourvu d'un obturateur réglable.   -   
 EMI5.2 
 Comme le montre le desèin;.. 1e..ni veau .liquide dans le ré- servoir 10 est supérieur.¯au bord inférieur .de   la¯ toux   1, de sorte   qu'en   dessous du faux   fond S   est ménagée une chambre 17 fermée par un joint hydraulique; dans cette chambre débouche une tuyauterie 8, munie d'un obturateur réglable 9 amenant l'oxygène ou l'air qui doit traverser la masse cuivreuse; cette disposition a pour but d'obliger l'air soufflé à tra- verser la masse cuivreuse, tout en-permettant-au$-solutions de passer librement dans le réservoir 10 après avoir traversé la dite masse....... 



   La résistance que l'air rencontre dans la-traversée de la masse cuivreuse est proportionnelle à la finesse des maté- riaux cuivreux utilisés, à leur   usure   par suite de leur disso- lution, et aux tassements qui peuvent se produire à la suite de cette usure; cette résistance est équilibrée par la hau- teur hydrostatique h, cette hauteur pouvant être réglée sui- vant les besoins, augmentée par addition dans la cuve de so- lutions de réserve, diminuée par soutirage au moyen de la tuyauterie 15. 



   L'appareil étant ainsi agencé, de la matière cuivreuse, 

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 qui peut être du cuivre métallique ou du cuivre oxyde, et de pré- férance sous forme de morceaux de relativement petites dimensions, rognures, tournures, hollowshots, etc, est disposée sur le fond perforé 2 comme indiqué en 18. 



   D'autre part, le liquide du bac ou réservoir 19, amené à com- position convenable, c'est à dire formé d'une solution dans l'eau de chlorure d'aluminium (Al C13 aditionnée ou non d'une certaine quantité d'acide chlorhydrique   (HOl)   et contenant de l'a- cide sulfurique libre,   (H2S04)   est envoyé, par la pompe 13, dans le conduit 3 et distribué par la pomme 31 sur la charge 18 de fa- çon que toutes les parties de la masse cuivreuse soient abondam- ment arrosées par le liquide. 



   Simultanément à l'introduction de la solution d'attaque par 3, on introduit par 8 de   l'oxygène,   ou mieux de l'air sous pression, la pression étant déterminée par la résistance rencontrée dans la traversée de la masse et équilibrée par la hauteur hydrostatique h. 



   Les introductions de la solution d'attaque et de l'oxygène ou de l'air sont effectuées à la température ordinaire; on peut toute- fois échauffer préalablement l'un ou l'autre du les deux agents de réaction de manière à maintenir à une température constante, supé- rieure à la température ordinaire, l'ensemble des solutions mises en oeuvre. 



     L'attaque   du cuivre se produit et la solution d'attaque se sature progressivement en sulfate de cuivre. Au moment où la satu- ration correspondant à la température des solutions est atteinte, de petits cristaux de sulfate de cuivre se séparent des solutions et viennent se rassembler en 20 dans le fond du-réservoir 10, où ils se nourrissent progressivement jusqu'à ce qu'ils aient atteint une certaine grosseur ; ils sont évacués lorsqu'on le désire par la décharge 11. 



   On ne constate pas de dépôt de cristaux ni sur la masse cui- vreuse 18, ni ailleurs sur les parois des appareils;¯le cuivre est ainsi toujours libre et susceptible d'être attaqué, ce qui permet une fabrication continue. 

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   Lorsqu'on veut pratiquer la fabrication en tour noyée, la tour d'attaque 1 et le bac 10 forment un seul appareil, la tour se trouvant en quelque sorte prolongée par le bao 10, la pompe 13 et la tuyauterie 3 sont supprimées et la liqueur d'attaque est introduite dans l'appareil de manière à recou- vrir la masse cuivreuse 19 de quelques centimètres; l'oxygène ou mieux l'air est soufflé par la tuyauterie 8 sous la pres- sion nécessaire pour   vaincre la   hauteur du liquide remplissant la tour et la résistance offerte par les morceaux de cuivre; le fonctionnement est sinon le même   que précédemment.   



   Le chlorure d'aluminium ; Al C13   @   mis en oeuvre se retrouve dans .les solutions; les cristaux déchargés entrai- nent une certaine quantité d'eaux mères qui sont réintrodui- tes dans le cycle avec les eaux de   lavage;   les cristaux de sulfate de cuivra ne contiennent pas de chlorure d'aluminium tant que ce dernier corps ne dépasse pas une certaine teneur dans la composition des solutions d'attaque. 



   Quelque soit le procédé adopté (cuivre arrosé   ou noyé),   il faut avoir soin de maintenir toujours les solutions aci- des par   H2S04   en introduisant les quantités nécessaires par la tuyauterie 5. 



   Au début, tant que la saturation n'est pas atteinte, et pour faciliter la fabrication en réduisant le nombre des do- sages d'acide, on peut prévoir une acidité assez élevée en H2SO4   (50 à   100 gr litre); on la maintiendra à un taux plus faible (5 à 20 gr) lorsque les cristaux se déposeront, mais l'acidité initiale n'est pas obligatoirement élevée et peut être également comprise entre 5 et 20 grammes; tout l'acide sulfurique mis en oeuvre se retrouve dans le sulfate. 



   L'attaque du cuivre se produit d'une manière énergique dans le procédé, par le fait que le chlorure d'aluminium peut se transformer facilement en oxychlorure qui cède du chlore attaquant le métal, l'oxychlorure étant ensuite retransformé 

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 en chlorure par l'action de l'acide ohlorhydrique présent. 



   Comme on l'a indiqué plus haut, la présence d'acide chlbrhydri- que libre n'est pas indispensable, mais favorise l'attaque; lors- que cette modification du procédé est appliquée, la concentration en acide chlorhydrique libre peut varier de 0,5 à 50 grs par litre de liqueur. Une conséquence de cette adjonction est que, à attaque égale, la présence de l'acide chlorhydrique libre permet de rédui- re la concentration de la solution en chlorure d'aluminium. 



   De bons résultats ont été obtenus avec des concentrations en chlorure d'aluminium (A1C1.H20) comprises entre 50 et 250 grammes par litre de solution d'attaque. 



   Les exemples ci-après, se rapportant à l'attaque par arrosage, illustrent l'invention. 



   Exemple 1 - La tour d'attaque a comme dimensions 0,80m de dia- mètre et 3m de hauteur totale. Sur le fond 2 on dispose une colonne de cuivre métallique en déchets, tournures, holloxshots etc., de 2m de hauteur, représentant environ 1 mètre cube de cuivre soumis à l'attaque. 



   La liqueur d'attaque utilisée a comme composition, par litre:   Alois,   6H20 - 175 grs. 



     H2S04   - 5 à 100 grs. 



   H20 - le reste. 



   La masse cuivreuse est arrosée avec cette solution, la pompe 13 débitant à raison de 3,5 m3 par heure au minimum. 



   De l'air est envoyé à travers la masse cuivreuse à raison de 2 m3 par minute, sous une pression de   60   m/m d'eau environ en mar- che normale, suivant l'état du cuivre. 



   Lorsque le régime normal s'est établi, c'est à dire lorsque la solution d'attaque est saturée, il se dépose par heure de 25 à 50 kgs. de sulfate de cuivre répondant à la formule : CUSO4.5H20 
Les solutions sont constamment maintenues nettement acides par l'acide sulfurique libre. 



   Exemple 2 - on obtient des résultats analogues à ceux de 

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1   @     ....   



  1'exemple ci-dessus, lorsque la solution d'attaque de cet exemple est remplacée par la suivante:   Alois,   6H20 - 120 grs par litre 
HC1(poids moléculaire) 20 grs " "   H2S04   - 6   à 100   grs " " 
H20 - le reste 
Comme il va de soi et comme on l'a déjà laissé entendre, il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée, quant aux détails et aux appareils employée, à ce qui a été décrit et représenté, mais englobe au contraire les modifications et les équivalents. 



   REVENDICATIONS.

Claims (1)

1. 1 Un procédé de fabrication de sulfate de cuivre à par- ( tir d'une matière contenant du cuivre métallique et, ou oxy- dé, caractérisé par le fait que cette matière est attaquée, en présence d'oxygène ou d'air soufflé, à température ordi- naire ou supérieure,à l'aide d'une solution aqueuse d'un sel RESUME facilement hydrolisable, spécialement d'un sel halgoéné et en particulier un chlorure d'un métal ou d'un métalloïde électropositif..

   2. Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'attaque est exécutée en présence d'acide sulfurique libre, 3. Un procédé suivant la revendication 1, ou la revendi- cation 2, caractérisé par le fait que la séparation du sulfate de cuivre des solutions ou liqueur-mère est obtenue sans mo- difier les conditions physiques (pression -température) de là liqueur, en particulier sans abaissement de la température 'de celle-ci, et que le processus s'exécute donc sans prélève- ment ni apport de chaleur.

   4. Un procédé suivant la revendication 1, ou la revendi- cation 2, dans lequel les solutions ou liqueur-mère sont re- froidies pour favoriser le dépôt des cristaux et ensuite ré- <Desc/Clms Page number 10> chauffées pour leur réintroduction dans le procédé.

   5. Un procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par l'emploi, comme corps ou composé 2,) de fer, de chrome, de manganèse, de zinc EMI10.1 d'attaque, de sels aimminium./dôtain, d/arsenic, de phosphore, d'antimoine, de titane et de bore.

   6. Un procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'attaque est exécutée en présence d'une certaine quantité libre de l'acide du sel cons- tituant le corps ou composé d'attaque.

   7. Un procédé suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait que l'attaque est exécutée à l'aide d'une solution aqueuse de chlorure d'aluminium (A1C437H20 accompagé ou non d'acide chlorhydrique (H01) libre.

   8. Un procédé suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que la solution d'attaque contient de 50 à 250 grs de chloru- re d'aluminium (A1C13.6H200 par litre.

   9. Un procédé suivant la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait que la solution d'attaque contient de 0,5 à 50 grs d'acide chlorhydrique (H01) libre par litre.

   10. Un procédé suivant la revendication 9, dans lequel la quantité de chlorure d'aluminium est abaissée en relation avec la quantité d'acide chlorhydrique présent.

   Il. Un procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé par le fait que la solution d'attaque contient une quantité d'acide sulfurique suffisante pour maintenir d'une façon permanente le caractère acide de la liqueur.

   12. Un procédé suivant la revendication 11, caractérisé par le fait que la teneur en acide sulfurique de la liqueur est de l'ordre de 5 à 20 grammes par litre.

   13. Un procédé suivant la revendication 11 ou 12, caractérisé par le fait que la teneur en acide sulfurique est, au début de l'attaque, élevée à 50 à 100 grs par litre.

   14. Un procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, en substance comme décrit, et ou en substance confor- me aux exemples donnés. <Desc/Clms Page number 11>

   15 pour 1'exécution d'un procédé suivant l'une quelcon- que des revendications précédentes, un appareil comprenant en combinaison, une tour ou autre enceinte d'attaque, un réser- voir ou l'équivalent pour recevoir la liqueur provenant de l'attaque, et caractérisé par une communication libre entre la tour ou enceinte d'attaque et le dit réservoir ou l'équivalent.

   16. Un appareil suivant la revendication 15, caractérisé par le fait que la partie inférieure de la jour ou enceinte d'attaque plonge dans le liquide du réservoir, le niveau de liquide dans ce réservoir réglant la pression d'introduction de l'oxygène ou de l'air dans la tour ou enceinte de réaction 17. Un appareil suivant la revendication Il? ou¯ 16agencé et fonctionnant en substance comme décrit en référence au et comme représenté dans le dessin annexé.

   18. Le sulfate de cuivre obtenu à l'aide du procédé, ou par 1'emploi d'un appareil suivant l'une des revendications précédentes.