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Procédé et installation pour la désilicification de lessi- ves d'aluminates.
On connait déjà des procédés pour éliminer l'aoi-' de silicique den lessives d'aluminates contenant de l'acide silicique dans des proportions telles que, à partir des lessives, des hydrates d'alumine peuvent être précipitées qui, en ce qui concerne leur teneur en acide silicique, sa- tisfont aux exigences de pureté émises actuellement.
Ces procédés consistent en ce que les solutions sont chauffées avec ou sans additions de diverses natures, sous pression, à des températures d'environ 160@. Comme additions, ont surtout donné de bons résultata la chaux calcinée et l'oxyde de magnésium; ce dernier sous une formé certaine, dansune mesure toute particulière, la propriété d'abaisser fortement la teneur en acide silicique des lessives d'aluminates. Au cours de tous ces procédés, il se forme par suite du chauf- fage des lessives, des sédiments contenant de l'acide sili- cique.
Jusqu'à présent, pour l'exécution technique du procédé de désilicification, on s'est servi d'autoclaves à agitation simples qui étaient cbargés, chauffés et vidés de
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façon discontinue. Ce mode opératoire est en soi exécutable avec succès. Mais l'économie la plus grande ne peut toutefois résulter que d'un procédé travaillant en continu.
Au cours de nombreuses expériences en vue de rendre continu ce mode de travail, on a essayé les installations les plus différentes pour voir si elles convenaient.
Il est apparu que la difficulté principale consiste dune part à réaliser continuellement le même degré de trânsformation chimique et, d'autre part, à obvier à la tendance des lessives d'aluminates de former des dépôts de croûtes contre les parties de l'appareil, en particulier aux parois des récipients et des tubes, tendance qui rend extraordinairement plus difficile la transmission de chaleur lorsqu'on chauffe les récipients à réaction.
On a trouvé actuellement que le processus peut être exécuté de façon continue sans les difficultés mentionnées ci-dessus, si les lessives sont pompées h travers un système d'autoclaves chauffés, montée(! 'un derrière l'autre, et dans lesquels la pression statique du liquide est maintenue supérieure à la tension de vapeur des lessives à la température utilisée. Il s'est révélé particu- lièrement avantageux de maintenir au voisinage des parois de l'autoclave, un mouvement énergique du liquide, ce qui peut par exemple être obtenu par des dispositifs d'agita- tion parcourant les autoclaves.
Le procédé est mis à exécution de façon que le liquide qui remplit complètement l'appareillage soit pompé au travers du système à l'aide d'une pompe. Du coté de l'échappement on veille, à l'aide d'une soupape de détente, au réglage d'une pression déterminée du liquide, se situant au-dessus de la tension de vapeur de la lessive à la température utilisée. De cette façon, non seulement on utilise complètement le volume de l'appareil mais il n'est de plus, à rencontre du fonctionnement des autoclaves à agitation ordinaires, pas nécessaire de faire intervenir la chaleur
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de vaporisation de l'eau..
Le procède ainsi décrit remplit pleinement les exi- gences qui doivent être posées à l'intégrité de cette réac*tion, tout comme pour les autoclaves fonctionnant en discontinu. L'appareillage fonctionne avec un bilan thermique essentiellement plus favorable que pour l'autoclave utilisé en discontinu, habituel jusqu'ici. Le bilan thermique peut encore être amélioré si la lessive chaude quittant le système est versée immédiatement après, détente dans un détendeur,
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dans lequel elle t3'é'epOrt33u6y...-,d la différence de température existant entre la température de la réaction
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et la température d'éb.3:xit ô.s vapeur d*eau qui se forme alors peut être à nouveau utilisée dans le système comme
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Tapeur .
La lessive quitte ainsi l'ensemble de l'instal- lation, à une température qui se situe à son point d'ébullition ou près de celui-ci. La chaleur de cette lessive peut dans la plupart des cas, du fait qu'habituellement elle est transformée dans la suite,être encore utilisée dans le stade de travail subséquent, par exemple dans le cas où les lessives sont précipitées à l'aide de gaz contenant de l'acide carbonique.
Afin d'éviter la formation de dépôts et de croûtes sur les parois des récipients à réaction$, il est de plus apparu avantageux de porter les autoclaves à la température voulue non à l'aide d'un chauffage extérieur, mais par chauffage direct, par exemple à la vapeur. De cette façon; même dans des systèmes d'autoclaves en service durant des mois, presque toute trace d'un dépôt a été empêchée. la tuyère de vapeur servant au chauffage du liquide par la vapeur est de préférence aménagée à proximité de l'ouverture d'entrée de la lessive dans l'autoclave, de sorte que la lessive qui entre, parvient aussitôt à la température de réaotion. On a notamment constaté que, par le chauffage sondain de la lessive, sa tendance à former des dépôts et des cro-ûtes est tout particulièrement amoindrie.
Dans la plupart des cas, il suffira de chauffer uni @
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quement le premier autoclave de tout le système et d'isoler les autoclaves suivants de telle sorte qu'un chauffage additionnel ne soit plus nécessaire, ces autoclaves ne servant par conséquent qu'à prolonger le temps de séjour de la lessive à la température de réaction. La dilution de la lessive résultant de l'insufflation de vapeur peut 8tre compensée en tout ou en partie par une détente de la lessive et par l'évaporation partielle qui y est liée dans une installation de détente.
Une installation convenant pour l'exécution du procédé se compose done d'un système de plusieurs autoclaves, le cas échéant pourvus de dispositifs d'agitation, avec une installation de pompe. à l'entrée et un dispositif de détente à la sortie, l'introduction de la lessive dans les autoclaves étant disposée au voisinage du fond, et son éva- cuation au voisinage du sommet. Il est avantageux, tout au moins dans le premier autoclave d'aménager une tuyère de vapeur servant au chauffage du liquide à l'aide de vapeur d'eau, avantageusement à proximité de l'entrée du liquide.
Dans ce qui suit, le procédé conforme à l'invention est illustré dans un cas qui est actuellement d'une signi- fication pratique particulières De la mène façon, le procédé mentionné et l'installation peuvent évidemment servir également au traitement de problèmes analogues, tels qu'ils se présentent pour des lessives d'une autre composition, par exemple lors de l'hydrogénation sous pression de substances contenant du carbone, en phase liquide, pour la précipitation d'hydrates d'alumine à partir de lessives de bichromate et d'autres procédés analogues.
Exemple.- Une lessive d'aluminate avec une teneur d'environ 80 g/l de Al2O3 ,et environ 2 g/l de SiO2 avec addition
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de 2,7 g/1 dtun..td';'"gm:mttèJ'p#pé à travers un système de trois autoclaves équipés de dispositifs de raclage et montés à la suite l'un de l'autre. La lessive a parcouru les autoclaves chaque fois de bas en haut. et a été chauffée à la température de réaction à son entrée
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au fond du premier autoclave par une tuyère à vapeur aménagée à côte du tube d'amenée.
La pression de 10 atmosphères main... tenue dans l'appareillage à titre de sécurité a été établie par réglage du coté de la détente au moyen d'une soupape de détente, La température de la lessive a été maintenue dans le premier autoclave à 165 , elle n'est tombée du premier au troisième autoclave que d'environ 5 . Après passage par la soupape de détente, la lessive s'est écoulée dans un ré- cipient de détente dans lequel elle s'es refroidie jusqu'à température d'ébullition.
La vapeur d'eau formée a été à nouveau introduite en d'autres points du procédé.
La marche de ces autoclaves a été maintenue durant des mois sans difficultés. Comme lessive purifiée on a ob- tenu une lessive contenant en moyenne environ 0,1 g/1 de SiO2 et fournissant au cours de la précipitation subséquente au moyen de gaz contenant de l'acide carbonique, une alumine suffisamment pure contenant 0,06 % de SiO2.
Revendications.
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----------------------- 1/ Procédé pour la désilicification continue de les- sives d'aluminates ou pour l'exécution de processus analogues par chauffage sous pression avec ou sans additions, caractérisé en ce que les- lessives sont pompées continuellement à travers un système d'autoclaves chauffés, montés à la suite l'un de l'autre, et parcourus de bas en haut par les lessi- ves, la pression du liquide étant maintenue au-dessus de la tension de vapeur de la lessive à la température utilisée.
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Process and plant for the desilicification of aluminate leaches.
Processes are already known for removing silicic acid from aluminate liquors containing silicic acid in such proportions that, from the alkalis, alumina hydrates can be precipitated which, as regards their silicic acid content meet the purity requirements currently set.
These methods consist in that the solutions are heated with or without additions of various kinds, under pressure, to temperatures of about 160 °. As additions, especially calcined lime and magnesium oxide have given good results; the latter in a certain form, to a very particular extent, the property of greatly lowering the silicic acid content of aluminate lyes. During all these processes, as a result of the heating of the lye, sediments containing silicic acid are formed.
Heretofore, for the technical execution of the desilicification process, simple stirred autoclaves have been used which were loaded, heated and emptied of.
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discontinuously. This procedure is in itself executable successfully. However, the greatest savings can only result from a continuously operating process.
In the course of numerous experiments with a view to making this mode of work continuous, the most different installations have been tried out to see if they are suitable.
It appeared that the main difficulty consists on the one hand in continuously carrying out the same degree of chemical transformation and, on the other hand, in obviating the tendency of aluminate detergents to form deposits of crusts against the parts of the apparatus, particularly to the walls of vessels and tubes, a tendency which makes the transmission of heat extraordinarily more difficult when heating reaction vessels.
It has now been found that the process can be carried out continuously without the difficulties mentioned above, if the lye is pumped through a system of heated autoclaves, mounted one behind the other, and in which the pressure static liquid is kept higher than the vapor pressure of the detergents at the temperature used. It has been found to be particularly advantageous to maintain in the vicinity of the walls of the autoclave, an energetic movement of the liquid, which can for example be obtained by stirring devices running through the autoclaves.
The process is carried out so that the liquid which completely fills the apparatus is pumped through the system by means of a pump. On the side of the exhaust, care is taken, with the aid of an expansion valve, to the adjustment of a determined pressure of the liquid, lying above the vapor pressure of the laundry at the temperature used. In this way, not only is the volume of the device fully utilized, but it is also, contrary to the operation of ordinary stirring autoclaves, no need to involve heat.
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vaporization of water.
The process thus described fully fulfills the requirements which must be placed on the integrity of this reaction, just as it does for batch autoclaves. The apparatus operates with an essentially more favorable thermal balance than for the autoclave used discontinuously, which has hitherto been usual. The heat balance can be further improved if the hot detergent leaving the system is poured immediately after, expansion in a pressure reducer,
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in which it t3'é'epOrt33u6y ...-, d the temperature difference existing between the temperature of the reaction
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and the ebb temperature 3: xit ô.s water vapor which then forms can be used again in the system as
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Your fear .
The detergent thus leaves the entire installation at a temperature which is at or near its boiling point. The heat of this lye can in most cases, because it is usually processed later, still be used in the subsequent working stage, for example in the case where the lye is precipitated with the aid of gas. containing carbonic acid.
In order to avoid the formation of deposits and crusts on the walls of the reaction vessels $, it has also appeared advantageous to bring the autoclaves to the desired temperature not by means of external heating, but by direct heating, eg steamed. In this way; even in autoclave systems that had been in operation for months, almost all traces of deposit were prevented. the steam nozzle for heating the liquid by steam is preferably arranged near the inlet opening for the laundry in the autoclave, so that the laundry which enters, immediately reaches the reaction temperature. In particular, it has been found that, by heating the laundry detergent, its tendency to form deposits and crusts is particularly reduced.
In most cases it will suffice to heat uni @
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the first autoclave of the whole system and to isolate the following autoclaves so that additional heating is no longer necessary, these autoclaves therefore only serving to prolong the residence time of the lye at the reaction temperature . The dilution of the detergent resulting from the insufflation of steam can be compensated in whole or in part by an expansion of the detergent and by the partial evaporation which is associated with it in an expansion installation.
A suitable installation for carrying out the process therefore consists of a system of several autoclaves, optionally provided with stirring devices, with a pump installation. at the inlet and an expansion device at the outlet, the introduction of the detergent into the autoclaves being placed near the bottom, and its evacuation near the top. It is advantageous, at least in the first autoclave, to provide a vapor nozzle for heating the liquid with the aid of water vapor, advantageously close to the liquid inlet.
In the following, the method according to the invention is illustrated in a case which is at present of particular practical significance. In this way, the mentioned method and the plant can obviously also be used for dealing with similar problems, as they appear for lyes of another composition, for example during the hydrogenation under pressure of substances containing carbon, in the liquid phase, for the precipitation of alumina hydrates from dichromate lyes and other analogous methods.
Example.- An aluminate lye with a content of about 80 g / l of Al2O3, and about 2 g / l of SiO2 with addition
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of 2.7 g / 1 dtun..td ';' "gm: mttèJ'p # pe through a system of three autoclaves equipped with scraping devices and mounted one after the other. went through the autoclaves each time from bottom to top. and was heated to the reaction temperature at its entrance
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at the bottom of the first autoclave by a steam nozzle fitted next to the supply tube.
The pressure of 10 atmospheres hand ... held in the apparatus as a safety measure was established by adjusting the trigger side by means of an expansion valve, The temperature of the detergent was maintained in the first autoclave at 165, it only fell from the first to the third autoclave by about 5. After passing through the expansion valve, the lye flows into an expansion vessel in which it is cooled to boiling temperature.
The water vapor formed was introduced again at other points of the process.
The operation of these autoclaves was maintained for months without difficulty. As purified lye, there was obtained a lye containing on average about 0.1 g / l of SiO2 and providing during the subsequent precipitation by means of gases containing carbonic acid, a sufficiently pure alumina containing 0.06%. of SiO2.
Claims.
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----------------------- 1 / Process for the continuous desilicification of aluminate les- sives or for carrying out similar processes by heating under pressure with or without additions, characterized in that the detergents are pumped continuously through a system of heated autoclaves, mounted one after the other, and traversed from bottom to top by the detergents, the pressure of the liquid being maintained above the vapor pressure of the laundry at the temperature used.