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"Perfectionnement aux procédés dtextraction de la magnésie à partir des solutions aqueuses contenant des sels de magnésium déoompoaables par la chaux".
La présente invention a pour objet un procédé d'ex- traction de la magnésie à partir des solutions aqueuses qui contiennent des sels de magnésium décomposables par la chaux en magnésie et en sels de calcium solubles. Comme solution de ce genre, les plus importantes sont l'eau de mer, les eaux mères des marais salants, et, en général, les solutions natu- relles ou artificielles de sels de magnésium décomposables par la chaux.
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Le type de la réaction utilisée est, par exemple, pour l'eau de mer :
EMI2.1
S04}:Ig + MgC12 + 2 Ca (OH) 2 = S04Ca + CaC12 + 2 i-19 (OH)
La source de chaux peut être soit de la chaux caustique, soit un corps contenant .de la chaux mêlée à de la magnésie, comme, par exemple, la Dolomie calcinée.
Malheureusement, la réaction I donne normalement des précipités de Magnésie très volumineux, très difficiles, sinon impossibles à laver et à filtrer, qui retiennent, en raison de leur nature plus ou moins colloïdale, des pro- portions d'eau excessives.
Il en résulte que la Magnésie ainsi obtenue a un prix de revient élevé et nécessite la mise en oeuvre d'un appareillage très considérable et très onéreux.
Pour résoudre cette difficulté, on a envisagé de transformer la Magnésie avant de la recueillir, en Carbonate de magnésie, mais il faut alors procéder à une carbonatation coûteuse et, d'autre part, on recueille ainsi, un carbonate qui nécessite une opération supplé- mentaire de décarbonatation, ce que absorbe, inutilement, une quantité importante de calories.
Le procédé de l'invention consiste à précipiter la Magnésie dans des conditions particulières, grâce à quoi on recueille, au lieu de précipités légers et plus ou moins colloïdaux, une matière dense, facile à décanter, à laver, à. filtrer et à sécher.
La technique utilisée à cet effet consiste, en principe, à mélanger la solution magnésienne avec la chaux de réaction, à, séparer le précipité formé et à réinjecter et à agiter le précipité de la première opération dans une nouvelle quantité de solution magnésienne avant ou pendant la réaction qui correspond à une seconde opération, et
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ainsi de suite pendant un nombre d'opérations successives jusqu'à ce que l'on obtienne,en fin de compte, un préci- pité final qui représente la totalité de la magnésie pré- cipitée au.cours des opérations successives, mais qui possède une densité apparente et une aptitude à la dédan- tation, au lavage,
à la'filtration et au séchage que l'on peut graduer à volonté en fonction du nombre d'opé- rations cumulées que l'on aura utilisées.'
Pratiquement, au lieu de travailler comme ci- dessus, par opérations successives et discontinues, on réalise l'invention en continu en.combinant ensemble : a) Un réservoir à réaction où l'on fait arriver,réguliè- rement la solution magnésienne et la chaux de'réaction; b) Un séparateur approprié.pour enlever le précipité, formé de'la solution épuisée; c) Un di-spositif approprié pour renvoyer le précipité séparé en b)dans le réservoir à réaction.
Une partie de la liqueur' sortant .dè a) peut .être réinjectéeavantageusement dans le, réservoir à réaction amant séparation (ou avant séparation totale) du préci- pité qui est ainsi renvoyé partiellement en arrière.sans séparation préalable..
' Lorsque le système a fonctionné un temps suffi- sant et que le précipité présente les qualités requises ,(densité, aptitude au lavage, etc...) on peut, soit pré- lever la totalité du précipité"et recommencer le cycle, soit'mieux, prélever régulièrement dans le séparateur b) une.fraction du précipité tandis que le reste est renvoyé au réservoir à réaction en a):
On réalise,dans ce dernier cas,, un 'cycle continu une fois le régime atteint..
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A titre d'exemple, alors que le précipité d'une première opération présente un volume considérable, le phé- nomène utilisé donne déjà, au bout de 20 opérations suc- cessives, un précipité final dont le volume total apparent est quatre fois plus faible que celui du précipité initial et qui, cependant, contient 20 fois plus de matière, en sorte que la contraction est, dans ce cas, 80 fois plus grande pprès la vingtième opération qu'après la première.
Dans les appareils fonctionnant en continu, on obtient facilement des précipités qui, en régime, dépas- sent, à l'état de boues brutes de,décantation, une densi- té apparente de 1.2000 et des gâteaux sur filtre dépassant 1.4000 sans que ces chiffres, donnés comme exemples, soient des limites.
Pour ob'tenir de l'invention le maximum de ré- sultat, il est bon de maintenir en bonne suspension, par une agitation appropriée, le précipité renvoyé en arrière pendant la réaction et d'introduire le précipité dans,au moins un des liquides qui vont entrer en réaction, de fa- çon à assurer sa bonne dispersion avant le début même de la réaction.
Comme solution magnésienne, on utilisera, comme il a été dit, les solutions salines naturelles ou artifi- cielles, mais selon la pureté de la magnésie que l'on désire obtenir, il pourra y avoir lieu de traiter, préa- lablement, les solutions pour les épurer. En général, l'impureté principale provient de la présence de CO2, soit à. l'état libàe, soit à. l'état combiné, dans les so- lutions.
L'épuration peut alors se faire, soit par voie alcaline en ajoutant à la solution la quantité de chaux
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nécessaire pour fixer C02 à l'état de carbonate de chaux qui précipite, soit par voie acide en détruisant par une addition convenable d'acide (acide chlorhydrique, par exemple) les carbonates et les bicarbonates et en purgeant ensuite la solution du CO2 dissous qu'elle. retient, par exemple,par le vide ou par un barbotage d'air conve- nable.
On pourra, également, procéder à l'épuration de la magnésie après sa précipitation, en procédant de la façon suivante : '
La magnésie,contenant comme'impureté le carbonate de chaux; est calcinée puis lavée à l'eau qui dissout le CaO formé. En employant, pour le lavage du produit calciné, à la place d'eau, une solution de sel de magnésium comme le Chlorure, par exemple, on obtient de la Magnésie pra- tiquement pure.
A titre d'indication, en 'épurant là solution par la voie alcaline, on acide, on peut amener la chaux à moins de 0,25%. En opération par calcination et,lavage .à l'eau, on ramène -la chaux à l'ordre de 1%.
En opérant, par calcination et lavage avec, une solution de chlorure de magnésium, on.peut'ramener CaO2 à moins de 0,1%. D'autre part,, il a été,trouvé que l'on pouvait utiliser, suivant le degré de pureté désiré, la chaux seule, soit l'état de solution, soit à l'état de bouillie, soit à l'état de lait, ou la dolomie calcinée.
Si l'on désire obtenir le maximum de pureté-, le meilleur réactif sera l'ievau de chaux . En,effet, l'eau' de chaux présente cet avantage de constituer, pratiquement, un réactif pur, toutes les impuretés du calcaire-calciné étant généralement insolubles dans' l'eau de chaux, et en
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cas de solubilité, n'étant pas ultérieurement précipité au cours des opérations. Il a été trouvé que, bien que l'eau de chaux soit un réactif très dilue, son emploi' n'entrai- nait pas de dépenses élevées en raison du fait que les frais de pompage et de manipulation de l'eau de chaux n'estraî- ment que de faibles dépenses de force motrice, ceci d'autant plus qu'il a été trouvé que l'eau de chaux pouvait être obtenue, sans inconvénient, en faisant usage des eaux épuisée.s provenant de la réaction elle-même.
D'autre part, le fa.it d'utiliser l'eau de chaux permet d'utiliser des calcaires relativement impurs et d'avoir une grande liberté pour l'emplacement des usines.
Enfin, comme la décantation des précipités denses.obtenus conformément à l'invention est rapide et facile, le volume des décanteurs reste raisonnable quand on le compare au volume des décanteurs qu'exigent les précipités colloïdaux 'habituellement obtenus.
En général, pour la réaction, soit avec l'eau de chaux, soit avec les autres réactifs qui vont êre indiqués, il est ,préférable de mélanger'le précipité de retour avec l'eau de chaux ou le réactif et de régler les proportions de façon à travailler avec un léger excès de solution magnésienne.
On pourra, si l'on veut obtenir une grande pureté, avoir intérêt à travailler à l'abri de CO2et ce résultat pourra être obtenu, par exemple, en maintenant une couche d'huile à. la surface du liquide contenu dans les réservoirs et les décanteurs.
Lorsque l'on ne désire pas obtenir la magnésie très pure, il est plus simple de travailler avec des laits
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de chaux ou ,des laits 'de dolomie, calcinée. On a, dansce cas, l'inconvénient qu'une partie des impuretés' du calcaire ou de la dolomie' calcinée 'se retrouve dans la magnésie, mais, par contre, les volumes manipulés sont considérable- ment réduits et on obtient également, dans ce cas, en tra- -vaillant suivant le procédé de 1-'invention, des. précipités denses faciles à décanter, à filtrer, à laver et à calciner..
Dans cette forme de mise en oeuvre de l'inven- tion,, on procédera de préférence de la .façon qui va.être décrite.
I) fabrication d'un.lait de réactif (chaux ou ' dolomie calcinée, par exemple). Au cours de cette,opération, les plus grosses impuretés (incuits, surcuits, etc..,) sont facilement éliminées..
II) Dilution du lait pour le transformer en une suspension de particules solides dans un liquide diluant (eau,ou eau épuisée). Au cours de cette opération, on peut encore-éliminer une autre partie des impuretés.
III) Mélange et réaction de la suspension II avec la solution magnésienne en présence de précipité de magné- sie déjà formé et systématiquement renvoyé,en arrière, con- formément au procédé déjà décrit pour avoir des précipités denses faciles à décanter, à filtrer, et à laver, conter- mément à l'invention.
IV) Séparation des eaux mères et du précipité qui est renvoyé en III jusqu'à ce qu'il ait acquis les propriétés requises.
L'opération LL de dilution peut être, éventuel- lement réduite ou supprimée. On peut, naturellement, tra- vailler, dans ce cas, comme¯avec l'eau de,chaux,-en dis- continu ou en continu.
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L'eau utilisée pour la fabrication du lait et la dilution peut être, soit de l'eau douce, soit l'eau épuisée, mais il est encore plus avantageux d'utiliser, comme liquide de dilution, une portion du liquide réac- tionnel, de l'opération III contenant encore le précipité fermé pendant la réaction. Csr en procédant ainsi on évite d'introduire dans le circuit une nouvelle quantité de liuqide, on simplifie les opérations et l'on renvoie éco- nomiquement, avant décantation, une partie du précipité en arrière.
La séparation des impuretés en II peut se faire par exemple, par tamisage ou par tout procédé équivalent.
La séparation des impuretés en III peut se faire, par exemple, par une décantation sommaire qui élimine les particules les plus lourdes et les plus grosses.
A titre d'exemple, nous décrirons, maintenant, 'un mode de réalisation de 1'-invention, à partir de l'eau de mer et de l'eau de chaux.
L'eau de mer est épurée comme il est connu, par addition de CaO, et filtrée pour éliminer le CO3Ca formé.
L'eau de chaux est obtenue à partir de l'eau épuisée sortant du décanteur; elle est décantée, mais non filtrée.
L'eau de chaux est envoyée dans un réservoir à réaction qui consiste en un simple canal muni de chicanes pour assurer une bonne agitation. L'eau de mer, en propor- tion calculée suivant la teneur de l'eau de mer en sel de magnésium (avec un léger défaut d'eau de chaux) est injec- tée en fractions égales sur la longueur du canal, à, la sortie du canal, une fraction de l'effluent est continuel- lement repompée en tête dudit canal.
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Le'surplus de 1'affluent est reçu dans un- décanteur, le'précipité décqnté, repris par une pompe, est envoyé dans la -canalisation d'arrivée d'.eau de chaux.,
Lorsque le régime est atteint, on prélève régu- lièrement une fraction convenable du précipité pour la ' consommation et on continue à renvoyer le reste en arrière.
La longueur du canal de'réaction et. la vitesse du liquide sont choisis de façon que la réaction soit pratiquement complète dans l'appareil,
Le même type d'appareillage'peut servir, égale- ment avec le lait de chaux, mais dany ce cas, il:est né- cessaire de prévoir' un canal de réaction de dimensions plus grandes et permettant.un séjour plus long car la ré- action est, moins rapide; -pour la même raison, il sera bon de prévoir une agitation plus énergique:
A titre d'indication, pour une production d'une tonne de MgO à l'heure (à l'état de Mh(OH2), en fonctionmant au lait de chaux, on a obtenu de bans résultats dans les conditions suivantes :
1) Proportion de réactifs : 500 mètres cubes d'eau de mer (eau de l'Atlantique) I.400 Kgs de CaO (plus les impuretés et les insolubles)
2) Volume du.réservoir de dilution : 500 mètres cubes.
3 Volume du vase à réaction : ' 150 mètres cubes.
4) Surface du décanteur : I.000 à 1.500 m2.
Un autre mode de réalisation de l'invention con- siste à utiliser des réservoirs munis d'agitateurs dispo- sés en série et que les produits traversent les uns après les autres.
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Dans ce cas, on reçoit, en continu, dans le premier réservoir, le lait de réactif, le précipité de retour provenant du séparateur et une proportion de li- quide provenant du dernier réservoir de la série. Le tout est mélangé ensemble et passe progressivement dans les ré- servoirs successifs dans chacun desquels on injecte une portion appropriée du liquide magnésien.
Le trop-plein du dernier réservoir va au sépa- rateur. Une fois le régime atteint, une fraction du pré- cipité est prélevé pour la consommation.
Dans ce mode de réalisation, on peut réduire beaucoup la proportion d'eau de dilution, à la condition de disposer d'une agitation efficace et de laisser à la réaction un temps suffisant pour être pratiquement terminée dans le dernier réservoir.