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Publication number: BE630057A
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Description


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  "Perfectionnements au traitement de minerais contenant un élémet $magnétique ou magnétisable, et produits ainsi obtenue Il . 



   La présente Invention concerne des perfectionne- ments au traitement de minerais contenant un élément   magnéti-   que ou magnétisable; dans la description ci-après, on a dosi- gné par minerais aussi bien des produits en provenance directe du sol que des produits constituant en totalité ou en partie des résidus ou rebuts de traitements physiques ou   chimiques   de ce que l'on a généralement convenu de dénommer "minerais" en comprenant dans cette dénomination le coke, et notamment le coke métallurgique. Plus spécialement, le procédé selon l'invention se rapporte au traitement des bauxites ou dea mi-   tarais   d'aluminium contenant du fer et/ou du manganèse, ainsi qu'à celui des cokes. Elle concerne également les produits industriels obtenus selon lesdits traitements. 



   On connaît depuis longtemps un procédé (dit"pro- cédé Bayer") de traitement des bauxites qui consiste à attaquer, généralement en autoclave, la bauxite par la soude caustique 

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 à 23 %, à séparer et à filtrer les boues   rouges, h   décomposer les aluminates de la liqueur d'attaque au moyen de germes (d'alumine fine le plus souvent), à décanter puis à laver et à filtrer l'alumine hydratée avant de la calciner, enfin 4   décarbonater   et   reconcentrer   la liqueur d'attaque   résiduelle   avant de la renvoyer dans le cycle d'attaque.

   On rappellera que les boues rouges sont des résidus qui contiennent des oxydes de fer avec une quantité non négligeable d'aluminate de soude et de la soude résiduaire, Dans les processus   cou- .   rants, ces boues rouges sont envoyées au crassier et sont de ce fait perdues.   Or, à   100 tonnes d'alumine partir de bau- xite rouge brute correspondent 75 tonnes de boues rouges con- tenant 43 tonnes de produits secs et 32 tonnes d'eau sodiquej dans ces 43 tonnes de produits secs sont contenus entre autres 3 tonnes environ d'Al2o3 et 35 tonnes de fer. 



   Il y avait donc un intérêt certain à essayer de récupérer, en plus de la petite quantité de soude actuel- lement reprise, au moins une partie de ces produits secs. 



   D'autre part, des travaux récents (CR. 1961 - T 252   p.     2716 -   2717) ont montré qu'il était possible   d'en-   richir les minerais siliceux lorrains (en moyenne 31 % Fe, 12% SiO2 , 1,35 % P2O5 et 2,75 %   Al 0 )   par un traitement   chi-   mique consistant à les dissoudre dans la soude caustique concentrée entre 30 % et 50 % à la température d'ébullition de 125 à 135 C environ et à soumettre ensuite le produit ainsi enrichi à une séparation magnétique, puis à l'agglo- mérer ce qui fournit un composé dont la teneur en fer est de 45 à 50 % (à sec);

   les mêmes auteurs ont observé que    l'action de la soude se traduit par la dissolution de P2O5, SiO et AL2O3 et par la transformation d'une partie des 2 23   

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 oxydes de fer non magnétiques en oxydes magnétiques  Partant de ces résultats,   il   a été récemment mis au point un procédé de traitement des minerais siliceux lorrains dans lequel la solution desdits minerais dans la soude caustique, ensemencée au moyen d'ions ferreux, est ensuite soumise à une séparation magnétique des oxydes de fer qui sont finalement rassemblés comme il a été indiqué plus haut en vue de leur utilisation en sidérurgie, 
On sait d'autre part depuis de nombreuses années que, pour un même oxyde ou sel d'un métal donné tel que Fe, Mn, Ni, Co, Cu, Mg, Zo entre autres,

   certains formes de struc- tures cristallines s'accompagnent d'une forte susceptiité magnétique permettant une séparation magnétique rentable, alors que les mêmes oxydes ou sels n'ont qu'une faible   suscep-   tibilité magnétique -insuffisante pour une telle séparation- lorsqu'ils se présentent sous des structures cristallines différentes, On a ainsi été amené à constater que la   suscep-   tibilité magnétique est liée, pour certains oxydes, à   l'exis-   tence ou à la non-existence de certaines propriétés physiques et chimiques. C'est ainsi que, dans le cas de l'oxyde de fer, la magnétite Fe3O4 - solution solide de Fe2o3 et   FeO -   est magnétique par nature.

   Si on remplace les ions ferreux par les ions bivalents d'un métal de rayon atomique voisin de celui de l'ion ferreux (ce qui est le cas des métaux   préci-   tés), on peut obtenir des complexes conservant les proprié- tés magnétiques, Cette substitution peut être partielle ou totale et permet d'expliquer le comportement de certains ferrites complexes.

   Cette substitution permet d'autre part de magnétiser certains oxydes métalliques -en particulier Fe2o3 (alpha) non magnétique - par addition d'un oxyde di- valent de l'un des métaux précités, 

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Tenant compte des enseignements ci-dessus rappelés, le demandeur a eu l'idée, qui est à la base de la présente invention, de traiter par la soude oaustique à ébullition les boues rouges, résidus actuel du procédé classique d'obtention   d'alumine   partir de bauxite, et de soumettre la solution sodique résultante à une séparation magnétique, Il a constaté aveo surprise qu'on obtenait ainsi une quantité appréciable d'oxyde de fer pur et d'alu- mine  qui étaient perdus Jusque présent dans les crassiers faute de pouvoir les utiliser- et que les liqueurs résiduel- les du traitement pouvaient être,

   en diminuant sensiblement ou même en supprimant totalement la perte de soude, réutili- sées dans le cycle d'attaque des bauxites ou minerais d'alu- minium selon le processus classique. Le demandeur a en outre constaté au cours de ses travaux, qu'un traitement analogue pouvait pêtre appliqué à des minerais d'aluminium contenant des éléments ferro-manganifères on vue de l'ubten- tion de manganèse et d'autres métaux présents dans ces mi-   nerais.   Le demandeur a constaté que des résultats analogues peuvent être obtenus avec d'autres minerais (au sens de l'invention); dans le cas du coke . métallurgique, il est possible ainsi d'obtenir directement, en plus du fer réou- péré, du carbone suffisamment pur pour servir à la   fabri-   cation d'électrodes et même de graphite nucléaire. 



   Les perfectionnements apportés au traitement des minerais contenant au moins un élément magnétique ou magnétisable par utilisation de soude oaustique et d'un champ magnétique, consistent donc fondamentalement selon la présente invention, à traiter les minerais par une solu- tion de soude de concentration supérieure à   35   et à une 

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 température au moins égale à   110*Ce  de préférence comprise entre 115  et 150 C, à ensemencer ensuite la solution par une quantité (déterminée sur échantillon) d'ions ferreux ou d'ions divalents d'un métal de rayon atomique voisin de celui du fer, à séparer ou sédimenter les oxydes métalliques magnétisés ou magnétiques par application d'un ohamp magné-   tique,

   4   laver les oxydes séparés au moyen d'une lessive de soude puis à   l'eau,   sécher les oxydes métalliques lavés et à traiter la liqueur résultant do la sépartiion magnétique en vue de la recycler à l'attaque des minerais. 



  La régénération de la liqueur de soude peut être facilitée par d'addition d'une fraction de liqueur de potasse dans   @   le premier réacteur d'attaque du minerai. 



   Les ions ferreux d'ensemencement peuvent titre par exemple constitués par des ferroates, carbonates de fer, rouille, etc.. Parmi les métaux de rayon atomique voisin de celui du fer, et dont les ions divalente peuvent âtre utilisés, on citera entre autres le manganèse, le nickel, le cobalt, le cuivre, le magnésium et le zinc} de tels ions divalents sont particulièrement avantageux pour l'ensemencement dans les cas où l'emploi des ions ferreux augmenterait ou risquerait d'augmenter d'une manière inop- portune la masse de produits 4 traiter. 



   Pour diminuer les temps de réaction ou d'opé- ration, et pour accroître les rendements, c'est-à-dire notamment pour faciliter les séparations désirées des produits recherchés, on peut avantageusement utiliser des agents   tensio-aotifs   (ou de surface) dans les divers stades du traitement. 

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   Le champ magnétique peut être appliqué   pério-   diquement ou en continu au moyen d'aimante permanents ou d'électro-aimants, ou de ohamps tournants dans la solution   modique@   Les caractéristiques du champ sont variables selon que les oxydes résultant de l'attaque sont   terre-   magnétiques, magnétiques, paramagnétiques, etc... 



   Il est bien évident que l'on utilise des récipients magnétiques pour recevoir la solution soumise ainsi au champ magnétique, 
Dans le cas du traitement des boues rouges résultant de l'attaque classique des bauxites ou autres minerais d'aluminium, suivant une première forme de réali- sation du procédé selon l'invention, on traite ces boues par une solution de soude concentrée à plus de 35% (de   préfé-   rence comprise entre 40 et 45 %) à une température   supé-   rieure à 120 C (de préférence de 125  à 135 C).

   La lessive de soude servant au lavage des oxydes métalliques séparés est de   préférenoe à   une concentration permettant d'éviter la précipitation des   silicoaluminates.   Après le lavage à la soude, on peut encore laver avec d'autres solutions telles que l'eau additionnée ou non de tensio-aotifs ou autres pour éliminer certains autres oxydes constituants, Le lavage à l'eau des oxydes récupérés a pour but de ré- oupérer les petites quantités de soude ou des autres so- lutions de lavage entraînées sur lesdits oxydes, Tous ces lavages peuvent être réalisés en continu ou périodi- quement ; quant à la décantation, elle peut être effectuée par gravité ou par champ magnétique.

   Les eaux de lavage de ces oxydes récupérés peuvent être renvoyées dans les 

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 liqueurs provenant de la séparation magnétique des oxydes métalliques extraits des boues rouges  ces   liqueurs peu- vent être traitées de toute manière usuelle appropriée pour être séparées de certaines impuretés de façon telle que l'on peut renvoyer au cycle d'attaque classique des bauxites une solution ne contenant plus que de la soude et des aluminates de   !Soude..   



   Suivant une variante, les bauxites ou les minerais broyés peuvent être traités par une solution de soude caustique à une concentration supérieure à 35 % (de préférence entre 40 % et 45   )     à   une température mini- male de   115*0   (de préférence de 120 à 150 C), 
Après traitement magnétique on lave Ion oxydes séparés magnétiquement soit à la soude concentrée   soit h   l'eau, soit successivement à la soude et à l'eau, avec ou sans addition de tensio-aotifs.

   La liqueur   résul-   tant de la sédimentation magnétique est traitée par tous moyens connus de manière qu'il n'y ait plus que de l'alu- minate de soude dans la solution de soude.   Enfin,   les eaux de lavage des oxydes récupérés sont traitées comme dans la première forme de réalisation pour en séparer l'alumine et sont ensuite recyclées pour l'attaque des minerais d'aluminium ou des bauxites, 
Dans le cas où l'on traite d'autres   mine rais,   par exemple ferro-manganèses, les concentrations particu- lières de la solution de soude caustique, les   caractéris-   tiques des champs magnétiques,

   ainsi que les solutions de lavage préférées sont déterminées expérimentalement par un essai effectué dans le cadre général des indications qui précèdent* 

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On voit immédiatement les avantages indus- triels pratiques que permet d'obtenir le traitement des minerais d'aluminium selon l'invention et qui sont   suçoir   tement exposés ci-après, 
Tout d'abord, le nouveau procédé s'intègre sans aucune difficulté aux modes classiques de traitement des bauxites.

     Il   permet d'augmenter sensiblement le taux d'extraction de l'alumine dans les bauxites, de récupérer la soude   (10   environ) actuellement perdus dans les boues rouges, de supprimer les immobilisations nécessitées   au    tuellement pour l'évacuation et le stockage des boues rouges, et de fournir les quantités importantes d'oxyde de fer concentré et pur.

   Ce dernier point est Important pour les débouchés offerts par de tels oxydes de fer tant en sidérurgie qu'en fonderie de fontes plus ou moins   spéciales*   de marne que pour certaines applications   électroniques   ou   pharmaceutiques   
Toutes choses étant égales par ailleurs, le présent procédé offre des avantages comparables quand il est mis en oeuvre avec des minerais autres que ceux pour lesquels l'invention a été décrite en détail.

Claims

- REVENDICATIONS - 1. Procédé de traitement des minerais con- tenant au moins un élément magnétique ou magnétisable, par utilisation de soude caustique et d'un champ magnéti- que, caractérisé par le fait que l'on traite les minerais par une solution de soude de concentration supérieure a 35% et à une température au moins égale à 110 C, de pré- férence comprise entre 115 et 150 C @ que l'on ensemence ensuite la solution par une quantité, déterminée sur échan- tillon, d'ions ferreux ou d'ions divalents d'un métal de rayon atomique voisin de celui du fer,

que l'on sépare ou sédimente les oxydes métalliques magnétisés ou magnétiques par application d'un champ magnétique, qu'on lave les oxydes séparés au moyen d'une lessive de soude puis à l'eau., qu'on sèche les oxydes métalliques lavés et enfin qu'on traite la liqueur résultant de la séparation magnétique en vue de la recycler à l'attaque des minerais.

2. Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en oe que, comme ions ferreux, on utilise des ferroates, des carbonates de fer, de la rouille, etc..

3, Procédé selon la revendication 1, carao- térisé en ce que, comme Ions divalents, on utilisa cour du manganèse, du nickel, du cobalt, du cuivre, du magnésium et du zinc, 4. Prooédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans un ou plusieurs des stades, on ajoute des agents tensio-actifs (ou de surface), <Desc/Clms Page number 10> 5. Procédé selon l'une au moins des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que le champ magne- tique est appliqué au moyen d'aimantb permanents ou d'éleo- tro-aimants, ou de champs tournants créés dans la solution sodique.

6. Procédé selon l'une au moins des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que le champ magné- tique mis en oeuvre a des caractéristiques variables fixées en fonction de la susceptibilité magnétique de l'oxyde séparé.

7. Procédé selon l'une au moins des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise une solution de soude à plus de 35 % (de préférence com- prise entre 40 et 45 %) à une température supérieure à 120 C (de préférence de 125 à 135 C).

8. Procédé selon l'une au moins des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'on lave les oxydes séparés par une solution de soude concentrée ou non, à une température fonction de la concentration.

9. Procédé selon l'une au moins des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'après ledit lavage à la soude, on lave les oxydes avec d'autres solu- tions telles que l'eau avec ou sans tensio-aotifs, pour éliminer certains autres oxydes constituants.

10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en oe que on utilise une solution de soude caustique à une concentration supérieure , 35 % (de préférence comprise entre 40 % et 45 %) à une température minimale de 11500 (de préférence de 120 à 150 C). <Desc/Clms Page number 11>

11. Procédé selon l'une au moins des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que le lavage des oxydes est effectué en continu ou périodiquement, avec ou sans décantation magnétique, 12. Procédé selon l'une au moins des revenu dications précédentes, caractérisé en ce qu'on renvoie les eaux de lavage des oxydes dans les liqueur% issues de la séparation des boues rouges 13.

Procédé selon l'une au moins des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'on traite les dites liqueurs pour les purifier de toute manière usuelle appropriée pour être séparées de certaines impuretés de façon telle que l'on peut renvoyer au cycle d'attaque classique des bauxites une solution ne contenant plus que de la soude et des aluminates de soude.

14. Procédé selon l'une au moins des re- vendications précédentes, caractérisé en ce qu'on lave les oxydes séparés magnétiquement soit à la soude concen- trée ou diluée, soit à l'eau, soit successivement à la soude concentrée et à l'eau.

15. Procédé selon l'une au moins des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'on élimine desdites liqueurs, à la manière connue, toutes impuretés présentes pour n'y retenir que l'aluminate de soude.

16. Procédé selon l'une au moins des reven. dications précédentes, caractérisé en ce qu'on facilite la régénération de la liqueur de soude par addition d'une fraction de lessive de potasse dans le premier réacteur d'attaque du minerai.