CA1106138A - Procede d'obtention d'alumine pure par attaque acide de minerais alumineux contenant d'autres elements - Google Patents
Procede d'obtention d'alumine pure par attaque acide de minerais alumineux contenant d'autres elementsInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
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Abstract
L'invention concerne un procédé d'obtention d'alumine pure par l'attaque sulfurique de minerais alumineux contenant des impuretés, suivie d'un traitement sulfochlorhydrique du produit résultant de l'attaque, de la précipitation d'un chlorosulfate d'aluminium hydraté, puis de sa transformation par pyrohydrolyse en sulfates d'aluminium hydratés ultérieurement décomposés par chauffage en alumine pure recherchée. Le procédé s'applique au traitement des matières alumineuses naturelles ou artificielles contenant des impuretés, tels que les minerais silicoalumineux, comme les kaolins, les bauxites siliceuses, les argiles kaoliniques, les schistes houillers ou non, ou bien encore des alumines ou sulfates d'aluminium impurs provenant de procédés primaires.
Description
3~
L'invention concerne un nouveau procédé d'obtention d'une alumine pure par l'attaque sulfurique de minerais alumi-neux contenant des impuretés, suivie d'un traitement sulfochlor-hydrique du produit résultant de l'attaque, de la précipitation d'un chlorosulfate d'aluminium hydraté, puis de sa transforma-tion par pyrohydrolyse en sulfates d'aluminium hydratés ultéri-eurement décomposés par chauffage en alumine pure recherchée.
L'invention concerne également la récupération, en vue de leur valorisation de certains éléments contenus dans le minerai en proportion notable tels que le fer, le titane, les métaux alcalins et alcalinoterreux.
Depuis longtemps, il a été proposé de réaliser l'attaque sulfurique de minerais alumineux pour en extraire l'alumine. C'est ainsi, par exemple, que le brevet français N 574 983 de ASSEEV proposait d'attaquer un minerai alumineux par de l'acide sulfurique, de traiter la solution résultante par l'acide chlorhydrique et de décomposer par la chaleur le chlorure d'aluminium hexahydraté ainsi formé. Toutefois, ce document ne donnait aucune indication sur les moyens à employer pour éliminer les impuretés accompagnant l'alumlnium dans les minerais, impuretés qui pouvaient être très diverses d'un minerai à l'autre. Aussi le procédé enseigné par ce brevet .
ne permettait pas d'aboutir à une alumine pure par un procédé
cyclique.
D'autres documents, plus récents, tels que les brevets français N 1 558 347 et 2 160 743 appartenant à la demanderesse, ont proposé des procédés cycliques d'attaque sulfurique dans lesquels sont décrits des moyens pour éliminer certaines i~puretés et obtenir une alumine pure de qualité
métallurgique recherchée. Mais, pour parvenir à ce résultat, la solution acide de sulfate d'aluminium, qui contenait ; également comme impuretés du fer, du magnésium, des métaux ' - 1 - ~:
; .. ,., . . , . ,. . ,, . , . , . ,, ., ,,, , . . . .. .. , . . ~
alcalins, etc..., était diluée avec de l'eau ou avec une solution chlorhydrique, refroidie à une température adéquate et saturée en gaz chlorhydrique de telle manière que soit précipité le chlorure d'aluminium hexahydraté. Ce dernier, séparé de sa liqueur mère, était alors soumis à une purifica-tion par dissolution et précipitation par saturation des liqueurs au moyen d'acide chlorhydrique gazeux, cette opération pouvant être répétée à plusieurs reprises.
Blen que ces procédés offrent de multiples avantages, parmi lesquels celui de produire une alumine pure, la demande- -~
resse, poursuivant ses recherches en ce domaine, a tenté de mettre au point un nouveau procédé qui serait plus économe en acide chlorhydrique tout en donnant une alumine très pure ayant les qualités métallur~iques recherchées. ~lle a constaté
avec intérêt qu'il était possible de traiter une solution sulfurique résultant de l'attaque d'un minerai alumineux à
pression atmosphérique, par une solution sulfochlorhydrique, à une température inférieure, mais proche de l'ébullition, san~ que se produisent des pertes par dé~agement de fumées i 20 d'acide chlorhydrique.
Dans ses caractéristiques essentielles, le procédé
selon l'invention comprend:
- l'attaque du minerai alumineux contenant également d'autres constituants tels que le fer et le titane avec une solution sulfurique contenant en poids entre 40 % et 60 % de H2S04 libre et entre 6 % et 12 % de divers métaux formant les impuretés de la matière traitée provenant du recyclage de cette solution, pouvant conduire ~ l'obtention d'une solution, après attaque, riche en sulfate d'aluminium dissous, de concentra-tion pouvant atteindre 12 % d'A1203 en poids. La suspension d'attaque est maintenue à une température inférieure à celle de l'ébullition pendant l'opération dont la durée est comprise
L'invention concerne un nouveau procédé d'obtention d'une alumine pure par l'attaque sulfurique de minerais alumi-neux contenant des impuretés, suivie d'un traitement sulfochlor-hydrique du produit résultant de l'attaque, de la précipitation d'un chlorosulfate d'aluminium hydraté, puis de sa transforma-tion par pyrohydrolyse en sulfates d'aluminium hydratés ultéri-eurement décomposés par chauffage en alumine pure recherchée.
L'invention concerne également la récupération, en vue de leur valorisation de certains éléments contenus dans le minerai en proportion notable tels que le fer, le titane, les métaux alcalins et alcalinoterreux.
Depuis longtemps, il a été proposé de réaliser l'attaque sulfurique de minerais alumineux pour en extraire l'alumine. C'est ainsi, par exemple, que le brevet français N 574 983 de ASSEEV proposait d'attaquer un minerai alumineux par de l'acide sulfurique, de traiter la solution résultante par l'acide chlorhydrique et de décomposer par la chaleur le chlorure d'aluminium hexahydraté ainsi formé. Toutefois, ce document ne donnait aucune indication sur les moyens à employer pour éliminer les impuretés accompagnant l'alumlnium dans les minerais, impuretés qui pouvaient être très diverses d'un minerai à l'autre. Aussi le procédé enseigné par ce brevet .
ne permettait pas d'aboutir à une alumine pure par un procédé
cyclique.
D'autres documents, plus récents, tels que les brevets français N 1 558 347 et 2 160 743 appartenant à la demanderesse, ont proposé des procédés cycliques d'attaque sulfurique dans lesquels sont décrits des moyens pour éliminer certaines i~puretés et obtenir une alumine pure de qualité
métallurgique recherchée. Mais, pour parvenir à ce résultat, la solution acide de sulfate d'aluminium, qui contenait ; également comme impuretés du fer, du magnésium, des métaux ' - 1 - ~:
; .. ,., . . , . ,. . ,, . , . , . ,, ., ,,, , . . . .. .. , . . ~
alcalins, etc..., était diluée avec de l'eau ou avec une solution chlorhydrique, refroidie à une température adéquate et saturée en gaz chlorhydrique de telle manière que soit précipité le chlorure d'aluminium hexahydraté. Ce dernier, séparé de sa liqueur mère, était alors soumis à une purifica-tion par dissolution et précipitation par saturation des liqueurs au moyen d'acide chlorhydrique gazeux, cette opération pouvant être répétée à plusieurs reprises.
Blen que ces procédés offrent de multiples avantages, parmi lesquels celui de produire une alumine pure, la demande- -~
resse, poursuivant ses recherches en ce domaine, a tenté de mettre au point un nouveau procédé qui serait plus économe en acide chlorhydrique tout en donnant une alumine très pure ayant les qualités métallur~iques recherchées. ~lle a constaté
avec intérêt qu'il était possible de traiter une solution sulfurique résultant de l'attaque d'un minerai alumineux à
pression atmosphérique, par une solution sulfochlorhydrique, à une température inférieure, mais proche de l'ébullition, san~ que se produisent des pertes par dé~agement de fumées i 20 d'acide chlorhydrique.
Dans ses caractéristiques essentielles, le procédé
selon l'invention comprend:
- l'attaque du minerai alumineux contenant également d'autres constituants tels que le fer et le titane avec une solution sulfurique contenant en poids entre 40 % et 60 % de H2S04 libre et entre 6 % et 12 % de divers métaux formant les impuretés de la matière traitée provenant du recyclage de cette solution, pouvant conduire ~ l'obtention d'une solution, après attaque, riche en sulfate d'aluminium dissous, de concentra-tion pouvant atteindre 12 % d'A1203 en poids. La suspension d'attaque est maintenue à une température inférieure à celle de l'ébullition pendant l'opération dont la durée est comprise
- 2 -. : , entre une demi-heure et cinq heures, - la séparation du résidu d'attaque composé d'oxydes non at-taqués, principalement de la silice, et de sulfates insolubles, et une liqueur sulfurique riche en alumine, - le rincage du résidu d'attaque pour en extraire les eaux mères d'impréynation, au moyen d'une quantité adéquate ; d'une solution sulfurique de recyclage contenant encore une très faible quantité d'alumine qui est jointe à la liqueur ~.
sulfurique riche en alumine, puis.
- le traitement du résidu d'attaque par une liqueur :~
faiblement sulfurique provoquant la dissolution des sulfates insolubles et permettant la séparation des inertes de la liqueur de redissolution des sulfates d'impuretés qui sera traitée pour en valoriser les composants, . ~
- le mélange de la liqueur sulfurique riche en alumine .
avec une liqueur sulfochlorhydrique de recyclage ainsi qu'avec de l'HCl gazeux de recyclage, - le refroidissement de la liqueur sulfochlorhydrique ~ obtenue, contenant l'alumine et les impuretés solubilisées ! 20 jusqu'à la précipitation d'un chlorosul~ate d'aluminium .
: hydraté répondant à Ia formùle AlS04Cl,6-7H20, - la séparation des cristaux de chlorosulfate d'alumi-nium hydrate, imprégnés d'eaux mères, et d'une liqueur sulfo- :
: . , .
chlorhydrique contenant la majeure partie des impuretés, - le lavage des cristaux de chlorosulfate d'aluminium .
hydraté par une solution d'acide chlorhydrique de recyclage, -suivi de la séparation desdits cristaux de la liqueur d'impré- :
gnation, entra~née par la solution chlorhydrique, - la décomposition thermique dans un premier stade du chlorosulfate d'aluminium en sulfate d'aluminium et le recyclage des effluents gazeux HCl et eau, ,: . ,:
- la décomposition thermique dans un deuxième stade .
sulfurique riche en alumine, puis.
- le traitement du résidu d'attaque par une liqueur :~
faiblement sulfurique provoquant la dissolution des sulfates insolubles et permettant la séparation des inertes de la liqueur de redissolution des sulfates d'impuretés qui sera traitée pour en valoriser les composants, . ~
- le mélange de la liqueur sulfurique riche en alumine .
avec une liqueur sulfochlorhydrique de recyclage ainsi qu'avec de l'HCl gazeux de recyclage, - le refroidissement de la liqueur sulfochlorhydrique ~ obtenue, contenant l'alumine et les impuretés solubilisées ! 20 jusqu'à la précipitation d'un chlorosul~ate d'aluminium .
: hydraté répondant à Ia formùle AlS04Cl,6-7H20, - la séparation des cristaux de chlorosulfate d'alumi-nium hydrate, imprégnés d'eaux mères, et d'une liqueur sulfo- :
: . , .
chlorhydrique contenant la majeure partie des impuretés, - le lavage des cristaux de chlorosulfate d'aluminium .
hydraté par une solution d'acide chlorhydrique de recyclage, -suivi de la séparation desdits cristaux de la liqueur d'impré- :
gnation, entra~née par la solution chlorhydrique, - la décomposition thermique dans un premier stade du chlorosulfate d'aluminium en sulfate d'aluminium et le recyclage des effluents gazeux HCl et eau, ,: . ,:
- la décomposition thermique dans un deuxième stade .
- 3 - .
, , l3~
des sulfates d'aluminium en A1203 et le recyclage des effluents gazeux constitués par un mélange de S02 et S03 et H20, - le mélange de la liqueur de redissolution des sulfates d'impuretés avec une solution concentrée d'acide sulfurique recyclée, provoquant la précipitation des sulfates d'impuretés, - la séparation des sulfates d'impuretés et de la liqueur sulfurique qui est adjointe, apres concentration, à
la liqueur sulfochlorhydrique provenant de la séparation du chlorosulfate d'aluminium, - la décomposition thermique des sulfates d'impuretés pour donner des oxydes de fer, de titane et un mélange gazeux ;~
de S02, SO3 et d'eau, - le dégazage du mélange constitué par la liqueur sulfochlorhydrique et la liqueur sulfurique provenant de la séparation des sulfates d'impuretés et son recyclage à l'atta-que.
La solution utilisée pour l'attaque des minerais : alumineux est constituée par des solutions aqueuses recyclées contenant de l'acide sulfurique à l'état libre dont le taux a été ajusté par un appoint extérieur compensant les pertes, ainsi que divers sulfates métalliques dans une proportion faible qui est fonction, pour chacun d'eux, de sa solubilité
dans de telles solutions acides.
. L'attaque du minerai alumineux s'effectue à chaud, à une température inférieure, mais proche de l'ébullition, à la pression atmosphérique et pendant un temps qui peut .: :
varier entre une demi-heure et cinq heures.
Après l'attaque sulfurique du minerai alumineux, le . .
30 produit de l'attaque se composant d'une phase liquide contenant les sulfates d'aluminium solubles et d'une phase solide :
constituée par des inertes et les sulfates insolubles
, , l3~
des sulfates d'aluminium en A1203 et le recyclage des effluents gazeux constitués par un mélange de S02 et S03 et H20, - le mélange de la liqueur de redissolution des sulfates d'impuretés avec une solution concentrée d'acide sulfurique recyclée, provoquant la précipitation des sulfates d'impuretés, - la séparation des sulfates d'impuretés et de la liqueur sulfurique qui est adjointe, apres concentration, à
la liqueur sulfochlorhydrique provenant de la séparation du chlorosulfate d'aluminium, - la décomposition thermique des sulfates d'impuretés pour donner des oxydes de fer, de titane et un mélange gazeux ;~
de S02, SO3 et d'eau, - le dégazage du mélange constitué par la liqueur sulfochlorhydrique et la liqueur sulfurique provenant de la séparation des sulfates d'impuretés et son recyclage à l'atta-que.
La solution utilisée pour l'attaque des minerais : alumineux est constituée par des solutions aqueuses recyclées contenant de l'acide sulfurique à l'état libre dont le taux a été ajusté par un appoint extérieur compensant les pertes, ainsi que divers sulfates métalliques dans une proportion faible qui est fonction, pour chacun d'eux, de sa solubilité
dans de telles solutions acides.
. L'attaque du minerai alumineux s'effectue à chaud, à une température inférieure, mais proche de l'ébullition, à la pression atmosphérique et pendant un temps qui peut .: :
varier entre une demi-heure et cinq heures.
Après l'attaque sulfurique du minerai alumineux, le . .
30 produit de l'attaque se composant d'une phase liquide contenant les sulfates d'aluminium solubles et d'une phase solide :
constituée par des inertes et les sulfates insolubles
- 4 -- . . :. . . , :
L3~
d'impuretés, subit une séparation selon ces deux phases. La phase liquide est alors traitée à la pression atmosphérique et à chaud par une solution sulfochlorhydrique, cons-tituée par exemple par la solution recyclée provenant du lavage ultérieur du chlorosulfate d'aluminium hydraté après sa sépara- ~ .
tion de la liqueur mère, ainsi que par une solution chlorhydrique d'appoint compensant les pertes du cycle et par du gaz chlorhy-drique recyclé provenant d'un dégazage. : .
La solution sulfochlorhydrique est alors refroidie sous agitation d'une manière contrôlée, à une température -proche de 40C, en présence de cristaux provenant d'une . . .
opération antérieure, le temps nécessaire à la cristallisation étant au plus de l'ordre de cinq heures. L'essentiel de l'alumine contenue dans la solution d'attaque est précipité
sous la forme de chlorosulfate d'aluminium hydraté de formule AlS04Cl, 6 ou 7H20, tandis que les impuretés restent à l'état dissous dans la liqueur sulfochlorhydrique.
Selon une variante du procédé, après séparation et lavage du gateau par une solution chlorhydrique de recyclage, les cristaux de chlorosulfate d'aluminium hydraté peuvent être extraits du cycle de production en vue d'être utilisés sous . cette forme. Dans ce cas,des qualités équivalentes d'acides sulfurique et chlorhydrique sont introduites dans le cycle :
sous forme de solutions, pour compenser les pertes correspon-dantes. . -Dans le cas le plus général, les cristaux de ~ :
chlorosulfate d'aluminium hydraté, sont traités thermiquement à une température au plus égale à 600C, mais de préférence comprise entre 300C et 400C, en donnant un mélange de sulfates et d'effluents gazeux composés de vapeurs d'eau et de HCl qui sont ultérieurement lavés et absorbés. :
Selon une variante du procédé, le mélange de sulfate .:, -- 5 -- . .
, , . .. . ~.
~6~3~
d'aluminium composé en majeure par-tie de sulfate basique répondant a la formule 3A12O3,4S03,02H20 et en partie mineure de sulfate neutre A12(S04)3 dont la composition moyenne est représentée par la formuLe A1203,2S03, peut etre extrait du cycle de production sous ces deux formes qui peuvent être ultérieurement séparées selon les moyens connus de l'homme de l'art. Dans ce cas, des quantités équivalents d'acide sulfurique sont introduites dans le cycle, sous forme de solution, pour compenser les pertes correspondantes.
Dans le cas le plus général, le mélange de sulfates d'aluminium basique et neutre, à l'état chaud, est porté à
une température de 1050C, provoquant ainsi la décomposition ; des sulfates en donnant une alumine pure et un mélange gaæeux composé de S02, S03 e-t H20 qui est converti en H2S04.
La liqueur mère provenant de la séparation des cristaux de chlorosulfates d'aluminium qui peut contenir les impuretés de titane, fer, etc...à l'état dissous, est dégazée par chauffage, l'acide chlorhydrique gazeux séparé est recyclé, ` puis la liqueur sulfurique obtenue est concentrée par évapora-tion en éliminant de l'eau. Dès lors, les impuretés du fer, -du titane, etc... peuvent être précipitées sous la forme de sulfates, ou même de sulfates doubles comme cela a été décrit dans la demande de brevet canadien N 263,559 de la demanderesse. ;
La liqueur sulfurique est alors recyclée à l'attaque. Une fraction de cette liqueur sulfurique peut être utilisée pour le lavage du résidu d'attaque.
Comme il l'a déjà été dit, le résidu d'attaque, composé d'inertes et de sulfates d'impuretés insolubles, est traité par une liqueur faiblement sulfurique, provoquant la dissolution desdits sulfates. Cette liqueur est alors addi-tionnée d'acide sulfurique concentré provoquant ainsi la précipitation des sulfates d'impuretés, qui sont séparés et ,;
~6 ~3~1 ultérieurement décomposés en donnant les oxydes correspondants ainsi qu'un mélange gazeux composés de SO2, SO3 et vapeurs d'eau, reconvertis en acide sulfurique.
Le procédé selon l'invention est un procédé cyclique, qui permet d'isoler une alumine pure et un mélange de sels complexes contenant principalement, du fer et du titane ainsi que les autres impuretés. Les consommations en réactifs sont faibles et ne concernent que le remplacement des pertes en acides sulfurique et chlorhydrique, qui sont en très grande partie d'origine mécanique.
Le-procédé selon l'invention est applicable au traitement des matières alumineuses naturelles ou artificielles contenant des impuretés : parmi ces matières peuvent être cités les minerais silicoalumineux comme les kaolins, les bauxites siliceuses, les argiles kaoliniques, les schistes houillers ou non, ou bien encore des alumines ou sulfates d'aluminium impurs provenant de procédés primaires.
Sans toutefois vouloir limiter l'invention celle-ci sera mieux comprise en se référant aux figures 1 et 2 annexées à la présente description et qui illustrent le p~océdé selon l'invention.
Selon la figure 1, le minerai alumineux et la liqueur sulfurique d'attaque L23~sont introduits dans le réacteur d'attaque (A). La bouillie obtenue après attaque est traitée en(B) par une liqueur sulfochlorhydrique de recyclage Ll1, puis on effectue en (C) la séparation d'un gâteau Sl et d'une liqueur Ll riche en alumine et contenant certaines impuretés ~ ;
; solubilisées. Les eaux mères du gâteau Sl sont extraites en (D) au moyen d'une fraction L22 de la liqueur sulfurique destinée à l'attaque du minerai. Les eaux mères L2 ainsi extraites sont mélangées à la liqueur Ll pour donner, après un appoint éventuel de HCl, la liqueur L5. Le gâteau S2 résultant est - 7 _ .
~6~3~
ensuite lavé à l'eau, en (E), en donnant un résidu inerte extrait en (U) essentiellement constitué par de la silice, et une liqueur L3, concentrée en (F) par évaporation d'une partie de son eau, tandis que la liqueur sulfurique obtenue L4 est renvoyée à l'attaque (A).
La liqueur L5 est formée par le mélange des liqueurs Ll et L2 et d'une solution chlorhydrique introduite pour cor.~penser les pertes. Le mélange ainsi obtenu est conduit en (G) où est effectué simultanément l'introduction d'HCl gazeux G13 provenant du dégazage (I) et le refroidissement sous agitation jusqu'à 40C, en présence d'amorces. On obtient ainsi la précipitation du chlorosulfate d'aluminium hydraté, ~ -de composition ALS04Cl, 6 ou 7H20.
Les cristaux S10 de chlorosulfate sont séparés en (H), tandis que les eaux mères Llo contenant en solution des impure-tés comme par exemple, le fer, le titane, e-tc... sont envoyées en (I).
- Les cristaux S10 sont ensuite entraînés en (L) où
~ ~ s'effectue un rin~cage par une solution chlorhydrique L
- 20 provenant de la condensation-absorption (M). On obtient ainsi des cristaux Sll dépouillés de la liqueur mère Llo, tandis que eette dernière entrainée par L12 constitue la liqueur sulfo-chlorhydrique Lll, contenant une faible quantité d'impuretés, mise en oeuvre en (B).
Les cristaux purs de chlorosulfate d'aluminium hydraté Sll, imprégnés de la liqueur de rincage, sont entraînés en (N) où s'effectue un traitement thermique entre 300C
et 400C provoquant la décomposition du chlorosulfate d'alumi-nium hydraté en donnant un mélange de sulfates d'aluminium et des effluents gazeux G15 composés de vapeur d'eau et d'HCl absorbés en (M).
Le produit solide de cette première décomposition .
~i6~3~3 . .
thermique, constitué par un mélange de sulfates d'aluminium basique et neutre, est conduit en (0) où se produit la calcination à 1050C en donnant une alumine pure, recueillie en (Q) et un mélange gazeux composé de S02, S03 et ~I2O, converti en (P) en H2So4, formant la solution sulfurique L27 qui est acheminée en (I).
La liqueur sulfochlorhydrique L17~ constituée par le mélange de la liqueur Llo et d'un appoint de H2S04, est intro-duite en (I) où s'effectue un dégazage donnant une liqueur pratiquement sulfurique L18 contenant encore des impuretés et de l'HCl gazeux qui est conduit en (G) et en (M) selon G13 La liqueur L18 qui s éventuellement reçu un appoint de cations permettant la formation de sulfates complexes avec le fer et le titane, est déplacée en (J) où se produit une concentration par évaporation d'eau.
La suspension Llg sortant de (J) est en fait une bouillie comportant une phase solide constituée par les sulfates complexes d'impuretés à éliminer et une phase liquide qui est une liqueur sulfurique. Les deux phases sont alors séparées en (K) en un gâteau S20, mélange de sulfates complexes de fer et titane, etc... qui peut être valorisé et une liqueur L20 qui est recyclée selon L21 et L23 à l'attaque (A) et selon L
et L22 au lavage en (D) des inertes.
Selon la figure 2, la bouillie d'attaque provenant de~(A) est introduite en (C) où se produit la séparation du ;
; gâteau Sl et de la liqueur Ll contenant l'alumine et certaines impure-tés solubilisees. La liqueur Ll es-t alors jointe à la liqueur L2 pour constituer la liqueur L5, qui est éventuellement charbée en HCl lorsque des pertes consécutives au fonctionnement du procédé cyclique sont à compenser. La liqueur L5 est ensuite lntroduite en (G) où elle est traitée par la liqueur sulfo-_ g _ .
,,...... . . , . . . ~ , . .. ..
6~31~
chlorhydrique Lll provenant de (L~.
La reprise sulfochlorhydrique étant effectuée aprèsla séparation des insolubles après l'attaque, le gâteau S
est constitué par les inertes et les sulfates d'impuretés insolubles dans la liqueur après l'attaque, ainsi que de la liqueur mère d'imprégnation. Cette liqueur mère est déplacée en (D) par L22 en donnant un gâteau S2 et une liqueur L2 qui est jointe à Ll comme cela a été dito Le gâteau S2 résultant est ensuite déplacé en (R) - -où les sulfates insolubles dans la solution après attaque, sont en grande partie redissous dans la liqueur de recyclage L4 faiblement sulfurique, provenant du lavage des stériles.
Le contenu de (R) est alors introduit en (E~ où
s'effectue la séparation d'une liqueur L3 et d'un gâteau S3, qui est rincé en (V) par de l'eau en donnant un résidu inerte essentiellement constitué par de la silice et la liqueur L4 précitée, recyclée en (R) et servant à la redissolution de certains constituants de S2.
La liqueur L3 contenant les sulfates d'impuretés redissous est introduite en (F) où elle est traitée par une liqueur L27 d'acide sulfurique concentré provenant de (P).
Ainsi, la précipitation des sulfates d'impuretés est provoquée en (F), dont le contenu est déplacé en (1~) où s'effectue la séparation des sulfates d'impuretés S23 et d'une liqueur mère L~.
~,J
Les sulfates d'impuretés S23 sont alors calcinés en (W) en donnant les oxydes d'impuretés, fer, titane, etc........... -et un mélange gazeux G21 co~prenant H20, S02 et S03, qui est conduit en (P) pour permettre la régénération de H2S04.
La liqueur L23, sortant de (K) est introduite en (T) puis subit une concentration avec élimination d'eau et produc-tion d'une liqueur L24 plus concentrée en H2S04 qui est recyclée '.
6~ 3~
en amont de (I) et mélangée avec la liqueur Llo.
La liqueur L27 émane de la régénération (P) et recoit éventuellement un appoint de H2S04 pour compenser les pertes qui se produisent dans l'ensemble du circuit. ~ .
Comme il l'a déjà été dit, la liqueur L5 cons-tituée par le mélange des liqueurs Ll et L2 et d'un éventuel appoint - :
en HCl pour compenser les pertes du cycle, est introduite en (G) et y subit une sulfochloruration par l'introduction simul-tanée d'HCl gazeux G13 provenant du dégazage (I) et d'une liqueur sulfochlorhydrique L11 provenant de la séparation (L).
Puis, alors que le mélange est maintenu sous agitation, la température du milieu est abaissée jusqu'à environ 40C .
par exemple, en présence d'amorces pour provoquer la précipi- ~ .
tation du chlorosulfate d'aluminium hydraté de formule AlS04Cl,6-7H20-Les cristaux S10 de chlorosulfate sont séparés en (H), tandis que les eaux mères L10 sont diri~ées vers (I) pour y subir un dégazage.
Les cristaux S10 sont introduits en (L) où s'effectue ~-20: un rin~cage par une solution chlorhydrique provenant de l'absorp-, tion-condensation (M). Ainsi, sont obtenu des cristaux de . .
chlorosulfates Sll dépouillés de leur liqueur mère Llo, tandis que cette dernière entra1née par L12 constitue la l~queur ~ sulfochlorhydrique Lll mise en oeuvre en (G).
i : Les cristaux purs de chlorosulfate d'aluminium hydraté Sll, imprégnés de la liqueur de rin~cage, sont entraînés en (N) où s'effectue un traitement thermique entre 300C -.
et 400C, provoquant la décomposition du chlorosulfate hydraté en donnant un mélange de sulfates d'aluminium et des effluents gazeux G15 composés de vapeur d'eau et d'HCl absorbés en (M).
~,. ..
. La fraction solide sortant de (N) et constituée par , ~.
` - 11 ~ ~
`'''.,: ~
6.~
un mélange de sulfates d'aluminium basique et neu-tre, est introduite en (O) où se réalise la calcination à 1050 C
en donnant-une alumine pure, recueillie en (Q) et un effluent gazeux composé d'un mélange de S02, S03 et d'H20 qui subit une régénération en (P) en donnant H2S04 qui constitue la solution sulfurique L25 alimentant (T) par L26 et (F) par L27.
La liqueur sulfochlorhydrique L17, constituée par le mélange des liqueurs Llo et L24 est introduite en (I) où
s'effectue un gégazage donnant une liqueur pratiquement sulfurique L18 et de l'HCl gazeux qui est conduit en (G) et en (M) selon G13 et G14.
La liqueur L18 est alors déplacée en (J~ où se produit une concentration par évaporation d'eau.
La liqueur concentrée Llg, sortant de (J) est directe-ment recyclée selon L20 à l'attaque (A) et L22 au rinçage des inertes et sulfates d'impuretés en (D).
Exemple 1 - illustré par la fiqure 1 On a traité selon le procédé de l'invention un kaolin ayant la composition suivante :
A1203 .................................. 28.23 %
Fe203 ............................... 0 79 %
2 ~ ---. 1.81 %
sio2 et divers ......................... 39.92 % ~ -H20 d'imprégnation et de constitu- -tion du minerai .................... 29.25 %
4.034 kg de ce minerai ont été placés en (A) dans 8.943 kg d'une solution sulfurique d'attaque L23 chaude contenant en pour cent en poids :
H2S04 total ......................... 65.22 %
H2S04 libre ......................... 53.99 /~
A1203 (sous forme de sulfate )....... 0.87 %
TiO2 (sous forme de sulfate )........ 0.06 %
- .. .. : .......... .
.:
L3~3 NH3 (sous forme de sulfate )........ 2.99 %
H20 ............................... 30.86 %
La bouillie obtenue après attaque était transvasée puis traitée en (B), par 7.380 ~g d'une liqueur sulfochlorhydri-que Lll contenant en pour cent en poids : .
A1203 .............................Ø47 % :~
Fe203 .............................Ø12 %
i2 ~ .........................,,, o,o5 %
NH3 ................................1.45 %
; . 10 H2S04 total .......................22.56 %
~ICl ..............................20.08 % ~ ~
H20 ...............................55.27 % :. ` -La bouillie sulfochlorhydrique qui se trouvait à une ..
température comprise entre 80C - 90C, était alors conduite en (C) où s'opérait la séparation des phases solide Sl et liquide L contenant l'alumine et certaines impuretés solubilisées.
,; 1 :
Le gâteau Sl était ensuite rincé en (D) par 5.000 ~g d'une liqueur L22, de même origine que la liqueur L23 ayant servi à l'attaque..
~ Les eaux mères provenant de Sl et se trouvant incluses dans S2 étaient ainsi extraites et jointes ~ la liqueur sulfo- -.~ chlorhydrique Ll sortant de (C).
Le gâteau S2 étaIt introduit en (E) où il était soumis à un lavage par de l'eau en donnant une liqueur L3 ayant une .:.
masse de 4,722,20 kg et un résidu inerte S3 dont le poids . , - .
sec serait de 1~.996 kg et dont la liqueur résiduaIre représen~
tant le défaut de lavage pèse 277.80 kg.
Le résidu S3 avait la composition suivante exprimée ..
en pour cent en poids ~
2 3 ' ''~ -.. 5.71 %
. Fe203 ......................... 0.30 % ;
Ti2 ~ ......... ,........................ 3,30 %
:,:
, ,; ' ', :', " ;,, '~ ' "', ' ,' '' ~6~
Si02 et divers ....~................. 90.69 %
La liqueur L3 était alors introduite en (F) où
elle subissait une concentration par évaporation en perdant 1.500 kg d'eau et en donnant 3.222 kg d'une liqueur L4 recyclée à l'attaque du minerai, et ayant la composition suivante en pour cent en poids :
A12O3 .............................. . 0.87 %
TiO2 ............................... 0.06 ,' NH3 ................................ . 3.01 %
H2SO4 total ........................ . 65.24 %
H2O ................................ . 30.82 %
La liqueur constituée par le mélange de Ll et L2, qui représentait une masse de 19.859 kg à laquelle était ajoutée une masse de 27 kg de HCl à 37 % de concentration pour compenser les pertes du circuit, était introduite en (G) où s'effectuait, -pendant l'introduction d'HCl gazeux, un refroidissement jusqu'à
40C environ, sous agitation et en présence d'amorce, provoquant la précipitation du chlorosulfate d'aluminium hydraté.
; Après précipitation, la suspension des cristaux de chlorosulfate d'aluminium dans les eaux mères, était transvasée en (EI) où s'ef~ectuait la séparation d'un gâteau S10 ayant une masse à sec de 5.636 kg et d'une liqueur mère Llo contenant en solution les impuretés telles que le fer, le titane, etc...
.
et représentant une masse de 10.993 kg.
Les cristaux de S10 étaient rincés en (L) par 6.038 kg d'une liqueur chlorhydrique L12 de recyclage à 32 % de concentra-tion provenant de l'absorption condensation (M).
- Après rincage, on obtenait 7.380 kg d'une liqueur Lll recyclée en ~B) dont la composition a déjà été citée et 8.051 kg de cristaux imprégnés formant un gâteau Sll.
Le gâteau Sll, à l'état sec, avait la composition suivante exprimée en pour cent en poids ;' "' ' ~6~3~3 A1203 ........................ 0.......................... ..17.92 %
H2S04 ............................... .................... ..34.43 %
HC1 ................................. .................... ..12.82 %
H20 de constitution ................. .................... ..34.83 %
Transvasée en (N) les cristaux constituant le gâteau Sll étaient soumis à un traitement thermique entre 300 C et 400C provoquent la décomposition du chlorosulfate d'aluminium hydraté en un mélange de sulfates d'aluminium et 5.592 kg d'effluents gazeux G15 composés de vapeur d'eau et de HCl absorbés en (M).
Le mélange de sulfates d'aluminium représentant une masse de 2.589 kg. était calciné en (O) a une température de 1050 C en donnant 1.000 kg d'Al203 pure, 2.019 kg d'un mélange gazeux G16 constitué par de la vapeur d'eau, S02 et S03 mais en enregistrant une perte de 20 kg pendant la calcina-tion et l'introduction de 450 kg d'eau avec le combustible~
Le mélange gazeux G16 était alors conduit en (P) où se produisait la régénération de l'acide sulfurique. De la régénération (P) était tiré L27 représentant la quantité de ~; 20 H2S04 à 95 % introduite dans le dégazage (I).
La liqueur mère Llo qui représentalt une masse de 10.993 kg recevait 362 kg de H2S04 à 95.8 % recyclés. Cette -liqueur mère recevait également 84 kg de (NH4)2So4, permettant d'éliminer ultérieurement les impuretés présentes grâce à
l'application du traitement décrit dans la demande de brevet ~-~
canadien N 263,559 du 18 Octobre 1976 de la demanderesse.
Ainsi le mélange~de Llo, H~504 et (l~H4)2S04 constitua1t ~la liqueur L17 entrant dans le réacteur de dégazage (I), la ,:
liqueur L17 représentait une masse de 11.439 kg et avait la ~ composition suivante exprimée en pour cent en poids :
; ~ A1203.o.~... o.................. 0.90 %
Fe203 O........................ 2.23 %
'' : `' " ' .
:
2 ~ ............................... 0.10 %
- ~H3 ................................... 2.93 %
~2S04 total ......................... 46.16 %
HCl .......................Ø....... 8.27 %
H20 ................................. 41.41 %
Cette liqueur L17 est introduite en (I) où s'effec-tuait un dégazage en donnant les fractions gazeuses G13 et G14 représentant 946 kg de HCl conduites en tG) et (M) et 12.512 kg d'une liqueur L18 pratiquement sulfurlque ayant la composition suivante en pour cent en poids :
A1203 ................................ . 0.82 %
Fe203 ............................... . 0.21 %
2 ~ .............................. . o og %
NH3 ~................................ . 2.68 %
H2S04 libre ......................... 47.05 %
; H2S04 total ....................... 57.63 %
H20 ................................. 38.57 % -~
La liqueur L18 était déplacée en (J) où se produisait une concentration par évaporation de 1.469 kg d'eau et la ~-; 20 production d'une masse Llg de 11.043 kg constituée par une phase solide dispersée dans une phase liquide introduite en (K).
Cette fraction Llg donnait 322 kg (à l'état sec) d'un gâteau . .
S20 dont les constituants étaient éliminés par (R), et 10.721 kg d'une liqueur sulfurique L20 qui était destinée en grande partie au recycIage à l'attaque (A).
: .
Le gâteau S20 était formé de sulfates complexes d'impuretés à éliminer, précipités lors de l'évaporation en (J) et avait la composition suivante en pour cent en poids :
A1203 ..................................... 3.10 % -30 ~ Fe203 ................ . . . 8.07 %
2 ~ .. 2.17 %
~ ~ NH3 ....................................... 4.04 %
`` ' ,, ,.' '-'., - - , . . . - : . .; .: , 3L3l~
H SO libre 29 50 %
2 4 - ---~ ~-............................................................ .
H2SO4 total ........................................................... 68.01 %
H2O ................................................................... 14.61 %
La liqueur L20 était recyclée selon L23 ~ l'attaque et selon L22 au lavage (D) des inertes.
L'analyse de l'alumine obtenue indique que les impuretés présentes sont en quantités inférieures ou égales à celles des alumines abtenues par les grands procédés industriels classiques :
Fe ~ 200 p.p.m.
Si ~ 150 p.p.m.
Ti ~ 25 p.p.m.
Na ~ 800 p.p.m.
_xemple 2 - illustré par la fiqure 2 On a traité selon le procédé de l'invention un schiste ` houiller calciné de composition pondérale suivante :
A12O3 ............................... 26.90 %
Fe2O3 ............................... 7.21 %
i 2 ~ ----.... 1.01 %
Z0 Na2O ................................ 0.25 %
K2O ................ ..,....... 4.00 %
MgO .......................... ....... 1.91 %
` P205 ......................... ....... 0.20 %
. ~ . . ..
V2O5 ......................... ....... 0.04 %
CaO ................~................ 0.54 %
`~ SiO2 et divers ..... .......... 56.72 %
H2O .......................... ....... 1.22 %
4.452 kg de ce minerai calciné et délité ont eté placés en (A) dans 12.112 kg d'une liqueur d'attaque sulfurique chaude L
contenant en pour cent en poids :
A12O3 (se trouvant sous la forme de sulfate )................ 0.87 %
. ~ .
-, - 17 -B
Fe2O3 (se trouvant sous la forme de sulfate,)...................................... Ø10 %
TiO2 (se trouvant sous la forme de sulfate)....................................... 0.02 /O
Na2O (se trouvant sous la forme de sulfate)....................................... .1.10 %
K2O (se trouvant sous la forme ~
de sulfate)....................................... Ø80 % -MgO (se trouvant sous la forme , de sulfate)........... ~...... Ø75 %
P2O5 ........................ ....... Ø20 % - , V2O5 O~ 0.08 % ~-H2SO4 libre ............................................. 51.80 % ~,`, , H2SO4 total ............................................. 58.97 %
H2O ....................... ,............................. 37.11 %
La bouillie provenant de l'attaque en (A) qui se , ~, trouvait à une température de 110 C à 125C était conduite en (C) où s'opérait la séparation des phases solide Sl et liquide Ll contenant l'alumine.
20 ~ Le gâteau Sl était rincé en (D) par 8.942 kg d'une fraction L22 de la liqueur sulfurique destinée a l'attaque du minerai, liqueur dont la composition a été donnée précédemment. ,~
-- Les eaux mères contenues dans le gâteau Sl étaient ainsi extraites~en donnant la liqueur L2, ultérieurement jointe ~ ;
à la liqueur Ll venant de (C). ~ -Des lorsj le mélange des liqueurs Ll et L2 représen-..
;~ tait un poids de 15.048 kg qui était introduit en (G) après ~
avoir reçu un appoint d'HCl en vue d'y subir une sulfochlorura- ,, tion.
: .
Le gâteau S2 qui avait subi ce premier rinçage était `', déplacé en (R) où les sulfates d'impuretés insolubles dans la ~olution après attaque, étaient solubilisés dans 8.530 kg de . ' , ~6~3~3 la liqueur de recyclage L4 faiblement sulfurique, provenant du lavage des stériles en (V).
Cette liqueur L4 avait la composition suivante expri-mée en pour cent en poids:
A12O3 ..................................... 0.15 %
Fe2O3 ..................................... 0.G6 %
2 '''' ~ ............................... 0.01 %
Na2O ...................................... 0.15 % ~ :
I~2O ...................................... 0.47 %
MgO .............~...... ~.................. 0.34 % :~
) V205 ................... ............ ....... O.01 %
H2SO4 libre ............ ............ ....... 6.75 %
; H2SO4 total ............ ............ ...... 10.20 %
H2O et divers .......... ............ ...... 87.98 %
Le contenu de (R) était alors introduit en (E) où
se réalisait la séparation d'une liqueur L3 et d'un gâteau S3.
Le résidu S3 représentait une masse de 5.554 kg, qui ::
était déplacée en (V) pour y être rincé par une masse de 6.000 kg d'eau en donnant la liqueur L4 précitée et un gâteau S4 représen-.
20~ tant à l'état sec une masse de 2.888 kg ayant la composition -~:
; suivante exprimée en pour cent en poids :
A12O3 ..~........................................ 5,40 %
. Fe2O3 ............................. .............. 0.90 % .
2 ''' '' ~ --- - 1.38 %
Na2O .............................. .............. 0.03 %
K2O ....:........................................ 0.41 %
: . MgO .................................. ........... 0.73 %
P2O5 ................................. ........... 0.21 %
. CaO .................................. ........... 0.83 %
H2SO4 total ........................................ 1.38 %
H2O et divers ...................................... 3.84 %
Si2 '' ~ ------.~..... 84,89 %
,, ~
- 19 - .
.. . . . ~ .
~6~3~
La liqueur L3, sortant de (E), représentait une masse de 13.434 kg et avait la composition suivante exprimée en pour cent en poids:
A12O3 ................................... 0.50 %
Fe2O3 ................................... 2.22 % ~-2 ~ .................................. 0 04 %
Na2O .................................... 0.48 %
K2O ..................................... 1.58 %
MgO ..................................... 1.17 %
P205 ........... ,........................ 0.11 % '.. , V2O5 .................... ................ 0.04 %
H2SO4 libre ............. ............... 22.75 % -H2SO4 total ............. ............... 34.37 %
H2O et divers ........... ............... 59.49 %
Cette liqueur était introduite en (F) où elle subissait un relargage après avoir été mélangée avec 3.695 kg d'une solu-~` tion sulfurique L27 ~ 96 % de concentration. La bouillie sor-tant de tF) était alors introduite en (K) où s'effectuait la ;
séparation des sul~ates d'impuretés sous la forme d'un gâteau Z 523 et de;la liqueur L23.
`~ ~ Le gateau S23 à l'état imprégné-représentait une masse de 2.595 kg qui avait la composition suivante en pour :: . - : -.
`~ cent en poids : ~
A12O3 ..........~........................ 1.19 % - -.
Fe2O3 ............................... ... 11.25 %
i2 ''-'' ~ ---- ....................... O.19 %
: : :
Na2O .................................... 0.38 %
K2O ..................................... 6.32 %
.
M O ..................................... 2.39 %
30 P2O5 .................................... 0.12 % -V2O5 .................................... 0.08 %
U2SO4 libre ............................ 17.38 %
, .
..... ... , ... ... ,. .... ,, . . . . . . . : .. . : : : . ..
~6:~L3~
H2SO4 total ......................... 58.53 %
H2O et divers diimprégnation ........ 19.55 %
La masse des sulfates d'impuretés constituant le gâteau S23 était déplacée en (W) où elle subissait une calcina-tion à la température de 1000C à 1050C en donnant une phase solide composée essentiellement d'oxydes d'impuretés et une phase gazeuse G21 comprenant de la vapeur d'eau, SO2 et SO3 conduite en (P) pour y effectuer la régénération de H2SO4.
La liqueur L23 sortant de (K) qui représentait une masse de 14.534 kg avait la composition suivante en pour cent en poicls:
A12O3 ................................ 0.25 % :
Fe2O3 ................................ 0.04 %
2 '' ~ . 0.01 %
Na20 ................................. 0.38 %
K2O .................................. 0.33 %
MgO .................................. 0.65 %
P2O5 ................................. 0.08 %
V2O5 ................................. 0.02 %
H2SO4 libre ......................... 42.33 %
H2SO4 total ......................... 45.72 %
~2 ~------ --- -- --~ 52.52 % `
Le mélange de liqueur était alors introduit en (T) pour y subir une concentration avec élimination de 4.888 kg d'eau en donnant 9.645 kg d'une liqueur L24 recyclée entre (H) et (I) pour être jointe à Llo.
La liqueur L24 avait la composition suivante exprimée en pour cent en poids :
A1203 ............................... 0.38 %
Fe2O3 ............................... 0.06 %
i 2 ' ~--- ---~---.................. 0.01 %
Na2O ................................ 0.57 %
~ .
6~3~
I~2O ~.. ~.. O......... ~..... ~...... Ø50 % ~ :
MgO ....... .......... ...... ........ Ø98 %
25 ' ~ .. 0.12 %
V2O5 ...... .......... ...... ........ Ø03 % .. .
H2SO4 libre ....................... 63.79 %
H2SO4 total ....................... 68.89 %
H2O ............................... 28.46 % ~:
La liqueur sulfurique concentrée 127 émanait de (P) et avait re~cu un appoint de H2SO4 pour compenser les pertes du cycle de production.
Comme il l'a déjà été dit, la liqueur L5 était . :
constituée par le mélange des liqueurs Ll et L2 et d'un appoint d'acide chlrohyd.ique . Cette liqueur L5 représentait `~
une masse de 15.075 kg qui avait la composition suivante expri-mée en pour cent en poids : ;
2 3 ''''~ ---------. 7.67 %
.
e203 ........................ 0.10 % : :
i2 ''''' '~ . 0.01 % '''''' Na O ......................... 1.17 %
2Q K O .......................... 0.80 %
~ 2 '~ MgO. ......................... 0.42 %
P205 ......................... 0.20 %
,------,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 0,09 % ;~
H2SO4 libre .................. 25.07 %
. H2SO4 total .................. 51.18 % :~
: HCl .......................... 0.07 %
H2O .:........................ 38.29 %
Cette masse L5 qui étai-t à la température d'environ : 100 C était ensuite introduite en (G) où elle subissait une : , .i 30 sulfochloruration par l'introduction simultanée de 500 kg .
. :~: d'HCl gazeux G13 et de 7.380 kg d'une liqueur sulfochlorhydri- .
que Lll qui avait la composition suivante exprimée en pour cent . , .
' 6~L3~ `:
en poids :
2 3 ' ~ ........................ ..... 0,54 %
2 3 '' ' '~ 0~05 %
Na2O ............................. ..... 0.66 %
K2O .............................. ..... 0.46 %
MgO .............................. ..... 0.23 % .
P205 ............................. ..... O.11 %
V2O5 ............................. ..... 0.05 % ~-H2SO4 total ...................... .... 21.68 %
; 10 HCl .............................. .... 19.25 %
H2O .............................. .... 56.97 %
Le mélange était maintenu sous agitation et refroidi jusqu'à 40C en présence d'amorce ce qui provoquait la précipita-tion du chlorosulfate d'aluminium hydraté, de formule ~lS04Cl,6-7 La bouillie sortant de (G) représentait une masse de 22.955 kg qui était introduite en (H~ où s'effectuait la séparation de 9,393 kg de chlorosulfate d'aluminium hydraté
' S10 et de 13~562 kg de la liqueur mère Llo.
: 20 Le gâteau S10 était lntroduit en (L) où il subissait un rin~age par 6.038 kg d'une solution L12 de HCl à 32 %
provenant de l'absorption (M). On obtenair ainsi un gâteau Sll de chlorosulfate pure et la liqueur Lll qui a déjà été
citée dans sa mise en oeuvre en (G).
: Les cristaux purs de chlorosulfate d'aluminium hydraté constituant 511 étaient introduits en (N) où s'effec~
tuait un tra1tement thermique entre 300C et 400C provoquant . la décomposi~ion du chlorosulfate d'aluminium en donnant des :
effluents gazeux G15, représentant une masse de 5.592 kg :: `
30 comprenant de la vapeur d'eau et des gaz d'HCl absorbés en (M), .~
. et un mélange de su1fates d'aluminium. ~ ~ .
~` ~ La fraction de sulfates d'aluminium basique et neutre ,.:
- 23 - ~
~: ' 1 3~
était introduite en (0) où se réalisait la calcination du produit à 1050C en donnant 1.000 kg d'une alumine pure et ~
2.019 kg d'une fraction gazeuse G16 composée d'un mélange de ~ :
SO2, SO3 e-t vapeur d'eau. La fraction gazeuse Gl6 était dirigée vers (P) où se produisait la régénération de H2SO4.
La liqueur Llo, comme il l'a été dit, représentait une masse de 13.562 kg à laquelle était adjointe la liqueur L24 représentant une masse de 9.644 kg. Le mélange des liqueurs Llo et L24 était introduit en (I) où il subissait un dégazage en donnant les fractions gazeuses Gl3 (500 kg) et Gl4 (466 kg) .. :
et une liqueur Ll8 représentant une masse de 22.262 kg qui avait -.
la composition suivante exprimée en pour cent en poids~
Al203 ..................................... 0.82 %
2 3 ~ ~ ................................ o og % ......
i2 ~ -------. 0.02 %
Na2O ...................................... 1.04 %
K2O ....................................... 0.76 %
MgO ....................................... 0.71 %
P205 .......................... ~ ........ O . 19 %
V2O5 ............................... ....... 0.07 %
H2S04 libre ........................ ...... 48.98 %
H2SO4 total ........................ ...... 55.78 %
H2O ................................ ...... 40.52 %
-~ La liqueur Ll8 était alors déplacée en (J) où se . . .
produisait une concentration par évaporation de 1.208 kg d'eau.
La liqueur Llg. sortant de (J) était directement " recyclée selon L20 à l'attaque (A) et selon L22 au rinçage des . .
inertes et sulfates d'impuretés en (D).
L'alumine ainsi obtenue était d'une bonne pureté.
Son analyse a montré que les rares impuretés présentes étaient -:
en quantité inférieure à celles habituellement trouvées dans les alumines obtenues par les procédés industriels connus.
' ~ ' ' - - . ~ ~ .
~. , . . . . ~ ..
~ 36~3~
Fe < 200 p.p.m.
Si ~ 150 p.p.m.
Ti < 25 p.p.m.
Na ~ 850 p.p.m.
Ca < 7C p.p.m.
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L3~
d'impuretés, subit une séparation selon ces deux phases. La phase liquide est alors traitée à la pression atmosphérique et à chaud par une solution sulfochlorhydrique, cons-tituée par exemple par la solution recyclée provenant du lavage ultérieur du chlorosulfate d'aluminium hydraté après sa sépara- ~ .
tion de la liqueur mère, ainsi que par une solution chlorhydrique d'appoint compensant les pertes du cycle et par du gaz chlorhy-drique recyclé provenant d'un dégazage. : .
La solution sulfochlorhydrique est alors refroidie sous agitation d'une manière contrôlée, à une température -proche de 40C, en présence de cristaux provenant d'une . . .
opération antérieure, le temps nécessaire à la cristallisation étant au plus de l'ordre de cinq heures. L'essentiel de l'alumine contenue dans la solution d'attaque est précipité
sous la forme de chlorosulfate d'aluminium hydraté de formule AlS04Cl, 6 ou 7H20, tandis que les impuretés restent à l'état dissous dans la liqueur sulfochlorhydrique.
Selon une variante du procédé, après séparation et lavage du gateau par une solution chlorhydrique de recyclage, les cristaux de chlorosulfate d'aluminium hydraté peuvent être extraits du cycle de production en vue d'être utilisés sous . cette forme. Dans ce cas,des qualités équivalentes d'acides sulfurique et chlorhydrique sont introduites dans le cycle :
sous forme de solutions, pour compenser les pertes correspon-dantes. . -Dans le cas le plus général, les cristaux de ~ :
chlorosulfate d'aluminium hydraté, sont traités thermiquement à une température au plus égale à 600C, mais de préférence comprise entre 300C et 400C, en donnant un mélange de sulfates et d'effluents gazeux composés de vapeurs d'eau et de HCl qui sont ultérieurement lavés et absorbés. :
Selon une variante du procédé, le mélange de sulfate .:, -- 5 -- . .
, , . .. . ~.
~6~3~
d'aluminium composé en majeure par-tie de sulfate basique répondant a la formule 3A12O3,4S03,02H20 et en partie mineure de sulfate neutre A12(S04)3 dont la composition moyenne est représentée par la formuLe A1203,2S03, peut etre extrait du cycle de production sous ces deux formes qui peuvent être ultérieurement séparées selon les moyens connus de l'homme de l'art. Dans ce cas, des quantités équivalents d'acide sulfurique sont introduites dans le cycle, sous forme de solution, pour compenser les pertes correspondantes.
Dans le cas le plus général, le mélange de sulfates d'aluminium basique et neutre, à l'état chaud, est porté à
une température de 1050C, provoquant ainsi la décomposition ; des sulfates en donnant une alumine pure et un mélange gaæeux composé de S02, S03 e-t H20 qui est converti en H2S04.
La liqueur mère provenant de la séparation des cristaux de chlorosulfates d'aluminium qui peut contenir les impuretés de titane, fer, etc...à l'état dissous, est dégazée par chauffage, l'acide chlorhydrique gazeux séparé est recyclé, ` puis la liqueur sulfurique obtenue est concentrée par évapora-tion en éliminant de l'eau. Dès lors, les impuretés du fer, -du titane, etc... peuvent être précipitées sous la forme de sulfates, ou même de sulfates doubles comme cela a été décrit dans la demande de brevet canadien N 263,559 de la demanderesse. ;
La liqueur sulfurique est alors recyclée à l'attaque. Une fraction de cette liqueur sulfurique peut être utilisée pour le lavage du résidu d'attaque.
Comme il l'a déjà été dit, le résidu d'attaque, composé d'inertes et de sulfates d'impuretés insolubles, est traité par une liqueur faiblement sulfurique, provoquant la dissolution desdits sulfates. Cette liqueur est alors addi-tionnée d'acide sulfurique concentré provoquant ainsi la précipitation des sulfates d'impuretés, qui sont séparés et ,;
~6 ~3~1 ultérieurement décomposés en donnant les oxydes correspondants ainsi qu'un mélange gazeux composés de SO2, SO3 et vapeurs d'eau, reconvertis en acide sulfurique.
Le procédé selon l'invention est un procédé cyclique, qui permet d'isoler une alumine pure et un mélange de sels complexes contenant principalement, du fer et du titane ainsi que les autres impuretés. Les consommations en réactifs sont faibles et ne concernent que le remplacement des pertes en acides sulfurique et chlorhydrique, qui sont en très grande partie d'origine mécanique.
Le-procédé selon l'invention est applicable au traitement des matières alumineuses naturelles ou artificielles contenant des impuretés : parmi ces matières peuvent être cités les minerais silicoalumineux comme les kaolins, les bauxites siliceuses, les argiles kaoliniques, les schistes houillers ou non, ou bien encore des alumines ou sulfates d'aluminium impurs provenant de procédés primaires.
Sans toutefois vouloir limiter l'invention celle-ci sera mieux comprise en se référant aux figures 1 et 2 annexées à la présente description et qui illustrent le p~océdé selon l'invention.
Selon la figure 1, le minerai alumineux et la liqueur sulfurique d'attaque L23~sont introduits dans le réacteur d'attaque (A). La bouillie obtenue après attaque est traitée en(B) par une liqueur sulfochlorhydrique de recyclage Ll1, puis on effectue en (C) la séparation d'un gâteau Sl et d'une liqueur Ll riche en alumine et contenant certaines impuretés ~ ;
; solubilisées. Les eaux mères du gâteau Sl sont extraites en (D) au moyen d'une fraction L22 de la liqueur sulfurique destinée à l'attaque du minerai. Les eaux mères L2 ainsi extraites sont mélangées à la liqueur Ll pour donner, après un appoint éventuel de HCl, la liqueur L5. Le gâteau S2 résultant est - 7 _ .
~6~3~
ensuite lavé à l'eau, en (E), en donnant un résidu inerte extrait en (U) essentiellement constitué par de la silice, et une liqueur L3, concentrée en (F) par évaporation d'une partie de son eau, tandis que la liqueur sulfurique obtenue L4 est renvoyée à l'attaque (A).
La liqueur L5 est formée par le mélange des liqueurs Ll et L2 et d'une solution chlorhydrique introduite pour cor.~penser les pertes. Le mélange ainsi obtenu est conduit en (G) où est effectué simultanément l'introduction d'HCl gazeux G13 provenant du dégazage (I) et le refroidissement sous agitation jusqu'à 40C, en présence d'amorces. On obtient ainsi la précipitation du chlorosulfate d'aluminium hydraté, ~ -de composition ALS04Cl, 6 ou 7H20.
Les cristaux S10 de chlorosulfate sont séparés en (H), tandis que les eaux mères Llo contenant en solution des impure-tés comme par exemple, le fer, le titane, e-tc... sont envoyées en (I).
- Les cristaux S10 sont ensuite entraînés en (L) où
~ ~ s'effectue un rin~cage par une solution chlorhydrique L
- 20 provenant de la condensation-absorption (M). On obtient ainsi des cristaux Sll dépouillés de la liqueur mère Llo, tandis que eette dernière entrainée par L12 constitue la liqueur sulfo-chlorhydrique Lll, contenant une faible quantité d'impuretés, mise en oeuvre en (B).
Les cristaux purs de chlorosulfate d'aluminium hydraté Sll, imprégnés de la liqueur de rincage, sont entraînés en (N) où s'effectue un traitement thermique entre 300C
et 400C provoquant la décomposition du chlorosulfate d'alumi-nium hydraté en donnant un mélange de sulfates d'aluminium et des effluents gazeux G15 composés de vapeur d'eau et d'HCl absorbés en (M).
Le produit solide de cette première décomposition .
~i6~3~3 . .
thermique, constitué par un mélange de sulfates d'aluminium basique et neutre, est conduit en (0) où se produit la calcination à 1050C en donnant une alumine pure, recueillie en (Q) et un mélange gazeux composé de S02, S03 et ~I2O, converti en (P) en H2So4, formant la solution sulfurique L27 qui est acheminée en (I).
La liqueur sulfochlorhydrique L17~ constituée par le mélange de la liqueur Llo et d'un appoint de H2S04, est intro-duite en (I) où s'effectue un dégazage donnant une liqueur pratiquement sulfurique L18 contenant encore des impuretés et de l'HCl gazeux qui est conduit en (G) et en (M) selon G13 La liqueur L18 qui s éventuellement reçu un appoint de cations permettant la formation de sulfates complexes avec le fer et le titane, est déplacée en (J) où se produit une concentration par évaporation d'eau.
La suspension Llg sortant de (J) est en fait une bouillie comportant une phase solide constituée par les sulfates complexes d'impuretés à éliminer et une phase liquide qui est une liqueur sulfurique. Les deux phases sont alors séparées en (K) en un gâteau S20, mélange de sulfates complexes de fer et titane, etc... qui peut être valorisé et une liqueur L20 qui est recyclée selon L21 et L23 à l'attaque (A) et selon L
et L22 au lavage en (D) des inertes.
Selon la figure 2, la bouillie d'attaque provenant de~(A) est introduite en (C) où se produit la séparation du ;
; gâteau Sl et de la liqueur Ll contenant l'alumine et certaines impure-tés solubilisees. La liqueur Ll es-t alors jointe à la liqueur L2 pour constituer la liqueur L5, qui est éventuellement charbée en HCl lorsque des pertes consécutives au fonctionnement du procédé cyclique sont à compenser. La liqueur L5 est ensuite lntroduite en (G) où elle est traitée par la liqueur sulfo-_ g _ .
,,...... . . , . . . ~ , . .. ..
6~31~
chlorhydrique Lll provenant de (L~.
La reprise sulfochlorhydrique étant effectuée aprèsla séparation des insolubles après l'attaque, le gâteau S
est constitué par les inertes et les sulfates d'impuretés insolubles dans la liqueur après l'attaque, ainsi que de la liqueur mère d'imprégnation. Cette liqueur mère est déplacée en (D) par L22 en donnant un gâteau S2 et une liqueur L2 qui est jointe à Ll comme cela a été dito Le gâteau S2 résultant est ensuite déplacé en (R) - -où les sulfates insolubles dans la solution après attaque, sont en grande partie redissous dans la liqueur de recyclage L4 faiblement sulfurique, provenant du lavage des stériles.
Le contenu de (R) est alors introduit en (E~ où
s'effectue la séparation d'une liqueur L3 et d'un gâteau S3, qui est rincé en (V) par de l'eau en donnant un résidu inerte essentiellement constitué par de la silice et la liqueur L4 précitée, recyclée en (R) et servant à la redissolution de certains constituants de S2.
La liqueur L3 contenant les sulfates d'impuretés redissous est introduite en (F) où elle est traitée par une liqueur L27 d'acide sulfurique concentré provenant de (P).
Ainsi, la précipitation des sulfates d'impuretés est provoquée en (F), dont le contenu est déplacé en (1~) où s'effectue la séparation des sulfates d'impuretés S23 et d'une liqueur mère L~.
~,J
Les sulfates d'impuretés S23 sont alors calcinés en (W) en donnant les oxydes d'impuretés, fer, titane, etc........... -et un mélange gazeux G21 co~prenant H20, S02 et S03, qui est conduit en (P) pour permettre la régénération de H2S04.
La liqueur L23, sortant de (K) est introduite en (T) puis subit une concentration avec élimination d'eau et produc-tion d'une liqueur L24 plus concentrée en H2S04 qui est recyclée '.
6~ 3~
en amont de (I) et mélangée avec la liqueur Llo.
La liqueur L27 émane de la régénération (P) et recoit éventuellement un appoint de H2S04 pour compenser les pertes qui se produisent dans l'ensemble du circuit. ~ .
Comme il l'a déjà été dit, la liqueur L5 cons-tituée par le mélange des liqueurs Ll et L2 et d'un éventuel appoint - :
en HCl pour compenser les pertes du cycle, est introduite en (G) et y subit une sulfochloruration par l'introduction simul-tanée d'HCl gazeux G13 provenant du dégazage (I) et d'une liqueur sulfochlorhydrique L11 provenant de la séparation (L).
Puis, alors que le mélange est maintenu sous agitation, la température du milieu est abaissée jusqu'à environ 40C .
par exemple, en présence d'amorces pour provoquer la précipi- ~ .
tation du chlorosulfate d'aluminium hydraté de formule AlS04Cl,6-7H20-Les cristaux S10 de chlorosulfate sont séparés en (H), tandis que les eaux mères L10 sont diri~ées vers (I) pour y subir un dégazage.
Les cristaux S10 sont introduits en (L) où s'effectue ~-20: un rin~cage par une solution chlorhydrique provenant de l'absorp-, tion-condensation (M). Ainsi, sont obtenu des cristaux de . .
chlorosulfates Sll dépouillés de leur liqueur mère Llo, tandis que cette dernière entra1née par L12 constitue la l~queur ~ sulfochlorhydrique Lll mise en oeuvre en (G).
i : Les cristaux purs de chlorosulfate d'aluminium hydraté Sll, imprégnés de la liqueur de rin~cage, sont entraînés en (N) où s'effectue un traitement thermique entre 300C -.
et 400C, provoquant la décomposition du chlorosulfate hydraté en donnant un mélange de sulfates d'aluminium et des effluents gazeux G15 composés de vapeur d'eau et d'HCl absorbés en (M).
~,. ..
. La fraction solide sortant de (N) et constituée par , ~.
` - 11 ~ ~
`'''.,: ~
6.~
un mélange de sulfates d'aluminium basique et neu-tre, est introduite en (O) où se réalise la calcination à 1050 C
en donnant-une alumine pure, recueillie en (Q) et un effluent gazeux composé d'un mélange de S02, S03 et d'H20 qui subit une régénération en (P) en donnant H2S04 qui constitue la solution sulfurique L25 alimentant (T) par L26 et (F) par L27.
La liqueur sulfochlorhydrique L17, constituée par le mélange des liqueurs Llo et L24 est introduite en (I) où
s'effectue un gégazage donnant une liqueur pratiquement sulfurique L18 et de l'HCl gazeux qui est conduit en (G) et en (M) selon G13 et G14.
La liqueur L18 est alors déplacée en (J~ où se produit une concentration par évaporation d'eau.
La liqueur concentrée Llg, sortant de (J) est directe-ment recyclée selon L20 à l'attaque (A) et L22 au rinçage des inertes et sulfates d'impuretés en (D).
Exemple 1 - illustré par la fiqure 1 On a traité selon le procédé de l'invention un kaolin ayant la composition suivante :
A1203 .................................. 28.23 %
Fe203 ............................... 0 79 %
2 ~ ---. 1.81 %
sio2 et divers ......................... 39.92 % ~ -H20 d'imprégnation et de constitu- -tion du minerai .................... 29.25 %
4.034 kg de ce minerai ont été placés en (A) dans 8.943 kg d'une solution sulfurique d'attaque L23 chaude contenant en pour cent en poids :
H2S04 total ......................... 65.22 %
H2S04 libre ......................... 53.99 /~
A1203 (sous forme de sulfate )....... 0.87 %
TiO2 (sous forme de sulfate )........ 0.06 %
- .. .. : .......... .
.:
L3~3 NH3 (sous forme de sulfate )........ 2.99 %
H20 ............................... 30.86 %
La bouillie obtenue après attaque était transvasée puis traitée en (B), par 7.380 ~g d'une liqueur sulfochlorhydri-que Lll contenant en pour cent en poids : .
A1203 .............................Ø47 % :~
Fe203 .............................Ø12 %
i2 ~ .........................,,, o,o5 %
NH3 ................................1.45 %
; . 10 H2S04 total .......................22.56 %
~ICl ..............................20.08 % ~ ~
H20 ...............................55.27 % :. ` -La bouillie sulfochlorhydrique qui se trouvait à une ..
température comprise entre 80C - 90C, était alors conduite en (C) où s'opérait la séparation des phases solide Sl et liquide L contenant l'alumine et certaines impuretés solubilisées.
,; 1 :
Le gâteau Sl était ensuite rincé en (D) par 5.000 ~g d'une liqueur L22, de même origine que la liqueur L23 ayant servi à l'attaque..
~ Les eaux mères provenant de Sl et se trouvant incluses dans S2 étaient ainsi extraites et jointes ~ la liqueur sulfo- -.~ chlorhydrique Ll sortant de (C).
Le gâteau S2 étaIt introduit en (E) où il était soumis à un lavage par de l'eau en donnant une liqueur L3 ayant une .:.
masse de 4,722,20 kg et un résidu inerte S3 dont le poids . , - .
sec serait de 1~.996 kg et dont la liqueur résiduaIre représen~
tant le défaut de lavage pèse 277.80 kg.
Le résidu S3 avait la composition suivante exprimée ..
en pour cent en poids ~
2 3 ' ''~ -.. 5.71 %
. Fe203 ......................... 0.30 % ;
Ti2 ~ ......... ,........................ 3,30 %
:,:
, ,; ' ', :', " ;,, '~ ' "', ' ,' '' ~6~
Si02 et divers ....~................. 90.69 %
La liqueur L3 était alors introduite en (F) où
elle subissait une concentration par évaporation en perdant 1.500 kg d'eau et en donnant 3.222 kg d'une liqueur L4 recyclée à l'attaque du minerai, et ayant la composition suivante en pour cent en poids :
A12O3 .............................. . 0.87 %
TiO2 ............................... 0.06 ,' NH3 ................................ . 3.01 %
H2SO4 total ........................ . 65.24 %
H2O ................................ . 30.82 %
La liqueur constituée par le mélange de Ll et L2, qui représentait une masse de 19.859 kg à laquelle était ajoutée une masse de 27 kg de HCl à 37 % de concentration pour compenser les pertes du circuit, était introduite en (G) où s'effectuait, -pendant l'introduction d'HCl gazeux, un refroidissement jusqu'à
40C environ, sous agitation et en présence d'amorce, provoquant la précipitation du chlorosulfate d'aluminium hydraté.
; Après précipitation, la suspension des cristaux de chlorosulfate d'aluminium dans les eaux mères, était transvasée en (EI) où s'ef~ectuait la séparation d'un gâteau S10 ayant une masse à sec de 5.636 kg et d'une liqueur mère Llo contenant en solution les impuretés telles que le fer, le titane, etc...
.
et représentant une masse de 10.993 kg.
Les cristaux de S10 étaient rincés en (L) par 6.038 kg d'une liqueur chlorhydrique L12 de recyclage à 32 % de concentra-tion provenant de l'absorption condensation (M).
- Après rincage, on obtenait 7.380 kg d'une liqueur Lll recyclée en ~B) dont la composition a déjà été citée et 8.051 kg de cristaux imprégnés formant un gâteau Sll.
Le gâteau Sll, à l'état sec, avait la composition suivante exprimée en pour cent en poids ;' "' ' ~6~3~3 A1203 ........................ 0.......................... ..17.92 %
H2S04 ............................... .................... ..34.43 %
HC1 ................................. .................... ..12.82 %
H20 de constitution ................. .................... ..34.83 %
Transvasée en (N) les cristaux constituant le gâteau Sll étaient soumis à un traitement thermique entre 300 C et 400C provoquent la décomposition du chlorosulfate d'aluminium hydraté en un mélange de sulfates d'aluminium et 5.592 kg d'effluents gazeux G15 composés de vapeur d'eau et de HCl absorbés en (M).
Le mélange de sulfates d'aluminium représentant une masse de 2.589 kg. était calciné en (O) a une température de 1050 C en donnant 1.000 kg d'Al203 pure, 2.019 kg d'un mélange gazeux G16 constitué par de la vapeur d'eau, S02 et S03 mais en enregistrant une perte de 20 kg pendant la calcina-tion et l'introduction de 450 kg d'eau avec le combustible~
Le mélange gazeux G16 était alors conduit en (P) où se produisait la régénération de l'acide sulfurique. De la régénération (P) était tiré L27 représentant la quantité de ~; 20 H2S04 à 95 % introduite dans le dégazage (I).
La liqueur mère Llo qui représentalt une masse de 10.993 kg recevait 362 kg de H2S04 à 95.8 % recyclés. Cette -liqueur mère recevait également 84 kg de (NH4)2So4, permettant d'éliminer ultérieurement les impuretés présentes grâce à
l'application du traitement décrit dans la demande de brevet ~-~
canadien N 263,559 du 18 Octobre 1976 de la demanderesse.
Ainsi le mélange~de Llo, H~504 et (l~H4)2S04 constitua1t ~la liqueur L17 entrant dans le réacteur de dégazage (I), la ,:
liqueur L17 représentait une masse de 11.439 kg et avait la ~ composition suivante exprimée en pour cent en poids :
; ~ A1203.o.~... o.................. 0.90 %
Fe203 O........................ 2.23 %
'' : `' " ' .
:
2 ~ ............................... 0.10 %
- ~H3 ................................... 2.93 %
~2S04 total ......................... 46.16 %
HCl .......................Ø....... 8.27 %
H20 ................................. 41.41 %
Cette liqueur L17 est introduite en (I) où s'effec-tuait un dégazage en donnant les fractions gazeuses G13 et G14 représentant 946 kg de HCl conduites en tG) et (M) et 12.512 kg d'une liqueur L18 pratiquement sulfurlque ayant la composition suivante en pour cent en poids :
A1203 ................................ . 0.82 %
Fe203 ............................... . 0.21 %
2 ~ .............................. . o og %
NH3 ~................................ . 2.68 %
H2S04 libre ......................... 47.05 %
; H2S04 total ....................... 57.63 %
H20 ................................. 38.57 % -~
La liqueur L18 était déplacée en (J) où se produisait une concentration par évaporation de 1.469 kg d'eau et la ~-; 20 production d'une masse Llg de 11.043 kg constituée par une phase solide dispersée dans une phase liquide introduite en (K).
Cette fraction Llg donnait 322 kg (à l'état sec) d'un gâteau . .
S20 dont les constituants étaient éliminés par (R), et 10.721 kg d'une liqueur sulfurique L20 qui était destinée en grande partie au recycIage à l'attaque (A).
: .
Le gâteau S20 était formé de sulfates complexes d'impuretés à éliminer, précipités lors de l'évaporation en (J) et avait la composition suivante en pour cent en poids :
A1203 ..................................... 3.10 % -30 ~ Fe203 ................ . . . 8.07 %
2 ~ .. 2.17 %
~ ~ NH3 ....................................... 4.04 %
`` ' ,, ,.' '-'., - - , . . . - : . .; .: , 3L3l~
H SO libre 29 50 %
2 4 - ---~ ~-............................................................ .
H2SO4 total ........................................................... 68.01 %
H2O ................................................................... 14.61 %
La liqueur L20 était recyclée selon L23 ~ l'attaque et selon L22 au lavage (D) des inertes.
L'analyse de l'alumine obtenue indique que les impuretés présentes sont en quantités inférieures ou égales à celles des alumines abtenues par les grands procédés industriels classiques :
Fe ~ 200 p.p.m.
Si ~ 150 p.p.m.
Ti ~ 25 p.p.m.
Na ~ 800 p.p.m.
_xemple 2 - illustré par la fiqure 2 On a traité selon le procédé de l'invention un schiste ` houiller calciné de composition pondérale suivante :
A12O3 ............................... 26.90 %
Fe2O3 ............................... 7.21 %
i 2 ~ ----.... 1.01 %
Z0 Na2O ................................ 0.25 %
K2O ................ ..,....... 4.00 %
MgO .......................... ....... 1.91 %
` P205 ......................... ....... 0.20 %
. ~ . . ..
V2O5 ......................... ....... 0.04 %
CaO ................~................ 0.54 %
`~ SiO2 et divers ..... .......... 56.72 %
H2O .......................... ....... 1.22 %
4.452 kg de ce minerai calciné et délité ont eté placés en (A) dans 12.112 kg d'une liqueur d'attaque sulfurique chaude L
contenant en pour cent en poids :
A12O3 (se trouvant sous la forme de sulfate )................ 0.87 %
. ~ .
-, - 17 -B
Fe2O3 (se trouvant sous la forme de sulfate,)...................................... Ø10 %
TiO2 (se trouvant sous la forme de sulfate)....................................... 0.02 /O
Na2O (se trouvant sous la forme de sulfate)....................................... .1.10 %
K2O (se trouvant sous la forme ~
de sulfate)....................................... Ø80 % -MgO (se trouvant sous la forme , de sulfate)........... ~...... Ø75 %
P2O5 ........................ ....... Ø20 % - , V2O5 O~ 0.08 % ~-H2SO4 libre ............................................. 51.80 % ~,`, , H2SO4 total ............................................. 58.97 %
H2O ....................... ,............................. 37.11 %
La bouillie provenant de l'attaque en (A) qui se , ~, trouvait à une température de 110 C à 125C était conduite en (C) où s'opérait la séparation des phases solide Sl et liquide Ll contenant l'alumine.
20 ~ Le gâteau Sl était rincé en (D) par 8.942 kg d'une fraction L22 de la liqueur sulfurique destinée a l'attaque du minerai, liqueur dont la composition a été donnée précédemment. ,~
-- Les eaux mères contenues dans le gâteau Sl étaient ainsi extraites~en donnant la liqueur L2, ultérieurement jointe ~ ;
à la liqueur Ll venant de (C). ~ -Des lorsj le mélange des liqueurs Ll et L2 représen-..
;~ tait un poids de 15.048 kg qui était introduit en (G) après ~
avoir reçu un appoint d'HCl en vue d'y subir une sulfochlorura- ,, tion.
: .
Le gâteau S2 qui avait subi ce premier rinçage était `', déplacé en (R) où les sulfates d'impuretés insolubles dans la ~olution après attaque, étaient solubilisés dans 8.530 kg de . ' , ~6~3~3 la liqueur de recyclage L4 faiblement sulfurique, provenant du lavage des stériles en (V).
Cette liqueur L4 avait la composition suivante expri-mée en pour cent en poids:
A12O3 ..................................... 0.15 %
Fe2O3 ..................................... 0.G6 %
2 '''' ~ ............................... 0.01 %
Na2O ...................................... 0.15 % ~ :
I~2O ...................................... 0.47 %
MgO .............~...... ~.................. 0.34 % :~
) V205 ................... ............ ....... O.01 %
H2SO4 libre ............ ............ ....... 6.75 %
; H2SO4 total ............ ............ ...... 10.20 %
H2O et divers .......... ............ ...... 87.98 %
Le contenu de (R) était alors introduit en (E) où
se réalisait la séparation d'une liqueur L3 et d'un gâteau S3.
Le résidu S3 représentait une masse de 5.554 kg, qui ::
était déplacée en (V) pour y être rincé par une masse de 6.000 kg d'eau en donnant la liqueur L4 précitée et un gâteau S4 représen-.
20~ tant à l'état sec une masse de 2.888 kg ayant la composition -~:
; suivante exprimée en pour cent en poids :
A12O3 ..~........................................ 5,40 %
. Fe2O3 ............................. .............. 0.90 % .
2 ''' '' ~ --- - 1.38 %
Na2O .............................. .............. 0.03 %
K2O ....:........................................ 0.41 %
: . MgO .................................. ........... 0.73 %
P2O5 ................................. ........... 0.21 %
. CaO .................................. ........... 0.83 %
H2SO4 total ........................................ 1.38 %
H2O et divers ...................................... 3.84 %
Si2 '' ~ ------.~..... 84,89 %
,, ~
- 19 - .
.. . . . ~ .
~6~3~
La liqueur L3, sortant de (E), représentait une masse de 13.434 kg et avait la composition suivante exprimée en pour cent en poids:
A12O3 ................................... 0.50 %
Fe2O3 ................................... 2.22 % ~-2 ~ .................................. 0 04 %
Na2O .................................... 0.48 %
K2O ..................................... 1.58 %
MgO ..................................... 1.17 %
P205 ........... ,........................ 0.11 % '.. , V2O5 .................... ................ 0.04 %
H2SO4 libre ............. ............... 22.75 % -H2SO4 total ............. ............... 34.37 %
H2O et divers ........... ............... 59.49 %
Cette liqueur était introduite en (F) où elle subissait un relargage après avoir été mélangée avec 3.695 kg d'une solu-~` tion sulfurique L27 ~ 96 % de concentration. La bouillie sor-tant de tF) était alors introduite en (K) où s'effectuait la ;
séparation des sul~ates d'impuretés sous la forme d'un gâteau Z 523 et de;la liqueur L23.
`~ ~ Le gateau S23 à l'état imprégné-représentait une masse de 2.595 kg qui avait la composition suivante en pour :: . - : -.
`~ cent en poids : ~
A12O3 ..........~........................ 1.19 % - -.
Fe2O3 ............................... ... 11.25 %
i2 ''-'' ~ ---- ....................... O.19 %
: : :
Na2O .................................... 0.38 %
K2O ..................................... 6.32 %
.
M O ..................................... 2.39 %
30 P2O5 .................................... 0.12 % -V2O5 .................................... 0.08 %
U2SO4 libre ............................ 17.38 %
, .
..... ... , ... ... ,. .... ,, . . . . . . . : .. . : : : . ..
~6:~L3~
H2SO4 total ......................... 58.53 %
H2O et divers diimprégnation ........ 19.55 %
La masse des sulfates d'impuretés constituant le gâteau S23 était déplacée en (W) où elle subissait une calcina-tion à la température de 1000C à 1050C en donnant une phase solide composée essentiellement d'oxydes d'impuretés et une phase gazeuse G21 comprenant de la vapeur d'eau, SO2 et SO3 conduite en (P) pour y effectuer la régénération de H2SO4.
La liqueur L23 sortant de (K) qui représentait une masse de 14.534 kg avait la composition suivante en pour cent en poicls:
A12O3 ................................ 0.25 % :
Fe2O3 ................................ 0.04 %
2 '' ~ . 0.01 %
Na20 ................................. 0.38 %
K2O .................................. 0.33 %
MgO .................................. 0.65 %
P2O5 ................................. 0.08 %
V2O5 ................................. 0.02 %
H2SO4 libre ......................... 42.33 %
H2SO4 total ......................... 45.72 %
~2 ~------ --- -- --~ 52.52 % `
Le mélange de liqueur était alors introduit en (T) pour y subir une concentration avec élimination de 4.888 kg d'eau en donnant 9.645 kg d'une liqueur L24 recyclée entre (H) et (I) pour être jointe à Llo.
La liqueur L24 avait la composition suivante exprimée en pour cent en poids :
A1203 ............................... 0.38 %
Fe2O3 ............................... 0.06 %
i 2 ' ~--- ---~---.................. 0.01 %
Na2O ................................ 0.57 %
~ .
6~3~
I~2O ~.. ~.. O......... ~..... ~...... Ø50 % ~ :
MgO ....... .......... ...... ........ Ø98 %
25 ' ~ .. 0.12 %
V2O5 ...... .......... ...... ........ Ø03 % .. .
H2SO4 libre ....................... 63.79 %
H2SO4 total ....................... 68.89 %
H2O ............................... 28.46 % ~:
La liqueur sulfurique concentrée 127 émanait de (P) et avait re~cu un appoint de H2SO4 pour compenser les pertes du cycle de production.
Comme il l'a déjà été dit, la liqueur L5 était . :
constituée par le mélange des liqueurs Ll et L2 et d'un appoint d'acide chlrohyd.ique . Cette liqueur L5 représentait `~
une masse de 15.075 kg qui avait la composition suivante expri-mée en pour cent en poids : ;
2 3 ''''~ ---------. 7.67 %
.
e203 ........................ 0.10 % : :
i2 ''''' '~ . 0.01 % '''''' Na O ......................... 1.17 %
2Q K O .......................... 0.80 %
~ 2 '~ MgO. ......................... 0.42 %
P205 ......................... 0.20 %
,------,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 0,09 % ;~
H2SO4 libre .................. 25.07 %
. H2SO4 total .................. 51.18 % :~
: HCl .......................... 0.07 %
H2O .:........................ 38.29 %
Cette masse L5 qui étai-t à la température d'environ : 100 C était ensuite introduite en (G) où elle subissait une : , .i 30 sulfochloruration par l'introduction simultanée de 500 kg .
. :~: d'HCl gazeux G13 et de 7.380 kg d'une liqueur sulfochlorhydri- .
que Lll qui avait la composition suivante exprimée en pour cent . , .
' 6~L3~ `:
en poids :
2 3 ' ~ ........................ ..... 0,54 %
2 3 '' ' '~ 0~05 %
Na2O ............................. ..... 0.66 %
K2O .............................. ..... 0.46 %
MgO .............................. ..... 0.23 % .
P205 ............................. ..... O.11 %
V2O5 ............................. ..... 0.05 % ~-H2SO4 total ...................... .... 21.68 %
; 10 HCl .............................. .... 19.25 %
H2O .............................. .... 56.97 %
Le mélange était maintenu sous agitation et refroidi jusqu'à 40C en présence d'amorce ce qui provoquait la précipita-tion du chlorosulfate d'aluminium hydraté, de formule ~lS04Cl,6-7 La bouillie sortant de (G) représentait une masse de 22.955 kg qui était introduite en (H~ où s'effectuait la séparation de 9,393 kg de chlorosulfate d'aluminium hydraté
' S10 et de 13~562 kg de la liqueur mère Llo.
: 20 Le gâteau S10 était lntroduit en (L) où il subissait un rin~age par 6.038 kg d'une solution L12 de HCl à 32 %
provenant de l'absorption (M). On obtenair ainsi un gâteau Sll de chlorosulfate pure et la liqueur Lll qui a déjà été
citée dans sa mise en oeuvre en (G).
: Les cristaux purs de chlorosulfate d'aluminium hydraté constituant 511 étaient introduits en (N) où s'effec~
tuait un tra1tement thermique entre 300C et 400C provoquant . la décomposi~ion du chlorosulfate d'aluminium en donnant des :
effluents gazeux G15, représentant une masse de 5.592 kg :: `
30 comprenant de la vapeur d'eau et des gaz d'HCl absorbés en (M), .~
. et un mélange de su1fates d'aluminium. ~ ~ .
~` ~ La fraction de sulfates d'aluminium basique et neutre ,.:
- 23 - ~
~: ' 1 3~
était introduite en (0) où se réalisait la calcination du produit à 1050C en donnant 1.000 kg d'une alumine pure et ~
2.019 kg d'une fraction gazeuse G16 composée d'un mélange de ~ :
SO2, SO3 e-t vapeur d'eau. La fraction gazeuse Gl6 était dirigée vers (P) où se produisait la régénération de H2SO4.
La liqueur Llo, comme il l'a été dit, représentait une masse de 13.562 kg à laquelle était adjointe la liqueur L24 représentant une masse de 9.644 kg. Le mélange des liqueurs Llo et L24 était introduit en (I) où il subissait un dégazage en donnant les fractions gazeuses Gl3 (500 kg) et Gl4 (466 kg) .. :
et une liqueur Ll8 représentant une masse de 22.262 kg qui avait -.
la composition suivante exprimée en pour cent en poids~
Al203 ..................................... 0.82 %
2 3 ~ ~ ................................ o og % ......
i2 ~ -------. 0.02 %
Na2O ...................................... 1.04 %
K2O ....................................... 0.76 %
MgO ....................................... 0.71 %
P205 .......................... ~ ........ O . 19 %
V2O5 ............................... ....... 0.07 %
H2S04 libre ........................ ...... 48.98 %
H2SO4 total ........................ ...... 55.78 %
H2O ................................ ...... 40.52 %
-~ La liqueur Ll8 était alors déplacée en (J) où se . . .
produisait une concentration par évaporation de 1.208 kg d'eau.
La liqueur Llg. sortant de (J) était directement " recyclée selon L20 à l'attaque (A) et selon L22 au rinçage des . .
inertes et sulfates d'impuretés en (D).
L'alumine ainsi obtenue était d'une bonne pureté.
Son analyse a montré que les rares impuretés présentes étaient -:
en quantité inférieure à celles habituellement trouvées dans les alumines obtenues par les procédés industriels connus.
' ~ ' ' - - . ~ ~ .
~. , . . . . ~ ..
~ 36~3~
Fe < 200 p.p.m.
Si ~ 150 p.p.m.
Ti < 25 p.p.m.
Na ~ 850 p.p.m.
Ca < 7C p.p.m.
'' ~..
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- ".. .. , . ... , .. ,,, .. .:: ~
Claims (3)
1. Procédé d'obtention d'une alumine pure à partir d'un minerai alumineux contenant des impuretés, comportant une attaque sulfurique du minerai, la séparation du résidu d'atta-que et de la liqueur d'attaqùe, les traitements du résidu d'attaque, la transformation de la liqueur d'attaque en une solution sulfochlorhydrique, l'obtention d'un mélange de sulfates d'aluminium, la calcination de ce mélange et le recyclage des effluents, le traitement de la liqueur résultant du lavage du résidu d'attaque caractérisé en ce que :
a) la liqueur résultant de l'attaque du minerai est mélangée à chaud et à pression atmosphérique avec une liqueur sulfochlorhydrique de telle manière que la température du mélange soit comprise entre 80°C et 90°C;
b) après addition d'HCl gazeux, la liqueur sulfochlor-hydrique est refroidie jusqu'à précipitation de AlSO4Cl,6-7H2O;
c) les cristaux de chlorosulfates d'aluminium hydratés sont séparés de la liqueur mère et décomposés à une température inférieure à 600°C en donnant un mélange de sulfates d'aluminium et des gaz de décomposition chlorhydrique;
d) le mélange de sulfates d'aluminium est décomposé
à une température inférieure à 1050°C en donnant l'alumine pure et des gaz de décomposition sulfurique qui subissent une régénération;
e) la liqueur mère de chlorosulfate est dégazée de telle sorte que l'HCl produit serve à la préparation du chloro-sulfate d'aluminium hydraté, et que la liqueur en résultant, démunie de HCl, soit concentrée et libérée des impuretés avant d'être recyclée à l'attaque;
f) la vapeur d'eau et l'HCl résiduaire sont condensés en vue de leur recyclage;
g) le condensat absorbe l'HCl gazeux provenant de la décomposition thermique du chlorosulfate d'aluminium, tandis que la liqueur provenant du rinçage du chlorosulfate d'aluminium, constitue la liqueur sulfochlorhydrique assurant la sulfochloruration de la liqueur après attaque du minerai.
a) la liqueur résultant de l'attaque du minerai est mélangée à chaud et à pression atmosphérique avec une liqueur sulfochlorhydrique de telle manière que la température du mélange soit comprise entre 80°C et 90°C;
b) après addition d'HCl gazeux, la liqueur sulfochlor-hydrique est refroidie jusqu'à précipitation de AlSO4Cl,6-7H2O;
c) les cristaux de chlorosulfates d'aluminium hydratés sont séparés de la liqueur mère et décomposés à une température inférieure à 600°C en donnant un mélange de sulfates d'aluminium et des gaz de décomposition chlorhydrique;
d) le mélange de sulfates d'aluminium est décomposé
à une température inférieure à 1050°C en donnant l'alumine pure et des gaz de décomposition sulfurique qui subissent une régénération;
e) la liqueur mère de chlorosulfate est dégazée de telle sorte que l'HCl produit serve à la préparation du chloro-sulfate d'aluminium hydraté, et que la liqueur en résultant, démunie de HCl, soit concentrée et libérée des impuretés avant d'être recyclée à l'attaque;
f) la vapeur d'eau et l'HCl résiduaire sont condensés en vue de leur recyclage;
g) le condensat absorbe l'HCl gazeux provenant de la décomposition thermique du chlorosulfate d'aluminium, tandis que la liqueur provenant du rinçage du chlorosulfate d'aluminium, constitue la liqueur sulfochlorhydrique assurant la sulfochloruration de la liqueur après attaque du minerai.
2. Procédé d'obtention selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liqueur résultant de l'attaque est traitée par une liqueur sulfochlorhydrique en présence des isolubles résultant de l'attaque sulfurique.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé
en ce que la matière minérale destinée à l'attaque appartient au groupe constitué par les minerais silicoalumineux, les bauxites siliceuses, les argiles kaoliniques, les schistes houillers ou non, les alumines impures et les sulfates d'alumi-nium impurs provenant de procédé primaire.
en ce que la matière minérale destinée à l'attaque appartient au groupe constitué par les minerais silicoalumineux, les bauxites siliceuses, les argiles kaoliniques, les schistes houillers ou non, les alumines impures et les sulfates d'alumi-nium impurs provenant de procédé primaire.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7706531A FR2381718A1 (fr) | 1977-02-28 | 1977-02-28 | Procede d'obtention d'alumine pure par attaque acide de minerais alumineux contenant d'autres elements |
| FR7706531 | 1977-02-28 |
Publications (1)
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