CH102328A - Procédé de fabrication du fer électrolytique en partant d'oxydes de fer. - Google Patents

Description

  Procédé de     fabricatiou   <B>du</B> fer électrolytique eu     partaut        d-oxydes    de fer.    Cette invention est relative<B>à</B> la fabrica  tion du fer électrolytique en partant d'oxydes  de fer.  



  Jusqu'à présent les oxydes de fer ont été  considérés comme étant pratiquement insolu  bles. Par conséquent, les minerais oxydés de  fer et autres sources d'oxyde ferrique n'ont  pas été considérés comme des sources utili  sables dans la fabrication     du    fer     éleetroly-          tique    par la dissolution de fer afin de     pro-          dnire    une solution     ferreuse,    et ensuite par le  dépôt du fer de la solution par électrolyse.  



  L'inventeur a trouvé que les oxydes de  fer peuvent être extraits par traitement des  minerais oxydés de fer ou d'autres sources  <B>à</B> l'aide d'un dissolvant contenant de l'acide  dilué et du sel ferreux. Par exemple, une  solution contenant de l'acide chlorhydrique  dilué et une quantité suffisante de chlorure       f        erreux,    ou une solution contenant de l'acide  sulfurique dilué et une quantité suffisante de  sulfate ferreux, agiront<U>comme</U> dissolvants  des oxydes de fer, et après réduction, forment  une solution     ferreuse    appropriée au dépôt  électrolytique de fer.

      L'oxyde de fer utilisé comme source de  fer dans le procédé selon l'invention est de  préférence un minerai oxydé de fer, tel que  la     limonite,    l'hématite ou la magnétite.  



  La solution     ferreuse    employée peut être  une solution de chlorure ferreux dans Peau,  une solution de sulfate ferreux ou même une  solution contenant des sels de fer quelcon  ques qui     ser    dissocient en solution pour don  ner un dépôt de fer sous l'action de l'élec  trolyse, qui forment les deux séries de sels,  ferriques et ferreux, et qui attaquent le mi  nerai ou autre matière brute constituant la  source de fer.  



  L'électrolyse peut être effectuée comme  suit:  La solution     ferreuse,    lorsqu'elle est ob  tenue comme décrit ci-après, contient toujours  un peu de sels ferriques, par exemple de  chlorure ferrique, et alors même qu'elle n'en  contiendrait     que    des traces, on la neutralise  parfaitement avant de l'utiliser pour la pro  duction<B>(lu</B> fer électrolytique,     car    lorsqu'il  existe des sels acides ou ferriques, le dépôt  de fer est médiocre et il en résulte un mau-      vais rendement en fer obtenu par unité de  courant dépensée.<B>A</B> cet effet, la     solutio   <B>il</B>  est mélangée avec de la pierre à     ch#aux     pulvérisée, dans     un    bac approprié.

       La    pierre  <B>à</B> chaux fournit du carbonate de calcium       (CO'Ca)    qui est l'agent le plus approprié<B>à</B>  la neutralisation, étant donné qu'il a la pro  priété de précipiter facilement les sels     fer-          riques    avant de précipiter les sels ferreux.  On a trouvé que pour obtenir les meilleurs  résultats, il convient, d'employer assez d'a  gent neutralisant pour précipiter une faible  quantité de sel ferreux.

   Ceci assure la     neu-          fralisation    complète de la liqueur, l'état neu  tre de la solution que renferme le     comparti-          ment   <B>à</B> cathode de la cellule électrolytique  étant une condition     iiidispensable    de l'électro  lyse le plus efficace possible du fer.  



  La solution est alors filtrée, si cela est  nécessaire, chauffée presque jusqu'au point  d'ébullition et introduite<B>à</B> chaud dans le  compartiment<B>à</B> cathode      & 'une    cellule ou       euve    électrolytique<B>à</B> diaphragmes. Dans des  conditions convenables, le fer métallique se  dépose sur la cathode. La liqueur traverse le  diaphragme pour pénétrer. dans le comparti  ment<B>à,</B> anodes et est ramenée<B>à</B> une phase  -intérieure     du    procédé. pour fournir une nou  velle quantité de solution     ferreuse    comme on  le verra -plus loin.  



  Le dessin annexé représente schématique  ment deux exemples d'une installation pour  la mise en     ceuvre    du procédé.  



  Dans l'exemple de la     fig.   <B>1,</B> il convient  que la liqueur     d'a,nocle    contenant du chlorure  ferrique et du chlorure ferreux (ou des sul  fates ferriques     el,    ferreux si la solution origi  nale était     un        sulfat?    au lieu d'être lin chlo  rure) soit d'abord réduite<B>de</B> façon a, donner  une solution     ferreuse.    La liqueur d'anode  chaude est délivrée<B>du</B> compartiment<B>à</B> anodes  du bac électrolytique<B>A</B> au sommet d'une tour  réductrice<B>E</B> remplie de coke,     #    Un     tgaz    con  tenant de l'anhydride sulfureux     (SO2)

      est  introduit<B>à</B> la partie inférieure de<B>la,</B> tour et,  s'élevant dans celle-ci, entre en contact avec  la, solution descendante. Ceci réduit le chlo  rure (ou sulfate) ferrique en chlorure (ou    sulfate.) ferreux et<B>la</B> liqueur résultante sor  tant- de la tour réductrice contient     une    grande  quantité de     elilorure    (ou sulfate) ferreux.       une    faible quantité d'acide sulfurique et une  faible quantité d'acide chlorhydrique. Ceci  constitue     une    lessive<B>à</B> l'aide de laquelle les  oxydes de fer peuvent être sépares du     mi-          iierai        par    dissolution.  



  Cette liqueur possède une faculté parti  culière<B>de</B> pouvoir dissoudre, très rapide  ment et sensiblement complètement, les  oxydes     Jerriques    difficilement solubles. On  fait alors arriver<B>la,</B> lessive réduite sur le mi  nerai dans     un    bar à solution B     oft    elle dis  sout le fer     du        iiiiiierai,    puis on filtre<B>la</B> li  queur     en   <B>C.</B>     La    majeure partie de la solu  tion,     est-,    ramenée a l'aide d'une pompe du  filtre<B>C</B> au sommet de<B>la</B> tour réductrice,

    tandis que la plus petite fraction restante  est envoyée<B>à</B> la tour<B>à</B> pierre<B>à</B> chaux<B>D</B>  pour être neutralisée puis électrolysée en<B>-1.</B>  comme précédemment. La fraction.     qui    est       e1ivo#vée   <B>à</B> la tour<B>D</B>     pfut.    si on le     préfères     passer<B>à</B> travers des     riblons    de fer dans     un(,          euve    F dans<B>le</B> but-, d'enrichir encore la     solti-          tion    en fer     et    de consommer en même temps  une partie de l'acide arrivant de la cuve<B>à</B>  solution B.  



  Dans l'exemple de la     fig.   <B>'22,</B> la liqueur  d'anode passe du     bac   <B>à</B>     électrolysze    principal  <B>A</B> dans lequel s'effectue la séparation du     fei     dans un second bac<B>à</B> électrolyse<B>G</B>     que    l'on  peut appeler     ..bae    réducteur électrolytique".  L'action d'une énergie électrique sur la, so  lution ferrique dans le bac réducteur     éleetro-          lytique   <B>G</B> a. pour effet (le réduire la solution  de l'état ferrique<B>à</B> l'état ferreux.

   Cette ré  duction<I>des sels</I> ferriques dans le     b.-ic    à     élec-          .        #se   <B><I>A</I></B> fournit l'acide nécessaire polir       trol-          dissoudre    le minerai oxydé. Sous les autres  rapports, le procédé peut être<B>le</B> même que  celui indiqué<B>à</B> la     fig.   <B>1.</B>  



  La, raison pour laquelle on ramène 'la.  plus grande partie de<B>la</B> liqueur de la     euve     <B>à</B> solution de minerai à<B>la</B> tour réductrice ou       au    bac, réducteur. suivant le cas, réside dans  le fait que l'effet de la lessive sur la plu  part des minerais oxydés est<B>de</B> faire passer      une partie du fer dans la solution<B>à</B> l'état  ferrique; par conséquent, la solution arrivant       du    bac<B>à</B> solution de minerai contient des  sels ferriques et doit de nouveau être réduite.  



  Si toute la liqueur était envoyée     directe-          nient    au bac de neutralisation<B>à</B> pierre<B>à</B>  chaux, il serait nécessaire d'employer de       OrIcindes    quantités<B>de</B> pierre<B>à</B> chaux pour  effectuer cette neutralisation<B>à</B> cause de la  grande quantité de chlorure ferrique exis  tant dans la- solution de fer obtenue du mi  nerai. Ceci est non seulement coûteux en  pierre<B>à</B> chaux niais peut avoir, comme con  séquence, une consommation d'acide trop  grande dans la phase de neutralisation. Par  conséquent, une partie de la solution est ren  voyée de la cuve<B>à</B> solution de minerai au  bac réducteur dans lequel le     chlortire    ferri  que obtenu par la dissolution du minerai se  trouve réduit.

   En faisant de nouveau passer  la solution ainsi réduite sur le minerai, cette  solution recueille une nouvelle quantité (le  fer<B>à</B> l'état ferrique. Ainsi en faisant cir  culer d'une façon répétée une partie de la  solution<B>a</B> travers la tour réductrice et sur  le minerai, on peut diminuer jusqu'à toute  valeur désirée la quantité de<B>f</B>     er   <B>à</B> l'état fer  rique que contient la partie de la solution  envoyée<B>à</B> la cuve<B>à</B> pierre<B>à</B> chaux.  



  Comme on n'emploie pas l'anhydride sul  fureux pour effectuer la réduction dans  l'exemple indiqué<B>à</B> la     fig.    2 et qu'on se  sert uniquement d'énergie électrique, il  n'existe pas de source pour renouveler     l'a,-          cide    dans le procédé cyclique lui-même et il  faut, par conséquent, que     l'ueide    soit con  servé soigneusement.

   Ceci peut être effectué       en    ramenant une grande partie de la solution       du    bac ù, solution au bac réducteur et     n'en-          vo-        ,#aiit        qu'une        faible        partie        de        cette        solution          au    bac<B>à</B> pierre<B>à</B> chaux en vue (le la neu  tralisation.

   Toutefois, même en procédant  (le cette façon, on perd une certaine     quan-          titA        il'aeide    qui peut être renouvelé     6conomi-          que-ment    en faisant passer -du gaz 802 clans  la. liqueur (lu     bw    réducteur ou en quelque  autre point approprié.    Lorsque<B>la</B> réduction clé la liqueur d'a  node est effectuée par un bac réducteur élec  trolytique, il se dégage de l'oxygène<B>à,</B>     Fa-          node    du bac réducteur, pendant l'électrolyse,  lorsqu'on emploie un sulfate comme électro  lyte, cet oxygène pouvant être récupéré  comme sous-produit.

   Lorsqu'on emploie un  chlorure comme électrolyte, il se dégage du  chlore, et, pour cette raison, le procédé de  réduction électrolytique est moins avanta  geux dans le cas des solutions de chlorure  que dans le cas des solutions de sulfate.  



  Le minerai destiné<B>à</B> être traité dans le  bac<B>à</B> solution B est finement broyé ou     pul-          véris6    pour assurer une action efficace et  rapide du dissolvant. Beaucoup de minerais  d'oxydes de fer existent -dans la nature<B>à</B>  l'état fin et ces minerais n'exigent qu'un  traitement de pulvérisation final. Il con  vient que le mélange que contient le bac<B>à</B>  solution soit maintenu<B>à</B> une température  élevée, car, plus le mélange est chaud, plus  l'action est efficace.

   De bons résultats peu  vent être obtenus<B>à</B> une température<B>de</B>  <B>70 ' C</B> et au-dessus.<B>Il</B> est en outre désira  ble de remuer ou agiter le mélange de façon  <B>à</B> assurer le contact constant du dissolvant  actif avec le minerai., on peut     égale-ment   <B>ap-</B>  pliquer la percolation. Il est avantageux d'ap  pliquer le procédé d'épuisement par     contre-          courant,    suivant lequel le minerai frais est  traité     par    la solution la plus faible et le  résidu du minerai par la solution fraîche.  



  Bien entendu, comme cela a.<B>été</B> expliqué  plus haut, le procédé est essentiellement le  même qu'on     #se    serve clé solutions de chlo  rures ou de solutions de sulfates.

Claims (1)

1. REVENDICATION. Procédé cyclique pour<B>la</B> fabrication du fer électrolytique, caractérisé en ce qu'on réduit une solution ferrique<B>à</B> l'état<B>de</B> solu tion ferreuse contenant de l'acide dilué, dis sout de l'oxyde de fer<B>à</B> l'aide de cette so lution, renvoie une partie de la solution clé fer ainsi obtenue au dispositif de réduction et en envoie une autre partie<B>à</B> un bac<B>élec-</B> trolytique pour le dépôt du fer, où la solu tion ferrique est régénérée.

   SOUS-REVENDICAT10NS: <B>1</B> Procédé suivant la revendication, carac térisé en outre en ce que la solution qui est envoyée en bac d'électrolyse, après avoir agi sur le minerai, est neutralisée avant le<B>dépôt</B> par l'électrolyse. 2 Procédé suivant la revendication, carac térisé en outre par le fait que la. tempéra ture de la solution est maintenue dans le voisinage du point d'ébullition pendant que s'effectue# le dépôt -électrolytique du fer. <B>3</B> Procédé suivant la revendication, carac térisé en outre en ce que la, solution fer rique du compartiment<B>à</B> anode est réduite dans une cuve électrolytique, de façon<B>à</B> produire une solution ferreuse et de l'a cide dilué.

   4 Procédé suivant la revendication, earac- térisé en outre en ce que la solution fer rique venant du compartiment<B>à</B> anode eQt réduite en la mettant en contact avec un gaz contenant, du<B>S02,</B> de façon<B>à</B> pro duire une solution ferreuse et<B>de</B> l'acide dilué. <B>5</B> Procédé suivant<B>ha</B> revendication et la sous-revendieation <B>3.</B> caractérisé. en ce que de l'oxygène est produit lors de la réduc- Ilion de la solution du sulfate ferrique.