Procédé de purification d'alumine. La présente invention se rapporte à la purification d'alumine, permettant de l'obtenir à un état tel qu'elle puisse par exemple servir à la production d'aluminium suivant le pro cédé Hall de réduction électrolytique.
Dans la préparation de l'alumine pour le procédé qui vient d'être mentionné, an moyen d'un traitement électro-thermique d'une subs tance alumineuse, telle que 'de la bauxite, en présence d'un agent réducteur destiné à ré duire les impuretés plus facilement réducti bles que l'alumine, on a rencontré de grandes difficultés à éliminer ou tout au moins à ré duire jusqu'à une proportion suffisamment faible les oxydes de fer- et de titane existant dans la substance traitée lorsqu'elle est à l'état brut.
On a constaté, en pratique, qu'en traitant de la bauxite ou une autre substance alumi- neuse fondue avec une quantité suffisante de carbone pour que la quantité de carbone dis soute atteigne environ 1 pour cent, on peut bien éliminer suffisamment de titane pour qu'il ne reste que 0,2 pour cent ou même moins d'oxyde de titane<I>Ti</I> 02 dans le pro duit obtenu, mais on a également constaté que cette façon de procéder laisse habituelle ment subsister une-quântité relativement im portante d'oxyde de fer allant en général de 0,6 pour cent environ à 0,9 pour cent envi ron, ainsi qu'une petite quantité de silice généralement inférieure cependant à 0,3 pour cent.
Le procédé faisant l'objet de l'invention permet une plus grande purification de l'alu mine. Il présente la particularité qu'il com porte l'injection d'un jet de gaz. à grande vitesse dans un flot d'alumine fondue de ma nière à provoquer la formation de globules creux.
En examinant ces globules après leur re froidissement, on constate, lors du traitement d'alumine impure contenant du carbone avec un gaz oxydant, non seulement que la pres que totalité du carbone a disparu par com bustion, de sorte que ces globules présentent, en général, une blancheur de neige, mais encore qu'une partie importante de l'oxyde de fer a été éliminée vraisemblablement par suite d'une volatilisation résultant de la grande surface que les globules offrent à l'air ou au gaz utilisé, lequel s'échauffe considérablement au contact de la substance en fusion.
Sur le dessin annexé, on a représenté, schématiquement et à titre d'exemple, un appareil de forme très simple pour la mise en oeuvre du procédé qui fait l'objet de l'in vention.
Sur ce dessin, on voit, en coupe horizon tale, un four électrique 10 comportant un revêtement réfractaire 11 de nature conve nable quelconque, une électrode de carbone 12 et une gargouille de coulée 13.
La bauxite brute, l'argile ou la matière alumineuse traitée est fondue dans le four mélangée avec un agent réducteur carboneux et, de préférence, avec une quantité de car bone suffisante pour obtenir de l'alumine pu rifiée contenant en dissolution environ 1 pour cent de carbone.
Le fer, le titane et le silicium provenant de la réduction de leurs oxydes se rassem blent au fond du four à l'état de ferrosili- cium au-dessus duquel flotte, sous forme de scories en fusion, l'alumine qui n'a pas été réduite.
Au moment où le flot d'alumine 14 sort de la gargouille 13, il rencontre un courant d'air soufflé par une tuyère 45 et est dispersé en fragments. A l'examen, on constate que ces fragments sont constitués par des glo bules creux de dimensions allant depuis celles du sable très fin jusqu'à un diamètre de 3 mm ou 5 inm ou davantage, dont les parois ne dépassent pas, en règle générale, 0,25 mm d'épaisseur, mais sont, dans bien des cas, beaucoup plus minces.
D'une façon générale, plus le courant d'air est rapide, plus les globules sont fins et on a constaté que, si la vitesse du courant d'air est trop faible, les globules de plus grande dimension ne sont pas aussi complètement oxydés que lorsqu'on utilise un courant d'air plus rapide et, par suite, ces globules con tiennent une plus grande quantité de fer. Les globules de grande dimension eu question sont noirs et ont un diamètre de 6 à 13 mm.
Bien qu'ils soient creux comme les glo bules de petite dimension, ils sont suscepti bles d'être de forme très irrégulières.
Bien qu'on ait obtenu des résultats sa tisfaisants en utilisant de l'air, ou de la va peur, sous des pressions variant. entre 35 gr et 105 gr par millimètre carré, les plus hautes pressions sont préférables comme ayant moins de chance de donner naissance à des globules insuffisamment oxydés principalement dans le cas où le flot d'alumine en fusion est exagérément visqueux.
On préfère, par suite, traiter l'alumine à une température nettement supérieure à son point de fusion principalement en vue d'ob tenir une fluidité convenable du flot d'alumine.
En préparant un produit exempt de car bone à partir d'alumine contenant un excès de carbone, la surchauffe est désirable pour cette raison qu'elle facilite l'oxydation du carbone à la fois par le gaz utilisé pour le soufflage et par l'air dans lequel l'alumine est dispersée.
Ou sait qu'en soufflant la scorie dans les hauts fourneaux on obtient une masse fibreuse commercialement connue sous le nom de "laine de scorie" ainsi qu'une quantité im portante de globules vitreux.
Ceci semble dû à la propriété que pos sèdent les scories siliceuses de passer par titi état pâteux lorsqu'en se refroidissant elles passent de l'état liquide à l'état solide, de sorte que, si elles sont refroidies dans un courant d'air suffisamment violent, elles sont étirées sous forme (le fils qui constituent la caractéristique de la laine de scories.
Les inventeurs pensent que ce phénomène est caractéristique des silicates et ne se pro duit pas avec les oxydes purs fondant à haute température qui sont à peu près coin- plétement exempts de silice et, en fait, ils ont été capables de produire un phénomène semblable avec de l'oxyde d'aluminium fondu en lui ajoutant environ 5 pour cent de silice. Par suite, si on désire éviter la formation de fils, la substance à traiter doit être à peu près complètement exempte de silice et doit seulement contenir des substances passant directement à l'état cristallisé, lorsque leur température est abaissée jusqu'à leur point de solidification ou jusqu'au dessous de ce point.
Lorsqu'il est nécessaire ou même seule ment désirable d'éliminer la silice contenue. dans l'oxyde à traiter, on peut utiliser, à cet effet, n'importe qu'elle méthode convenable.
On peut, par exemple, agir en traitant la bauxite ou toute autre substance alumineuse à une température convenable au moyen d'un agent réducteur carboneux en présence de fer, de façon. à réduire la silice et à provoquer la formation d'un alliage entre ledit fer et le silicium produit.
Le procédé suivant l'invention peut être conduit de façon simple, économique et effi cace pour éliminer de l'alumine l'excès de carbone qui, ainsi qu'on l'a exposé ci-dessus, doit habituellement être mis en oeuvre pour la purification électrothermique de la matière brute en vue de réduire, dans des propor tions suffisantes, sa teneur en autres oxydes.
Ce résultat peut être considéré comme l'un des avantages les plus importants du procédé.
Un autre avantage important réside dans le prix peu élevé du moyen qui permet de réduire le produit obtenu à un état de divi sion tel qu'au moment où on l'ajoute au bain de cryolite utilisé dans le procédé Hall pour la préparation de l'aluminium, les particules se dissolvent avant même d'être tombées jusqu'au fond de la cuve électrolytique.
L'économie dans . le prix de revient est due au fait que les globules d'alumine peu vent être introduits directement dans un broyeur à boulets ou dans tout autre appa reil de pulvérisation sans qu'on soit obligé d'avoir, au préalable, recours à un broyage ou à un écrasement préliminaire.
Il a été cependant constaté que l'alumine granulée obtenue par soufflage est notable ment plus dure et plus résistante à la pul vérisation dans un broyeur à boulets que ne l'est la scorie d'alumine qui s'est solidifiée dans- des conditions normales. Par contre et pour la même raison, le produit obtenu pré sente des qualités supérieures comme abrasif.
Uni autre avantage du produit obtenu en temps qu'abrasif réside dans l'uniformité et la finesse de ses particules.
L'alumine en fusion qui s'est solidifiée de façon normale présente, en général, une struc ture moins uniforme et plus grossière et on peut penser que la finesse du grain du nou veau produit qu'on obtient est due à sa so lidification très rapide et, en fait, presqu'ins- tantanée.
Dans la fabrication d'abrasifs par fusion d'alumine dans un four électrique, l'impor tance que présente l'obtention d'un produit final complètement exempt de carbone a rendu nécessaire soit que l'on ajoute à l'alu-. mine en fusion, soit que l'on laisse subsister dans cette alumine une quantité importante, à l'état non réduit, d'un oxyde facile-ment réductible tel que l'oxyde de fer.
Cela signifie que les premiers produits préparés doivent contenir une quantité im portante soit de carbone, soit d'un oxyde ré ductible, alors que tous les deux présentent des inconvénients au point de vue des qua lités abrasives.
Au contraire; par le procédé décrit, on peut obtenir de l'alumine dont les autres oxydes ont été. éliminés dans toute la mesure où cela est possible au moyen d'un excès de carbone et qui; cependant, est à peu près complètement exempte de carbone.