CH176689A - Procédé de récupération des composés fluorés dans les gaz se dégageant dans la fabrication électrolytique de l'aluminium. - Google Patents

Description

  Procédé de     récupération    des composés fluorés dans les gaz se dégageant  dans la fabrication électrolytique de l'aluminium.    Dans la fabrication de l'aluminium par  électrolyse de l'alumine dissoute dans -des       fluorures    fondus, l'oxygène qui se produit  se porte à l'anode où il brûle sous forme d'un  mélange de CO et -de G02. Des gaz fluorés  sont également entraînés à l'anode; en pré  sence d'humidité, ils donnent de l'acide  fluorhydrique, qui se -dégage également à  l'état -de vapeurs. En outre, il y a des entraî  nements mécaniques d'alumine et de fluorures,  qui se mêlent aux gaz sous forme de pous  sières et     représentent    es pertes importantes.  



  Certains éléments     -de    ces gaz et poussières  qui se .dégagent des cuves à aluminium,     l'a-          ci-de    fluorhydrique en particulier, ayant une  grande valeur, il a. semblé depuis longtemps       intéressant    de les récupérer.  



  Des essais de captation et de récupération  des gaz se dégageant des fours d'électrolyse    de l'aluminium ont déjà. été faits; on a es  sayé,de récupérer les gaz     se,dégageant    par le       lanterneau    -des toitures- .des salles     d'Mectro-          lyse.    Les gaz     d'électrolyse    se trouvent alors  dilués dans une telle masse d'air ambiant que  l'aspiration des fumées et la destruction de       celles-ci    deviennent pratiquement impos  sibles; on a lavé à l'eau les gaz recueillis,  mais ,dans la solution obtenue, les     fluorures     se trouvaient à un état de dilution ne per  mettant pas de les récupérer industriellement.  



       Il    a également déjà été proposé, dans des  cuves -d'électrolyse d'aluminium, de     fermer    la       cu-%re    -de façon étanche par un couvercle ou  hotte; cette disposition poursuivait plusieurs  buts: protéger le bain contre des pertes de  chaleur par rayonnement et réduire ainsi la  consommation de courant électrique; empê  cher le     contact    de l'anode incandescente, sor  tant du bain, avec l'oxygène de l'air -et ré-      luire ainsi les pertes et la ,souillure du bain  qui en     résultent;    recueillir et utiliser les gaz  s'accumulant au-dessus -du bain;

       éviter    -d'in  commoder les ouvriers par     ces    gaz,     .comme     cela a lieu :de     façon        particulièrement    désa  gréable dans la fabrication d'aluminium par  électrolyse .dans un     bain    de     cryolithe.     



  Mais cette     .disposition    ne peut pas être réa  lisée en     pratique;    en effet, dans une cuve  -d'électrolyse qui serait     ainsi    hermétiquement  fermée, dont les gaz de réaction seraient re  cueillis sans     être    mélangés avec de l'air, ces  gaz auraient à la     surface    du bain une tempé  rature telle que les     électrodes    ne pourraient  la     supporter    et qu'il en résulterait une con  sommation extraordinaire d'anodes. Il faut       ,donc    que la     surface    .du bain soit refroidie.  



  Le procédé objet de l'invention est carac  térisé en<B>ce</B> qu'on recueille tous les gaz     au-          dessus    -de la surface .du bain -d'électrolyse  dans un espace hors de contact avec l'atmo  sphère, en     ce    qu'on introduit dans cet     espace     un courant .d'air tel que la teneur -des gaz  combustibles dans le mélange résultant soit  assez faible pour que     ce    mélange soit inexplo  sible, et en ce qu'on lave les gaz ainsi re  cueillis avec un liquide absorbant énergique  ment les composés fluorés et     circulant    en     eir-          cuit    fermé,

   de manière à transformer progres  sivement     ce    liquide -de lavage en une solution  de     fluorure    dont la     .concentration    croit gra  duellement jusqu'à une valeur permettant une       récupération    industrielle.  



  En effet, -le mélange de CO et     :C02,    qui se  dégage ,de la cuve pendant l'électrolyse, pro  duit en général avec l'air un     mélange        d6to-          nant;    en soufflant de l'air .dans la cuve, on  peut     permettre    aux gaz -de réaction .de brûler  au-dessus du bain;     toutefois,    les gaz des cuves  à aluminium se dégagent tellement lentement  et d'une manière telle qu'une quantité plus  ou moins     importante    de CO échappe toujours  à la combustion. Il faut par conséquent avoir  soin de souffler un excès d'air dans le four,  pour que la     concentration.    ;de CO soit tou  jours en dessous ,de la limite d'explosion.

           Ire    courant     d'air,    qu'on laisse pénétrer  dans     l'enceinte    fermée au-dessus de la cuve, a  donc pour buts de refroidir la     surface    supé  rieure du bain et -de rendre les gaz inexplo  sibles.  



       Le    procédé suivant l'invention est facile  ment applicable aux cuves     d'éleetrolyse    d'a  luminium comportant une ou plusieurs anodes  continues traversant     l'enceinte    fermée par       l'intermédiaire    4e joints étanches; ces cuves  présentent une     telle    régularité de marche  qu'une     surveillance    permanente .devient inu  tile; .d'autre part, les électrodes n'ont pas à  être :changées et réglées et il suffit de ména  ger dans l'enceinte .des volets mobiles permet  tant l'intervention de l'ouvrier lorsque     celle-ci     est nécessaire, -ce qui est très rare et toujours  très rapide.  



  Des conduites spéciales, ne laissant pas  échapper les gaz, peuvent être ménagées pour  l'introduction des matières premières. En  créant dans ces     enceintes        une,d-épression    très       faible    -de l'ordre de quelques millimètres  d'eau à l'aide -de cheminées ,d'aspiration ou  de ventilateurs, on peut entraîner :dans une  canalisation toutes     les    poussières, gaz, va  peurs se dégageant .des fours     d'électrolyse.     Ces gaz ne sont pas dilués dans un trop fort  volume d'air, qui est :d'ailleurs déterminé par  le plus ou moins d'étanchéité -des joints et       l'importance    -de la :dépression créée.  



       Le    procédé suivant l'invention peut aussi  être     âppliqué    à -des électrodes discontinues.  Dans     ce    cas, on peut utiliser des     hottes    -et     les     relier à un .contrepoids, permettant de les le  ver suffisamment haut pour pouvoir changer  et régler les électrodes.  



  La captation des gaz peut être réalisée en  pratique en reliant une série .de fours .en pa  rallèle à un     dispositif    de lavage commun. Ce  dispositif de lavage a pour but -de séparer  les particules de poussières     .contenues        dans    les  gaz et ,de     recueillir    et neutraliser les gaz fluo  rés et -de les     transformer    en produits utilisa  bles.

   A     cet    effet, il faut employer un moyen       .d'absorption        extrêmement    énergique qui per  mette l'absorption de     traces        infinitésimales         de composés fluorés et     permette    d'obtenir les  composés fluorés récupérés sous une concen  tration suffisante.

   Un simple lavage à l'eau  fixerait une partie de l'acide     fluorhydrique,     mais la réaction ne serait pas totale et la di  lution de l'acide .serait énorme. .Si, pour     con-          centrer        .cet    acide, on voulait faire circuler  l'eau de lavage en circuit fermé, l'acide       fluorhydrique    dissous dans l'eau arrêterait  très rapidement la possibilité de dissolution  de nouvelles     parties    d'acide fluorhydrique.       La.    dissolution     deviendrait    nulle, et le titre en  acide fluorhydrique se stabiliserait à une va  leur très basse empêchant     toute    application  industrielle.

   Au contraire, si l'on emploie une  solution alcaline sodique, soit de la lessive de  soude, soit une     solution    -de carbonate 4e so  dium, en     présence    ou non de     bicarbonate    de  sodium, on peut obtenir une     absorption    inté  grale des traces des composés fluorés.

   Si l'on  prend une solution de     carbonate    de sodium,  qui s'est montrée avantageuse, on obtient -du       fluorure    -de .sodium en solution .d'après la re  lation    2 HF     +        C0:

  '        Na@@=    CO'     -f-        H2'0        -f-    2     NaF     dissous  En faisant circuler cette solution alcaline  sodique en circuit fermé, par exemple à  contre-courant,     cette    solution s'enrichit pro  gressivement en fluorure de sodium, qui  reste -dissous, sans gêner l'absorption ulté  rieure de l'acide fluorhydrique par la liqueur,       cette    absorption étant     indépendante    de la te  neur en     NaF    et ne dépendant que de la teneur  en soude, libre,     carbonatée    ou bicarbonatée;

    lorsque la teneur en soude baisse, on peut en  ajouter sans qu'il soit nécessaire -de retirer le       NaF    produit, qui se concentre .donc -dans la  solution alcaline,     cette    concentration pouvant  aller jusqu'à la .limite de solubilité et per  mettant même le dépôt -de     NaF    solide, qui  pourrait être recueilli de     cette    manière.  



  On peut traiter ensuite la .solution     de-          fluorure    .de sodium par du fluorure,d'alumi  nium en solution ou -à l'état solide hydraté;  il     se    précipite dé la cryolithe, suivant l'équa  tion générale:         A12        F6        -(-        xNaF    =     A12F6    .     xNaF.     



  Dans le cas de     l'emploi    de     fluorure    d'alu  minium solide     hydraté,    le rendement en  cryolithe varie suivant qu'on opère à froid ou  à chaud, suivant l'état d'hydratation .du  fluorure d'aluminium et de sa ,grosseur .de  grains. On peut aussi précipiter la cryolithe  artificielle directement pendant l'opération  -de lavage elle-même.  



  Les gaz, lavés .avec une solution d'alumi  nate .de soude, donneraient également de la       cryolithe.     



  On pourrait séparer les     .éléments    solides  contenus dans     les    gaz (alumine,     .carbone,     huile de goudron, etc.) qui pourraient se mé  langer au précipité de .cryolithe, par exemple  par     précipitation        électrostatique,    etc.  



  Des quantités     importantes    de fluor peu  vent être ainsi récupérées, sous une forme     di-          rectement    utilisable.     Pratiquement,    il a pu  être retiré jusqu'à 50 %     @du    fluor consommé  dans les fours d'électrolyse.  



  On peut, par lavage des gaz, recueillir  pratiquement tous les produits -de valeur con  tenus dans les gaz se dégageant -des cuves  de     fabrication    .d'alumine par électrolyse:  poussières d'alumine, poussières de     cryolithe,    .  vapeurs de fluorure,     d'acide    fluorhydrique,  goudrons et suies goudronneuses, oxyde -de  carbone, acide carbonique dilués dans l'air.  



  A titre d'exemple, il -est décrit ci-après  un mode d'exécution  &      l'invention    à l'aide  d'un dispositif utilisable     .dans    ce but.  



  La     fig.    1 est une vue schématique en élé  vation d'une installation permettant la     r6ali-          ,sation    du     procédé    ci-dessus     décrit    et la     fig.    2  est une vue schématique en élévation d'un  détail .de cette installation.  



  1 est une cuve à aluminium fermée,     mu-          nie,de    volets .des :deux côtés. Ces volets peu  vent être levés, les volets étant     pourvus    ,de  contrepoids, qui ne sont pas représentés sur  le -dessin. Lorsque les volets sont baissés, les  fours     sonteomplètement    fermés;     cependant,    ils  restent suffisamment ouverts pour laisser  entrer la     quantité    d'air     nécessaire    pour em-      pêcher qu'il se forme des combinaisons de  gaz explosives -et -pour refroidir la surface  du bain.  



  2 montre la     partie    supérieure des     -deux     électrodes rectangulaires traversant 1e toit de  la fermeture. 3 est un tuyau     ,d'ascension    pour  les gaz, qui, avec isolant en 4, -est     raccordé    à  un tuyau collecteur commun -de gaz '5, auquel  sont reliés les tubes ,d'aspiration des fours.

    6 sont  & s lucarnes pour le nettoyage du  tuyau     collecteur.    7 est un registre au  moyen .duquel l'aspiration -des tuyaux peut  être réglée. 8 est le ventilateur     actionné    par  le moteur 9, à l'aide duquel les gaz sont en  voyés     @à    travers la     tourelle    de lavage 10, dans  laquelle on fait ruisseler en 11, par des pul  vérisateurs, une solution     alcaline    sodique  constituant le dissolvant pour les gaz. Les  gaz passent par le tuyau 12 et la solution se  sépare et     descend    par le tuyau 13 .dans le  bassin 14, d'où, au moyen  &  la pompe 15,  elle est     renvoyée    à la tourelle -de lavage 10.

    De     cette    manière, la solution     circule    et     est     concentrée. De temps -en temps, elle est con  duite au bassin de précipitation 21     (fig.    2),  dans lequel la cryolithe artificielle est pré  cipitée sous agitation. L'agitation est effec  tuée d'une manière efficace en soufflant de  l'air par le tuyau 22. Après la précipitation,  la     solution        est    filtrée à l'aide .du filtre -d'as  piration 23 et les     eaux-mères    sont ensuite  renvoyées à la     tourelle    de lavage.  



  L'autre tourelle .de lavage 16     (fig.    1) est  destinée à l'absorption des     restes,de    gaz con  tenant des fluorures, ainsi que de la     solution     entraînée de la tourelle 10. La solution di  luée, qui s'est déposée au fond du bassin 17,  y est pulvérisée. Les gaz lavés s'éliminent par  la cheminée 18. La     solution    récupérée dans       .cette        tourelle,de    lavage est envoyée .dans le  circuit au moyen de la     pompe    19 et peut       aussi,    après une     concentration    voulue, passer    au bassin 14 par le tuyau 20 pour être en  voyée<B>à</B> la première tourelle -de lavage.

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé de récupération des composés fluorés, .dans les gaz se dégageant dans la fabrication d'aluminium par électrolyse d'a lumine dissoute dans des bains de fluorures, caractérisé -en ce qu'on recueille tous les gaz au-dessus de la surface -du bain d'électrolyse dans un -espace hors -de contact avec l'atmo sphère, en ce qu'on introduit dans cet espace un courant d'air tel -que la teneur -des gaz combustibles dans le mélange résultant soit assez faible pour que ce mélange soit inexplo sible,

   et en -ce qu'on lave les gaz ainsi re cueillis avec un liquide absorbant énergique ment les composés fluorés et circulant en cir- .cuit fermé, de manière à transformer progres sivement ce liquide de lavage en une solution -de fluorure, dont la concentration croît gra duellement jusqu'à une valeur permettant une récupération industrielle. SOUS-REVENDICATIONS 1 -Procédé suivant la revendication, caracté risé en ce qu'on lave les gaz recueillis avec une solution alcaline sodique.

   2 Procédé suivant la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'on maintient la solution de lavage al caline par une addition de soude. 3 Procédé suivant la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'on maintient la solution de lavage al caline par une addition de carbonate de soude.