CH201616A - Procédé d'obtention d'oxyde de béryllium à partir de minerais béryllifères silicatés. - Google Patents

Description

  Procédé d'obtention d'oxyde de béryllium<B>à</B> partir de minerais     béryllifères        silicatés.       Les procédés utilisés pour l'extraction du  béryllium contenu dans les minerais     béryl-          lifères,    qui se rencontrent en général dans la  nature sous forme de minerais<B>à</B> base de sili  cates, peuvent être rattachés, pour la majeure  partie d'entre eux, aux procédés ordinaires de  désagrégation analytique des silicates.  



  C'est ainsi que l'on a<B>déjà</B> proposé divers  procédés d'extraction comportant, sous leur  aspect le plus général, en premier lieu la fu  sion du minerai avec un excès de carbonate  tel que carbonate de calcium ou de sodium ou  autre, ou bien d'oxyde ou d'hydrate anhydre  de métal alcalino-terreux ou alcalin (par  exemple soude ou potasse anhydre), ainsi que,  dans une deuxième phase, la décomposition du  produit de la réaction contenant le béryllium  au moyen d'un acide fort, par exemple de  l'acide chlorhydrique ou de l'acide sulfurique.  



  Les principaux procédés connus de ce  genre font en effet appel, après la désagré  gation du minerai par fusion avec des alcalis,  <B>à la</B> décomposition de la masse fondue au    moyen d'acides forts. Il en résulte des diffi  cultés d'ordre technique bien connues, par  exemple difficultés provenant de la nécessité  d'insolubiliser d'énormes masses de silice<B>gé-</B>  latineuse, difficultés<B>à</B> séparer le béryllium  d'avec les impuretés telles que le fer et l'alu  mine.  



  En outre, les procédés en question n'ont  jamais permis d'opérer dans des conditions  économiques et industrielles, en raison notam  ment de la<U>consommation</U> notable de réactifs  alcalins qu'ils nécessitent dans la première  phase de l'opération (désagrégation du mine  rai); ces réactifs se trouvent, au cours de la  deuxième phase, neutralisés par des acides.,  les uns et les autres étant ainsi perdus sous  forme de sels sans valeur industrielle, par  exemple sous forme de     NaCI,        CaCI,    ou     S04Ca,     ou d'autres sels de ce genre.  



  La présente invention a pour objet un pro  <B>cédé</B> qui permet d'extraire le béryllium,<B>à</B> par  tir de ses minerais     silicatés    tels que le béryl  par exemple, sous forme d'oxyde de béryllium,      et qui permet en même temps d'éviter les in  convénients mentionnés ci-dessus et en parti  culier d'éviter l'utilisation d'agents acides  forts et toutes difficultés qui en découlent.  



  Selon ce procédé. on fait agir sur le mine  rai     béryllifère    au moins un réactif d'attaque  alcalin liant la silice sous la forme d'un sili  cate soluble. en effectuant le grillage du mine  t,     Zn     rai avec ce réactif<B>à</B> température élevée, mais  sans atteindre la fusion de la masse, et ensuite  on fait agir sur le produit de la réaction par  voie humide et<B>à</B> chaud, un     acent        non-aeide     déplaçant la silice du silicate formé sous  forme d'un composé     silicaté    insoluble, et un  agent de carbonatation faisant passer l'oxyde  de béryllium présent dans la masse traitée à  l'état de composé carbonaté de béryllium,

   sur  lequel agit alors un agent solubilisant qui  amène ce composé en solution que l'on sépare  des autres composés non dissous formés. le  composé carbonaté de béryllium étant finale  ment précipité, (le cette solution et calciné pour  fournir de l'oxyde de béryllium.  



  Comme réactif     d'attaqi,-ue    alcalin propre ii  lier la, silice sous forme de silicate soluble, on  peut utiliser un oxyde ou hydrate anhydre ou  un carbonate ou bicarbonate de métal alcalin  ou leurs mélanges.  



  Comme agents     non-acides    susceptibles de  déplacer la silice du silicate soluble pour don-         ner    un composé     silieaté    insoluble, peuvent être       titilisés    de l'hydrate de calcium     Ca(OH)',    de  l'hydrate de magnésium     #lg(OH)2,    de     l'h-,        -          drate    (le baryum     Ba(OH)

  '.        etc.    Ces substances       scili    de     prWrence    utilisées en solution     bouil-          Li1te#    le traitement ayant lieu soit<B>à</B> la pres  sion ordinaire. soit sous pression.  



  Comme     a-ents    de carbonatation peuvent       è1re    utilisés<B>1 1</B> anhydride carbonique. les     carbo-          itates    et les bicarbonates alcalins.  



  Les agents solubilisants propres<B>à</B> amener  en solution le composé carbonaté de béryllium  peuvent être, par exemple, le carbonate acide  de sodium, le carbonate d'ammonium, le car  bonate acide de potassium, l'hyposulfite de       sodiiiiii    et, d'une manière générale, tous corps  capables de solubiliser le composé     carbonaté     de béryllium<B>à</B> l'exclusion des composés     déri-          #    t<B><U>.</U></B>     #s    (le la silice. de l'alumine et autres bases       é#ventueIIement    présentes dans la masse traitée.  



  Si,     par    exemple. on applique le traitement       vonforme    à l'invention au béryl. en le     son-          mettant   <B>il</B>     nu    grillage avec<B>du</B>     earbonate    de  <B>solide</B>     CO:

  IN-ii.-,,    et, si l'on effectue la décompo  sition subséquente du produit du grillage avec  <B>de</B>     l'hydrale    de calcium     Ca(OIP.,    à l'ébulli  tion,<B>1 1</B> opération complète de désagrégation dit       niiiierai        el    de solubilisation du béryllium     s'ef-          feetiie    suivant     1-#s    réaction,,:

      <B>3</B>     BeO   <B>-</B>     A120,.6        SiO.,   <B>+ 6</B>     CO,,Na.,   <B>= 3</B>     BeO   <B>+</B>     Al#,0:,   <B>+ 6</B>     SiO:,Na.>   <B>+ 6</B>     CO.#        (I)     <B>3</B>     Be-O   <B>+</B>     A120;>   <B>+ 6</B>     SiO;#Na#>   <B>+ 6)</B>     Ca(OH)->   <B>3</B>     BeO   <B>+</B>     AI.,O:

  ,   <B>+</B> 12     NaOll   <B>+ 6</B>     SiO,,Ca     <B>(11)</B>  <B>3</B>     BeO        -#,-        ALO;#    -1-<B>18</B>     CO-#   <B>(3</B>     BeCO,   <B>+</B> 12     CO.,NaH)   <B>+</B>     Al.,(#cO,),     <B>(III)</B>    Le procédé qui fait. l'objet de la présente  invention est avantageusement réalisé indus  triellement suivant un cycle d'opérations     qui     peut être illustré par un schéma tel que repré  senté au dessin ci-joint.

   Ce schéma se rapporte  à un exemple, donné<B>à</B> titre de simple indica  tion nullement limitative, dans lequel on pro  cède<B>à</B> l'attaque de béryl au moyen de carbo  nate de soude     CO:,Na.,    suivant la réaction<B>(1),</B>  puis<B>à</B> la     lixiviation    du produit du grillage     ait     moyen d'une solution de chaux     Ca(Oll):,    sui-         vant        la    réaction (Il), et enfin<B>à</B> une     carbona-          lation    au     moven    de<B>CO.,</B> suivant la réaction  (III).

   Bien entendu, un schéma analogue  pourrait illustrer aussi bien un cycle d'opéra  tions qui, tout en étant réalisées conformé  ment<B>à</B> l'invention, comporteraient     l'utilisa-          lion    de minerais     béryllifères        silicatés   <B>diffé-</B>  rents tels que     phénacite.        chrysobéryl,        etc.          etiou    de     r(_'#actifs    de natures différentes mais  jouant un rôle équivalent.  



  Dans l'exemple du dessin ci-joint, a<B>dé-</B>      signe un four rotatif, dans lequel la masse       ririllée    est cuite,<B>b</B> un broyeur,     c    un appareil       #D     de     lixiviation    et<B>d</B> une série de filtres, d'où  sort par filtration la solution alcaline conte  nant le béryllium. Cette solution alcaline con  tenant le béryllium passe par un bac de re  froidissement en bois e pour précipiter les sels  (carbonates) formés et arrive<B>à</B> un bouilleur<B>f</B>  <B>à</B> la sortie duquel on recueille le carbonate  basique de béryllium précipité;<B>g</B> est un four  <B>à</B> calcination de ce composé. servant<B>à</B> l'obten  tion de la     glucine.     



  L'installation cyclique comporte en outre  un mélangeur     h,    un four<B>à</B> chaux i, un gazo  mètre     j    et un séparateur<B>à</B> eau<B>k,</B> pour le la  vage des gaz<B>(CO,</B> principalement)     qui    sortent  du four a.  



  L'appareillage ainsi constitué fonctionne  comme suit, pour la réalisation du cycle     d'op6-          rations   <B>à</B> effectuer en partant de l'attaque du  béryl au moyen du carbonate de soude       CO,Na,:     Dans le four rotatif a l'on effectue le gril  lage du béryl avec le     CO.,Na,    par cuisson<B>à</B>  une température comprise entre<B>600</B> et<B>900 '</B>     C     et de préférence d'environ<B>800 à 850 1 C,</B> de  façon<B>à</B> provoquer la désagrégation du     mine-          mi   <B>à</B> l'état de     fritte    -mais sans arriver- cepen  dant<B>à</B> la fusion de la masse.

   De cette façon,  la silice     SiO,    est transformée en     SiOzNa.    sui  vant la réaction<B>(1).</B> D'autre part. le four a  est relié,<B>à</B> la sortie des gaz, au séparateur<B>b</B>  qui agit comme dispositif de lavage et de     ré-          t5          cupération    du     CO#.     



  <B>A</B> sa sortie du four a, la masse cuite est  broyée dans le broyeur<B>b</B> et introduite dans  l'appareil de     lixiviation        c,    fait en bois et muni  d'un agitateur ainsi que d'un dispositif de  chauffage<B>à</B> vapeur directe. On amène<B>à</B> cet  appareil de     lixiviation    une solution bouillante  de     Ca;(OII),    obtenue<B>à</B> partir de     CaO    venant  du four<B>à</B> chaux i.

   Cette solution de     Ca(OID2     réagit sur le minerai désagrégé suivant la  réaction (II); le     SiO,,Na,    se décompose en  donnant du     SiO".Ca   <B>à</B> l'état granuleux qui se  sépare des oxydes basiques     du    béryl,     BeO    et       _10u,    en même temps que les alcalis se trou  vent régénérés sous forme<B>dé</B>     NaOll.   <B>-</B>    Lorsque cette réaction est terminée, l'on  introduit<B>à</B> l'ébullition le<B>CO,</B> venant du gazo  mètre<B>j,</B> de façon<B>à</B> précipiter l'excès de       Ca(OH),    sous forme de     CO,

  'Ca    et<B>à</B> réaliser  la carbonatation suivant la réaction (III)  pour transformer le     BeO    en     Beco',        AI,O,,    en       Al,(CO#),    et     NaOIE[    en carbonate de sodium       CO,Na..    On fait alors descendre la tempéra  ture jusqu'à     40--45   <B>' C,</B> et l'on introduit une  quantité déterminée de<B>CO,</B> du gazomètre de  façon<B>à</B> transformer une partie seulement du       CO,Na,    en     CO,NaH    jusqu'à l'obtention d'une  concentration de<B>8 à 9 %</B> de ce sel qui dissout  le     BeCO,

  .   <B>E</B> faut bien veiller<B>à</B> ce que la  quantité de<B>CO,</B> introduite dans cette phase  ne soit pas en excès par rapport<B>à</B> celle     qui     est nécessaire, afin d'éviter de séparer du       COsNall    peu soluble.  



  Après la dissolution du sel de béryllium,  on filtre le liquide constitué par la solution  alcaline contenant le béryllium et, après en  avoir séparé le résidu, sous forme de     SiO,,Ca     principalement, l'on introduit la solution     fil--          trée    dans le bac de refroidissement e, qui com  porte au fond une ouverture de vidange, et  on la laisse refroidir jusqu'à la température  ambiante.

   Dans ces conditions, environ la moi  tié du     CO,Na.    se dépose;<B>à</B> ce moment l'on  introduit dans le bac le<B>CO,</B> du gazomètre, ce  gaz provoquant la séparation d'une partie res  tante du sel sous forme de     CO,,Na-H.   <B>On dé-</B>  cante le liquide pour le séparer du dépôt salin  et on l'introduit dans le bouilleur<B>f</B> où l'on  -précipite,     parébullition,    le carbonate basique  de béryllium, qui est séparé par décantation  du liquide alcalin formé par le carbonate       CO",Na,.    puis est lavé et séché dans un     Ilydro-          extracteur.   <B>A</B> partir dudit carbonate basique  de béryllium, on arrive directement, par calci  nation dans le four<B>g,

   à</B> la     glueine        BeO.     



  Le dépôt salin séparé du bac e et composé  de     CO#,Na,.z    et de     CO,Nall    est déchargé dans  le mélangeur h, où il est mélangé avec du<B>bé-</B>  ryl frais avant d'être amené au four a et de  retourner ainsi dans le cycle. Le liquide alca  lin dans lequel le- carbonate 'basique de béryl  lium- a     été    précipité, dans, le bouilleur<B>f,</B>  liquide qui contient     CO,Na#,,    retourne dans le      cycle<B>à</B> l'appareil de     lixiviation        c#    où l'on in  troduit la chaux sous forme d'oxyde de cal  cium     CaO;    ce     CaO    provient<B>du</B> four<B>à</B> chaux i.

    dans lequel il est préparé par calcination de  poudre de marbre<B>à</B> base (le carbonate de cal  cium     COCa,    qui est ainsi décomposé en     don-          liant,    du<B>C02,</B> qui est récupéré, dans le gazo  mètre     j    comme indiqué au dessin.  



  Les rendements réalisés par le cycle d'opé  rations que comporte le procédé, par rapport  au béryllium présent dans le minerai de     dé-          part#    atteignent 95%.  



  <B>C></B>  Le développement du cycle décrit     ci-          dessus    montre bien la grande simplicité (lu  procédé-, l'appareillage industriel n'est pas  coûteux, car on n'a pas besoin de matières  spéciales pour la constitution des appareils  qui sont nécessaires et aucun des liquides qui  interviennent dans les phases du procédé n'est  corrosif. Le     C02Na.    et le     CO:,NaH    circulent  continuellement en cycle et la seule dépense  effective est celle de la chaux, mais qui est  produite<B>à</B> peu de frais.

   La filtration de la  masse après ébullition dans l'appareil de     lixi-          viation   <B>c</B> est très facile-, grâce au fait que  l'utilisation d'agents acides est évitée, l'on  évite la     gélatinisation    de silice et la nécessité  de l'insolubiliser ensuite. En outre, le résidu  obtenu, après filtration, a une composition qui  permet, en ce qui concerne     CO:,Ca    et     SiO-,    de  s'en servir par exemple pour la fabrication de  ciment.  



  Au lieu de faire agir successivement sur la  masse résultant du     crillao-e    du minerai avec  un réactif d'attaque alcalin liant la silice sous  la forme d'un silicate soluble, de l'hydrate,  de calcium puis de l'anhydride     earbonique.     comme cela vient d'être décrit ci-dessus, on  peut également faire agir simultanément ces  substances en ajoutant<B>à,</B> la susdite masse.

    d'une part, de l'hydrate de calcium qui<B>dé-</B>  place la soude du silicate en donnant du sili  cate de calcium insoluble et, d'autre part, de  l'anhydride     earbonique        qui    donne des carbo  nates de soude, de béryllium et d'aluminium,  après quoi l'on continue l'introduction de<B>CO,</B>  (le façon<B>à</B> obtenir du bicarbonate de soude    qui dissout le carbonate de béryllium; on  opère ensuite comme précédemment.  



  On a indiqué ci-après,<B>à</B> titre non limitatif,  un exemple numérique de réalisation du     pro-          i,1îdé    conforme<B>à</B> l'invention.  



  Dans cet exemple, on a pris<B>100 kg</B> de       1#éryl    contenant<B>12.5 %</B> de     BeO,    on les a mé  langés avec 200<B>kg</B> de     CO,Na,    et     CO,Nall     provenant de l'opération cyclique réalisée pré  cédemment, et l'on a soumis ce mélange<B>à</B> une  cuisson<B>à</B> la température de<B>800 à 850 '</B>     C    dans  un four rotatif ou<B>à</B> moufle pendant deux<B>à</B>  <B>1</B> rois heures.  



  On a opéré ainsi avec un excès de réactif  par rapport<B>à</B> la quantité théorique nécessaire  et cet excès de réactif favorisait la réaction  en ce sens qu'il abaissait la température de  désagrégation du minerai et facilitait l'opéra  tion. Le produit cuit ne fondait pas<B>à</B> la tem  pérature de la réaction mais se reprenait jus  qu'à former les frittes de la masse; on réali  sait ainsi un frittage sans fusion.  



  Après broyage, la masse cuite sortant du  four a     été    introduite dans l'appareil de     lixi-          viation    ou lessiveuse dans laquelle se trouvait       une    solution bouillante de lait de chaux con  tenant<B>150 kg</B> de     CaO.     



  Après ébullition, filtration et séparation  des sels alcalins, qui retournaient dans le  cycle, on a fait bouillir la solution de bicar  bonate sodique et de carbonate de béryllium  jusqu'à précipitation de<B>30 kg</B> de carbonate  basique de béryllium qui, par calcination, ont  fourni<B>11,5 kg</B> de     BeO.  

Claims (1)

1. REVENDICATION: Procédé d'obtention d'oxyde de béryllium a partir de minerais béryllifères silicat6s, ca ractérisé en ce que l'on fait agir sur le mine rai au moins un réactif d'attaque alcalin liant la silice sous la forme d'un silicate soluble en effectuant un grillage du minerai avec ce ré actif<B>à</B> température élevée, mais sans atteindre la fusion de la masse, et qu'ensuite on fait agir sur le produit de la réaction, par voie hu mide et<B>à</B> chaud, un agent non-acide déplaçant la silice du silicate formé sous forme d'un composé silicaté insoluble,

   et un agent de car- bonatation faisant passer l'oxyde de béryl lium présent dans la masse traitée<B>à</B> l'état de composé carbonaté de béryllium, sur lequel agit alors -un agent solubilisant qui amène ce composé en solution que l'on sépare des autres composés non dissous formés, le composé car bonaté de béryllium étant finalement prôci- pité de cette solution et calciné pour fournir de l'oxyde de béryllium.

   SOUS-REVENDICATIONS: <B>1</B> Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que le grillage du minerai avec le réactif a lie-Li <B>à</B> une température comprise entre<B>600</B> et<B>900 ' C.</B> 2 Procédé selon la revendication, caractérisé ,en ce que le, réactif est un oxyde de métal alcalin. <B>3</B> Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que le réactif est un hydrate anhydre de métal alcalin. 4 Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que le réactif est un carbonate de métal alcalin. <B>5</B> Procédé selon la revendication'et la sous- revendication 4, caractérisé en ce que le réactif est du carbonate de soude.

   <B>6</B> Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que le réactif est un bicarbonate de métal alcalin. <B>7</B> Procédé selon la revendication et la sous- revendication <B>6,</B> caractérisé en ce que le réactif est du bicarbonate de soude. <B>8</B> Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que le réactif est formé par un mé- lange d'au moins un oxy -de et un carto- nate de métal alcalin.

   <B>9</B> Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que le traitement par voie humide du produit de grillage au moyen de l'agent non-acide destiné<B>à</B> amener la silice<B>à</B> l'état de silicate insoluble a lieu<B>à</B> l'ébullition. <B>10</B> Procédé selon la revendication et la sous- revendication <B>9,</B> caractérisé en ce que le traitement par voie humide a lieu sous pression. <B>11</B> Procédé, selon la revendication, caractérisé en ce que l'agent non-acide employé pour amener la silice<B>à</B> l'état de silicate insolu ble est une base en solution bouillante.

   <B>12</B> Procédé selon la revendication et la sous- revendication <B>11,</B> caractérisé en ce que l'agent non-acide est une solution bouil lante de chaux. <B>13</B> Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'agent de carbonatation est de l'anhydride carbonique. 14 Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'agent de carbonatation est un carbonate alcalin. <B>15</B> Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'agent de solubilisation du com posé carbonaté de béryllium est du bicar bonate de soude. <B>16</B> Procédév selon la revendication, caractérisé en ce que l'agent de solubilisation est du carbonate d'ammonium.