CH236427A - Procédé de purification de charbon pour la fabrication d'électrodes, plus particulièrement pour l'électrométallurgie de l'aluminium. - Google Patents

Description

  Procédé de purification de charbon pour la     fabrication    d'électrodes,  plus particulièrement pour l'électrométallurgie de l'aluminium.    Pour la confection des électrodes utilisées  dans la fabrication électrométallurgique de  l'aluminium, on     utilise        habituellment    du  coke de pétrole ou du coke de brai, dont la  teneur en cendres est le plus souvent de  l'ordre de 1 % et dont la teneur en impuretés  nuisibles, comme le silicium et le fer, ne dé  passe pas<B>0,25</B> % pour la. somme de ces deux  éléments.  



  Les cokes de pétrole et de brai sont des  produits d'importation assez     coûteux    et il y  avait intérêt à trouver les moyens de s'affran  chir de ces importations grâce à l'emploi de  matières qu'on peut se procurer plus facile  ment et à meilleur marché.  



  On a bien essayé de traiter par voie phy  sique des charbons     anthraciteux    ou des char  bons gras en vue de réduire leur teneur en  cendres, mais on n'est pas arrivé à abaisser    suffisamment cette teneur pour pouvoir uti  liser ces charbons à la confection d'électrodes.  



  La présente invention concerne un procédé  de purification -de charbons pour la fabrica  tion d'électrodes, plus particulièrement pour  l'électrométallurgie de l'aluminium, caracté  risé en ce que l'on fait agir de l'acide fluor  hydrique en     solution        aqueuse,    à une tempé  rature ne dépassant pas 100  C, sur des char  bons     anthraciteux    en grains, à cendres     sili-          ce-uses,    jusqu'à ce que cette teneur en cendres  s'abaisse au-dessous de<B>1%.</B>  



  On opère de préférence à une température  de<B>70'</B> C.  



  Comme mentionné     ci-dessus,    les charbons  qui conviennent le mieux pour     l'épuration     fluorhydrique sont les charbons à cendres  fortement siliceuses. Parmi les charbons fran  çais, certains charbons     anthraciteux    du Gard,      comme ceux des     Mines    de     Rochebelle    ou des  Mines de la     Grand'Combe,    répondent à cette  condition. Il en est de même pour certains  charbons français du Nord, en particulier des  Mines d'Anzin.  



  Ces anthracites sont traités généralement  à la mine soit par voie pneumatique, soit au  moyen de bacs à piston et mis dans le com  merce avec une teneur en cendres de l'ordre  de 6%.  



  En moyenne, ces cendres ont la composi  tion     suivante:            SiO2:    55       Fe'03:    10  A103: 25    le reste étant constitué par de la chaux, de  la magnésie, des alcalis, etc.  



  Si on met en contact cette catégorie de  charbon &  avec une quantité suffisante d'acide  fluorhydrique en solution aqueuse à des tem  pératures variant entre la température ordi  naire et 100  C, on constate que, selon la gros  seur du charbon traité et la température de  traitement, la teneur en cendres du charbon  diminue plus ou moins vite par suite de la  dissolution des     constituants    des cendres. Ce  sont la silice et le fer qui, proportionnelle  ment, s'éliminent le plus complètement.  



  On peut préparer l'acide fluorhydrique,  de manière connue, en traitant du spath fluor  par de l'acide sulfurique.  



  Il est donné les exemples suivants de  réalisation du procédé selon l'invention:    <I>Exemple 1:</I>  1 kg d'anthracite de la.     Grand'Combe    de  0 à 5 mm et à 6,2 % de cendres est additionné  de 600     cm'-    d'une solution d'acide fluorhy  drique technique contenant 170 g par litre  de     HF    libre. On chauffe le tout sans agiter  pendant 30 heures à 70 C. On fait ensuite    etc.  On filtre et lave le     fluosilicate    de soude,    égoutter l'acide, on lave le charbon et on le  sèche.

   Le charbon ainsi traité ne contient plus  que 0,90     7ô    de cendres et sa teneur en Si     -J-    Fe  est égale à<B>0,17%.</B> Après dégazage par  chauffage vers 1.300  de ce charbon épuré, on  obtient un coke, dont la teneur en Si -i- Fe  est de     0.20%    et qui convient parfaitement  pour la confection d'anode: destinées à l'élec  trométallurgie de l'aluminium.    <I>Exemple 2:</I>  De     l'anthracite    de     Rochebelle    de 1 à     f>    mm  et à     6,5;ô    de cendres est traité d'abord phy  siquement dans un bac à piston.

   On obtient,  avec un rendement de l'ordre de 80ô , du  charbon lavé ne contenant que 2,5 % de  cendres sur sec. 1 kg de ce charbon lavé est  ensuite additionné de 600 cm" d'une solution  d'acide fluorhydrique technique contenant  120 g par litre de HF libre. On chauffe le  tout sans agiter pendant 24 heures vers 65" C.  On     égoutte    l'acide, on lave le charbon et on le  sèche. Le charbon ainsi traité ne contient  plus que     0,45ô'    de cendres et sa teneur en       x    Si     -I-    Fe est égale à 0,08 %. Après dégazage  par chauffage vers 1300  de ce charbon épuré.

    on obtient un coke dont la teneur en Si     -!-    Fe       est    de     0,10%.    Ce coke particulièrement pur  peut servir pour la confection d'anodes des  tinées à la     fabrication        d'aluminium    pur, bon  conducteur de l'électricité.  



  L'acide ayant servi une fois à la purifi  cation chimique du     charbon    contient, s'il a  été employé en     excès.    â côté d'acide     fluo-          silicique,    de l'acide fluorhydrique et des     fluo-          rures    de fer et d'aluminium. On peut utiliser  cet acide pour la purification de nouvelle  quantités de charbon jusqu'à ce que tout le  fluor se transforme en acide     fluosilicique    et  en     fluosilicates.    Si. on ajoute alors à cet acide  du sel marin, il précipite du     fluosilieate    de  soude peu soluble.

           H-'SiFG        -[-    2     NaCI    =     Na.\SiF''        -I-    ?     IHCI    (1)       FeSiF"        -f-    2     NaCI    =     Na'.SiF';

     <B>+</B>     FeCl-    (?)       Fe"(SiF\')3        -f-    6     NaCI        --    3     Na*SiF''        -f-    2     FeCl'    (3)    qui peut servir à la fabrication de     fluorures          doubles        d'aliiniiniiim    ut de     sodium.    La solu-           tion    diluée d'acide chlorhydrique résiduaire  peut servir pour l'élimination du fer de cer  tains charbons, comme les anthracites à 6  de cendres déjà     mentionnés    ci-dessus et des  ,

       tinés    à la confection     d'anodes    pour la fabri  cation des     alliages    Aluminium-Silicium, pour  lesquels la présence. de silice dans le charbon  n'est pas gênante.  



  Le     fluosilicate    de soude, obtenu comme  indiqué ci-dessus, peut être utilisé de diffé-    rentes manières pour la fabrication     -de        fluo-          rure    double d'aluminium et de     sodium,    qui  est également un produit indispensable dans  l'électrométallurgie de l'aluminium, - ce qui  entraîne     une    grande économie dans cette fa  brication.  



  On peut chauffer une suspension de     fluo-          ,silicate    de soude dans l'eau en présence d'alu  mine hydratée, selon l'équation:    3     Na2SiFe        -I-    4     Al(OH)3    = 2     (A12FO    .

   3     NaF)        +    3     S102        -I-    6 E20 (4)    On utilise, pour     cette    réaction, une sus  pension contenant 100 à 200 g de     fluosilicate          i    de sodium par litre, et on sépare mécanique  ment, par décantation, la     chiolithe    et la silice  dans le mélange ainsi obtenu; la     chiolithe     lourde tombe rapidement au fond du récipient  de réaction, tandis que la silice, plus légère,  1 ne se dépose que beaucoup plus lentement;

    la     chiolithe        décantée    est traitée à froid par  un peu d'acide fluorhydrique en solution pour  dissoudre le peu de silice qu'elle contient    encore, et la     chiolithe    épurée obtenue est  filtrée, lavée et séchée.  



  Mais on peut aussi chauffer     vers    500   un mélange de     fluosilicate    de soude et d'alu  mine dans     la    proportion indiquée par l'équa  tion (4),<B>de</B> manière à     réaliser    cette réaction  par voie sèche.

   Ou bien encore, on peut  chauffer vers 500  un mélange de     fluosili-          cate    de soude, de     carbonate    de soude et     d'a.lu-          mine    dans     des        proportions    telles que l'on  réalise la réaction:

      2     Na28iFe        +        Na2C03        -I-        A1203    =     A12F     . 6     NaF        -f    - 2     SiO2        -I-    CO\ (5)    laquelle donne un mélange de cryolithe et de       silice.    En traitant dans des appareils de     flot-          talion    ces mélanges,

   les fluorures doubles       d'aluminium    et de sodium     exempts    de silice  sont entraînés dans     'la.    mousse et peuvent être  ainsi séparés de la silice qui     reste    au fond  des appareils.

      Un procédé de fabrication     de-cryolithe    par  voie humide à partir de     fluosilicate    de soude,  que l'on peut avoir intérêt à appliquer si on  ne dispose pas -d'alumine hydratée, est le  suivant:  Dans une     solution    de carbonate de soude,  on introduit     une    quantité de     fluosilieate    de  soude telle que l'on puisse réaliser la réaction:

      2     Na SiFu        +    8     Na2C03        -I-    4     H20    = 12     NaF        -I-    8     Na.HC03        -f-    SiO2 (6)    Après filtration de la silice insoluble, on a  une solution contenant .du fluorure de so  dium, du bicarbonate de soude et éventuelle  ment un excès de carbonate de soude.  



  On prépare, d'autre part, par attaque des  bauxites avec de la soude, une solution con-    centrée d'aluminate de soude voisinant le plus  possible la formule     A1?03    .     Na2O.     



  En mélangeant la solution de     fluorure    de  sodium à celle     d'aluminate    de soude dans des  proportions convenables, on     réalise    la réaction:    12     N & F        +    8     NaHC03        -i-        A1203.        Na@0    =     A12F     .

   6     NaF        -f-    8     Na2C03    (7),    qui donne un précipité de     cryolithe,    que l'on  filtre, et régénère la solution du carbonate  de soude nécessaire à la décomposition du       fluosilicate    de soude d'après (6).

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé de purification de charbon pour la fabrication d'électrodes, plus particulière ment pour l'électrométallumgie de l'alumi- nium, caractérisé en ce que l'on fait agir de l'acide fluorhydrique en solution aqueuse, à une température ne dépassant pas 100 C, sur des charbons anthraciteux en grains, à cendre siliceuses, jusqu'à ce que cette teneur en cendres s'abaisse au-dessous de 1 % .

   SOUS-REVENDICATI0:@ Procédé selon la revendication, caracté- risé en ce que l'on fait agir l'acide fl@sor- hydrique sur le charbon siliceux en grains à une température de<B>70"</B> C.