Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
10~il3~
Ia présente invention concerne de3 perfectionnements
:~ l'épuration de 901ution9 sulfuriques dilu~es contenant au
molns l'un de 8 métaux fer et titane à l'état de sulfate,
éventuellement à côté d'autre3 sulfates métallique~, par exemple
d'aluminium, de magn~ium et de sodium,
On sait que les procédé~ de traitement de~ minerais
silico-alumineux par l'sciae sulfurique donnent lieu à la
~- formation de telles solutions que l'on cherche gé~éralement à
recycler. Ce recyclage a pour but premier de ne pas perdre ou
rejeter les quPntités souvent import~ntes d'acide ~ulfurique
qu'elles contiennent. Mais il exige ~ue les sulfates di~sous
~oient élimin~s en quantit~ suffisante pour que les quantités
restantes ne gênent pa3 l'atta~ue ou ne diminuent pas la
quslité du produit principal cherché ; il est évident que l'on
a svantage à pratiquer dans les conditions énergétiques les
meilleures cette éliminstion des ~ulfate~ indé~irables qui
permet en même temps la récupération des éléments intéressant~
et l'épurstion des ~olutions. Ie procédé de l'invention con-
¦ vient particulièrement pour de telles solutions.
;~` 20 Il est connu d'éliminer le fer à l'état de sulfate
double ferrique et de potassium, ce précipité entrainant une
partie des autres impureté~. Mais ce mode d'~limination suppo3e
la pré~ence de sulfAte de potsssium au sein de la solution et
~,
d'un rspport fer/titsne éle~é.
'f ~e procédé selon l'invention est ba~é ~ur la con-
statstion nouvelle que l'on peut éliminer la plu~ grosse partie
du fer et du titane présents sous forme de sulfate ferrique et
de sulfate de titanyle dan~ une solution sulfurique diluée ne
contenant pas de potassium, même si ~on rapport fer/titane est
peu élevé, en concentrant cette solution ju9qu~ une concentrat~on
-~ en H2S04 libre de l'ordre de 50 ~ 59~ si l'on effectue cette,
concentration en pré~ence de sulfate d'ammonium. En cho~si~ant
" --1--
., , _
.
1~ 6 13 ~
convenablement les condition~ opératoire~ on extrait la plu9
gros~e partie du fer et du titane aou~ la forme d'un précipité
complexe dans lequel on peut identifier de~ cristau2 d'un
sulfste ferri-ammonique et des cri~taux d~un sulfate double
d'ammonium et de titanyle ~ coté d'une troi~iame phaae aolide
qui parait être un sulfate ternaire de fer, de titane et
~; d'ammonium.
~a demandere~se a ~galement con~tat~ que ce précipité
. entra~ne au~si d'sutre~ impuret~s telles que le msgnésium à
.~ 10 l'état de ~ulfate et le pho~phore sous une forme non identifiée.
Dan~ son mode d~e~écution le plu8 simple le procéd~
consiste à introduire d~ns la ~olution diluée ~ traiter du
sulfate d'ammonium en e~cès~ si elle n'en contient pas ~uffisam-
ment, à évaporer cette~olution par chauffage à une temp~rature
comprise entre 100 et 160C, de préférence entre 110 et 120C,
jusqu'à obtention d'une concentration en ~cide ~ulfurique libre
comprise entre 50 et 59% en poids de ~olution, ~ lai~ser
stationner cette ~olution sous agitation pendant 2 ~ ~ heures à
18 température de chauffage en pré~ence d~amorces~ enfin, au
bout de ce temp~, ~ 3éparer la solution et le précipité obtenuO
Par quantité de ~ulfate d'ammonium en excès on veut
dire que la ~uantité d'ammonium pré~ent initialement ~ou~ forme
de sulfate doit être trè 9 ~upérieure ~ la quantit~ qui
correspondrait à l'eng3gement complet de ce sulfate dan~ de~
1 omplexes des types ~e2 (S4)3 . ( 4)2 4
. (NH4)2 S04 comprenant la totalit~ du fer ferrique et de l'oxyde
de titanyle initialement présents
: ~a présence d'amorce~ provenant d'une opération
'T~ antérieure en quantit~ de 0.5 ~ 3% en poids de ~olution e~t
une condit~on pour la précipitation rapide du pr~cipit~ complexe
cherché
: Il a ét~ ob~erv~ qu'un temp~ de stationnement
.
613~
,, .
superieur ~ 3 heures n'augmentait pas d'une façon notable la
quantit~ de pr~cipité formé,
~ t agitation doit être ~uffi~ante pour é~iter la
sédiment~tion des p~rticule~ ~olides.
~ a concentration sera effectuée de pr~f~renoe dans
un évaporateur à multiple e~fet fonctionnant ~ous vide en vue
de diminuer la consommation ~nergétique et d'opérer ~ température
relativement bas3e afin de diminuer les risque~ de corro~ion de
l'appareillage.
Selon une disposition particulière non obligatoire
de l'invention, si l'on dispose d'une 901ution de titre inférieur
44 - 47% en H2 S04 libre, on peut faire une premiere
~vaporation jusqu'~ une température ~oisine de 80C conduissnt
~ oette concentration et lai~er ~e produire ~ou~ agitation une
première précipitation à cette température pendant 2 à 3 heures,
la phase eui~ant étant, comme il a été décrit, une évaporation
à une température comprise entre 100 et 160C, de préférence
en-tre 100 et 120C jU9qU~ une conoentration de 50 à 59% en
H2 So4 libre.
;; 20 On peut traiter suivant l'inve~tion des effluents
extraits en diver~ points de~ pro~édés d~livrant de~ solutions
~ulfuriques résiauaire~ contenant du sulfate ferrique et/ou
du sulfate de titanyle, que ces ~olution~ r~eultent dire~tement
du procéd~ ou d'une op~ration d'oxydation de ~olution~
~ulfurique~ r~siduaires contenant du ~ul~ate ferreux et/ou un
sulfate de titane ~ivalent.
aes effluent~ peuvent avoir de~ compo~itions
diff~rente~ et la ~olution soumise au procédé peut r~sulter du
mélange d'au moin~ deux d'entre eux. On peut aussi soumettre
r
~n ~eul d'entre eux ~ une première évaporation et ~ une
cri~talli~ation ~ 80~ en présence d'amorces, le ou le~ autres
effluent~ nlétant ~él~ngé~ au premier qu'apr~s cette premi~re
,. .
_~_
., : -~-.~,
.
,,
~ ~ 6 ~ 3 8
cristallisation.
Les exemple 9 ci-~prè 9 feront mieux comprendre le
procédé selon l'invention sans toutefois vouloir la lim-iter~
~e9 quantités indiqu~es ~e rapportent ~ 1000 g d~ ~olution de
d~part.
Exemple 1
On dispo~ait d'un mélange d'effluents pro~enant de
l'attaque d'un minerai ~ilico-~lumineux par une ~olution
sulfurique titrant en poids 62~ d'H2S04 total et 5410 d'H2S04
libre.
Le mélange de ce~ effluents contenait:
; - 0.94% d'~l203 sou~ forme de ~ulfate d'aluminium- 0.30% de Fe203 90U9 forme de ~ulfate ferrique
- 0 37% de TiO2sou~ forme de ~ulfate de titanyle
- 2.47% de NH3 sous forme de sulfate d'ammonium
41 44% de S03 total~ dont 32 6% ~ous forme
d1H2SO4 libre
- 45.2% d'eau (calculée par différence).
Aprè~ addition de 11.6 g d'amorces proven~nt d'une
op~ration précédente pour 1000 g de solution, on a soumi3 la
~u~pen3ion à une évaporation ~ une tempérsture de 110C
provoquant l'~limination de 267 g dleau pour 1000 g de solution
de départ. Aprè~ cette évaporation la su~pension contenait
54.3% d'H2S04 libre~ Cette 3uspension a ~té msintenue 3 heures
;; ~ cette température de 110C 90u9 agitation, par e~mple par un
; moyen mécanique ou par injection d'air, Par filtration on 8
séparé, pour 1000 g de ~olution de dépsrt, 656 g d'une solution
qui ne contenait plu9 que 0.31% de TiO~9 ~oit 2.06 g, 0.11% de
Fe203, soit 0~73 g, 1.10% de A1203 soit 7.2 g et 57~0% de S03
total. On avait ain9i précipit~ 44.9% du titane et 74 8% du
;- fer initialement contenu~ ; et seulament 23% de A1203
.
~.~96131~
Example 2
On disposait de deux effluent~ issus de deux points
différents d'un procéd~ d'attaque d'un minerai ~ilico-~lumineux
par une ~olutlon ~ulfurique de concentration en acide ~ulfurique
libre de 54% et en S03 tot~l de 50.~.
Le premier effluent contenait:
'' - 1011% dl.A1203 90U~ forme de sulfate d'aluminium
- 0.41% de ~e203 ~ou~ forme de sulfate ferrique
- 0.56~ de TiO2 90U9 forme de ~ulfate de titanyle
- 3.07% de NH3 ~OU9 forme de sulfate d'ammonium
et - 49.7% de S03 total (S03 libre + S03 combiné),
~e deuxième effluent contenait pour 1 000 g de
solution:
- 0,75~o d'A1203 sous forme de sulfate d'aluminium
- 0,35% de Fe203 sous forme de sulfate ferrique
- 0.34% de TiO2 ~OU9 forme de sulfate de titanyle
- 1,82% de NH3 sous forme de eulfate d'ammonium
- 32.8% de S03 total.
On a ajouté au premier effluent des amorce~ provenant
d'une opération précédente ~ raison de 21 g d'amorces pour 979
g et on a malntenu l'ensemble pendant 3 heure~ à 80C. Il n'y
- a pa 9 eu d'evaporation notable.
A la 3uspen~ion obtenue on 8 ajout~ 86g g du deuxième
effluent pour 1000 g de ~uspension et on a porté l'en~emble
~ à 110C et évaporé 478 g d'eau pour 1869 g du mélange. Puis
- on a maintenu cette suspen~ion concentrée à 110C pendant 3
.,f heure~ ~ous agitation. On a alors filtr~. On a ainsi, pour
979 g du premier effluent et 869 g du second, sépare 1194 g
d'une solution qui contenait 0.19% de TiO2, 0 035% de ~e203,
1.2% d'A1203 et 56,6~o de S03 total,
Le rendement d~élimination était de 73% pour TiO2 ~t
de 94.1% pour ~e203 et seulement 18.7~ d'A1203.
,~ .
:
1~96138
F~ Q_~
On disposait d'un m~lange de divers effluents dit
"solution de départ" qui contenait:
- l.Q4% d'A1203 ~ou~ forme de ~ulfate d'aluminium
t - 0.42% de Fe20~ ~ou~ forme de sulf~te fcrrique
- 0,49~ de ~iO2 sous forme de ~ulfate de titanyle
- 3~ 2% de S03 total,
ce qui corre~pondait ~ une teneur en H2S04 libre
; de 41.2%
A cette solution, on a ajouté 10 g de (1~H4)2S04 pour
100 g de ~olution et porté l'en~emble ~ 80C pendan-t 3 heures
90U~ sgitation, apr~s avoir ajouté 3 g d'amorces provenant d'une
opération précédente. Cette opération ne provoquait pa~
d'évaporation en quantité notsble ; pui~ on 8 porté et maintenu
- la suspension ~ 110C sous vide, ce qui a provoqué l'évaporation
de 332 g d'eau pour 1000 g de ~olution de départ, et maintenu
la ~uspen~ion concentrée obtenue à 110C pendant 3 heure 9 .
On a en~uite filtré et obtenu, pour 1000 g de ~olution
de départ 721 g d'une solution qui contenait 0.15% de TiO2,
0.03~ de Fe203~ l~O~o d'A1203 et 55.4% de H2S04 libre. Ie rende-
ment d'~limination de ~iO2 était d~ 78%, celui de ~e2 3 de 95% ;
~ seulement 30% de A1203 était éliminé.
'~ Exemple 4
On di~posait de deu~ effluents provenant d'un procédé
d'attaque d'un minerai ~ilico-alumineux par une solution 9ul-
furique titrant en poid~ 62% d'H2S04 total et 54% d'H2S04 libre.
~e premier effluent contenait:
- 1.4% d~A1203 ~OU9 forme de ~ulfate d'aluminium
0.47% de Fe2 3 ~ou~ forme de ~ulfate ferrique
- 0.51% de TiO2 sou~ forme de sulfate de titanyle
- 0,57% de MgO ~ous forme de sulfate de mag~é~lum
-6-
1~96138
. - 0.23% de P205
- 3.0% de NH3 30U9 forme de ~ulfate d'ammonium
- 37.8% d'H2S04 libre
Le deuxi~me effluent contenait:
_ 0~7U~o d'A1203 ~ou~ forme d~ ~ulfate d'aluminium
- 0 43% de .Fe203 ~ou~ forme de sulfate ferrique
- 0.23% de TiO2 30us forme de sulfate de titanyle
- 0.31% de MgO ~ou~ forme de sulfate de magné~ium
.~ _ 0,12% de P205
~` lo - 1~6~o de NH3 90U9 forme de sulfate d'ammonium
. - 40.2% d'H2S04 libre
On a ajouté au premier effluent de llamorce provenant
d'une opération précédente ~ raison de 22 g pour 1000 g et on
a maintenu l'ensemble pendant 3 heure~ à 80C
~; A la ~uspension obtenue, on a ajouté 1131 g du
deuxiame effluent pour 1000 g de suspension et on a porté
l'ensemble ~ 110C et évapor~ ~ous vide, ~ cette température,
~ .
531 g d'aau pour 2131 g du mélange. Puis on a maintenu cette
~uspension concentrée ~ 110C pendant 3 heure~ sous agitation.
On a alors filtré. On a ain~i, pour 978 g du premier effluent
et 1131 g du deuxiame effluent, s~paré 1331 g d'une solution
qui contenai-t:
- 1.29% d'A1203
` - 0~04% de I`e 23
- 0.16% de ~iO2
~ O~ 52~o de MgO
., - O ~ 22~o de P205
~ 3 ~ 28~o de NH3
` ~ 53 ~7~o d'H2S04 libre,
~e rendement d'élimination était de:
74~ 7% pour ~iO
.: - - 96.5~ pour ~e 23
~7~
.
. ,
-`` lO9G138
- 25.9% pour MgO
! - 18.7% pour P205
- et de seulement 20 6~ pour A1203
E~Ba~_~
On dispo~ait de deux effluents provenant d'un proc~dé
d'attaque d'un minerai ~ilico-alumineux par une ~olution
~ulfurique titrant en poids 62~ d'H2S04 total et 54~ d'H2S04
libre.
~e premier effluent contenait:
- 1.23% d'A1203 sou~ forme de sulfate d'aluminium
- 0.39~ de ~e203 sous forme de sulfate ferrique
- - 0.46% de TiO2 ~ou~ forme de ~ulfate de titanyle
- 0.54~ de MgO ~OU9 forme de sulfate de magn~sium
- 0.22% de P205
- 3.0% de NH3 sous forme de ~ulfate d'ammonium
- 44.5% d'H2S04 libre.
Le deuxième effluent contenait:
- 0.84~ d'A1~03 sous forme de sul~ate d'aluminium
- 0.26~ de Fe203 ~ou~ forme de sulfate ferrique
- 20 - 0.32~ de TiO2 sou~ forme de ~ul~ate de titanyle
i; - 0.40% de MgO 90U9 forme de ~ulfate de magnésium
- 0.11% de P205
- 1 8% de NH3 sou~ ~orme de sulfate d'ammonium
- 31.6% d'H2S04 libre.
On a ajouté, au premier effluent, de l'amorce provenant
d'une operation préc~dente à raison de 20 g pour 1000 g et on a
maintenu l'ensemble pendant 3 heure3 à 80C
A la 9U pension obtenue, on a ajouté 828 g du
~ deuxième effluent pour 1000 g de ~u~pen~ion et on a porté
',! 30 l'ensemble à 110C et ~vaporé sous vide, ~ cette température,
- 540 g d'eau pour 1828 g du mélange. Pui~ on a maintenu cette
su3pen~ion concentr~e ~ 110C pendant 3 heure~ sous agitation.
-8-
,, .
109G~38
On a alors filtr~. On a ainai pour 980 g du premier ef~luent et
828 g du deuxième effluent séparé 962 g d'une 901ution qui
contenait:
O . 7'o d ' A1203
- O . 01% d e E'e 23
~, - O . 001% de TiO2
- 0.~0% de MgO
~ - 0.12% de P205
:s~ - 3.36% de NH3
- 58.8% d'H2S04 libre.
~e rendement d'~limination ~tait de:
- 99.9% pour TiO2
- 98. 57~ pour ~e203
- 55, 3% pour MgO
62 . 4% pour P205
et de 64~6<~o pour A1203,
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