Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
3~
L'invention concerne un nouveau procédé d'obtention
d'une alumine pure par l'attaque sulfurique de minerais alumi-
neux contenant des impuretés, suivie d'un traitement sulfochlor-
hydrique du produit résultant de l'attaque, de la précipitation
d'un chlorosulfate d'aluminium hydraté, puis de sa transforma-
tion par pyrohydrolyse en sulfates d'aluminium hydratés ultéri-
eurement décomposés par chauffage en alumine pure recherchée.
L'invention concerne également la récupération,
en vue de leur valorisation de certains éléments contenus dans le
minerai en proportion notable tels que le fer, le titane, les
métaux alcalins et alcalinoterreux.
Depuis longtemps, il a été proposé de réaliser
l'attaque sulfurique de minerais alumineux pour en extraire
l'alumine. C'est ainsi, par exemple, que le brevet français
N 574 983 de ASSEEV proposait d'attaquer un minerai alumineux
par de l'acide sulfurique, de traiter la solution résultante
par l'acide chlorhydrique et de décomposer par la chaleur le
chlorure d'aluminium hexahydraté ainsi formé. Toutefois, ce
document ne donnait aucune indication sur les moyens à employer
pour éliminer les impuretés accompagnant l'alumlnium dans les
minerais, impuretés qui pouvaient être très diverses d'un
minerai à l'autre. Aussi le procédé enseigné par ce brevet
.
ne permettait pas d'aboutir à une alumine pure par un procédé
cyclique.
D'autres documents, plus récents, tels que les
brevets français N 1 558 347 et 2 160 743 appartenant à la
demanderesse, ont proposé des procédés cycliques d'attaque
sulfurique dans lesquels sont décrits des moyens pour éliminer
certaines i~puretés et obtenir une alumine pure de qualité
métallurgique recherchée. Mais, pour parvenir à ce résultat,
la solution acide de sulfate d'aluminium, qui contenait
; également comme impuretés du fer, du magnésium, des métaux
' - 1 - ~:
; .. ,., . . , . ,. . ,, . , . , . ,, ., ,,, , . . . .. .. , . . ~
313
alcalins, etc..., était diluée avec de l'eau ou avec une
solution chlorhydrique, refroidie à une température adéquate
et saturée en gaz chlorhydrique de telle manière que soit
précipité le chlorure d'aluminium hexahydraté. Ce dernier,
séparé de sa liqueur mère, était alors soumis à une purifica-
tion par dissolution et précipitation par saturation des
liqueurs au moyen d'acide chlorhydrique gazeux, cette opération
pouvant être répétée à plusieurs reprises.
Blen que ces procédés offrent de multiples avantages,
parmi lesquels celui de produire une alumine pure, la demande- -~
resse, poursuivant ses recherches en ce domaine, a tenté de
mettre au point un nouveau procédé qui serait plus économe
en acide chlorhydrique tout en donnant une alumine très pure
ayant les qualités métallur~iques recherchées. ~lle a constaté
avec intérêt qu'il était possible de traiter une solution
sulfurique résultant de l'attaque d'un minerai alumineux à
pression atmosphérique, par une solution sulfochlorhydrique,
à une température inférieure, mais proche de l'ébullition,
san~ que se produisent des pertes par dé~agement de fumées
i 20 d'acide chlorhydrique.
Dans ses caractéristiques essentielles, le procédé
selon l'invention comprend:
- l'attaque du minerai alumineux contenant également
d'autres constituants tels que le fer et le titane avec une
solution sulfurique contenant en poids entre 40 % et 60 % de
H2S04 libre et entre 6 % et 12 % de divers métaux formant les
impuretés de la matière traitée provenant du recyclage de cette
solution, pouvant conduire ~ l'obtention d'une solution, après
attaque, riche en sulfate d'aluminium dissous, de concentra-
tion pouvant atteindre 12 % d'A1203 en poids. La suspension
d'attaque est maintenue à une température inférieure à celle
de l'ébullition pendant l'opération dont la durée est comprise
- 2 -
. : ,
entre une demi-heure et cinq heures,
- la séparation du résidu d'attaque composé d'oxydes
non at-taqués, principalement de la silice, et de sulfates
insolubles, et une liqueur sulfurique riche en alumine,
- le rincage du résidu d'attaque pour en extraire les
eaux mères d'impréynation, au moyen d'une quantité adéquate
; d'une solution sulfurique de recyclage contenant encore une
très faible quantité d'alumine qui est jointe à la liqueur ~.
sulfurique riche en alumine, puis.
- le traitement du résidu d'attaque par une liqueur :~
faiblement sulfurique provoquant la dissolution des sulfates
insolubles et permettant la séparation des inertes de la
liqueur de redissolution des sulfates d'impuretés qui sera
traitée pour en valoriser les composants, . ~
- le mélange de la liqueur sulfurique riche en alumine .
avec une liqueur sulfochlorhydrique de recyclage ainsi qu'avec
de l'HCl gazeux de recyclage,
- le refroidissement de la liqueur sulfochlorhydrique
~ obtenue, contenant l'alumine et les impuretés solubilisées
! 20 jusqu'à la précipitation d'un chlorosul~ate d'aluminium
.
: hydraté répondant à Ia formùle AlS04Cl,6-7H20,
- la séparation des cristaux de chlorosulfate d'alumi-
nium hydrate, imprégnés d'eaux mères, et d'une liqueur sulfo- :
: . , .
chlorhydrique contenant la majeure partie des impuretés,
- le lavage des cristaux de chlorosulfate d'aluminium
.
hydraté par une solution d'acide chlorhydrique de recyclage, -
suivi de la séparation desdits cristaux de la liqueur d'impré- :
gnation, entra~née par la solution chlorhydrique,
- la décomposition thermique dans un premier stade
du chlorosulfate d'aluminium en sulfate d'aluminium et le
recyclage des effluents gazeux HCl et eau,
,: . ,:
- la décomposition thermique dans un deuxième stade
.
- 3 - .
,
,
l3~
des sulfates d'aluminium en A1203 et le recyclage des effluents
gazeux constitués par un mélange de S02 et S03 et H20,
- le mélange de la liqueur de redissolution des
sulfates d'impuretés avec une solution concentrée d'acide
sulfurique recyclée, provoquant la précipitation des sulfates
d'impuretés,
- la séparation des sulfates d'impuretés et de la
liqueur sulfurique qui est adjointe, apres concentration, à
la liqueur sulfochlorhydrique provenant de la séparation du
chlorosulfate d'aluminium,
- la décomposition thermique des sulfates d'impuretés
pour donner des oxydes de fer, de titane et un mélange gazeux ;~
de S02, SO3 et d'eau,
- le dégazage du mélange constitué par la liqueur
sulfochlorhydrique et la liqueur sulfurique provenant de la
séparation des sulfates d'impuretés et son recyclage à l'atta-
que.
La solution utilisée pour l'attaque des minerais
: alumineux est constituée par des solutions aqueuses recyclées
contenant de l'acide sulfurique à l'état libre dont le taux
a été ajusté par un appoint extérieur compensant les pertes,
ainsi que divers sulfates métalliques dans une proportion
faible qui est fonction, pour chacun d'eux, de sa solubilité
dans de telles solutions acides.
. L'attaque du minerai alumineux s'effectue à chaud,
à une température inférieure, mais proche de l'ébullition,
à la pression atmosphérique et pendant un temps qui peut .: :
varier entre une demi-heure et cinq heures.
Après l'attaque sulfurique du minerai alumineux, le . .
30 produit de l'attaque se composant d'une phase liquide contenant
les sulfates d'aluminium solubles et d'une phase solide :
constituée par des inertes et les sulfates insolubles
- 4 -
- . . :. . . , :
L3~
d'impuretés, subit une séparation selon ces deux phases. La
phase liquide est alors traitée à la pression atmosphérique
et à chaud par une solution sulfochlorhydrique, cons-tituée
par exemple par la solution recyclée provenant du lavage
ultérieur du chlorosulfate d'aluminium hydraté après sa sépara- ~ .
tion de la liqueur mère, ainsi que par une solution chlorhydrique
d'appoint compensant les pertes du cycle et par du gaz chlorhy-
drique recyclé provenant d'un dégazage. : .
La solution sulfochlorhydrique est alors refroidie
sous agitation d'une manière contrôlée, à une température -
proche de 40C, en présence de cristaux provenant d'une
. . .
opération antérieure, le temps nécessaire à la cristallisation
étant au plus de l'ordre de cinq heures. L'essentiel de
l'alumine contenue dans la solution d'attaque est précipité
sous la forme de chlorosulfate d'aluminium hydraté de formule
AlS04Cl, 6 ou 7H20, tandis que les impuretés restent à l'état
dissous dans la liqueur sulfochlorhydrique.
Selon une variante du procédé, après séparation et
lavage du gateau par une solution chlorhydrique de recyclage,
les cristaux de chlorosulfate d'aluminium hydraté peuvent être
extraits du cycle de production en vue d'être utilisés sous
. cette forme. Dans ce cas,des qualités équivalentes d'acides
sulfurique et chlorhydrique sont introduites dans le cycle :
sous forme de solutions, pour compenser les pertes correspon-
dantes. . -
Dans le cas le plus général, les cristaux de ~ :
chlorosulfate d'aluminium hydraté, sont traités thermiquement
à une température au plus égale à 600C, mais de préférence
comprise entre 300C et 400C, en donnant un mélange de
sulfates et d'effluents gazeux composés de vapeurs d'eau et de
HCl qui sont ultérieurement lavés et absorbés. :
Selon une variante du procédé, le mélange de sulfate
.:,
-- 5 -- . .
, , . .. . ~.
~6~3~
d'aluminium composé en majeure par-tie de sulfate basique
répondant a la formule 3A12O3,4S03,02H20 et en partie mineure
de sulfate neutre A12(S04)3 dont la composition moyenne est
représentée par la formuLe A1203,2S03, peut etre extrait du
cycle de production sous ces deux formes qui peuvent être
ultérieurement séparées selon les moyens connus de l'homme
de l'art. Dans ce cas, des quantités équivalents d'acide
sulfurique sont introduites dans le cycle, sous forme de
solution, pour compenser les pertes correspondantes.
Dans le cas le plus général, le mélange de sulfates
d'aluminium basique et neutre, à l'état chaud, est porté à
une température de 1050C, provoquant ainsi la décomposition
; des sulfates en donnant une alumine pure et un mélange gaæeux
composé de S02, S03 e-t H20 qui est converti en H2S04.
La liqueur mère provenant de la séparation des
cristaux de chlorosulfates d'aluminium qui peut contenir les
impuretés de titane, fer, etc...à l'état dissous, est dégazée
par chauffage, l'acide chlorhydrique gazeux séparé est recyclé,
` puis la liqueur sulfurique obtenue est concentrée par évapora-
tion en éliminant de l'eau. Dès lors, les impuretés du fer, -
du titane, etc... peuvent être précipitées sous la forme de
sulfates, ou même de sulfates doubles comme cela a été décrit
dans la demande de brevet canadien N 263,559 de la demanderesse. ;
La liqueur sulfurique est alors recyclée à l'attaque. Une
fraction de cette liqueur sulfurique peut être utilisée pour
le lavage du résidu d'attaque.
Comme il l'a déjà été dit, le résidu d'attaque,
composé d'inertes et de sulfates d'impuretés insolubles, est
traité par une liqueur faiblement sulfurique, provoquant la
dissolution desdits sulfates. Cette liqueur est alors addi-
tionnée d'acide sulfurique concentré provoquant ainsi la
précipitation des sulfates d'impuretés, qui sont séparés et
,;
~6 ~3~1
ultérieurement décomposés en donnant les oxydes correspondants
ainsi qu'un mélange gazeux composés de SO2, SO3 et vapeurs
d'eau, reconvertis en acide sulfurique.
Le procédé selon l'invention est un procédé cyclique,
qui permet d'isoler une alumine pure et un mélange de sels
complexes contenant principalement, du fer et du titane ainsi
que les autres impuretés. Les consommations en réactifs sont
faibles et ne concernent que le remplacement des pertes en
acides sulfurique et chlorhydrique, qui sont en très grande
partie d'origine mécanique.
Le-procédé selon l'invention est applicable au
traitement des matières alumineuses naturelles ou artificielles
contenant des impuretés : parmi ces matières peuvent être
cités les minerais silicoalumineux comme les kaolins, les
bauxites siliceuses, les argiles kaoliniques, les schistes
houillers ou non, ou bien encore des alumines ou sulfates
d'aluminium impurs provenant de procédés primaires.
Sans toutefois vouloir limiter l'invention celle-ci
sera mieux comprise en se référant aux figures 1 et 2 annexées
à la présente description et qui illustrent le p~océdé selon
l'invention.
Selon la figure 1, le minerai alumineux et la liqueur
sulfurique d'attaque L23~sont introduits dans le réacteur
d'attaque (A). La bouillie obtenue après attaque est traitée
en(B) par une liqueur sulfochlorhydrique de recyclage Ll1,
puis on effectue en (C) la séparation d'un gâteau Sl et d'une
liqueur Ll riche en alumine et contenant certaines impuretés ~ ;
; solubilisées. Les eaux mères du gâteau Sl sont extraites en (D)
au moyen d'une fraction L22 de la liqueur sulfurique destinée
à l'attaque du minerai. Les eaux mères L2 ainsi extraites
sont mélangées à la liqueur Ll pour donner, après un appoint
éventuel de HCl, la liqueur L5. Le gâteau S2 résultant est
- 7 _
.
~6~3~
ensuite lavé à l'eau, en (E), en donnant un résidu inerte
extrait en (U) essentiellement constitué par de la silice, et
une liqueur L3, concentrée en (F) par évaporation d'une partie
de son eau, tandis que la liqueur sulfurique obtenue L4 est
renvoyée à l'attaque (A).
La liqueur L5 est formée par le mélange des liqueurs
Ll et L2 et d'une solution chlorhydrique introduite pour
cor.~penser les pertes. Le mélange ainsi obtenu est conduit en
(G) où est effectué simultanément l'introduction d'HCl gazeux
G13 provenant du dégazage (I) et le refroidissement sous
agitation jusqu'à 40C, en présence d'amorces. On obtient
ainsi la précipitation du chlorosulfate d'aluminium hydraté, ~ -
de composition ALS04Cl, 6 ou 7H20.
Les cristaux S10 de chlorosulfate sont séparés en (H),
tandis que les eaux mères Llo contenant en solution des impure-
tés comme par exemple, le fer, le titane, e-tc... sont envoyées
en (I).
- Les cristaux S10 sont ensuite entraînés en (L) où
~ ~ s'effectue un rin~cage par une solution chlorhydrique L
- 20 provenant de la condensation-absorption (M). On obtient ainsi
des cristaux Sll dépouillés de la liqueur mère Llo, tandis que
eette dernière entrainée par L12 constitue la liqueur sulfo-
chlorhydrique Lll, contenant une faible quantité d'impuretés,
mise en oeuvre en (B).
Les cristaux purs de chlorosulfate d'aluminium
hydraté Sll, imprégnés de la liqueur de rincage, sont entraînés
en (N) où s'effectue un traitement thermique entre 300C
et 400C provoquant la décomposition du chlorosulfate d'alumi-
nium hydraté en donnant un mélange de sulfates d'aluminium
et des effluents gazeux G15 composés de vapeur d'eau et d'HCl
absorbés en (M).
Le produit solide de cette première décomposition
.
~i6~3~3
. .
thermique, constitué par un mélange de sulfates d'aluminium
basique et neutre, est conduit en (0) où se produit la
calcination à 1050C en donnant une alumine pure, recueillie
en (Q) et un mélange gazeux composé de S02, S03 et ~I2O,
converti en (P) en H2So4, formant la solution sulfurique L27
qui est acheminée en (I).
La liqueur sulfochlorhydrique L17~ constituée par le
mélange de la liqueur Llo et d'un appoint de H2S04, est intro-
duite en (I) où s'effectue un dégazage donnant une liqueur
pratiquement sulfurique L18 contenant encore des impuretés
et de l'HCl gazeux qui est conduit en (G) et en (M) selon G13
14-
La liqueur L18 qui s éventuellement reçu un appoint
de cations permettant la formation de sulfates complexes avec
le fer et le titane, est déplacée en (J) où se produit une
concentration par évaporation d'eau.
La suspension Llg sortant de (J) est en fait une
bouillie comportant une phase solide constituée par les sulfates
complexes d'impuretés à éliminer et une phase liquide qui est
une liqueur sulfurique. Les deux phases sont alors séparées
en (K) en un gâteau S20, mélange de sulfates complexes de fer
et titane, etc... qui peut être valorisé et une liqueur L20
qui est recyclée selon L21 et L23 à l'attaque (A) et selon L
et L22 au lavage en (D) des inertes.
Selon la figure 2, la bouillie d'attaque provenant
de~(A) est introduite en (C) où se produit la séparation du ;
; gâteau Sl et de la liqueur Ll contenant l'alumine et certaines
impure-tés solubilisees. La liqueur Ll es-t alors jointe à la
liqueur L2 pour constituer la liqueur L5, qui est éventuellement
charbée en HCl lorsque des pertes consécutives au fonctionnement
du procédé cyclique sont à compenser. La liqueur L5 est ensuite
lntroduite en (G) où elle est traitée par la liqueur sulfo-
_ g _
.
,,...... . . , . . . ~ , . .. ..
6~31~
chlorhydrique Lll provenant de (L~.
La reprise sulfochlorhydrique étant effectuée aprèsla séparation des insolubles après l'attaque, le gâteau S
est constitué par les inertes et les sulfates d'impuretés
insolubles dans la liqueur après l'attaque, ainsi que de la
liqueur mère d'imprégnation. Cette liqueur mère est déplacée
en (D) par L22 en donnant un gâteau S2 et une liqueur L2 qui
est jointe à Ll comme cela a été dito
Le gâteau S2 résultant est ensuite déplacé en (R) - -
où les sulfates insolubles dans la solution après attaque, sont
en grande partie redissous dans la liqueur de recyclage L4
faiblement sulfurique, provenant du lavage des stériles.
Le contenu de (R) est alors introduit en (E~ où
s'effectue la séparation d'une liqueur L3 et d'un gâteau S3,
qui est rincé en (V) par de l'eau en donnant un résidu inerte
essentiellement constitué par de la silice et la liqueur L4
précitée, recyclée en (R) et servant à la redissolution de
certains constituants de S2.
La liqueur L3 contenant les sulfates d'impuretés
redissous est introduite en (F) où elle est traitée par une
liqueur L27 d'acide sulfurique concentré provenant de (P).
Ainsi, la précipitation des sulfates d'impuretés est provoquée
en (F), dont le contenu est déplacé en (1~) où s'effectue la
séparation des sulfates d'impuretés S23 et d'une liqueur mère
L~.
~,J
Les sulfates d'impuretés S23 sont alors calcinés en
(W) en donnant les oxydes d'impuretés, fer, titane, etc........... -
et un mélange gazeux G21 co~prenant H20, S02 et S03, qui est
conduit en (P) pour permettre la régénération de H2S04.
La liqueur L23, sortant de (K) est introduite en (T)
puis subit une concentration avec élimination d'eau et produc-
tion d'une liqueur L24 plus concentrée en H2S04 qui est recyclée
-- 10 --
'.
6~ 3~
en amont de (I) et mélangée avec la liqueur Llo.
La liqueur L27 émane de la régénération (P) et
recoit éventuellement un appoint de H2S04 pour compenser les
pertes qui se produisent dans l'ensemble du circuit. ~ .
Comme il l'a déjà été dit, la liqueur L5 cons-tituée
par le mélange des liqueurs Ll et L2 et d'un éventuel appoint - :
en HCl pour compenser les pertes du cycle, est introduite en
(G) et y subit une sulfochloruration par l'introduction simul-
tanée d'HCl gazeux G13 provenant du dégazage (I) et d'une
liqueur sulfochlorhydrique L11 provenant de la séparation (L).
Puis, alors que le mélange est maintenu sous agitation, la
température du milieu est abaissée jusqu'à environ 40C .
par exemple, en présence d'amorces pour provoquer la précipi- ~ .
tation du chlorosulfate d'aluminium hydraté de formule
AlS04Cl,6-7H20-
Les cristaux S10 de chlorosulfate sont séparés en
(H), tandis que les eaux mères L10 sont diri~ées vers (I)
pour y subir un dégazage.
Les cristaux S10 sont introduits en (L) où s'effectue ~-
20: un rin~cage par une solution chlorhydrique provenant de l'absorp-
,
tion-condensation (M). Ainsi, sont obtenu des cristaux de
. .
chlorosulfates Sll dépouillés de leur liqueur mère Llo, tandis
que cette dernière entra1née par L12 constitue la l~queur
~ sulfochlorhydrique Lll mise en oeuvre en (G).
i : Les cristaux purs de chlorosulfate d'aluminium
hydraté Sll, imprégnés de la liqueur de rin~cage, sont entraînés
en (N) où s'effectue un traitement thermique entre 300C -.
et 400C, provoquant la décomposition du chlorosulfate
hydraté en donnant un mélange de sulfates d'aluminium et des
effluents gazeux G15 composés de vapeur d'eau et d'HCl
absorbés en (M).
~,. ..
. La fraction solide sortant de (N) et constituée par
, ~.
` - 11 ~ ~
`'''.,: ~
6.~
un mélange de sulfates d'aluminium basique et neu-tre, est
introduite en (O) où se réalise la calcination à 1050 C
en donnant-une alumine pure, recueillie en (Q) et un effluent
gazeux composé d'un mélange de S02, S03 et d'H20 qui subit
une régénération en (P) en donnant H2S04 qui constitue la
solution sulfurique L25 alimentant (T) par L26 et (F) par L27.
La liqueur sulfochlorhydrique L17, constituée par le
mélange des liqueurs Llo et L24 est introduite en (I) où
s'effectue un gégazage donnant une liqueur pratiquement
sulfurique L18 et de l'HCl gazeux qui est conduit en (G) et
en (M) selon G13 et G14.
La liqueur L18 est alors déplacée en (J~ où se
produit une concentration par évaporation d'eau.
La liqueur concentrée Llg, sortant de (J) est directe-
ment recyclée selon L20 à l'attaque (A) et L22 au rinçage des
inertes et sulfates d'impuretés en (D).
Exemple 1 - illustré par la fiqure 1
On a traité selon le procédé de l'invention un kaolin
ayant la composition suivante :
A1203 .................................. 28.23 %
Fe203 ............................... 0 79 %
2 ~ ---. 1.81 %
sio2 et divers ......................... 39.92 % ~ -
H20 d'imprégnation et de constitu- -
tion du minerai .................... 29.25 %
4.034 kg de ce minerai ont été placés en (A) dans 8.943 kg
d'une solution sulfurique d'attaque L23 chaude contenant en
pour cent en poids :
H2S04 total ......................... 65.22 %
H2S04 libre ......................... 53.99 /~
A1203 (sous forme de sulfate )....... 0.87 %
TiO2 (sous forme de sulfate )........ 0.06 %
- 12 -
- .. .. : .......... .
.:
L3~3
NH3 (sous forme de sulfate )........ 2.99 %
H20 ............................... 30.86 %
La bouillie obtenue après attaque était transvasée
puis traitée en (B), par 7.380 ~g d'une liqueur sulfochlorhydri-
que Lll contenant en pour cent en poids : .
A1203 .............................Ø47 % :~
Fe203 .............................Ø12 %
i2 ~ .........................,,, o,o5 %
NH3 ................................1.45 %
; . 10 H2S04 total .......................22.56 %
~ICl ..............................20.08 % ~ ~
H20 ...............................55.27 % :. ` -
La bouillie sulfochlorhydrique qui se trouvait à une ..
température comprise entre 80C - 90C, était alors conduite en
(C) où s'opérait la séparation des phases solide Sl et liquide
L contenant l'alumine et certaines impuretés solubilisées.
,; 1 :
Le gâteau Sl était ensuite rincé en (D) par 5.000 ~g
d'une liqueur L22, de même origine que la liqueur L23 ayant
servi à l'attaque..
~ Les eaux mères provenant de Sl et se trouvant incluses
dans S2 étaient ainsi extraites et jointes ~ la liqueur sulfo- -
.~ chlorhydrique Ll sortant de (C).
Le gâteau S2 étaIt introduit en (E) où il était soumis
à un lavage par de l'eau en donnant une liqueur L3 ayant une .:.
masse de 4,722,20 kg et un résidu inerte S3 dont le poids
. , - .
sec serait de 1~.996 kg et dont la liqueur résiduaIre représen~
tant le défaut de lavage pèse 277.80 kg.
Le résidu S3 avait la composition suivante exprimée ..
en pour cent en poids ~
2 3 ' ''~ -.. 5.71 %
. Fe203 ......................... 0.30 % ;
Ti2 ~ ......... ,........................ 3,30 %
:,:
- 13 -
,
,; ' ', :', " ;,, '~ ' "', ' ,' ''
~6~
Si02 et divers ....~................. 90.69 %
La liqueur L3 était alors introduite en (F) où
elle subissait une concentration par évaporation en perdant
1.500 kg d'eau et en donnant 3.222 kg d'une liqueur L4 recyclée
à l'attaque du minerai, et ayant la composition suivante en
pour cent en poids :
A12O3 .............................. . 0.87 %
TiO2 ............................... 0.06 ,'
NH3 ................................ . 3.01 %
H2SO4 total ........................ . 65.24 %
H2O ................................ . 30.82 %
La liqueur constituée par le mélange de Ll et L2,
qui représentait une masse de 19.859 kg à laquelle était ajoutée
une masse de 27 kg de HCl à 37 % de concentration pour compenser
les pertes du circuit, était introduite en (G) où s'effectuait, -
pendant l'introduction d'HCl gazeux, un refroidissement jusqu'à
40C environ, sous agitation et en présence d'amorce, provoquant
la précipitation du chlorosulfate d'aluminium hydraté.
; Après précipitation, la suspension des cristaux de
chlorosulfate d'aluminium dans les eaux mères, était transvasée
en (EI) où s'ef~ectuait la séparation d'un gâteau S10 ayant
une masse à sec de 5.636 kg et d'une liqueur mère Llo contenant
en solution les impuretés telles que le fer, le titane, etc...
.
et représentant une masse de 10.993 kg.
Les cristaux de S10 étaient rincés en (L) par 6.038 kg
d'une liqueur chlorhydrique L12 de recyclage à 32 % de concentra-
tion provenant de l'absorption condensation (M).
- Après rincage, on obtenait 7.380 kg d'une liqueur Lll
recyclée en ~B) dont la composition a déjà été citée et 8.051 kg
de cristaux imprégnés formant un gâteau Sll.
Le gâteau Sll, à l'état sec, avait la composition
suivante exprimée en pour cent en poids
- 14 -
;' "' '
~6~3~3
A1203 ........................ 0.......................... ..17.92 %
H2S04 ............................... .................... ..34.43 %
HC1 ................................. .................... ..12.82 %
H20 de constitution ................. .................... ..34.83 %
Transvasée en (N) les cristaux constituant le gâteau
Sll étaient soumis à un traitement thermique entre 300 C et
400C provoquent la décomposition du chlorosulfate d'aluminium
hydraté en un mélange de sulfates d'aluminium et 5.592 kg
d'effluents gazeux G15 composés de vapeur d'eau et de HCl
absorbés en (M).
Le mélange de sulfates d'aluminium représentant
une masse de 2.589 kg. était calciné en (O) a une température
de 1050 C en donnant 1.000 kg d'Al203 pure, 2.019 kg d'un
mélange gazeux G16 constitué par de la vapeur d'eau, S02 et
S03 mais en enregistrant une perte de 20 kg pendant la calcina-
tion et l'introduction de 450 kg d'eau avec le combustible~
Le mélange gazeux G16 était alors conduit en (P)
où se produisait la régénération de l'acide sulfurique. De la
régénération (P) était tiré L27 représentant la quantité de
~; 20 H2S04 à 95 % introduite dans le dégazage (I).
La liqueur mère Llo qui représentalt une masse de
10.993 kg recevait 362 kg de H2S04 à 95.8 % recyclés. Cette -
liqueur mère recevait également 84 kg de (NH4)2So4, permettant
d'éliminer ultérieurement les impuretés présentes grâce à
l'application du traitement décrit dans la demande de brevet ~-~
canadien N 263,559 du 18 Octobre 1976 de la demanderesse.
Ainsi le mélange~de Llo, H~504 et (l~H4)2S04 constitua1t
~la liqueur L17 entrant dans le réacteur de dégazage (I), la
,:
liqueur L17 représentait une masse de 11.439 kg et avait la
~ composition suivante exprimée en pour cent en poids :
; ~ A1203.o.~... o.................. 0.90 %
Fe203 O........................ 2.23 %
'' : `' " ' .
- 15 -
:
3B
2 ~ ............................... 0.10 %
- ~H3 ................................... 2.93 %
~2S04 total ......................... 46.16 %
HCl .......................Ø....... 8.27 %
H20 ................................. 41.41 %
Cette liqueur L17 est introduite en (I) où s'effec-
tuait un dégazage en donnant les fractions gazeuses G13 et G14
représentant 946 kg de HCl conduites en tG) et (M) et 12.512 kg
d'une liqueur L18 pratiquement sulfurlque ayant la composition
suivante en pour cent en poids :
A1203 ................................ . 0.82 %
Fe203 ............................... . 0.21 %
2 ~ .............................. . o og %
NH3 ~................................ . 2.68 %
H2S04 libre ......................... 47.05 %
; H2S04 total ....................... 57.63 %
H20 ................................. 38.57 % -~
La liqueur L18 était déplacée en (J) où se produisait
une concentration par évaporation de 1.469 kg d'eau et la ~-
; 20 production d'une masse Llg de 11.043 kg constituée par une phase
solide dispersée dans une phase liquide introduite en (K).
Cette fraction Llg donnait 322 kg (à l'état sec) d'un gâteau
. .
S20 dont les constituants étaient éliminés par (R), et 10.721 kg
d'une liqueur sulfurique L20 qui était destinée en grande
partie au recycIage à l'attaque (A).
: .
Le gâteau S20 était formé de sulfates complexes
d'impuretés à éliminer, précipités lors de l'évaporation en (J)
et avait la composition suivante en pour cent en poids :
A1203 ..................................... 3.10 % -
30 ~ Fe203 ................ . . . 8.07 %
2 ~ .. 2.17 %
~ ~ NH3 ....................................... 4.04 %
`` ' ,, ,.'
- 16 -
'-'.,
- - , . . . - : . .; .: ,
3L3l~
H SO libre 29 50 %
2 4 - ---~ ~-............................................................ .
H2SO4 total ........................................................... 68.01 %
H2O ................................................................... 14.61 %
La liqueur L20 était recyclée selon L23 ~ l'attaque
et selon L22 au lavage (D) des inertes.
L'analyse de l'alumine obtenue indique que les
impuretés présentes sont en quantités inférieures ou égales
à celles des alumines abtenues par les grands procédés
industriels classiques :
Fe ~ 200 p.p.m.
Si ~ 150 p.p.m.
Ti ~ 25 p.p.m.
Na ~ 800 p.p.m.
_xemple 2 - illustré par la fiqure 2
On a traité selon le procédé de l'invention un schiste
` houiller calciné de composition pondérale suivante :
A12O3 ............................... 26.90 %
Fe2O3 ............................... 7.21 %
i 2 ~ ----.... 1.01 %
Z0 Na2O ................................ 0.25 %
K2O ................ ..,....... 4.00 %
MgO .......................... ....... 1.91 %
` P205 ......................... ....... 0.20 %
. ~ . . ..
V2O5 ......................... ....... 0.04 %
CaO ................~................ 0.54 %
`~ SiO2 et divers ..... .......... 56.72 %
H2O .......................... ....... 1.22 %
4.452 kg de ce minerai calciné et délité ont eté placés en (A)
dans 12.112 kg d'une liqueur d'attaque sulfurique chaude L
contenant en pour cent en poids :
A12O3 (se trouvant sous la forme
de sulfate )................ 0.87 %
. ~ .
-, - 17 -
B
Fe2O3 (se trouvant sous la forme
de sulfate,)...................................... Ø10 %
TiO2 (se trouvant sous la forme
de sulfate)....................................... 0.02 /O
Na2O (se trouvant sous la forme
de sulfate)....................................... .1.10 %
K2O (se trouvant sous la forme ~
de sulfate)....................................... Ø80 % -
MgO (se trouvant sous la forme ,
de sulfate)........... ~...... Ø75 %
P2O5 ........................ ....... Ø20 % - ,
V2O5 O~ 0.08 % ~-
H2SO4 libre ............................................. 51.80 % ~,`, ,
H2SO4 total ............................................. 58.97 %
H2O ....................... ,............................. 37.11 %
La bouillie provenant de l'attaque en (A) qui se , ~,
trouvait à une température de 110 C à 125C était conduite en
(C) où s'opérait la séparation des phases solide Sl et liquide
Ll contenant l'alumine.
20 ~ Le gâteau Sl était rincé en (D) par 8.942 kg d'une
fraction L22 de la liqueur sulfurique destinée a l'attaque du
minerai, liqueur dont la composition a été donnée précédemment. ,~
-
- Les eaux mères contenues dans le gâteau Sl étaient
ainsi extraites~en donnant la liqueur L2, ultérieurement jointe ~ ;
à la liqueur Ll venant de (C). ~ -
Des lorsj le mélange des liqueurs Ll et L2 représen-
..
;~ tait un poids de 15.048 kg qui était introduit en (G) après ~
avoir reçu un appoint d'HCl en vue d'y subir une sulfochlorura- ,,
tion.
: .
Le gâteau S2 qui avait subi ce premier rinçage était
`', déplacé en (R) où les sulfates d'impuretés insolubles dans la
~olution après attaque, étaient solubilisés dans 8.530 kg de
- 18 -
. ' ,
~6~3~3
la liqueur de recyclage L4 faiblement sulfurique, provenant du
lavage des stériles en (V).
Cette liqueur L4 avait la composition suivante expri-
mée en pour cent en poids:
A12O3 ..................................... 0.15 %
Fe2O3 ..................................... 0.G6 %
2 '''' ~ ............................... 0.01 %
Na2O ...................................... 0.15 % ~ :
I~2O ...................................... 0.47 %
MgO .............~...... ~.................. 0.34 % :~
)
V205 ................... ............ ....... O.01 %
H2SO4 libre ............ ............ ....... 6.75 %
; H2SO4 total ............ ............ ...... 10.20 %
H2O et divers .......... ............ ...... 87.98 %
Le contenu de (R) était alors introduit en (E) où
se réalisait la séparation d'une liqueur L3 et d'un gâteau S3.
Le résidu S3 représentait une masse de 5.554 kg, qui ::
était déplacée en (V) pour y être rincé par une masse de 6.000 kg
d'eau en donnant la liqueur L4 précitée et un gâteau S4 représen-
.
20~ tant à l'état sec une masse de 2.888 kg ayant la composition -~:
; suivante exprimée en pour cent en poids :
A12O3 ..~........................................ 5,40 %
. Fe2O3 ............................. .............. 0.90 % .
2 ''' '' ~ --- - 1.38 %
Na2O .............................. .............. 0.03 %
K2O ....:........................................ 0.41 %
: . MgO .................................. ........... 0.73 %
P2O5 ................................. ........... 0.21 %
. CaO .................................. ........... 0.83 %
H2SO4 total ........................................ 1.38 %
H2O et divers ...................................... 3.84 %
Si2 '' ~ ------.~..... 84,89 %
,, ~
- 19 - .
.. . . . ~ .
~6~3~
La liqueur L3, sortant de (E), représentait une masse
de 13.434 kg et avait la composition suivante exprimée en pour
cent en poids:
A12O3 ................................... 0.50 %
Fe2O3 ................................... 2.22 % ~-
2 ~ .................................. 0 04 %
Na2O .................................... 0.48 %
K2O ..................................... 1.58 %
MgO ..................................... 1.17 %
P205 ........... ,........................ 0.11 % '.. ,
V2O5 .................... ................ 0.04 %
H2SO4 libre ............. ............... 22.75 % -
H2SO4 total ............. ............... 34.37 %
H2O et divers ........... ............... 59.49 %
Cette liqueur était introduite en (F) où elle subissait
un relargage après avoir été mélangée avec 3.695 kg d'une solu-
~` tion sulfurique L27 ~ 96 % de concentration. La bouillie sor-
tant de tF) était alors introduite en (K) où s'effectuait la ;
séparation des sul~ates d'impuretés sous la forme d'un gâteau
Z 523 et de;la liqueur L23.
`~ ~ Le gateau S23 à l'état imprégné-représentait une
masse de 2.595 kg qui avait la composition suivante en pour
:: . - : -.
`~ cent en poids : ~
A12O3 ..........~........................ 1.19 % - -
.
Fe2O3 ............................... ... 11.25 %
i2 ''-'' ~ ---- ....................... O.19 %
: : :
Na2O .................................... 0.38 %
K2O ..................................... 6.32 %
.
M O ..................................... 2.39 %
30 P2O5 .................................... 0.12 % -
V2O5 .................................... 0.08 %
U2SO4 libre ............................ 17.38 %
,
20 -
.
..... ... , ... ... ,. .... ,, . . . . . . . : .. . : : : . ..
~6:~L3~
H2SO4 total ......................... 58.53 %
H2O et divers diimprégnation ........ 19.55 %
La masse des sulfates d'impuretés constituant le
gâteau S23 était déplacée en (W) où elle subissait une calcina-
tion à la température de 1000C à 1050C en donnant une phase
solide composée essentiellement d'oxydes d'impuretés et une
phase gazeuse G21 comprenant de la vapeur d'eau, SO2 et SO3
conduite en (P) pour y effectuer la régénération de H2SO4.
La liqueur L23 sortant de (K) qui représentait une
masse de 14.534 kg avait la composition suivante en pour
cent en poicls:
A12O3 ................................ 0.25 % :
Fe2O3 ................................ 0.04 %
2 '' ~ . 0.01 %
Na20 ................................. 0.38 %
K2O .................................. 0.33 %
MgO .................................. 0.65 %
P2O5 ................................. 0.08 %
V2O5 ................................. 0.02 %
H2SO4 libre ......................... 42.33 %
H2SO4 total ......................... 45.72 %
~2 ~------ --- -- --~ 52.52 % `
Le mélange de liqueur était alors introduit en (T)
pour y subir une concentration avec élimination de 4.888 kg
d'eau en donnant 9.645 kg d'une liqueur L24 recyclée entre (H)
et (I) pour être jointe à Llo.
La liqueur L24 avait la composition suivante exprimée
en pour cent en poids :
A1203 ............................... 0.38 %
Fe2O3 ............................... 0.06 %
i 2 ' ~--- ---~---.................. 0.01 %
Na2O ................................ 0.57 %
~ .
- 21 -
6~3~
I~2O ~.. ~.. O......... ~..... ~...... Ø50 % ~ :
MgO ....... .......... ...... ........ Ø98 %
25 ' ~ .. 0.12 %
V2O5 ...... .......... ...... ........ Ø03 % .. .
H2SO4 libre ....................... 63.79 %
H2SO4 total ....................... 68.89 %
H2O ............................... 28.46 % ~:
La liqueur sulfurique concentrée 127 émanait de (P) et
avait re~cu un appoint de H2SO4 pour compenser les pertes du
cycle de production.
Comme il l'a déjà été dit, la liqueur L5 était . :
constituée par le mélange des liqueurs Ll et L2 et d'un
appoint d'acide chlrohyd.ique . Cette liqueur L5 représentait `~
une masse de 15.075 kg qui avait la composition suivante expri-
mée en pour cent en poids : ;
2 3 ''''~ ---------. 7.67 %
.
e203 ........................ 0.10 % : :
i2 ''''' '~ . 0.01 % ''''''
Na O ......................... 1.17 %
2Q K O .......................... 0.80 %
~ 2
'~ MgO. ......................... 0.42 %
P205 ......................... 0.20 %
,------,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 0,09 % ;~
H2SO4 libre .................. 25.07 %
. H2SO4 total .................. 51.18 % :~
: HCl .......................... 0.07 %
H2O .:........................ 38.29 %
Cette masse L5 qui étai-t à la température d'environ
: 100 C était ensuite introduite en (G) où elle subissait une
: ,
.i 30 sulfochloruration par l'introduction simultanée de 500 kg
.
. :~: d'HCl gazeux G13 et de 7.380 kg d'une liqueur sulfochlorhydri- .
que Lll qui avait la composition suivante exprimée en pour cent
- 22 -
. , .
'
6~L3~ `:
en poids :
2 3 ' ~ ........................ ..... 0,54 %
2 3 '' ' '~ 0~05 %
Na2O ............................. ..... 0.66 %
K2O .............................. ..... 0.46 %
MgO .............................. ..... 0.23 % .
P205 ............................. ..... O.11 %
V2O5 ............................. ..... 0.05 % ~-
H2SO4 total ...................... .... 21.68 %
; 10 HCl .............................. .... 19.25 %
H2O .............................. .... 56.97 %
Le mélange était maintenu sous agitation et refroidi
jusqu'à 40C en présence d'amorce ce qui provoquait la précipita-
tion du chlorosulfate d'aluminium hydraté, de formule
~lS04Cl,6-7
La bouillie sortant de (G) représentait une masse de
22.955 kg qui était introduite en (H~ où s'effectuait la
séparation de 9,393 kg de chlorosulfate d'aluminium hydraté
' S10 et de 13~562 kg de la liqueur mère Llo.
: 20 Le gâteau S10 était lntroduit en (L) où il subissait
un rin~age par 6.038 kg d'une solution L12 de HCl à 32 %
provenant de l'absorption (M). On obtenair ainsi un gâteau
Sll de chlorosulfate pure et la liqueur Lll qui a déjà été
citée dans sa mise en oeuvre en (G).
: Les cristaux purs de chlorosulfate d'aluminium
hydraté constituant 511 étaient introduits en (N) où s'effec~
tuait un tra1tement thermique entre 300C et 400C provoquant
. la décomposi~ion du chlorosulfate d'aluminium en donnant des :
effluents gazeux G15, représentant une masse de 5.592 kg :: `
30 comprenant de la vapeur d'eau et des gaz d'HCl absorbés en (M), .~
. et un mélange de su1fates d'aluminium. ~ ~ .
~` ~ La fraction de sulfates d'aluminium basique et neutre
,.:
- 23 - ~
~: '
1 3~
était introduite en (0) où se réalisait la calcination du
produit à 1050C en donnant 1.000 kg d'une alumine pure et ~
2.019 kg d'une fraction gazeuse G16 composée d'un mélange de ~ :
SO2, SO3 e-t vapeur d'eau. La fraction gazeuse Gl6 était
dirigée vers (P) où se produisait la régénération de H2SO4.
La liqueur Llo, comme il l'a été dit, représentait
une masse de 13.562 kg à laquelle était adjointe la liqueur
L24 représentant une masse de 9.644 kg. Le mélange des liqueurs
Llo et L24 était introduit en (I) où il subissait un dégazage
en donnant les fractions gazeuses Gl3 (500 kg) et Gl4 (466 kg) .. :
et une liqueur Ll8 représentant une masse de 22.262 kg qui avait -.
la composition suivante exprimée en pour cent en poids~
Al203 ..................................... 0.82 %
2 3 ~ ~ ................................ o og % ......
i2 ~ -------. 0.02 %
Na2O ...................................... 1.04 %
K2O ....................................... 0.76 %
MgO ....................................... 0.71 %
P205 .......................... ~ ........ O . 19 %
V2O5 ............................... ....... 0.07 %
H2S04 libre ........................ ...... 48.98 %
H2SO4 total ........................ ...... 55.78 %
H2O ................................ ...... 40.52 %
-~ La liqueur Ll8 était alors déplacée en (J) où se
. . .
produisait une concentration par évaporation de 1.208 kg d'eau.
La liqueur Llg. sortant de (J) était directement
" recyclée selon L20 à l'attaque (A) et selon L22 au rinçage des . .
inertes et sulfates d'impuretés en (D).
L'alumine ainsi obtenue était d'une bonne pureté.
Son analyse a montré que les rares impuretés présentes étaient -:
en quantité inférieure à celles habituellement trouvées dans
les alumines obtenues par les procédés industriels connus.
' ~ ' '
- - . ~ ~ .
~. , . . . . ~ ..
~ 36~3~
Fe < 200 p.p.m.
Si ~ 150 p.p.m.
Ti < 25 p.p.m.
Na ~ 850 p.p.m.
Ca < 7C p.p.m.
''
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