Brevet FR2016212A1 — publié le 19700508

On sait que dans la fabrication d'aluminium à partir de la bauxite par le procédé Bayer, il faut considérer parmi les facteurs de prix de revient la consommation de chaleur pour la fabrication de l'alumine et la consommation très notable d'énergie électrique pour la fabrication électrolartique de l'aluminium élémentaire à partir de- l'alumine. On sait que dans la fabrication de l'alumine il se produit un résidu important et volumineux de "boues rouges" dont ltéli- mination, si on ne les utilise pas autrement comme c'est généralement le cas actuellement, nécessite des mesures particulières et des dépenses non négligeablesO Etant donné que les boues rouges contiennent un pourcentage élevé d'oxyde de fer, il est avantageux de les utiliser comme matière première pour l'extraction du fer, D'autre part, étant donné la nécessité d'utiliser toujours pour la fabrication de l'alumine des quantités notablés de soude caustique, il est opportun et avantageux de fabriquer aussi celle-ci en meme temps que l'alumine elle-meme, moyennant l'utilisation de quantités non négligeables d'énergie électrique pour l'électrolyse du chlorure de sodium ou de la saumure. Cela est également en relation avec la centrale thermo-électrique, en particulier à récupération partielle, mentionnée au paragraphe suivant En effet, l'invention a pour but de réaliser un ensemble d'installations à cycle intégré qui comporte aussi l'utilisation des boues rouges, servant donc de matière première à la fabrication du fer qu'elles contiennent, dans des installations sidérurgiques qui utilisent elles aussi à cet effet des quantités notables d'énergie électrique, et en outre, et surtout une centrale thermo-électrique à vapeur et à récupération partielle qui produit cette énergie également au moyen de la vapeur fournie à des consommateurs précisés plus loin, cette énergie ayant un prix de revient inférieur à celui de l'énergie produite autrement par d'autres centrales électriques. Aussi, l'invention a pour objet un ensemble d'installations à cycle intégré qui comporte la fabrication de l'alumine à partir de la bauxite et de l'aluminium à partir de l'alumine, ensemble caractérisé aussi par le fait qu'une centrale thermo électrique-unique et en-particulier à récupération partielle fournit toute l'énergie électrique nécessaire à la fabrication de l'alumine, de l'aluminium élémentaire et de ses dérives - c'est-à-dire des produits semi-travaillés et travaillés d'alummium et de ses alliages - de la soude caustique, du fer et des produits sidérurgiques tirés des boues rouges0 La centrale susdite sera également en mesure de produire de l'énergie avec récupération, soit au moyen de la vapeur amenée à moyenne et basse pression à la fabrication de l'alumine, comme indiqué dans la demande de brevet français NO 69 1-8069, du 2 Juin 1969, au nom du Demandeur, soit en par ticuliér au moyen de la vapeur à basse pression envisagée dans la présente invention et indiquée sur le schéma annexé, c'està-dire pour le séchage de la bauxite, 23, des boues rouges, EFR, et aussi de ltalumine hydratée humide, En1, peu avant son arrivée aux fours de calcination CÀ, auquel cas, à cette vapeur à basse pression s'ajoute l'énergie électrique produite par récupération, relativement à ce qui se produit dans le procédé de la demande citée, par laquelle, comme il est opportun de le répéter, on récupère également de la chaleur par préchauffage de l'eau qui alimente les générateurs de vapeur et on réalise ainsi une double économie sur la consommation de combustible de la centrale. Donc, en définitive, c'est-à-dire en appliquant la demande de brevet susdite et la présente invention, on fait une économie sur le coût du combustible, d'une part par suite de la récupération de chaleur dans la fabrication de l'alumine, d'autre part et surtout dans la production avec récupération partielle de l'énergie électrique, étant donné la moindre consommation spécifique de chaleur par kWh produit au moyen de la vapeur à moyenne et basse pression fournie aux consommateurs mentionnés plus haut. Il est donc tout à fait évident que, meme séparément de l'invention selon la demande susdite, la seule: énergie électrique produite avec récupération au moyen de la vapeur à basse pression qui sert à sécher la bauxite, les boues rouges, 11 alumine hydratée humide, est entièrement propre à la présente invention. Une chose non seulement opportune mais indispensable, puisqu'elle constitue une caractéristique et un avantage économique notable procuré par l'ensemble d'installations dont il s' agit, est que, l'énergie électrique produite étant très supérieure à celle qui est nécessaire à la seule fabrication électrolytique de l'aluminium, plus grande doit etre la puissance installée dans la centrale et plus faible sera, également, le prix de revient du kWh produit par celle-ci, y compris en ce qui concerne les amortissements et les frais généraux c'est un fait universellement connu et, pourrait-on dire, une loi naturelle dans les centrales thermo-électriques à vapeur que lorsque la puissance installée augmente, toutes choses égales d'ailleurs évidemment, les amortissements et frais gdné- raux qui grèvent le prix du kWh sont réduits. En définitive, le prix de revient du kWh produit est donc réduit, d'une part, par suite de la moindre consommation de combustible qui résulte de la récupération partielle mentionnée plus haut, autre part, parce que l'on réduit les amortissements et les frais généraux relativement à une centrale thermo-électrique à vapeur de moindre puissance c'est-à-dire engendrant seulement l'énergie électrique nécessaire à la fabrication électrolytique de l'aluminium élémentaire. Aux fins d'illustration, le dessin annexé montre le schéma élémentaire du cycle intégré selon l'invention, qui comprend aussi- celui de la demande déjà citée. Dans ce schéma, la centrale thermo-électrique à récupération partielle OTE produit de l'énergie électrique avec récupération d'une part, grâce aux sauts thermiques entre l'enthalpie de la vapeur à très haute, haute et moyenne pression, surchauffée et resurchauffée, qui entre et rentre dans la turbine et l'enthalpie de la vapeur obtenue à moyenne et basse pression c'est-à-dire à des pressions constantes et fournie aux consommateurs déjà mentionnés et indiqués sur le schéma annexé, d'autre part, grace au fait que tous les prélèvements de vapeur sont accrus, à des pressions variables de la turbine. Ainsi, le débit de vapeur est encore réduit ainsi que la perte de chaleur qui en résulte dans le condensateur, la consommation spécifique de chaleur par kWh produit est notablement réduite en définitive, et par suite, le prix de revient du kWh qui est inhérent au combustible. La vapeur à moyenne pression et celle à basse pression sont envoyées aux consommateurs susdits au moyen des tuyauteries également indiquées sur le schéma, donccelle.de la demande déjà citée et en particulier, celles à. basse pression envisagées par la présente invention pour le séchage de la bauxite, des boues rouges et de l'alumine hydratée humide. Dans l'installation A1 de fabrication d'alumine, on a besoin de quantités notables de chaleur contenues dans la vapeur à moyenne et basse pression provenant de. la centrale, d'une part, pour l'attaque de la bauxite d'autre part, pour la-concentration de la soude caustique diluée ; la majeure partie de ces quantités n'est pas perdue mais récupérée, puisqu'elle est envoyée à la centrale par les tuyauteries également indiquées sur le schéma, parcourues par de l'eau à température élevée par suite de la chaleur récupérée dans la concentration de la soude caustique diluée, et par une autre eau ou encore un fluide différent, à température plus élevée que l'eau précédente, par suite de la récupération de chaleur dans l'attaque de la bauxita les deux fluides à température différente cèdent dans la centrale, à l'eau d'alimentation des générateurs de vapeur, la chaleur récupérée dans la fabrication d'alumine dont la consommation spécifique de chaleur, en calories consommées par kg de produit, est réduite. On répète que ces tuyauteries, comme celles à vapeur à moyenne et basse pression, font partie intégrante de la demande susdite. La centrale mentionnée assure encore la fourniture de l'énergie électrique nécessaire aux différentes productions, telles quelles sont représentées, qui constituent l'ensemble d'installations dont il s'agit,c'est- à-dire celles qui sont indiquées par F pour la fabrication du fer et de produits sidérurgiques à partir des boues rouges, par A2 pour la fabrication électrolytique de l'aluminium primaire et des produits semi-travaillés et travaillés d'aluminium et de-ses alliages, par S pour la fabrication électrolytique de la soude caustique et par conséquent du chlore à partir du chlorure de sodium. Pour simplifier la représentation, et étant donné que leur fonction est évidente, on n'a pas indiqué sur le schéma les lignes de distribution de l'énergie électrique aux différents consommateurs ni les tuyauteries de retour à la centrale des condensations inhérentes au séchage de la bauxite, des boues rouges et de l'alumine hydratée humide0 Il faut enfin souligner qu'avec l'invention, on réalise des économies sur toutes les productions qui constituent le cycle intégré, non seulement parce qu'on économise sur le combustible, sur énergie électrique et aussi sur les amortissements et frais généraux, mais enfin, parce qu'on économise sur d'autres dépenses résultant de la gestion de l'ensemble des installations, étant donné qu'elles sont inférieures aux dépenses correspondantes de gestion de chaque installation indépendamment des autres. REVENDICATIONS 1. - Installations à cycle intégré pour la fabrication d'alumine et d'aluminium à partir de la bauxite, caractérisée par le fait qu'elle permet de fabriquer dans une seule centrale thermo-électrique à vapeur et à récupération partielle l'éner- gie électrique nécessaire à la fabrication de l'alumine, à la fabrication électrolytique de l'aluminium élémentaire et de ses dérivés, produits semi-travaillés et travaillés d'aluminium et de ses alliages, et à la fabrication du fer et de ses dérivés ou produits sidérurgiques, en utilisant pour cette récupération la vapeur à moyenne pression nécessaire à l'attaque de la bauxite et la vapeur à basse pression servant à la concentration de la soude caustique diluée, au séchage de la bauxite, au séchage des boues rouges, au séchage de l'alumine hydratée avant calcination, et d'envoyer à la centrale tbermo-électrique la chaleur récupérée dans l'attaque - de la bauxite et dans la concentration de la soude caustique diluée dans la fabrication de l'alumine, cette chaleur étant véhioulée par des fluides intermédiaires, eau ou fluides d'autre nature, à haute température, et cédée, dans la centrale, à l'eau d'alimentation des générateurs de vapeur. 2. - Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la-centrale thermo-électrique est conçue pour fournir aussi l'énergie électrique nécessaire à l'électrolyse du chlorure de sodium pour la fabrication de chlore et de soude caustique, cette dernière servant à la fabrication de l'alumine à partir de la bauxite. 3. - Installation caractérisée par le fait que dans tous les cas l'énergie électrique à récupération est produite seulement au moyen de vapeur à basse pression servant au séchage de la bauxite, des boues rouges et de l'alumine hydratée humide.