Brevet FR2045694A1 — publié le 19710305

La présente invention concerne les procédés d'obtention de l'alumine et de sels phosphorés à partir du minerai de phosphate d'alumine. Oncoenait déjà des procédés d'obtention de l'alumine et de sels phosphorés à partir du minerai de phosphate d'alumine, procédés dans lesquels on traite ledit minerai par une solution d'alcali à des températures'élevéès, on divise la pulpe ainsi obtenue en une phase solide et une phase liquide, -qnextrait'de-la phase liquide l'hydroxyde d'aluminium et les sels phosphorés et on calcine l'hydroxyde d'aluminium0 Ainsi, par exemple, on connait un procédé d'obtention de 1 'alumine et du phosphate de sodium ou de calcium à partir du minerai de phosphate d'alumine, procédé dans lequel on traite ledit minerai par une solution de soude caustique à la température de 800C, on épaissit la pulpe obtenue, et on précipNedans la phase liquide, qui est une solution d'aluminate et de phosphate de sodium, par cristallisation ou par traitement à la chaux, le phosphate de sodium ou le phosphate de calcium respectivement. On décompose l'aluminate de sodium demeuré dans la solution, on isole par épaississement de la pulpe obtenue l'hydroxyde d'aluminium et on le calcine. On connaît également un procédé d'obtention de l'alumine et du phosphate de calcium et de sodium à partir du minerai de phosphate d'alumine, procédé dans lequel on traite ledit minerai par une solution de soude caustique en présence de chaux à une température de 280 à 2900C. On filtre la pulpe obtenue, en séparant le précipité de phosphate de calcium et de sodium, et on isole par cristallisation à partir du filtraF l'aluminate de sodium. On dissout ensuite l'aluminate de sodium dans l'eau, on le décompose, et, on isole par épaississement à partir de la pulpe obtenue l'hydro- xyde d'aluminium, que l'on calcine. On connaît en outre un procédé d'obtention de l'alumine et du phosphate de potassium ou de l'alumine, du phosphate de calcium et du chlorure de potassium à partir du minerai de phosphate d'alumine, procédé dans lequel on mélange ledit minerai avec de la potasse ou de la potasse caustique, on calcine à la température de 7000C et on traite par une solution de potasse caustique dans un autoclave sous des pressions comprises entre 5 et 8 atm. On épaissit la pulpe obtenue, et on isole par un moyen connu, à partir de la phase liquide, l'hydroxyde d'aluminium, que l'on calcine. En ajoutant du chlorure de calcium, on précipite le phosphate de calcium dans la solution-mère. On sépare le précipité de la solution, et on cristallise dans cette dernière, par évaporation, le chlorure de potassium. En outre, on plut directament soumettre.1a solution mère à l vaporation (s-ans addition de chlorure de c,alciu;), en isolant ainsi le phosphate de potassium. Les inconvénients des procédés connus résident-dans les pertes importantes d'alcali entraîné par les schlamms au cours de la lixiviation du minerai de phosphate d'alumine, une consommation élevée de chaux, l1obtention, avec l'alumine, de sels phosphorés, notamment du CaHPO4, Ca(P04)2, qui. ne présentent pas d'intérêt pratique, ou bien du phosphate de potassi., produit d'une plus grande valeur, mais dont l'obtention nécessite -des températures élevées et un matériel complexe (en cas de calcination du minerai de phosphate d'alumine avec la potasse ou la potasse caustique). La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients précités. Elle vise un procédé permettant de réduire considérablement les pertes d'alcali au cours de la lixaviation du minerai de phosphate d'alumine, d'éviter d'utiliser la chaux et d'obtenir, outre l'alumine, un sel phosphoré de valeur, à savoir le phosphate de potassium, cela avec des températures plus basses et un matériel moins complexe, par exemple celui du procédé Bayer utilisé pour la préparation de l'alumine. Le problème ainsi posé est résolu du fait que dans le procédé de préparation de l'alumine et de sels phosphorés à partir du minerai de phosphate d9alumine,procédé dans lequel on traite ledit minerai par des solutions d'alcalis à des températures élevées, on divise la pulpe obtenue en une phase solide et une phase liquide, on extrait de la phase liquide l'hydroxyde d'aluminium et les sels phosphorés, et on calcine l'hydroxyde d'aluminium, selon l'invention on utilise en tant qu'alcali la potasse caustique, en- obtenant finalement,- en tant que sel phosphoré, le phosphate de potassium. l'utilisation de la potasse caustique permet d'obtenir, par lixiviation -avec agitation, une-solution d'aluminate et de phosphate de potassium (phase liquide) à-basse teneur en silice et d'éviter ainsi les pertes d'alcali à 1'étape de lixiviation. I1 est recommandé d'effectuer le traitement du minerai de phosphate d'alumine par la solution de potasse caustique dans les conditions suivantes: teneur en oxyde de potassium comprise entre 200 et 550 g/l, module caustique calculé allant de 1,3 à 8, températures comprises entre 80 et 160la. Be procédé de préparation de l'alumine et du phosphate de potassium à partir du minerai de phosphate d'alumine est mis Le minerai de phosphate d'alumine est traité par une solution de potasse caustique (lixiviation avec agitation) pendant 10 à 60 mn, dans les conditions indiquées ci-dessus en ce qui concerne la teneur de la solution en oxyde de potassium, le module caustique calculé et la température. Le minerai de phosphate d 'alumine contient en tant que constituants principaux(% en poids: A1203 16 à 32, P2 05 10 à 28, Si02 22 à 57, le reste étant de l'eau et des oxydes de différents métaux, nota-it; du fer, du sodium et du calcium. ja pulpe résultant du traitement par l'alcali est divisée en une phase solide (résidus non dissouts) constituée essentiellement par 1 à 3% en poids de Au203,; 0,5 à 1% en poids de P205 et 58 à 70% en poids de SiO2, et en une phase liquide qui est une solution d'aluminate et de phosphate de potassium ayant la composition suivante (g/l): K20 220 à 548, A1203 45 à 65, P205 60 à 82, SiO2 O, 17 à 0,32. La division de la pulpe en phases peut être effectuée par épaississement ou par filtration de celle-ci. La phase solide (boue) peut être utilisée, après un lavage préliminaire à l'eau, pour la préparation du ciment. A partir de la solution d'aluminate et de phosphate de potassium on isole les cristaux d'aluminate de potassium par cristaux lisation sélective, le taux de cristallisation de l'oxyde d'aluminium étant de 78 à 84%, ou bien on isole les cristauxd'aluminate et de phosphate de potassium par cristallisation combinée, le taux de cristallisation de l'oxyde d'aluminium étant de 75 à 80% et celui du pentoxyde de phosphore- étant de 76 à 79%. Avant de procéder à la cristallisation sélective, on réduit préalablement la solution par évaporation jusqu'à ce que les teneurs en constituants atteignent les valeurs suivantes (en g/î): K2O 648 à 720, A1203 90 à 114, P205 52 à 70 et avant la cristallisation combinée on évapore de façon- à obtenir les concen tration suivantes (en g/l):E20 648 à 70Q, Al2o3 9 à t14, P2 5 150 à 175. La vapeur secondaire provenant de l'évaporation est utilisée pour le chauffage de la pulpe pendant la lixiviation avec agitation. Dans-la solution réduite par évaporation on effectue la cristallisation à des températures comprises entre 30 et 600C en présence d'une amorce d'aluminate de potassium(en cas de cristalli- sation sélective) ou de phosphate de potassium (en cas de cristallisation combinée) en proportion de 3% du poids de la solution réduite par évaporation. La teneur admissible de ladite solution en oxyde de sodium est comprise entre 20 et 30% (proportion molaire) par rapport à la quantité totale d'alcali contenu dans cette solution. Ensuite, les cristaux d'aluminate de potassium (après la cristallisation sélective) ou le mélange des cristaux d'aluminate et de phosphate de potassium (après la cristallisation combinée) sont séparés de la solution-mère, par exemple par essorage, et dissouts dans l'eau provenant du rinçage de l'hydroxyde d'aluminium (la préparation et le rinçage de l'hydroxyde d'aluminium sont décrits ci-dessous). On décompose l'aluminate de potassium, on -isole par filtration ou par épaississement à partir de la pulpe obtenue l'hydroxyde d'aluminium, on le lave à l'eau et on calcine, en obtenant l'alumine. Be rendement en alumine se chiffre par 90 à 95% de sa concentration dans le minerai, évaluée en A1203. Après la séparation de l'hydroxyde d'aluminium, on réduit par évaporation la solution-mère et on effectue la cristallisation du phosphate de potassium à une température de 30 à 45oCen présence d'une amorce de phosphate de potassium engagé à raison de 3 du poids de la solution réduite par évaporation. l'e rendement en pentoxyde de phosphore, sous forme de phosphate de potassium, est de 94 à 98% par rapport à la teneur du minerai en pentoxyde de phosphore. L'veau provenant du lavage de la boue et les solutions-mères restées après la séparation des cristaux d'aluminate de potassium ou d'aluminate et de phosphate de potassium, ainsi qu'après la séparation des cristaux de phosphate dtpotassium, sont mélangées et recyclées à l'étape initiale du processus en vue du traitement d'une nouvelle partie du minerai de phosphate d'alumine. La composition de la solution recyclée est la suivante (en g/l): K20 200 à 550, A1203 7 à 42, P205 23 à 91, SiC20,17 à 0,32. Pour une meilleure compréhension de la présente invention, elle est décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation du procédé de préparation de l'alumine et du phosphate de potassium à partir du minerai de phosphate ~ d'alumine. Exemple On traite pendant une heure le minerai de phosphate d'alumine par une solution de potasse caustique avec une teneur en oxyde de potassium de 250 g/l, un module caustique calculé de 4,5 et à une température de 800C. Ledit minerai présente la composition suivante (% en poids Al203 27,5 , P205 20,5 , Si02 25 , Fe20g 4,2 , CaO 4,05, Na20 1,9 , i 2 2,1 , H20 12 , autres 2,75* La pulpe résultant du traitement par l'alcali est divisée par épaississement en une phase solide (boue) constituée essentiellement de 1% en poids de Al2O3 , 0,5 en poids de P205 et 60% en poids de SiO2 , et en une phase liquide qui est une solution d'aluminate et de phosphate de potassium ayant la composition suivante (g/l): K20 249, Al203 50, P205 64, SiO2 0,17. Be taux de passage en solution est de 96% pour Al203 et de 98go pour P205 par rapport à leurs titres dans le minerai. Le schlamm est lavé à l'eau, tandis que ladite solution est soumise à une filtration de contrôle puis évaporée jusqu'à ce qu'elle contienne (en g/l): K20 720 , A1203 114, P205 70. Dans la solution réduite par évaporation on effectue la cristallisation de l'aluminate de potassium à une température de 450C en présence d'une amorce d'aluminate de potassium engagé à raison de 3%, en poids,de la solution réduite par évaporation. Be taux de passage de l'oxyde d'aluminium à l'état cristallin est de 75%. Ensuite, on sépare par essorage les cristaux d'aluminate de potassium de la solution-mère, on les dissout dans l'eau de lavage et on décompose aluminate de potassium. On isole par épaississement de la pulpe obtenue l'hydroxyde d'aluminium, on le lave à l'eau et on le calcine, en obtenant l'alumine. Be rendement en alumine est de 92% par rapport à a concentration dans le minerai, évaluée en Al203. On réduit par évaporation la solution-mère restée après la séparation de lthydroxyde d'aluminium et on cristallise dans cette solution le phosphate de potassium, en opérant à une température de 30 C en présence d'une amorce de phosphate de potassium engagé à raison de 3%, en poids, de la solution réduite par évaporation. Le rendement en pentoxyde de phosphore, sous forme de phosphate de potassium, est de 95,5% par rapport à la teneur du minerai en pentoxyde de phosphore. l"eau provenant du lavage du schlamm et les solutions-mères restées après la séparation des cristaux d'aluminate et de phosphate de potassium sont recycles à tape de lixiviation avec agitation. Bien entendu, l'invention n1 est nullement limitée aux modes de réalisation décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi aue leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. REVEND I O AT 10 N 1. Un procédé de préparation de l'alumine et de sels phosphorés à partir du minerai de phosphate dtalumine, du type consistant à traiter ledit minerai par une solution d'alcali à des températures élevées, à diviser la pulpe obtenue en une phase solide et une phase liquide, à extraire de la phase liquide l'hydroxyde d'aluminium et les sels -phosphorés et à calciner l'hydroxyde d'aluminium, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on utilise, en tant qu'alcali, la potasse caustique, en obtenant finalement, en tant que sel phosphoré, le phosphate de potassium. 2. Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue le traitement du minerai de phosphate d'alumine par une solution de potasse caustique contenant 200 à 500 g/l d'oxyde de potassium, le module caustique calculé étant compris entre 1,3 et 8 et les températures entre 80 et 1600C, 3. L'alumine et le phosphate de potassium obtenus à partir du minerai de phosphate d'alumine, caractériséaen ce qu'ils sont obtenus par le procédé consistant à traiter ledit minerai par une solution de potasse caustique à des température élevées, à diviser la pulpe obtenue en une phase solide et une phase liquide, à extraire de la phase liquide l'hydroxyde d'aluminium et les sess phosphorés et à calciner l'hydroxyde d'aluminium. 4. L'alumine et le phosphate de potassium caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2.