Brevet FR2081799A1 — publié le 19711210

La présente invention concerne la production électro-lytique de l1aluminium, et plus particulièrement la récupération des f luorurès g@zeux et solides ainsi que d'autres gaz et autres matières solides finement divisées dans les gaz résiduels dégagés 5 pendant la production de l'aluminium par électrolyse de sels fondus. Il est courant que chaque cellule électrolytique comporte une hotte qui permet aux gaz résiduels, aux matières solides entraînées, et à un grand volume d'air d'être aspirés par 10 des conduits jusqu'à une installation d'épuration. Cette ins- •z tallation peut avoir à traiter 30 000 à 60 000 m /m de gaz et d'air contenant des fluorures dont la concentration n'est que de 50 à 100 rng/m^ (40 à 80 ppm en poids). On utilise souvent des précipitateurs électrostatiques 15 pour la séparation des gaz et des matières solides entraînées, mais lorsque des volumes importants des gaz doivent être traités, leur mise en oeuvre est coûteuse. On sait également utiliser des sacs filtrants pour séparer les matières solides des gaz. Dans les deux cas, les mêmes volumes importants de gaz doivent 20 alors être traités pour éliminer les gaz résiduels. Les gaz résiduels et, en particulier les fluorures gazeux, sont d'habitude absorbés par l'eau d'un épurateur dans lequel l'eau peut soit s'écouler vers un égout, soit être traitée par un procédé de récupération des fluorures. 25 Dans le brevet canadien n° 613 352, on décrit un pro cédé de récupération des fluorures gazeux des gaz résiduels dégagés par les cellules d'électrolyse destinées à la production de l'aluminium à partir d'alumine dans des bains de fluorures fondus. 0e procédé consiste à faire passer un courant de gaz 30 dont la température est inférieure à 200°G et qui contient *Z moins de 883 mg/m de fluorures gazeux à travers une couche perméable et absorbante d'alumine poreuse dont la perte au feu est inférieure à 1,5 à 10 pour cent, la durée du passage à travers ladite couche étant inférieure à 1 seconde. Le brevet 35 canadien décrit, de plus,' la couche absorbante d'alumine poreuse qui est appliquée sous la forme d'un revêtement de la surface d'un sac filtrant classique et il indique que la perte au feu avantageuse de la couche d'alumine est de 2 à 8 pour cent et que les dimensions de ses particules sont inférieures à 0,043 mm. 40 Dans le procédé mis en oeuvre, les sacs filtrants revêtus 71 08022 2 2081799 d'alumine emprisonnent les particules de fluorures solides et l'alumine absorbe les fluorures gazeux. À des intervalles appropriés» l'alumine est séparée par sécouage des sacs et elle est renvoyée à la cellule électrolytique de manière à. récupé-5 rer le fluor. Cependant, on admet que si la perte au feu de l'alumine utilisée pour le procédé e3t inférieure à 1,5 pour cent, une quantité supérieure à 70 pour cent de tout fluorure gazeux qu'elle a basorbé est facilement perdue et, de ce fait, ne peut être renvoyée à la cellule d'électrolyse. 10 On sait que la présence d'eau dans l'alumine d'une cellule d'électrolyse utilisée pour la production d'aluminium, réduit son rendement et c'est la raison pour laquelle on utilise en général dans la cellule de l'alumine qui a été calcinée de manière à amener sa teneur en eau résiduelle à une valeur très 15 faible, c'est-à-dire une perte au feu de 1,5 pour cent ou moins à 200 - 1100°C. En conséquence, la présente invention concerne un procédé pour la production électrolytique de l'aluminium qui consiste à aspirer les gaz dégagés de la cellule d'électrolyse à 20 travers une couche d'alumine dont la valeur de la perte au feu est inférieure à 1,5 pour cent et dont la surface est d'au moins 50 m2/g. De préférence, la valeur de la perte au feu de l'alumine de la couche est inférieure à 1,5 pour cent et sa surface 25 est supérieure à 100 in /g, mais en variante, sa perte au feu peut être inférieure à 1 pour cent et sa superficie de surface supérieure à 50 m2/g. A titre d'exemple, on a décrit ci-après un mode d'exécution du procédé suivant l'invention en liaison avec le 30 dessin annexé dans lequel : la figure 1 est une courbe de la superficie de surface en m /g d'alumine tracée en fonction du rendement d'absorption de l'alumine à 70°C, représenté sous la forme du pourcentage en poids d'acide fluorhydrique que l'alumine absorbe dans un 35 courant gazeux contenant .50 ppm d'acide fluorhydrique avant que le rendement moyen ne tombe à une valeur inférieure à 95%, et' La figure 2 est un graphique dans lequel la valeur de la perte au feu de l'aluminium, représentée par un pourcentage en poids, est tracée en fonction du rendement d'absorption 40 de l'alumine à 70°C représenté de la même manière que sur la 71 08022 3 2081799 figure 1. le procédé de l'invention est basé sur les résultats de recherches gui ont montré que le rendement d'absorption de l'acide fluorhydrique par l'alumine est proportionnel à sa sur-5 face. Ce fait est représenté sur la "figure 1. On a trouvé, de plus, que le rendement de l'absorption est indépendant des dimensions de particules de l'alumine. De plus, et comme on le voit sur la figure 2, ces recherches ont montré qu'il n'y a aucune corrélation entre le 10 rendement d'absorption de l'acide fluorhydrique par l'alumine et la valeur de sa perte au feu pour les concentrations de 50-100 mg/m d'acide fluorhydrique normalement dégagé des cellules d'électrolyse. Une alumine dont la superficie lui permet d'être un 15 absorbant efficace pour l'acide fluorhydrique et qui satisfait aux exigences normales permettant de l'utiliser dans une cellule d'électrolyse, c'est-à-dire une perte au feu inférieure à 1,5 pour cent, peut être préparée industriellement par la technique habituelle qui consiste à déshydrater ou à calciner 20 de l'oxyde d'aluminium hydraté à une température comprise entre 900° et 1000°C au lieu de la température plus courante de 1100-1200°C. l'alumine préparée de cette manière présente des caractéristiques nécessaires permettant une manipulation facile et, après avoir été utilisée comme absorbant de l'acide fluo-25 rhydrique, elle peut être chargée dans une cellule d'électrolyse de la même manière que la masse d'alumine de la cellule, sans autre traitement. En service, les gaz résiduels d'une cellule d'élec- •z trolyse, qui contiennent moins de 883 mg/m de fluorure gazeux 30 sont aspirés à travers une couche absorbante d'alumine poreuse présentant les caractéristiques indiquées, c'est-à-dire une perte au feu inférieure à 1,5 pour cent et une surface d'au moins 50 m /g. Dans un mode d'utilisation avantageux, la couche d'alumine est portée par les sacs filtrants d'une installa-35 tion de filtrage telle que celle décrite pour les procédés proposés auparavant. Afin de réduire à une valeur pratique la quantité d'alumine nécessaire pour un traitement satisfaisant des gaz résiduels dégagés, sa surface est au moins de 50 m /g et de préférence de -100 m2/g. 40 Le tableau suivant donne les caractéristiques d'alu 71 08022 4 2081799 15 mines A et B appropriées qui sont indiquées par les mêmes lettres que sur les figures 1 et 2. 10 Superficie de surface, m /g Perte au feu 200°-1100°C, pour cent Pourcentage retenu dans un tamis à mailles de 0,053 mm Pourcentage de la charge totale de la cellule nécessaire dans les sacs filtrants pour l'élimination de 95de la quantité totale de fluor Poids d'alumine, en kg/kg de fluorures gazeux pour une élimination de 95% Alumine A Qualité faible réduction 102 1 ,08 91 Alumine B Qualité réduction normale 58 0,74 90 30 11 40 20 Après avoir été utilisées comme absorbants du fluor, ces alumines ont été chargées dans une cellule d'électrolyse et on n'a observé à peu près aucun accroissement du fluor dégagé de la cellule. Le chauffage des alumines jusqu'à une température de 700°G dans l'air n'a pas produit de dégagement appréciable d'acide fluorhydrique. 71 08022 5 2081799 BBTffiUDICATIOHS 1. Procédé pour la production électrolytique de l'aluminium, caractérisé en oe qu'il consiste à aspirer les gaz dégagés de la cellule d'électrolyse à travers une couche d'alumine 5 dont la perte au feu est inférieure à 1 pour cent et dont la 2 surface est au moins de 50 m /g. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de la perte au feu de l'alumine de la couche est inférieure à 1,5 pour cent et sa surface est supérieure à 10 100 m2/g. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la vapeur de la perte au feu de l'alumine de la couche est inférieure à 1 pour cent et sa surface est supérieure à 50 m2/g. 15 4. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que l'alumine de la couche est préparée par déshydratation ou calcination d'oxyde d'aluminium hydraté à une température comprise entre 900°0 et 1000°C.