Brevet FR2134455A1 — publié le 19721208

i 2134455 . L'invention concerne un procédé pour récupérer les chlorures de fer d'un courant de mélange gazeux en condensant premièrement une part importante des chlorures ferreux du courant gazeux puis en assurant une récupération complète des chlorures de fer en convertissant les chlorures ferreux restants en chlorures ferriques , en prenant ces chlorures ferriques sous forme d'un complexe liquide de chlorure ferrique et d'un chlorure d'un métal alcali . Le procédé selon l'invention est utile pour la récupération des chlorures de fer qui constituent un produit secondaire présent dans le courant gazeux venant d'un appareil à chlorer utilisé pour l'enrichissement de minerais titanifères et pour prévenir la pollution atmosphérique usuellement associée à. de tels procédés. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'une forme préférée de l'invention. L'enrichissement de minerais titanifères utilisant du chlore, par exemple, comme le décrit MUSKAT dans le brevet américain 2. 184. 884, produit un courant gazeux contenant des taux variables de chlorure ferreux et de chlorure ferrique à l'état vapeur avec du bioxyde de carbone, de l'azote, etc. . Il est souhaitable d'enlever ces chlorures de fer du courant gazeux, non seulement du point de vue de la pollution atmosphérique, mais aussi d'un point de vue économique car cela vaut la peine de récupérer les chlorures de fer aussi bien pour leur titre en chlore que pour leur titre en fer. La condensation du chlorure ferrique sous forme d'un complexe liquide est aussi utile car on a trouvé qu'il était difficile de condenser , à 1 échelle commerciale, du chlorure ferrique, et cela parce qu'il est aisément volatil au point de mélange^provoquant l'obstruction du condenseur et des tuyauteries associées. Un des objets de l'invention est d'éliminer ces inconvénients en procurant un procédé dans lequel on récupère tous les chlorures de fer d'un courant gazeux, économiquement et sans obstruer les zones de passage du gaz. Les autres buts de l'invention apparaîtront évidents lorsqu'on aura décrit l'invention. Le procédé qui est le sujet de l'invention comprend premièrement la condensation d'un large proportion du chlorure ferreux du courant gazeux par refroidissement puis la chloration de pratiquement tout le chlorure ferreux restant dans -le courant gazeux avec du chlore de façon à former du chlorure" ferrique. Le chlorure ferrique est ensuite amené à réagir avec du 72 14500 2 2134455 chlorure de sodium et du chlorure ferrique qui est refroidi à une température de l'ordre de 200 à 160°C, puis collecté sous forme liquide et recyclé dans un deuxième étage du procédé. Le complexe de chlorure ferrique et de chlorure de sodium a son point de fusion à 159°C ce qui est bien en-des-5 sous de chacun des points de fusion du chlorure ferrique ou du chlorure de sodium. Sa pression de vapeur est de 2, 7 mm de mercure à 5 60°C ce qui celle de est beaucoup plus bas que/chacun des deux composants et, de façon inattendue, il est stable et facilement constituée aux hautes températures. Ses caractéristiques le rendent très utile dans le second étage du procédé. 10 La figure 1 représente un appareil typique à double voie dans lequel le réacteur de chloration 1 est équipé de plusieurs tubes d'arrivée 22 de chlore. La réaction d'un mélange fluide de minerai titanifère et de carbone 21 avec du chlore produit des chlorures de fer à l'état vapeur, du bi-oxyde de carbone , de l'azote , et d'autres gaz qui sont envoyés à travers le 15 système d'échappement 2 dans un premier étage 3 de l'échangeur ou écïr'n-geur à double courant. Une partie des chlorures de fer, principalement le chlorure ferreux, 2 3, est condensée dans ce premier étage et collectée dans le récupérateur 4 et évacuée par le tuyau 6. Du NaCl est introduit dans les gaz à la partie supérieure de l'appareil ^''ù.ne conduite d'arrivée 8 tandis 20 que le chlore est introduit par la conduite d'amenée 7. Les chlorures de fer restants sent condensés sous forme de NaFeCl^ dans le deuxième étage 9, puis le NaFeCl ,25, est collecté sous forme liquide, dans le récupéra-teur 11 et peut éventuellement être recyclé, à l'aide d'une pompe, 14, par la ligne 12, au commencement du deuxième étage. La partie intérieure du 25 deuxième étage, 9, est habillée d'une couche de NaFeCl^, 24, Les gaz d'échappement tels que CO^ , etc. . sont retirés par la conduite de sortie 13. En construisant l'appareil verticalement, le procédé présente les mêmes avantages qu'on trouvait dans la demande de brevet américain intitulé "Condenseur annulaire" dont cette invention constitue une suite. 3 0 Le procédé est gouverné, dans sa; réalisation, par les points d'é- - bullition et de fusion du chlorure ferreux, du chlorure ferrique et du NaFeCl 4 qui sont comme indiqué : Foint de fusion Point d'ébullition Chlorure ferreux 677° C 950° C Chlorure ferrique 3 05° C 309° C 35 Na.FjeCl4 "L59° C 500° G 72 14500 2134455 Le matériau de construction de l'échangeur réfrigérant à double conduite peut être de l'acier inoxydable en brique garnie d'acier ou même en fonte grise, sous réserve que les surfaces métalliques ^/^^gardées suffisamment froides pour qu'un chlorure sous forme solide atteigne la couche 5 protectrice. Dans une forme de l'invention, le chlorateur avait un diamètre intérieur de 1, 65 m et envoyait les gaz chauds depuis le réacteur dans une section de passage verticale de 6 m de haut et de 15, 5 cm de diamètre . On envoyait 1, 7 m3 de chlore et 2,5 m3 d'air et un mélange de 20% de coke et 80% de minerai titanifère ayant approximativement 55% de TiO^ et 43% 10 de FeO, la chloration ayant lieu à 1025°C. Les gaz quittant le réacteur étaient à une température de 98 0°C. Le premier étage était refroidi grâce à de l'air et avait une température périphérique de 725°C à 710°C dans la partie basse. Les gaz dans le premier étage perdaient la majeure partie du chlorure ferreux sous forme condensée avant d'atteindre le sommet de l'ap-15 pareil. Les températures de la périphérie du second étage s'étageaient entre 450° et 250°C et le NaFeCl^ y était condensé. Comme la réaction FeCl^ + 1/2 Cl^ donne FeCl^ est réversible et exothermique, on pousse la réaction vers la droite en convertissant le FeCl^ en NaFeCl^ et également en enlevant de la chaleur au condenseur. Ainsi donc, on a noté une amélioration 20 lorsque de l'eau passé à l'extérieur de là deuxième conduite de façon à favoriser le transfert de chaleur. Dans la première conduite, on favorise la condensation du chlorure ferreux en procurant à l'extérieur du premier étage, des ailettes de refroidissement ou un refroidissement par eau. L'invention est utile pour récupérer à la fois le chlorure ferreux 25 et le chlorure ferrique non seulement pour diminuer la pollution atmosphérique mais aussi pour permettre la récupération de chlore. Le procédé peut être mis en oeuvre en plaçant le deuxième étage directement au-dessus du premier dans une conduite simple continueet dans ce cas, le NaFeCl^ refluera à partir du point milieu. 30 Dans les cas où le réacteur produit des gas ayant une concentration en FeCl^ plus élevée, il n'est pas nécessaire d'ajouter du chlore et il y a suffisamment de NaFeCl^ pour dissoudre FeCl^ et l'enlever du courant gazeux sous forme de FeCl_ sans qu'il soit oxydé en FeCl . Le ^dans FeCl^ constitué dans le réacteur réagira avec le NaCl ajouté la conduite 35 pour former du NaFeCl^ et en plus du FeCl^ dissoudra du NaFeCl^ « par ces 72 14500 4 2134455 n®yens on enlève tous les chlorures de fer du courant gazeux ou par réaction ou par dissolution. On a donné la précédente description afin de bien comprendre l'invention et pour sa clarté mais il est évident que l'invention n'est pas limitée aux détails précis montrés et décrits. 72 14500 5 2134455 REVENDICATIONS 1. - Procédé de récupération de chlorures de fer sous forme gazeuse caractérisé en ce qu'on condense lesdits gaz en deux étapes, ladite première étape comprenant la condensation des chlorures ferreux dans une conduite ayant 5 des moyens extérieurs de refroidissement et ladite seconde étape comprenant l'addition de chlorure de sodium afin de former un complexe de -chlorure de fer sodique condensé dans une seconde conduite refroidie extérieurement. 2. - Procédé de récupération des chlorures de fer d'un courant gazeux dont la température est supérieure à 980°C, selon la revendication 1, caractérisé dans -0 en ce que'la première conduite refroidie extérieurement, la température du courant gazeux est réduite vers 675-900°C et qu'on récupère du chlorure ferreux liquide et que dans la deuxième conduite on introduit du chlore de façon à oxyder le chlorure ferreux résiduel et on ajoute du chlorure de sodium de façon à former un chlorure ferrique sodique complexe. 15 3. - Procédé de récupération des chlorures de fer d'un courant gazeux, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le courant gazeux comporte d'autres gaz en plus du chlorure ferreux, qu'on refroidit ledit courant gazeux entre 98 0 et 675 °C en en enlevant le chlorure ferreux liquide et on refroidit ensuite ledit courant gazeux mis en contact 20 avec du chlore et du chlorure de sodium ou un sel complexe de chlorure de sodium et de chlorure de fer. 4. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes pour la condensation des chlorures de fer d'un courant gazeux mixte à 980-1100° C caractérisé en ce qu'il comprend premièrement un refroidissement du cou-25 rant gazeux à 675-900°C, puis l'addition de chlore et de chlorure de sodium ou d'un sel complexe de chlorure ferrique et de chlorure de sodium et le refroidissement dudit courant gazeux à 675-185 °C.