Brevet FR2137515A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne un perfectionnement au procédé pour l'ob tention de l'acide borique par stripping de solutions aqueuses de borates d'ammonium obtenues par attaque carboammonique de minerais borocalciques. Cette façon d'obtenir de l'acide borique en partant de colémanite a fait notamment if objet du brevet français 1 256 827 au nom de Larderello et d'une communication de G. Garbato, Mi Giorgini et G.P, Nencetti au 17ème Congrès International de Chimie Pure et Appliquée tenu à Munich du 30 août au 6 septembre 1959, (La Chimica e l'Industria, 42, n 1, janvier 1960). Selon ces auteurs, on obtient finalement une solution d'acide borique en introduisant la solution de borate d'ammonium, obtenue à l'attaque, dans une colonne de distillation à contre-courant d'une phase vapeur obtenue en maintenant le pied de cette colonne à l'ébullition ; par ce stripping, l'ammoniac se dégage en tête avec la vapeur et an soutire au pied une solution d'acide borique appauvrie en ammoniac. C'est à partir de cette solution qu'on cristallise finalement l'acide borique dans un appareil annexe. les auteurs signalent cependant, l'importance de réaliser une séparation convenable de l'ammoniac. En effet, lors de la cristallisation de l'acide borique, le rapport en poids : S ammoniac résiduel/acide borique dans la solution augmente. Ce rap- port doit rester inffrieur à 0,035 si l'on veut éviter que l'acide borique cristallisé ne soit souille par du pentaborate d'ammonium. Par exemple, si le rapport RN est de 0,02 à l'entrée du cristalliseur,le taux de cristallisation doit 8tre au plus égal à 43 %. Lorsque RN augmente au-delà de 0,02, le taux de cristallisation n'est plus acceptable industriellement, ainsi pour - = 0,03 à l'entrée de 1 cristallisation, le taux de cristallisation maximum ne doit pas dépasser 14 %, ce qui conduit alors à augmenter le volume d'eaux-mères recycles à la colonne de stripping.Il convient donc d'améliorer le stripping de l'ammoniac i Garbato et coll. ont suggéré, à cette fin, de travailler sous légère pression, ctest-b-dire d'élever la température de la colonne de stripping au-delà de 100 C. n s'avère effectivement possible, en élevant la température, d'abaisser RN jusqu'à une valeur telle que la cristallisation s'effectue avec. de bons ren dements en acide borique pur. Mais la Demanderesse a pu constater que la tem prrature de fonctionnement minimale à respecter dépendait de la teneur en H3BO3 de la solution dans la colonne de stripping. L'invention a donc pour objet un perfectionnement au procédé pour l'obten- tion d'acide borique par stripping des solutions aqueuses de borates d'ammonium obtenues par attaque carboammonique des minerais borocalciques caractérisé en ce que lesdites solutions aqueuses sont séparées de l'ammoniac quelles contiennent dans une colonne de stripping dont la température de fonctionnement minimale, au moins égale à 140 C, est fixée pour chaque teneur en H3B03 dans la colonne, conformément au diagramme de la figure 1 annexée, l'acide borique étant ensuite cristallisé par évaporation et refroidissement de la solution prélevée à la colonne de stripping0 Sur ce diagramme, les températures, en OC, figurent en ordonnées, les teneurs en SB03 en g/kg de solution dans la colonne, étant représentees en abscisses. Pour éviter de devoir véhiculer et évaporer des volumes de solution trop importants, on préfère que la teneur en acide borique dans la colonne de strip- ping soit d'au moins 125 g H3BO3/kg de solution, c'est pourquoi on désire que le stripping ait lieu à une température au moins égale à 1400C Avantageusement, on se maintient entre 150 et 200 C. Indépendamment du fait qu'on évite les cristallisations de pentaborate d'ammonium, lorsqu'on opère selon l'invention, la Demanderesse a pu constater également qu'on parvenait à réaliser une économie importante dans la quantité de vapeur nécessaire au stripping de l'ammoniac. Dans le diagramme de la figure 2 annexé, on a porté en abscisses la température de fonctionnement, en OC, et en ordonnées la quantité de vapeur consommée aux bouilleurs de la colonne de stripping, en kg/kg X3B03 produit, pour une solution de borate d'ammonium à l'entrée de la colonne contenant 160 g H3BO3/kg. La courbe I indique la quantité de vapeur nécessaire pour évaporer l'eau d'une telle solution jusqu'à cristallisation de l'acide borique. Ia courbe II indique la quantité de vapeur nécessaire au stripping de l'ammoniac ; elle montre que cette quantité de vapeur diminue nettement lorsque la temPérature augmente. A 1400C, vapeur à 4,5 ata, la vapeur à fournir au stripping correspond sensiblement à la quantité de vapeur nécessaire à la cristallisation de l'acide borique soit 5,8 kg/kg H3B03. Au delà de 1400C, par contre, à 1700C par exemple, le stripping n'exige plus que 2,62 kg de vapeur/kg H3BO3 produit. Dans ces conditions, la vapeur sortant de la colonne de stripping peut entre utilisée pour réchauffer la solution entrante et les eaux-mères de cristallisation recyclées à la colonne et/ou pour concentrer la solution sortie bouilleur. On peut également procéder par injection de vapeur vive dans la colonne. Exemple Ch a utilisé une installation conforme au schéma de la figure 3. La colonne de stripping A construite en acier recouvert de monel est maintenue à 1600C. Elle est alimentée en 1 par 5905 kg/h d'une solution de borate d'am monium provenant de l'attaque carboammonique de la colémanite dont la tempéra ture est de 70 C et qui contient 180 g H3BO3/kg et 45 g NH3/kg. Elle reçoit aussi en 2, 3158 kg/h dseaux-mères provenant de la cristallisation de l'acide borique, dont la température est de 370C et titrant 126 g H3BO3/kg et 4 g kg. Au pied dé la colonne A, on injecte 3522 kg/h de vapeur vive à 1600C (3). gn 4, en tête de oolonne s'échappent 1674 kg/h de vapeur à 1550C contenant 158 g NH3/kg. En 5, on obtient 10 911 kg/h d'une solution, à 1600C, contenant 134 g H3BO3/kg et 1,3 g NH3/kg. Dans l'évaporateur B, la vapeur amenée par la voie 4 donne, en 6, 1674kg/h de condensats à 1200C qu'on élimine. L'évapora tion produit, en 7, 2800 kg/h de vapeur à 105*C et, en 8, 8111 kg/h d'une solution à 105 C contenant 180 g H3BO3/kg et 1,8 g NH3/kg. Dans l'évaporateurcristalliseur C, la vapeur issue de 7 donne en 10, 2800 kg/h de condensats à 70 C en libérant, en 9, 3900 kg/h de vapeur à 40 C. la suspension de cristaux obtenue est envoyée dans l'essoreuse D, ainsi que 500 kg/h d1 eau de lavage à 20 C (11). On obtient, en 12, 1053 kg/h de cristaux, à 40 C, contenant 950 g H3BO3/kg. les eaux-mères 13 représentent, abstraction faite de lteau de lavage, un débit de 3158 kg/h contenant 145,6 g H3BO3/kg et 4,6 g NH3/kg. En 14, on purge 580 kg/h d'une solution contenant 126 g H3BO3/kg et 4 g NH3/kg,le restant des eaux-mères étant recyclé en 2 à la colonne,A. les cristaux d'acide borique obtenus ne contenaient pas d'ammoniac. REVENDICATIONS 1 - Perfectionnement au procédé pour l'obtention d1 acide borique, par stripping des solutions aqueuses de borates d1 ammonium obtenues par attaque carboammonique des minerais borocaîciques, caractérisé en ce que lesdites solutions aqueuses sont séparées de l'ammoniac qu'elles contiennent dans une colonne de stripping dont la température minimale de fonctionnement, maintenue au moins égale à 140 C, est fixée pour chaque teneur en HiBO;j dans la colonne conformément au diagramme de la figure 1 annexée, 1' acide borique étant ensuite cristallisé par évaporation et refroidissement de la solution prélevée de la colonne de stripping. 2 - Procédé selon la revendication 1, caraotérisé en ce que la vapeur produite à la colonne de stripping est utilisée, en deuxième effet, pour dva- porer la solution avant d'en cristalliser l'acide borique.