Brevet FR2174272A1 — publié le 19731012

Lors de 1'obtention d'oxyde d'aluminium à partir de bauxite par attaque avec une lessive de soude suivant le procédé "Bi#YER',' il se forme comme résidu de dissolution ce que l'on appelle les boues rouges. Ces boues rouges renferment essentiellement des oxydes ou des hydroxydes de fer, d'aluminium, de silicium, de titane et de sodium, dont les fractions dans les boues rouges dépendent de la nature de la bauxite utilisée.On indiquera, ci-après, à titre d'exemple, les analyses de boues rouges lourdes, riches en fer, et de boues rouges légères, plus pauvres en fer Boues rouges Boues rouges 11lourdes11 "légères11 (séchées) (séchées) Poids spécifique g/cm3 3,4 2,9 Perte à la cuisson %0 7 13 Fe2O3 53 22 AlO3 % 20 38 SiO2 % 6 12 Ti02 vo 6 7 CaO 4 4 0,1 Na20, global % 4 8 Na20, soluble dans l'eau % 1 2 La teneur en oxyde de sodium provient de la lessive d'attaque et peut se présenter aussi bien sous forme liée que sous forme soluble dans l'eau. La teneur en eau des boues rouges peut varier en 35 et 60 fih. On a proposé et essayé de nombreux procédés visant à une exploitation rentable des boues rouges. On se reportera aux points de littérature ci-après 1) E. Ginsberg et F.w. Wrigge : "Tonerde und Aluminium", première partie, Walter de Gruyter & Co., BERLIN, 1964, pages 132-136 2) F. Vogel :"Metall", 3e année, Juillet 1949, pages 223-225 et pages 260-262 3) G. Dobos et ses collaborateurs : "Freiberger Forschungschefte" volume 103, 1965, pages 19-33 4) K.H. Reisner : "Freiberger J?orschungshefte", volume 156, 1970, pages 63-78 3) H.H.Nakamura et ses collaborateurs : "Ceramic Bull. tl volume 50, n0 3, 1971, pages 248-230. Dans de nombreuses fabriques d'oxyde d'aluminium, les boues rouges sont toutefois considérées comme un produit de déchet non économiquement exploitable qui doit être éliminé et évacué. Les boues rouges séchées se présentent sous la forme d'une poudre très finement divisée qui convient comme charge pour différents buts et qui, pour cette raison, est souvent brièvement dénommée "charge rouge". Les boues rouges séchées peuvent, par exemple, servir de substance additionnelle fine pour des matériaux de construction minéraux liés au bitume ou au goudron, ou être utilisées sous la forme d'une charge donnant une coloration rouge-brun pour des résines synthétiques durcissables, par exemple des résines époxyde, des résines polyester ou des résines phénoliques. Les charges rouges confèrent-des propriétés caractéristiques d'emploi aux adhésifs, aux masses à appliquer à la spatule, aux masses d'isolation et aux masses d'étanchéité. A cause de la teneur élevée en eau des boues rouges, de leur structure granulaire et de leur fine division, le séchage des boues rouges est très coûteux. Les quantités résiduelles d'oxyde de sodium soluble dans l'eau qui subsistent dans les boues rouges ne peuvent que difficilement être éliminées par lavage et peuvent, dans certains cas, être gênantes lorsqu'on utilise les boues rouges séchées en tant que charges. Le procédé conforme à l'invention prévoit maintenant d'éviter le séchage des boues rouges et de les traiter directement, avec leur teneur globale en eau, comme charges pour des buts déterminés qui restent encore à décrire plus en détail. On a d'abord trouvé que les boues rouges humides, au-dessous du point d'ébullition de l'eau, qui dépend de la pression, peuvent être mélangées avec des huiles lourdes, des goudrons, des bitumes et substances liquides apparentées pour donner une masse homogène. Cela signifie qu'il se forme une émulsion stable à partir de charge rouge, d'eau et, par exemple, de bitume. La charge rouge alcaline agit très vraisemblablement dans ce cas comme émulsionnant. Lorsque l'eau est soutirée par séchage de l'émulsion de boues rouges et de bitume, il reste une masse hautement dispersée de charge rouge et de bitume, dans laquelle les particules de charge rouge sont remarquablement mouillées par le bitume. La masse de charge rouge et de bitume n'absorbe plus d'eau aux températures ambiantes. L'émulsification des boues rouges et du bitume peut être effectuée à l'aide d'appareils de dispersion connus, ceux comportant un disque denté rotatif s'étant avérés bien appropriés. Les émulsions de boues rouges et de bitume peuvent être utilisées comme revêtements de types très divers partout où on ne peut empêcher l'eau de s'évaporer de l'émulsion. On peut, par exemple, munir de couches de protection à base d'émulsions de boues rouges et de bitume des tubulures en acier, des récipients de stockage, des tuyaux en ciment, des parois en béton, des toits, etc... La masse de boues rouges et de bitume convient comme liant pour des planchers en asphalte, des carrelages et des revêtements quelconques, et, elle peut être utilisée pour assurer l'étanchéité de bassins, d'étangs, de digues, de canaux, de tunnels, etc.. Les émulsions de boues rouges et de bitume sont apportées de préférence par pulvérisation ou par enduction à la spatule. Suivant le but d'utilisation, on peut ajouter d'autres charges, telles que par exemple des fibres d'amiante, du ciment ou du mortier de chaux. On a trouvé, en outre, que l'on pouvait à partir des émulsions de boues rouges avec des bitumes liquides, des goudrons des huiles lourdes et produits liquides analogues, séparer une grande partie de l'eau contenue dans les boues rouges, si l'on ajoute pendant la dispersion de faibles quantités d'une substance tensio-active. Comme additifs ou comme mouillants, conviennent en particulier les acides gras supérieurs, non saturés et saturés, par exemple l'acide oléique, l'acide versatique de chez Shell ou le talloil. Après l'opération de mouillage ou la "rupture" de l'émulsion par addition d'un agent mouillant, la majeure partie de l'eau sort aussitôt de la masse de charge rouge et de bitume. Une autre partie de l'eau en petites gouttelettes dans la masse de charge rouge et de bitume. Pour séparer le plus d'eau possible, il est avantageux de pétrir ou d'exprimer la masse de charge rouge et de bitume encore aqueuse. L'eau peut être exprimée, par exemple, en subdivisant la masse de charge rouge et de bitume et en faisant des boules. Le pétrissage et le pressage de la masse de charge rouge et de bitume peut se faire sous l'eau. L'eau séparée des boues rouges accuse une réaction fçtement alcaline et renferme en partie l'oxyde de sodium soluble dans l'eau. Avec le procédé conforme à l'invention, on peut par suite éliminer largement des boues rouges, dont la partie solide doit servir de charge, l'oxyde de-sodium, soluble dans l'eau, qui dans certains cas est gênant.Pour les masses de charge rouge et de bitume présentant une teneur en eau fortement réduite, on envisage les mêmes domaines d'utilisation que pour les émulsions de charge rouge et de bitume précédemment mentionnées. Avant son autre utilisation, la masse de charge rouge et de bitume obtenue #ar mouillage avec des agents tensioactifs peut également être débarrassee totalement par chauffage de l'humidité résiduelle qu'elle renferme. Une autre possibilité pour rendre inactive l'humidité résiduelle dans la masse de charge rouge et de bitume consiste, directement avant l'utilisation technique, à ajouter des agents capables de lier l'eau, comme du ciment, du gypse cuit (plâtre) ou de la chaux vive. La dispersion anhydre de charge rouge et de bitume peut être utilisée, par exemple, pour préparer un mélange bitumineux pour revêtement routier. La dispersion de charge rouge et de bitume obtenue suivant le procédé conforme à l'invention possède une homogénéité remarquable et un bon pouvoir d'humectation pour les matériaux rocheux. La charge rouge accroît le domaine de plasticité des bitumes, des goudrons et des brais. Les dispersions anhydres de charge rouge et de goudron, ou de charge rouge et de brai, peuvent être favorablement combinées avac des résines époxyde, des polyuréthannes ou du polystyrène, pour modifier les propriétés d'emploi des masses considérées. De telles masses peuvent être utilisées comme masses d'isolation, comme adhésifs, comme masses d'étanchéité et comme masses à couler. On peut rendre les boues rouges utilisables et les déshydrater suivant le procédé conforme à l'invention, en même temps qu'on traite des goudrons et des bitumes aqueux. Dans de nombreuses entreprises, par exemple lors de la calcination de coKe de pétrole brut et d'anthracite brut, ou lors de la cuisson d'électrodes en charbon dans des four annulaires, il se forme des goudrons aqueux de lavage de gaz qui doivent être traités. De tels goudrons peuvent etre émulsionnés avec les boues rouges. On peut, comme décrit, séparer l'eau des émulsions en ajoutant des agents mouillants. L'invention est décrite plus en détail dans les exemples non limitatifs qui suivent, dans lesquels les températures sont indiquées en degrés Celsius. EXEMPLE 1 A l'aide d'un appareil de dispersion à disque denté, on émulsionne, à 700 environ 500 g de boues rouges "légères", d'une teneur en eau de 50,3 %, avec 250 g de bitume B 200 utilisé dans la construction des routes. L'émulsion est une masse brune, homogène, visqueuse. On apporte l'émulsion à l'état chaud sur une plaque de béton, dans une épaisseur de couche de 2 mm environ . Après évaporation de l'eau, un revêtement brun étanche adhère à la plaque de béton et est constitué par de la charge rouge et du bitume dans un rapport de mélange de 1 : 1. EXEMPLE 2 On prépare suivant l'exmple 1 une émulsion de boues rouges et de bitume. Après l'homogénéisation, sans interrompre la dispersion, on ajoute 5 g d'acide oléique. Directement après l'addition de l'acide oléique, l'eau commence à se séparer. A partir de la masse de boues rouges et de bitume, on peut séparer, par décantation 102 g d'eau d'un pH d'une valeur de 10. En pétrissant et en pressant la masse avec un bâton, on sépare 32 autres grammes d'eau alcaline. La teneur en eau de la masse a été ramenée de 250 g à 116 g. Cette masse de charge rouge et de bitume qui renferme encore de l'eau est également apportée à chaud sur une plaque de béton, dans une épaisseur de couche d'environ 2 mm. L'eau s'évapore relativement vite de la couche et il se forme un revêtement exempt de fissures et de pores. EXEMPLE 3 On prépare, suivant l'exemple 2, une masse de charge rouge et de bitume présentant une teneur réduite en eau. On sèche cette masse à 1100 dans une étuve. il se forme une masse anhydre, hautement dispersée, de charge rouge et de bitume, que l'on peut façonner à chaud. I#VENI)I GÂTIONS 1. Procédé pour l'exploitation des boues rouges, caractérisé par le fait que l'on mélange les boues rouges humides, au-dessous du point d'ébullition de l'eau, qui dépend de la pression, avec des bitumes, des goudrons, des brais, des huiles ou analogues, pour obtenir une émulsion homogène que l'on utilise alors comme revêtement ou comme liant. 2. Variante du procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on chasse des émulsions une partie de 11 eau contenue dans les boues rouges, en ajoutant pendant la dispersion de faibles quantités d'une substance tensio-active. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la masse aqueuse est, par pétrissage ou pressage, débarrassée d'une autre quantité d'eau. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé par le fait qu'on élimine totalement l'humidité résiduelle de la masse en lui fournissant de la chaleur. 5. Procédé suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que la dispersion est utilisée pour préparer un mélange bitumineux pour revêtement routier. 6. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que l'humidité résiduelle dans la masse est rendue inactive, directement avant l'utilisation technique, par addition d'agents capables de lier l'eau.