Brevet FR2167243A1 — publié le 19730824

La présente invention concerne généralement la régénération de bains de soude contenant des ions aluminate, notamment les bains de soude utilisés à 600 a environ pour l'opération de décapage basique de l'aluminium précédant l'oxydation anodique de l'aluminium prati quée en bain acide, et les bains de soude utilisés lors de la récupération des métaux précieux déposés sur des supports en alumine, En raison du caractère amphotère de l'alumine ces bains basiques contiennent une certaine concentration en aluminate mais 11 expérience a montré qne par refroidissement du bain il se forme également au fond des cuves de traitement un précipité colmatant d'hydrate d'alu- minium lui203, 3H20 indésirable. Lorsque les bains sont usés, ceux-ci doivent être neutralisés, entranant un précipité d'hydroxyde A1(0H)3 qui devient une source de pollution considérable. I1 est alors nécessaire de faire un nouvel apport de soude dans les cuves de traitement, et cette alimentation sans cesse renouvelée fait crotte le prix de revient des procédés précités de décapage de l'aluminium et de dissolution d'alumine qui sont des procédés couramment utilisés actuellement en métallurgie. De plus, dans les bains de décapage utilisés avant l'oxydation anodique de pièces en aluminium, la dissolution de l'alumine sous forme d'aluminate, nécessite des adjuvants pour retarder la précipitation de l'alumine tels que le gluconate de sodium qui est un produit comateux. La présente invention vise à pallier les-inconvénients précités et propose à cet effet un procédé industriel de régénération en continu de bains de soude à partir de bains de soude contenant de l'a luminate de soude, simple de mise en oeuvre, économique et adaptable aux besoins les plus divers. Selon une caractéristique de l'invention, le procédé de régénération en continu d'un bain de soude comprend les opérations consistant successivement à : extraire la solution dudit bain, faire cristalliser ladite solution à une température constante inférieure à 300 C, isoler le précipité d'alumine formé et réintroduire dans le bain initial la liqueur appauvrie en ions aluminate, le sodium lié à ces ions étant régénéré à l'état de soude libre. Ce procédé continu de régénération de bains de soude usés se déroule en cycle fermé et permet de respecter au sein des bains basiques une concentration en soude et en aluminate sensiblement constante par renouvellement des bains usés sans qu'il soit besoin pour cela d'effectuer des purges continues ou discontinues. Ce renouvellement en continu est basé essentiellement sur l'é- limination en continu des ions aluminate de la solution basique sous forme d'un précipité d'alumine aisément séparable, la liqueur isolée étant alors recyclée dans le bain de traitement, I1 convient de noter que ce procédé permet non seulement de travailler économiquement, toujours avec le volume de soude introduit initialement dans le circuit de traitement basique donc d'éviter les rejets en palliant les risques de pollution, mais permet également de séparer et de récupérer de la poudre d'alumine, produit qui après purification ultérieure éventuelle, offre de nombreux débouchés sur le plan industriel. Selon une autre caractéristique de l'invention, la température à laquelle est effectuée la cristallisation de l'alumine au sein de la solution est maintenue constante par une bande d'échange calorifique avec un fluide, dans laquelle circule la liqueur appauvrie en ions aluminate, En variante, cette température est maintenue constante par refroidissement direct in-situ. On comprend aisément que les diverses opérations du procédé selon l'invention ne font appel à aucun appareil ou installation de type complexe et peuvent être mis en oeuvre à l'aide d'appareils de génie chimique couramment disponibles. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus exposé, comprend au moins : un cristallisoir, des moyens séparateurs du préoiPited'a- lumine, une cuve de reprise de la liqueur appauvrie en ions aluminate, des conduits associés de recyclage de ladite liqueur, d'une part vers ledit cristallisoir et d'autre part vers une cuve contenant le bain de soude usée, et des moyens réfrigérants à proximité du cris tallisoir. les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre en référence audessin annexé dans lequel : - la figure unique est une représentation schématique d'un circuit de régénération en continu d'un bain-de soude selon le procédé de l'invention. En se reportant au dessin annexé, le dispositif proprement dit de régénération d'un bain de soude, comprend principalement : un cristallisoir 5 muni d'un agitateur, un décanteur 6 et une cuve de reprise 7. Les appareils 5, 6, 7 communiquent entre eux par des conduits 10, 1l respectivement, un conduit de recyclage 8 reliant une sortie de la cuve 7 au cristallisoir 5. Avantageusement, le cristallisoir 5 est à double paroi et est inuni d'un agitateur à hélice. L'ensemble de ce dispositif est relié par exemple sur un circuit de décapage de pièces en aluminium comprenant une cuve de traitement 1, une cuve 2 d'ajustement de niveau, à flotteurs, une cuve de stockage 3 de soude dosée, un réservoir 4 d'alimentation en soude et une arrivée d'eau 4'. La cuve 3 est reliée, par un conduit 12, à la cuve 2 dont les flotteurs (non représentés) commandent l'ouverture du conduit 12 et d'un autre conduit 13 débouchant au-dessus du cristallisoir 5. De façon classique, la cuve de traitement 1 comprend un conduit d'alimentation 14, et un conduit de trop-plein 15 qui la relient à la cuve 2. Le principe de fonctionnement de ce dispositif va être énoncé en référence à un bain de décapage ou de satinage basique de pièces en aluminium tels que ceux couramment utilisés avant l'oxydation anodique des pièces en aluminium par l'acide sulfurique. Un mélange soude-eau est dosé en 3 de façon à alimenter la cuve 2 en soude libre titrant environ 120 g/l. Le bain de traitement 1 de pièces en aluminium reçoit par le conduit 14 un volume de soude provenant de 2, le surplus de solution dans la cuve 1 retournant en 2 par le conduit 15. Les flotteurs de la cuve 2 commandent une arrivée et un départ de soude. Lorsque le niveau de liquide est trop bas, une arrivée de soude est immédiatement déclenchée de la cuve 3 vers la cuve 2 par le conduit 12, cette arrivée est arrêtée par un niveau supérieur placé dans la cuve 2. Lorsque la densité atteint une valeur limite mxiaale un départ de soude a lieu vers le cristallisoir 5 par le conduit 13. Au cours du traitement, les pièces en aluminium trempées dans le bain basique à une température de 600 C, engendrent une apparition d'ions val02 au sein de la solution par dissolution de l'oxyde A1203 dans le bain de soude chaude Le bain 1 étant alimenté en continu par le conduit 14, le conduit 15 délivre en 2, en continu, un volume de soude contenant des ions aluminate. Grâce au repère de densité précité, une fraction de la solution contenant donc des ions aluminate dans la cuve 2 est déversé dans le cristallisoir 5 par le conduit 13. Le cristallisoir est maintenu à une température constante, inférieure à 300 C grâce au fluide réfrigérant contenu dans la double paroi. La solution est maintenue sous agitation permanente dans le cristallisoir 5, et en raison de sa température qui assure un brusque refroidissement, l'alumine A1203 cristallise, et le trop-plein du cristallisoir 5 est acheminé par le conduit 10 vers un séparateur 6 par exemple un filtre, un décanteur statique ou centrifuge, pour réaliser la séparation d'une phase solide d'Â1203 et d'une phase liquide de NaOS. Le précipité est recueilli à la partie inférieure du séparateur 6 puis envoyé vers un circuit de-traitement ultérieur, tandis que la solution de soude régénérée est envoyée par le conduit 11 vers la cuve de reprise 7. De cette cuve 7, la solution est en partie recyclée en 2 par le conduit 9 pour une nouvelle alimentation du bain 1 en soude neuve, et en partie recyclée vers le cristallisoir 5 par le conduit 8. Le cycle de fonctionnement se poursuit ainsi ae façon continue, aussi longtemps que souhaité, de façon que le bain 1 présente une concentration en soude sensiblement constante, sans dépôt indésirable au fond de la cuve ni dans les conduites. Bien entendu la présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus, mais englobe toute variante d' exécution. Par exemple, au lieu d'un cristallisoir à double paroi réfrigérante, on pourra prévoir un échangeur de chaleur, par exemple un manchon réfrigérant entourant une portion au moins du conduit de recyclage 8, de façon à ce que la température dans le cristallisoir 5 soit maintenue inférieure à 300 C. Bien que l'invention ait été décrite en référence à un bain de décapage de l'aluminium ; il faut considérer que de façon générale, lorsqu'on voudra régénérer en continu un bain quelconque de soude contenant des ions aluminate, il suffira simplement de lui associer une boucle de régénération définie par l'ensemble des éléments 13, 5, 10, 6, 11, 7, 8, 9. VERJ)ICATI ONS 1. Procédé de régénération- en continu dtun bain de soude à partir d'un bain de soude contenant de l'aluminate de soude, caractérisé en ce qutil comprend les opérations consistant successivement à : extraire la solution dudit bain, faire cristalliser ladite solution à une température constante inférieure à 30au, isoler le précipité formé et réintroduire dans le bain initial, la liqueur appauvrie en ions aluminate. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température précitée à laquelle s'effectue la cristallisation de la solution est maintenue constante par une bande d' échange calorifique avec un fluide, dans laquelle circule la liqueur appauvrie en ions aluminate. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température précitée à laquelle s'effectue la cristallisation de la solution est maintenue constante par refroidissement direct in-situ. 4. Dispositi! pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins : un cristallisoir, des moyens séparateurs du précité d'alumine, une cuve de reprise Cie la liqueur appauvrie en ions aluminate, des conauits associés de reeZeLage ae ladite liqueur, d' une part vers ledit cristallisoir et d'autre part vers une cuve contenant le bain de soude usée, et des moyens réfrigérants à proximité au moins du cristallisoir. 5. Dispositif selon la revendication précédente pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens réfrigérants comprennent une gaine réfrigérante conte nant un fluide en circulation, entourant au moins une portion de longueur desdits conduits de recyclage de la liqueur appauvrie en ions aluminium vers le cristallisoir. 6. Dispositif selon la revendication 4 pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit cirstallisoir est à double paroi, un fluide réfrigérant circulant dans le volume délimité par ces deux parois. 7. Procédé de régénération en continu de bains d'anodisation de l'aluminium, caractérisé en ce que dtune part la régénération du bain de décapage basique est effectuée selon l'une quelconque des revendications précédentes et en ce que d'autre part la régénération du bain sulfurique d'oxydation anodique consiste à provoquer une élévation locale de la concentration en acide sulfurique dans une boucle de recyclage traversée en continu par ledit bain sulfurique en vue d'en séparer sous forme solide le sulfate d'aluminium.