Brevet FR2161864A1 — publié le 19730713

La fabrication de l'alumine, première étape vers l'élabo- ration de l'aluminium, est rEalisee mondialement en majeure partie, par le procédé lAvER. On sait que ce procédé consiste è attaquer la bauxite convenablement broyée par des liqueurs de soude contenant 150 à 250 g/l de Na2O à 200-250 de manière à faire passer l'alumine solubilisable de la bauxite à l'état de solution d'aluminate de soude. Après décantation ou filtration des boues rouges,la liqueur d'aluminate de soude subit l'opération dite de décomposition qui consiste à déplacer l'6quilibre en abaissant la teupérature vers 50 , la concentration en Na20 vers 100 à 160 g/l et, du fait de la stabilité de la sursaturation en alumine des liqueurs d'aluminate, en amorçant la précipitation par addition de quantités importantes d'hydrate d'alumine (pouvant représenter 3 à 5 fois la quantité d'alumine à précipiter) de granulométrie convenable, c'est-à-dire les fractions les plus fines possibles obtenues lors de la déconcentration finale de la liqueur de décomposition avant filtration.En effet, la granulométrie de l'amorce doit répondre à deux impératifs opposés ; d'une part, augmenter la vitesse de décomposition, ce qui exige la granulométrie la plus fine possible pour augmenter le nonbre de sites actifs, d'autre part, permettre la filtration. La vitesse de décomposition de l'alumine qui dépend de ces principaux facteurs conditionne donc la productivité d'une installation pour une bauxite déterminée. On a aussi souvent signalé que la présence de diverses impureté, amenées soit par la soude ou l'eau, soit surtout par la bauxite, pouvait avoir une action sur la vitesse de décomposition. C'est ainsi que les matières orga niques et notamment les acides humiques et des impuretés minérales telles les sulfates et chlorures jouent un r81e défavorable et se comportent comme inhibiteur de précipitation. Par contre, l'anfon phosphate semble avoir un rôle nul ou légèrement favorable. L'action de ces impuretés n'a pas jusqu'à présent été élucidée mais parait s'expliquer par la formation d'ions complexes. L'opération industrielle de décomposition est par ailleurs réalisée dans des bacs qui doivent permettre une agitation intense du mélange liqueur d'sluminate-asorce. Ces bacs cylindriques ou cylindro-coniques de capacité allant jusqu'à 1500 m avec des hauteurs de 25 m, sont souvent équipés, en plus d'agitateurs mécaniques, d'émulseurs à air comprimé qui assurent une circulation intense du mélange. Ces installations posent d'importants problèmes de moussage lorsque les bauxites utilisées contiennent des impuretés favorisant ou stabilisant la mousse et notamment les impuretés organiques. C'est ainsi que les bauxites européennes contenant peu de matières organiques ne provoquent que peu ou pas de mousses alors que les bauxites latéritiques africaines et les bauxites australiennes plus chargées en matières organique s conduisent à des formations de mousses stables importantes. En effet, l'air envoyé ou entraîné dans la suspension est stabilisé sous l'action des matières organiques et des fines particules d'alumine et forme une mousse stable pouvant occuper la moitié du volume des bacs et se traduisant évidemment par une production considérablement diminuée. Ces problèmes de présence de matières organiques dans les bauxites se traduisant par une inhibition-de la précipitation et la formation de mousse prennent une importance considérable étant donné l'utilisation de plus en plus forte des bauxites australiennes et africaines qui constituent 60 % des réserves mondiales de bauxite actuellement connues. Enfin le problème de stabilisation de la mousse par les particules fines d'alumine est aggravé par la nécessité de rechercher dans la décomposition un taux élevé de particules fines destinées à l'amorce, sa granulométrie ayant une action importante sur la vitesse de décomposition donc sur la productivité de l'installation. L'objet de la présente invention consiste à introduire principalement dans les circuits des liqueurs de décomposition, ùn composé ou un mélange de composés permettant de favoriser la vitesse de décomposition et d'empêcher la formation de mousse stable. On a en effet constaté qu'en introduisant dans les liqueurs de décomposition des composés de formule générale dans laquelle et où R1 - R3 - R5 = H ou CH3 et où R2 R R4 - R6 = H ou un groupe alkyk aralkyh aryle cycloalkyE ou hétérocycloalkyle, avec n, m, p = 0 à 3 on évitait la formation de h mousse et l'on constatait une vitesse de décomposition plus élevée se soldant à conditions égales par un gain de rendement de précipitation d'alumine de 5 à 25 Z. Les composés utilisés dans le procédé selon l'invention peuvent entre préparés de manière connue par exemple pour les triesters phosphoriques par action de l'oxychlorure de phosphore sur l'alcool ou le phénol préalablement condensé ou non avec 0 à 3 molécules d'oxyde d'éthylène ou de propylène et pour les mono ou diesters phosphoriques par action de l'anhydride phosphorique sur les mêmes alcools ou phénols condensés ou non. Ces composés sont généralement caractérisés,soit par une résistance élevée à la saponification, soit par une insolubilité qui les rend résistants à l'action des solutions alcalines de décomposition. Ils sont également caractérisés par les propriétés tensio-actives intéressantes qui peuvent expliquer leur action favorable lors de la formation des microcristaux d'alumine. Enfin, ils présentent des caractéristiques d'inhibition des mousses et agissent plus généralement pour prévenir la formation de la mousse que pour l'éliminer rapidement une fois formée. Ces composés peuvent être utilisés soit seuls solt mélangés entre eux, soit associés à des antimousses susceptibles notamment de renforcer leur action de destruction des mousses déjà formées et de présenter une synergiè conduisant à une efficacité globale supérieure. On pourra ainsi leur adjoindre, soit en solutibn soit en dispersion, des composés connus en eux-mêmes pour leur action antimousse et possédant une résistance suffisante en milieu alcalin, tels - des alcools notamments butyliques, amyliques, octyliques - des hydrocarbures - des paraffines - des amides gras modifiés éventuellement par condensation avec oxyde d'éthylène ou de propylène - des polyamides gras par exemple, le méthylène ou l'éthylène bisetéaramide, ou le méthylène ou l'éthylène bis-oléamide, le diéthylène trifrstéaramide, le diéthylène tria-oléamide, etc - des amines grasses des dérivés d'imidazoline ou d'oxazolines éventuel lement modifiés de la meme manière que ci-dessus, etc. Par contre, les esters d'acides gras et les silicoris sont contre-indiqués, étant donné leur sensibilité à la soude et la formation possible de dérivés moussants. On utilisera pour obtenir les effets recherchés des quantités de 20 à 200 g/m des composés objet de l'invention. Du fait du recyclage des liqueurs décomposées dans le circuit, on peut envisager une accumulation de composés dans les liqueurs de décomposition. Après les doses initiales destinées à obtenir les effets recherchés, une dose d'entretien plus faible sera suffisante pour entretenir l'action des composés objet de l'invention, dont une partie se saponifie, une autre partie est absorbée par l'alumine et une troisième partie est recyclée. La partie absorbée par l'alumine, soit qu'elle s'élimine au grillage, soit qu'elle soit très faible, n'a, selon notre expérience, pas posé de problème de qualité de l'aluminium. Les exemples ci-dessous illustrent l'invention sans présenter de caractère limitatif. EXEMPLE 1. Dans un récipient de 2 1 muni d'un bain-marie, d'un agitateur mécanique, d'une arrivée d'air à travers une plaque de verre frittée disposée dans le fond et d'un thermomètre, on introduit à 50 1 litre de liqueur provenant de la filtration de la liqueur décantée des boues rouges d'une bauxite australienne et possédant les caractéristiques suivantes Teneur en A1203 170 g/l Teneur en Na20 totale 175 g/l Teneur en Na20 caustique 160 g/l Na20 caustique Rapport molaire avant décomposition ------ = 1,55 A1203 On introduit dans cette solution 350 g d'amorce ayant la composition Al2O3 , 3H20 = 82 % soit A1203 = 54 X humidités = 15 % Na20 total = 2,4 % On prélève toutes les 8 h pendant 48 h des parties aliquotes, desquelles on sépare l'alumine par filtration, lavage et séchage. On dose dans le filtrat A1203 et Na20 ; on perte sur l'ordonnée du graphique ci-joint la relation Al2O3 en poids dans la solution de décomposition , sur l'abscisse, le tqpps et obvient la courbe S. On répète le même essai en introduisant 0,5cm de phosphate de tri(2(p-butoxyethoxy)éthyl) de formule (C4H9oeH2CH2oeH2CH2o) - P = 0 On constate alors que le premier essai donne lieu après 5 à 6 h à la formation d'une mousse qui atteint à la fin de l'essai 30 7. de la hauteur du liquide, le second essai ne donne pas lieu à la formation de mousse. -- ----------,-En .portant sur le meme graphique les rapports A1203 Na20 en fonction du temps, on obtient le courbe A qui sente en comparaison avec la courbe S l'influence sur la vitesse de décomposition du phesphate de tri(2-ss-butoxyéthoxyéthyl). En introduisant pour la fabrication d'alumine ladite substance organo-phosphoritue,on ne constate en effet aucune formation de mousse, ce qui pereet une décoiposition plus efficace de l'aluminate de soude et formation de l'alumine en plus grande quantité en fonction du temps. I1 est évident que sous l'influence de ladite substance, après précipitation de l'alumine, la relation Al2O3 en solution est plus petite en fonction du temps sur la Na2O courbe A que sur la courbe S, qui montre la teneur Al2O3 d'une fabrication Na2O sans introduction de ladite substance antimousse. On voit en effet - que le rendement de précipitation passe. après 48 h de décomposition de 82 x 100 = 48 % à 108 x 100 = 63,5 % 170 170 soit un gain de 15,5 %. - que. pour un rendement de précipitation en 48 h de 48 7. pour le ler essai, l'emploi du dérivé phosphorique a permis d'atteindre le même rendement de 48 X en 8 h environ. - qu'il serait possible d'atteindre le rendement de 48 % avec utilisation d'accélérateur en utilisant moins d'amorce. Tous ces éléments doivent entre pris en considération pour pouvoir fixer un tableau de marche optimal correspondant à la meilleure rentabilité d'une installation utilisant une bauxite donnée. EXEMPLE 2. Dans un circuit continu de décomposition industriel alimenté par un débit de 175 3 /h de liqueur d'aluminate extraite d'une bauxite 3 africaine et composé de 10 bacs de 1000 m chacun, on constate la formation après le 4ème bac d'une mousse stable constituée par l'air occlus dans la masse et amenée par le système d'agitation mécanique et à l'air comprimé des bacs. On prélève à 2 m et 10 m de profondeur,des échantillons montrant qu'à ces niveaux la teneur en mousse est de l'ordre de 50 Z ; et que cette mousse reste stable plus de 48 h dans l'éprouvette de prélèvement. Dans le même circuit on introduit alors à raison de 6 kg/h soit environ 35 g/m une composition liquide composé de 80 % de tributoxyéthylphosphate 5 % de dibutoxyéthylphosphate 5 % de butylglycol 10 % de 2-heptadécénylimidazoline dans laquelle le 2-hepta décénylimidazoline se trouve à l'état solubilise. Après 48 h de marche dans ces conditions, on constate que l'air occlus dans la masse se dégage très rapidement et qu'après quelques minutes il n'y a plus de mousse visible dans l'éprow ette de prélèvement aux profondeurs 2 m et 10 m. Enfin, après uns marche continue de plusieurs jours dans ces conditions, le rendement de précipitation est passé de 50 à 65 % , soit un gain de 15 %. EXEMPLE 3. Dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 2, on introduit à raison de 5 kg/h,soit environ 29 g/m , une composition liquide composée de 80 % de tributoxyéthylphosphate 2 Z de dibutoxyéthylphosphate 1 % de butylglycol 13 % d'huile de paraffine 4 % d'éthylène-bis-stéaramide dans laquelle l'éthylène bis-stéaramide se trouve à l'état dispersé. Après 24 h de marche dans ces conditions, on constate que l'air occlus se dégage très rapidement et qu'après 1 à 2 mn, il n'y a plus de mousse visible dans l'éprouvette de prélèvement aux profondeurs 2 m et 10 m. Enfin, après une marche continue de plusieurs jours dans ces conditions, le rendement de précipitation est passé de 50 % à 70 % soit un gain de 20 Z. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'alumine par décomposition d'aluminate de soude, obtenu par l'attaque de la bauxite par des liqueurs de soude, caractérisé en ce que,pour prévenir et détruire la mousse qui se forme au cours de la décomposition d'aluminate de soude, particulièrement de celle provenant des bauxites à forte teneur en matières organiques, et en vue d'accélérer la vitesse de décomposition d'aluminate de soude, on introduit au moins un composé de formule générale dans laquelle et où R1 - R3 - R5 = H ou CH3 et où R2 - R4 - R6 = H ou un groupe alkyle, aralkyle, aryle, cycîoalkyle ou hétérocycloalkyle avec n, m, p 5 0 à 3. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, outre un ou plusieurs composés de formule I, on introduit d'autres substances antimousseses ayant plus particulièrement la propriété de casser les mousses déjà formées et d'amener un effet de synergie conduisant à une efficacité globale supérieure.