Brevet FR2222314A1 — publié le 19741018

La présente invention coneerne un perfectionnement au procédé d'attaque carboammonique des minerais borocalciques destiné à produire de l'acide borique. Lorsqu'on part de colémanite, par exemple, la réaction globale représentant l'attaque est la suivante Cette reaction peut etre réalsée sans faire intervenir I'ammonlac, en opérant selon le procédé décrit au brevet belge 47 251 déposé le 12.3.19T0 par la Demanderesse, à condition de maintenir dans le réacteur une pression d'au moins 1 bar et une température supérieure à 8o0C. Lorsqu'on fait intervenir l1aoniac conformément au principe décrit dans le brevet français 1 256 827 déposé le 11.5.1960 par LARDERELLO S.A., on peut opérer à plus basse température et l'aanrnoniac est constamment recyclé au reac- teur puisqu'on peut aisément le séparer par stripping à la vapeur de la solution de borate d'ammonium produte par la réaction d'attaque. Selon ce procédé, on prépare d'abord la solution carboammonique d'attaque, le plus souvent à partir d'anhydride carbonique et a'ammoniac, et on y introduit ensuite le minerai. La réaction se déroule alors, pendant 3 à 6 heures, dans plusieurs réacteurs en série pourvus d'un dispositif d'agitation. La solution d'attaque, introduite avec la charge de minerai dans le premier réacteur de la série, contient la totalité de l'anhydride carbonique nécessaire à la réaction et une quantité d'ammoniac suffisante pour assurer sa solubilisation. En fonction de l'avancement de la réaction le long de la série de réacteurs, la concentration en anhydride carbonique dans la solution d'attaque décroît donc graduellement depuis le premier réacteur jusqu'au dernier, où l'attaque se termine. En opérant ainsi, on est donc contraint de mettre en oeuvre une quantité très importante d'ammoniac pour obtenir une concentration initiale d'anhydride carbonique suffisante pour toute l'attaque. Outre le fait de devoir ainsi véhiculer une grosse navette d'ammoniac, on doit aussi prévoir une installation importante d'absorption d'anhydride carbonique pour préparer la solution d'attaque. De plus, afin d'éviter les pertes prohibitives en réactifs, on doit limiter la température des premiers réacteurs de la série, par exemple de 500C pour le premier à 800C pour le dernier. Or, ceci provoque une diminution très sensible de la vitesse de réaction, qu'on doit compenser en augmentant le volume des réacteurs. La présente invention se propose précisément d'éviter tous ces inconvénients. Elle concerne un procédé perfectionné pour réaliser l'attaque carboammoni- que de minerais borocalciques par une solution aqueuse contenant de l'anhydride carbonique et de l'ammoniac dans plusieurs réacteurs disposes en série, caractérisé en ce que chaque réacteur est pourvu de moyens pour saturer en anhydride carbonique la solution aqueuse qu'il contient, le premier d'entre eux étant en plus alimenté par la charge de minerai et par une solution aqueuse contenant une quantité d1ammoniac suffisante pour que la concentrátion en anhydride carbonique dans la solution aqueuse du dernier réacteur soit d'au moins 5 g par kg de solution. Etant donné que la quantité d'anhydride carbonique nécessaire à l'attaque n'est plus introduite en une seule fois dans le premier réacteur mais répartie par fractions dans chacun, la quantité d'ammoniac nécessaire est bien moindre. A titre d'exemple, alors que la solution aqueuse- introduite anciennement devait contenir de 30 à 40 g d'ammoniac/kg, elle n'en contient plus que 15 à 20 g lorsqu'on opère selon l'invention. La solution aqueuse de chaque réacteur reçoit alors sensiblement la quantité d'anhydride carbonique que l'attaque y consomme ; dans tous les réacteurs, la solution est saturée en C02. La concentration en -ammoniac de la solution début d'attaque est réglée de façon à maintenir dans chaque réacteur une teneur en anhydride. carbonique dissous suffisante pour que l'attaque puisse se dérouler au voisinage de la pression atmosphérique. Elle doit être suffisante pour assurer la formation de borate d'ammonium correspondant à la quantité de B203 présente dans la charge de minerai et pour qu'également la solution aqueuse du dernier réacteur contienne au moins 5 g d'anhydride carbonique dissous par kg de solution. En-dessous de cette teneur finale minimum, on risque de ne pas terminer la réaction d'attaque. De façon avantageuse, la solution aqueuse introduite dans le premier réacteur est constituée à partir des condensats des vapeurs, chargées d'ammoniac, dégagées-à la colonne de stripping de la solution de borate d'ammonium produite par l'attaque du minerai. Par apport d'eau au premier réacteur, on constitue alors une solution contenant de 15 à 20 g SH3/kg. L'alimentation en anhydride carbonique de chaque réacteur peut se faire en parallèle, en série, en série-parallèle ou indépendamment pour chacun. Ainsi, on peut alimenter chaque réacteur séparément en anhydride carbonique et recycler 11 anhydride carbonique non solubilisé vers le dispositif d'alimentation. Une autre forme de réalisation consiste à fournir la quantité totale d'anhydride carbonique nécessaire à la réaction à l'un ou l'autre des réacteurs extremes de la série et à introduire l'anhydride carbonique non solubilisé dans l'un ou l'autre des réacteurs dans la suspension du réacteur suivant. Chaque réacteur est muni d'un dispositif de distribution, placé au fond ; ce dispositif peut etre de tout type approprié, notamment en forme de tore percé de trous, de plaque perforée, etc. Gr ce aux concentrations en réactifs limitées dans chaque réacteur, on peut effectuer la réaction à plus haute température qu'antérieurement. Chaque réacteur peut ainsi etre porté jusqu'à une température de 1000C, de préférence entre 80 à 900C ; la vitesse de réaction globale s'en trouve nettement accrue. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre conformément aux figures annexées, données- à titre d'exemples. Selon la fig. I, les 5 réacteurs (I à V) constituant la série sont alimentés en C02 par une rampe 1 où le C02 est introduit par un surpresseur 2, un distributeur 3 étant placé au fond de chaque réacteur. L'excès de C02 est renvoyé par 4 et 5 au surpresseur 2. La présence d'inertes dans le C02 exige une purge de celui-ci qu'on effectue dans le -laveur à eau 6 de façon a retenir I'ammoniac qui a pu être entraîné avec C02. L'eau prélevée au bas de 6 est envoyée dans le réacteur I qui reçoit d'une part par la voie 7 les condensats de la vapeur dégagée en tete de la colonne de stripping 9, constitués par une solution aqueuse de KH3 et de C02 et d'autre part, par 10, la charge de minerai. Le milieu réactionnel ainsi constitué passe dans la série des 5 réacteurs, puis dans un filtre rotatif 11 où le CaC03 est séparé. La liqueur claire de borate d'ammonium est alors strippée en 9 pour produire en 12 une solution d'acide borique. Une partie prélevée de celle-ci passe au bouilleur 13 puis est introduite au bas de la colonne 9. A la fig. AI on représente une série de réacteurs alimentés cette fois de manière indépendante,un surpresseur 2 étant associé à chaque réacteur. Selon la disposition en série de la figure III, l'excès de C02 de chaque réacteur passe dans le suivant au lieu de retourner au surpresseur 2. Il est bien entendu que l'alimentation étagée en C02 faisant partie de l'invention peut etre adaptée à d'autres types de réacteurs.d'attaque, notamment aux appareils méthodiques du type colonne de bicarbonatation. REVENDICATION S 1 - Procédé perfectionné pour réaliser l'attaque carboammonique de minerais borocalciques par une solution aqueuse contenant de l'anhydride carbonique et de l'ammoniac dans plusieurs réacteurs disposés en série caractérisé en ce que chaque réacteur est pourvu de moyens pour saturer en anhydride carbonique la solution aqueuse qu'il contient, le premier d'entre eux étant en plus alimenté par la charge de minerai et par une solution aqueuse contenant une quantité d'ammoniac suffisante pour que la concentration en anhydride carbonique dans le dernier réacteur soit d'au moins 5 g par kg de solution. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution aqueuse de chaque réacteur est alimentée séparément en anhydride carbonique, 1' anhydride carbonique non solubilisé étant prélevé par un conduit de recyclage vers le dispositif d'alimentation en anhydride carbonique. 3 - Procédé selon la revendicatinii 1, caractérisé en ce que la quantité totale d'anhydride carbonique nécessaire à la réaction est fournie à l'un ou l'autre des réacteurs extrêmes de la série, l'anhydride carbonique non solubilisé dans l'un quelconque des réacteurs étant introduit dans la suspension du réacteur suivant et ainsi de suite. 4 - Procédé selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ammoniac de la solution aqueuse introduite au premier réacteur est apporté par les condensats du stripping de la solution claire de borate d'ammonium résultant de l'attaque.