Brevet FR2222316A1 — publié le 19741018

La présente invention-se rapporte à la diminution de la teneur en sodium non éliminable par un procédé simple tel que le lavage à 11 eau, contenu dans le boue rouge se formant au cours de la fabrication d'alunine,et concerne notamment la récupération presque complète dudit sodium. Ce pourcentage de sodium est lié dans les silicates et les aluminates. La boue rouge qui se forme lors de la production d'alumine contient de l'oxyde de fer en quantité importante et constitue ainsi un matériau précieux pour la production de fer. Toutefois, elle contient des ions de sodium qui sont des impuretés liées pour une faible part par des forces d'adsorption et pour une part importante par-des forces de liaisons chimiques sur ou dans les particules de boue rouge. Expriméeen oxyde, la teneur an sodium de la boue rouge peut s'élever entre 6 et 8 %, ce qui constitue un obstacle important pour le traitement en hauts fourneaux de la boue rouge. lie sodium est en lui-même également un matériau important et c'est pourquoi sa production à partir de la boue rouge peut être avantageuse. Il est cependant encore plus rentable d'abaisser au maximum la teneur en sodium et de pouvoir à partir de la boue rouge par traitement en hauts fourneaux, fabriquer du fer ou d'autres constituants. La récupération de la teneur en sodium à partir de la boue rouge compte depuis longtemps parmi les buts recherchés par les fabriques d'alumine. le procédé le plus connu est la caustification avec du calcaire, une partie du sodium contenu dans la boue rouge étant récupérée sous forme d'hydroxyde de sodium. Ce procédé connu réside dans le fait que l'on ajoute à la boue rouge obtenue d'après le procédé Bayer lors de la production d'alumine, 6 à 12 % de craie brûlée et que l'on agite- la suspension ainsi formée pendant une à huit heures à une température de 85 à 1000C .Dans ces conditions, on récupère 10 à 25 % de sodium. lie rendement de la récupération de sodium peut eAtre augmenté dans une certaine proportion encore si l'on renforce l'addition de calcaire, mais au-delà d'une limite déterminée, on ne peut plus obtenir de résultats meilleurs et le procédé ntest plus rentable. Ceci est justifié par le fait qu'au cours d'un tel traitement simple, on ne peut récupérer le sodium que par une réaction d'échange à partir des composants se trouvant sur la surface des particules de boue rouge. Le procédé conforme à l'inventinn peut être caractérisé par le fait que la boue rouge avec 0,5-1 mol calculé sur la teneur molaire de SiO2 et 0,5-2 mole CaO, calculé sur la teneur molaire de Au 203 dans une suspension aqueuse à 20-40 ou encore sous forme d'une påte contenant 20 à 30 % d'eau sous l'action de forcer;de cisaillement et de compression qui assurent la formation de surfaces toujours renouvelées aux particules, est soumise à un traitement thermique, lavée à l'eau puis filtrée. lie but de l'invention est d'amener à une réaction d'échange les ions de calcium nécessaire à une caustification complète au moyen d'énergie mécanique et thermique avec les composés de silicate et d'aluminatescontenant des ions de sodium et se trouvant à l'intérieur de particules de boue rouge. De cette manière, il se produit une réaction d'échange entre Ca(OH)2 et les molécules contenant des ions de sodium 2 également à l'intérieur des particules de boue rouge,et les ions de sodium sont libérés de la quantité totale de boue rouge. Les produits obtenus en fin de la réaction d'échange sont des hydrates de silicate de calcium et d'aluminate de calcium en phase solide , par contre la soude va en solution ou peut etre mise en solution. L'effet de désintégrat(n de l'énergie mécanique se manifeste par le fait que sur les particules de boue rouge, par l'action des forces de déchirement et de compression, il se forme constamment de nouvelles surfaces susceptibles de réaction sur lesquelles adhèrent les molécules de Ca(OH)2. La faculté de réaction est augmentée lorsqu'on procède à la formation de nouvelles surfaces en faisant intervenir une 2 pression de 1-35 kgf/cm2 étant donné que de cette manière les cristaux de Ca(OH)2 za les ions de Ca sont compressés dans les surfaces nouvellement formées.L'énergie mécanique est transmise à une bou-dineuse soit dans une suspension à 20-40% au moyen d'une pompe broyeuse ou d'un désintégrateur ou encore par un traitement de la matière première contenant 20 à 30 % d'humidité adhérente en surface Grâce à l'énergie thermique, la mobilité des ions est améliorée ce qui permet d'obtenir une plus grande vitesse de réaction. l'énergie thermique peut être amenée soit pendant le processus de travail mécanique dans la suspension, soit après réalisation de la phase mécanique, par un traitement àla vapeur sous pression atmosphèrique pendant 8 à 48 heures ou par un traitement dans un autoclave sous une pression de 3 à 20 atm pendant 8 heures. Dans le procédé conforme à l'invention on réalise à partir de la boue rouge et de calcaire brûlé, un mélange et l'on forme une suspension ou une pàte en ajoutant de manière correspondante de l'eau. La quantité nécessaire de calcaire est calculée de manière à ce qu'en se basant sur les indications de l'analyse d'oxyde pour une mole de Si02, on ajoute 0,5-1 mole de CaO et que pour une-mole de A1203, on ajoute 0,5-2 moles de CaO. Après la suspension, la matière est traitée pendant 1 à 8 heures à une température de 80 à 1000C. Au cours de cette phase, la teneur en sodium de la boue rouge est mise en solution, elle est séparée ensuite par filtrage et dirigée vers une seconde utilisatim . le dépôt du filtre est lavé une à deux fois à l'eau, à nouveau filtré et utilisé pour la fabrication de l'acier dès lors qu'il contient moins de sodium. La mthier-e ( pate ) contenant 20 à 30 % d'humidité adhérente en surface passe dans une boudineuse (presse à briques), dont l'orifice avant contient une plaque perforée. La matière ainsi mise en forme est soumise à un traitement à la vapeur pendant 8 à 48 heures ou traitée dans un autoclave pendant 8 heures sous 2-20 atm. Après le traitement thermique, la matière est réduite à un grain de 0,1-5 mm puis lavée à l'eau. Le traitement suivant est le même que l'on applique pour la boue rouge. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront au cours de la description explicative qui va suivre illustrée par deux exemples de réalisation. EXEMPLE 1. La boue rouge servant de matière de base présente la composition suivante: Au203 : 17,0 Xo ; Fe2O3 : 39,4 % ; SiO2 14,3 % ; Na20 : 11,6 % ; CaO : 2,5 0 ; Perte a rouge : 8,7 %; autres : 6,5 %. On mélange en vue de former une pâte100 parts en .poids de boue rouge sèche présentant la composition précitée et 12 parts en poids de CaO actif à de l'eau puis on transforme le mélange obtenu en granulés de forme oblongue au moyen d'une boudineuse en appliquant des forces d'arrachement et de compression de 5 kgf/cm2. lie granulé est traité pendant 8 heures à la vapeur sous une pression atmosphèrique puis réduit pour que les particules présentent une dimension de 0,1 à 5 mm. La matière ainsi réduite est lavée à l'eau et filtrée. lie filtrat (solution de NaOH) est dévié et le dépôt du filtre est lavé à l'eau. Après diminution de la teneur en sodium, la composition du produit sous forme de substance sèche était la suivante A12O3 : 16,8 %;- Fe2O3 : 39,0 %, SiO2 : 14,2 %; Na20 : 1,0 %; vCaO : 14,4 % Perte au rouge : 8,4 % ; autre-s 6,2 %. la boue rouge présentant une teneur réduite en Na20 peut être utilisée dans des hauts fourneaux. EXEMPLE 2. 100 parts en poids de boue rouge sèche de la même composition que l'exemple 1 et 30 parts en poids de CaO actif sont mélangées à de l'eau pour former une suspension de 400 g de substance solide par litre, que l'onfrsite pendant 30 mn dans un désintégrateur en appliquant des forces de déchirement de 20 kgf/cm2. La suspension est filtrée, le filtrat (solutionde NaOH) est dévié, le dépôt du filtre est lavé à l'eau. Après abaissement de la teneur en sodium, la composition de la matière sèchée était la suivante : Au207 : 14,3 %; Fe203 : 33,0 %; SiO2 : 12,0 %; Na20 : 0,8 %; CaO : 27,3 %; Perte au rouge 7,3 %; autres: 5,3 %. Avec sa teneur en Na20 réduite, la boue rouge peut être utilisée dans les hauts fourneaux. Bien entendu, l'invention n'est ullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour abaisser la teneur en sodium de la boue rouge obtenue par le procédé dit "Bayer', filtrée et lavée, par caustification avec de l'oxyde de calcium, caractérisé en ce que la boue rouge, avec 0,5-1 mole, calculé sur la teneur molaire en SiO2 et avec 0,5-2 moles de CaO, calculé sur la teneur molaire en Au203, dans une suspension aqueuse à 20-40 % ou sous forme d'une pâte contenant 20 à 30 % d'humidité avec application de forces de déchirement et de compression qui assurent la formation de surfaces toujours nouvelles aux particules de matière , est soumise à un traitement thermique, puis lavée à l'eau et ensuite filtrée. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les forces de déchirement et de compression da13 le cas d'une suspension aqueuse, sont développées à l'aide d'une pompe hroyeuse ou d'un désintégrateur, dans le cas d'une matière se présentant sous forme d'une pâte,au moyen d'une boudineuse, avantageusement au moyen d'une presse à briques. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le traitement thermique est réalisé par un traitement pendant 8 à 48 heures à la vapeur ou 6 à 10 heures dans un autoclave sous une pression de 3-20 atm.