Brevet FR2252983A1 — publié le 19750627

L'invention se rapporte à la technologie du traitement de 1'alunite, plus spécialement elle concerne un procédé de préparation alumine et de sulfate de potassium à partir de l'alunite. De préférence, le procédé s'applique au traitement des minerais d'alunite contenant des formes actives de cossés siliciques dans des stériles. On sait que lors du traitement dtun minerai dtalunite par une solution d'alcalis caustiques les composés siliciques mentionnés donnent des alumosilîcates insolubles dans des alcalis passant dans les schlamms et. qu'on élimine en mme temps queux. Cela entraine des pertes en alcalis et en aluminium et diminue en conséquence le rendement en alumine issue de l'alunite. Actuellement, on a couramment recours à un procédé de-prépara- tion de l'alumine et des sulfates de potassium à partir d'alunites comprenant les opérations suivantes : traitement du minerai d'alunite, soit brut soit grillé au préalable, par une solution d'alca lis caustiques à une température de 85 à 95oC jusqu'à formation d' aluminates et de sulfates de sodium et de potassium dans la solution; séparation à partir de la solution des sdLhams sous forme d'un résidu solide, réduction du volume par évaporation à sec de la solution jusqu'à obtention d'un résidu de mélange de sulfates de sodium et de potassium; séparation dudit résidu de la solution contenant, de préférence, des aluminates de sodium et de potassium; traitement du résidu de mélange de sulfates par une solution de potasse caustique jusqu'à formation du sulfate de potassium; décomposition hydrolytique des aluminates de la solution jusqu'à l'état dthydroxyde d'aluminium; préparation de l'alumine par calcination de lthydroxy- de d'aluminium. les inconvénients majeurs du procédé sont les pertes mentionné nées en alcalis et en aluminium dues à la formation d'alumosilicates par la site de leur insolubilité dans les alcalis qu'on élimine en meme temps que les schlamms. On a pu établir expérimentalement que compte tenu de la proportion des composés siliciques forme active contenus dans l'alunite les pertes en alumine avec les schlamms sont de 15 à 20% calculé par rapport à la teneur totale du minerai en oxyde d'aluminium, et jusqu'à 150 kg d'alcalis par tonne d'alumine commercialisée. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients signalés des procédés connus de préparation de l'alumine et du sulfate de potassium à partir de l'alunite. On s'est proposé d'établir pour la conduite du procédé les régimes optima de températures rendant impossible la formation d'alumosilicates au cours du traitement de l'alunite par une solution d'alcalis caustiques. La solution consiste en ce que dans le procédé de préparation de l'alumine et du sulfate de potassium à partir de l'alunite, par traitement avec une solution d'alcalis caustiques suivi de l'isolement séparé de l'alumine et du sulfate de potassium, -selon l'invention, on traite l'alunite par une solution d'alcalis caustiques à une température non supérieure à 60OC; on lave le résidu solide formé au cours de ce traitement à l'eau pour en isoler les sulfates de sodium et-de potassium; on ajoute aux eaux de lavage de la potasse caustique pour en isoler le sulfate de potassium. Ainsi, l'activité des composés siliciques baisse au point que, pratiquement, la réaction entre les aluminates de sodium et de potassium avec les composés est exclue. Pour faire en sorte qu'au-cours du traitement de l'alunite par une solution d'alcalis caustiques la solution contienne le moins possible de sulfates, mais qu'elle contienne essentiellement des aluminates de sodium et de potassium, on doit traiter l'alunite par une solution contenant au moins 120 g/l de NaO caustique. Pour assurer une extraction, plus complète des sulfates de potassium et de sodium à partir du résidu solide obtenu par traitement de l'alunite par la solution d'alcalis caustiques, dans les conditions de la consommation minimale en eau de lavage, le résidu solide mentionné doit entre lavé à une température de l'eau d'au moins 9(3oC. Pour l'isolement le plus complet possible du sulfate de potassium à partir du mélange de sulfates de sodium et de potassium dissous dans les eaux-de lavage et une évaporation minimum des eaux de lavage, il est avantageux d'isoler le sulfate de potassium à une température de 30-40 C, sous l'action de la potasse caustique. Dans ce qui suit, l'invention est décrite en détail, le procédé étant illustré par des exemples de réalisation particuliers. Selon l'invention, on peut traiter des minerais alunitiques les plus variés, indépendamment de leur teneur en alunite et de la teneur des stériles en composés siliciques à forme active. On soumet au préalable le minerai de broyage dans des dispositifs correspondants. Le minerai est broyé ensuite dans des broyeurs à boulets ou à barres. Pendant cette opération, on soumet le minerai au traitement par la solution d'alcalis caustiques à une température de 40 à 60qu. Bien qu'il soit possible de conduire le processus au-dessous de 4O-0C,'cela n'est pas avantageux du point de vue économique étant donné que la vitesse de passage de 11 oxyde d'aluminium du minerai en solution est diminuée. Vu que l'alunite est traitée par la solution d'alcalis caustiques à une température d'au plus 60oC, l'oxyde d'aluminium passe du minerai alunitique en solution sous forme d'aluminates avec des pertes minimales inévitables en alcalis et en aluminium, ce qui est dû à ce que la formation d'alumosilcates est rendue impossible. La teneur en alcalis caustiques de la solution utilisée pour le traite ment de l'alunite constitue 120 à 200 g/l calculé par rapport à N0 caustique. Cette teneur en alcalis caustiques assure des conditions optima sur toutes les étapes du traitement de l'alunite, à savoir : dissolution minimale des sulfates de sodium et de potassium présents dans l'alunite et conditions améliorées pour la décompositionhydrolyti- que ultérieure des aluminates de la solution. A la suite du traitement du minerai dans les conditions préconisées de température et de concentration de-la solution d'alcalis il se forme un résidu solide constitué par des sulfates de sodium et de potassium et des stériles (schlamms) et une solution contenant, de préférence, des aluminates. On sépare par filtration le résidu solide de la solution. On soumet ensuite la solution d'aluminates de sodium et de potassium à une purification, pour en éliminer oxyde de silicium; pour cela, au cours du brassage et en présence de cristaux d'alumo silicates comme germes de cristallisation on laisse cristalliser la solution jusqu'à ce que l'oxyde de silicium forme des cristaux d'alumosilicates. On opère à une température de 65 à 100oC; plus la température est élevée plus la vitesse de la formation de cristaux d'alumosilicates est élevée. La préparation ultérieure de l'alumine se fait par des méthodes connues, à savoir : la solution d'aluminates de sodium et de potassium est décomposée hydrolytiquement jusqu a formation d'un résidu dthydroxyde d'aluminium qui, après filtration et calcination, donne l'alumine commerciale. Le résidu solide contenant les sulfates de sodium et de potassium et les stériles est traité par des eaux de lavage dans des bacs mélangeurs connus à une température élevée, de préférence non inférieure à 90oC, Les sulfates de sodium et de potassium passent alors pratiquement complètement, dans la solution au bout de 20-30 mn du traitement. La solution est ensuite séparée par filtration des schlamms. Puis, on réduit par évaporation le volume de la solution à un point tel qu'après l'addition ultérieure de la solution de potasse caustique sa teneur en alcali caustique ne soit pas inférieure à 180-200 g/l calculée par rapport à Na20 caustique.On ajoute à la solution ainsi évaporée de sulfates de sodium et de potassium, la solution de potasse caustique, put on la refroidi vers 30-40 C. Il forme un résidu constitué par du sulfate de potassium que l'on filtre et sèche. On réutilise pour de nouveaux traitements du minerai les solutions alcalines provenant de la décomposition hydrolytique de la solution d'aluminates et celles provenant de l'isolement du sulfate de potassium à partir des eaux de lavage par de la potasse caustique. La description de l'installation pouvant servir éventuellement à la réalisation du procédé n' est pas présentée dans cette demande, de telles installations, largement connues, s'appliquant aetuellement pour préparer l'alumine et le sulfate de potassium par des méthodes connues. Des exemples de réalisation du procédé sont donnés à titre d'- illustration de l'invention. EXETPI;E 1 On traite 1 tonne de minerai contenant environ 55 % d'alunite et des composés siliciques- sous forme active constitués par de la kaolinite, de l'opale et de la chalcédoine à raison de 20% calculé sous forme d'oxyde de silicium. On traite le minerai par une solution d'alcalis caustiques à une température de 50 C. La teneur en alcalis caustiques de la solution calculée en Na20 caustique est de 150 S 1. On lave le résidu solide obtenu au cours du traitement par la solution d'alcalis caustiques dans les conditions susmentionnées du minerai dtalunite à une température de 90 à 100OC, Pour isoler le sulfate de potassium à partir des eaux de lavage, on traite ces eaux par une solution de potasse caustique à une température de 30 à 40oC. Qn a obtenu : alumine : l90kg; sulfate de potassium : 440kg; les pertes en oxyde d'aluminium et en alcalis éliminés en méme temps que les schlamms sont respectivement de 10 et 4 kg, soit 5 % pour l'oxyde d'aluminium et 10 % pour les alcalis, la teneur en pourcent étant calculée par rapport à la teneur en oxyde d'aluminium et en sulfates de sodium et de potassium du minerai de départ. RTRMPIE 2 On traite comme dans ltexemplé 1, 1 tonne de minerai, contenant des composés siliciques sous forme active, tels que la kaolinite, l'opale et la chalcédoine à raison de 5% calculé sous forme d'oxyde de silicium. A cela près, les conditions du procédé sont analotgues à celles de l'exemple 1. On a obtenu : alumine : 194 kg; sulfate de potassium : 450 kg, les pertes avec les schlamms en oxyde d'aluminium et en alcalis sont respectivement de 6 et de 2 kg, ce qui constitue par rapport à la teneur en oxyde d'aluminium et en sulfates de sodium et de potassium du minerai de départ 3% pour l'oxyde d'aluminium et 5% pour les alcalis. On prend du minerai comme dans l'exemple 2. Le traitement par la solution d'alcalis caustiques s'opère à une température de 60oC; la concentration de la solution est de 120 g/l d'alcalis calculée sous forme de Na20 caustique. Les autres conditions correspondent à celles de l'exemple 1. On a obtenu : alumine :192 kg; sulfate de potassium : 442kg, les pertes avec les schlamms en oxyde d'aluminium et en alcalis sont respectivement de 8 et de 3,5 kg, soit 4 % et 8 % respectivement. EJEMPlM 4 On prend du minerai comme dans l'exemple 1. Le traitement par la solution d'alcalis caustiques s'opère à une température de 40oC, la concentration de la solution est de 180 g/l d'alcali caustique. Les autres conditions sont identiques à celles de l'exemple 1. On a obtenu : alumine : 192kg; sulfate de potassium : 440 kg, les pertes en oxyde d'aluminium et en alcalis sont respectivement de 8 et 4 kg, soit 4% et 10% respectivement. - RETENDICATIONS 1 - Procé-dé de préparation d'alumine et de sulfate de potassium à partir de minerai d'alunite dans lequel on soumet de 1' alu- nite à un traitement par une solution d'alcalis caustiques suivi d'un isolement de l'alumine et du sulfate de potassium sous l'action de la potassè caustique, procédé caractérisé en ce que l'alunite est traitée par la solution d'alcalis caustiques à une température non supérieure à 60OC; le résidu solide obtenu après le traitement mentionné est lavé à l'eau chaude, pour faire passer en solution les sulfates de sodium et de potassium; on ajoute aux eaux de lavage de la potasse caustique, pour isoler le sulfate de potassium. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alunite est traitée par une solution d'alcalis contenant au moins 120 g/l, de Na20 caustique. 3- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le résidu solide provenant du traitement de ltalunite par la solution d'alcalis caustiques est lavé à l'eau à une température non inférieure à 90oC. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3--, caractérisé en ce que le sulfate de potassium est isolé à partir des eaux de lavage après introduction da la solution de potasse caustique à une température de 30-40oC.