Brevet FR2261344A1 — publié le 19750912

On peut récupérer des quantites importantes d'aluminium à partir d'argiles et d'autres minerais aluminifères de faible. qualité par une lixiviation du minerai a' à l'aide d t un acide (par exemple par une lixiviation d'une argile qui, de préférence, a été calcinée) pour obtenir une solution contenant de l'aluminium solide Al+++ sous forme du sulfate, du nitrate ou du chlorure. Une telle solution peut normalement aussi contenir des ions inopportuns et, en particulier, le fer sous forme de Fe+++. Le fer est très indésirable, puisque sa présence gêne la production économique de l'aluminium métallique de haute pureté. Des procédés de ltart antérieur, dont un exemple typique est celui décrit dans le brevet des Etats-Unis dtAmérique N 3 211 521,enseignentla purification de liquides contenant des ions aluminium et fer par le procédé selon lequel on met une solution aqueuse de ces ions en contact avec un acide alkyl-phosphorique HRR'PO4, oW R est un radical alkyle linéaire ou ramifié contenant au moins 8 atomes de carbone et R2 est un atome dthydrogène ou un radical alkyle.Un exemple typique des compositions de ce.genre est l'acide dioctyl-phosphorique (ou phosphate de dioctyle). Lorsque l'on utilise de telles techniques, on met l'acide alkyl-phosphorique en contact avec un liquide aqueux contenant de ltalumi- nium et du fer ; et l'acide alkyl-phosphorique se chargera de fer sans absorber une quantité importante d'aluminium.Il en résulte que le liquide aqueux doit encore être traité pour séparer l'alu- minium des autres impuretés inopportunes0 te résultat est la nécessité de traitements poussés, ce qui est coûteux aussi bien en temps quten équipement et investissement de capitaux, La présente invention propose un nouveau procédé permettant une récupération ou extraction rapide, à un faible prix de revient, de 11 aluminium à partir de solutions contenant d'autres ions et notamment du fer. En bref, la présente invention comprend le procédé pour extraire l'alumínium d'une solution aqueuse contenant des ions aluminium, procédé selon lequel e (a) on met cette solution aqueuse en contact, dans une opération de mise en contact, avec un hydrogéno-phosphate atalkyl aryle symétrique et avec un alcanol comportant 6 à 9 atomes de carbone ; (b) on retire de cette opération de mise en contact une solution aqueuse pauvre ne comportant sensiblement pas d'aluminium; (c) on récupère l'aluminium du complexe. Selon certains aspects de la présente invention, la solution aqueuse riche contenant des ions aluminium peut, de façon typique, entre une solution que l'on a obtenue en soumettant un minerai aluminifère, comme de l'argile du type alumino-silicate calcin né, à une lixiviation à l'aide d'un acide minéral dilué. tes minerais aluminifères les plu3 courants de ce genre, comme le kaolin et la bauxite, peuvent comprendre divers silicates d'aluminium > des aluminates de métaux, des oxydes d'aluminium, etc, avec des quantités importantes de fer et de silice et de moindres quantités dtautres impuretés. L'invention envisage de récupérer l'aluminium de tels minerais (après calcination, dans le cas de l'argile) par lixiviation à l'aide d'une solution acide de lixiviation dans laquelle l'acide est de préférence l'acide sulfurique, bien que l'on puisse également utiliser l'acide chlorhydrique ou l'acide nitrique. Lut acide est présent en une quantité adéquate du point de vue stoéchiométrique pour dissoudre l'alumine (Al2O3) contenue dans l'argile calcinée ou dans un autre minerai. On peut soumettre le résidu à un traitement supplémentaire, par exemple à un lavage acide, pour récupérer l'aluminium solubilisé qui reste éventuellement encore0 De telles opérations de calcination, de lixiviation et de lavage ne font pas nécessairement partie de la présente invention, car l'on peut utiliser n'importe quel mode opératoire clash sique qui donne une solution contenant de l'aluminium impur, Selon la présente invention, on traite une solution contenant de l'aluminium par un hydrogéno-phosphate d'alkyl-aryle symétrique, sous forme hydrogéné ou acide, pour en extraire l'aluminium0 Telle qutelle sert dans le présent mémoire, l'expression "hydrogéno-phosphate d'alkyl-aryle symétrique" désigne un phosphate choisi parmi où chacun des symboles R, X et Z désigne un groupe alkyle ayant 1 à 10 atomes de carbone ; Y est choisi parmi un atome d'hydrogène et un radical allyle ayant t à 10 atomes de carbone ; et R', X', Y' et Z' correspondent, respectivement, à R, X, Y et Z. Des exemples particuliers de phosphates convenables sont l'hydrogéno-phosphate de bis(3,5-xylényle), l'hydrogéno-phosphate de his(3,4,5-triméthylphényle), l2hydrogéno-phosphate de bis(3 éthyl-5-méthylphényle), l'hydrogéno-phosphate de bis(3,5-dihexyle), l'hydrogéno-phosphate de bis(3-tolyle), l'hydrogéno-phosphate de bis (3-tertiobutyl-phényle), etcO On préfère I 'hydrogéno-phosphate de bis(3,5-xylényle) en raison-de sa plus grande sélectivité à l'égard de l'aluminium. On utilise de préférence le phosphate à titre d'échangeur liquide d'ions dissolvant ce phosphate dans un solvant organique non miscible à l'eau, comme du kérosène du commerce, de l'octane, de ltheptane, du toluène, du xylène, etc. On peut augmenter la solubilité du phosphate dans de tels hydrocarbures en utilisant un alcanol jouant le rôle de co-solvant et qui, avanta geusement, est un alcanol comportant 6 à 12 atomes de carbone,comme l'alcool hexylique, l'alcool heptylique, l'alcool octylique, l'alcool nonylique, l'alcool décylique ou l'alcool dodécylique. En ce qui concerne les proportions, on utilise, pour 100 parties en poids d'aluminium contenu dans la solution de lixi viation, environ 3000 parties en poids d'hydrogéno-phosphate de bis(3,5-xylényle). Des hydrogéno-phosphates d'alkyl-aryles ayant une masse moléculaire différente devront servir en des quantités proportionnellement différentes0 Pour effectuer l'extraction, on peut utiliser n'importe quel appareil classique de lavage ou de mise en contact, avec des courants fonctionnant dans le même sens ou à contre-courant, que l'on utilise actuellement pour des extractions d'ions à l'aide de liquides, afin de garantir un mélange bien intime et poussé de la solution du phosphate organique et de la solution aqueuse acide qui contient de l'aluminiumO lie pH de la phase aqueuse est celui de la solution de lixiviation à la fin de l'opération de lixiviation par l'acide, c'est-à-dire un pH compris entre environ 1 et environ 3,5o Ett cependant que l'on préfère la température et la pression ambiantes au cours de 12 extraction, des températures et pressions légèrement élevées peuvent également convenir. Pendant cette extraction, le phosphate se charge d'aluminium et d'un peu de fer, cependant que la solution aqueuse de lixiviation stappauvrit en aluminium. La quasi-totalité des autres impuretés inopportunes, sauf le fer qui subit une coextraction, demeure en solution, Le phosphate chargé est ensuite soumis à une extraction pour en enlever l'aluminium0 De préférence, on effectue cette extraction ou cet épuisement en mettant la phase organique chargée en contact avec une phase aqueuse contenant de l'acide à une concentration ou une force nettement supérieure à celle de la solution de lixiviation qui entrait dans le stade d'extraction (du minerai)0 Des exemples typiques de tels acides peuvent être l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique, l'acide sulfurique, etcO On préfère l'acide chlorhydrique. La concentration de la solution d'acide que l'on fournit à l'étage dtépuisement est en général, avantageusement, equivalente à une solution presque saturée en sel dtaluminium à la température de l'opération. Ainsi, une solution à 28 % d'acide chlorhydrique est équivalente, après 11 échange hydrogènealuminiumS à une solution saturée en chlorure dtaluminiumO Cependant, on peut utiliser des acides un peu moins concentrés0 Par exemple, on peut utiliser de l'acide chlorhydrique à 20 % comme acide pour l'épuisement. La solution organique que l'on récupère de l'opération d'épuisement contient la forme acide régénérée du phosphate et elle peut être recyclée pour servir à une nouvelle extraction à partir de la solution impure ; et la phase aqueuse provenant de l'opération d'épuisement contient du chlorure d'aluminium contaminé par du fer, De préférence9 la solution aqueuse de chlorure d'aluminium peut être soumise a une opération de traitement par extraction du fer, selon laquelle on enlève le fer de la solution en mettant cette solution en contact avec une amine tertiaire ou avec un sel d'ammonium quaternaire du type servant maintenant à l'ex- traction du fer. A partir de la solution aqueuse sans fer, provenant de l'épuisement (de.la solution de lixiviation), on peut récupérer, par des modes opératoires connus, un sel d'aluminium ou de l'alumine sensiblement purs. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre illustratif, mais non limitatif, à propos d'un mode préféré de réalisation et qu'elle est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans son cadre et dans son esprit. REVENDICATIONS le Procédé pour récupérer l'aluminium d'une solution acide impure contenant de l'aluminium, ce Procédé étant caractérisé en ce qu: on soumet cette solution à une extraction par un hydrogéno-phosphate dtalkyl-aryle symétrique, et l'on sépare l'alu- minium de l'extrait ainsi formé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on choisit le phosphate parmi chacun des symboles R, X et Z est un groupe alkyle ayant 1 à 10 atomes de carbone ; Y est choisi parmi un atome d'hydrogène et un radical alkyle ayant 1 à 10 atomes de carbone ; et R', X', Y1 et Z' correspondent chacun, respectivement, à RssXs Y et Z)O 30 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le phosphate est l2hydrogéno-phosphate de bis (3,5-xylényle). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce quton effectue l'extraction en mettant la solution contenant de l'aluminium impur en contact avec une solution du phosphate dans un solvant hydrocarboné. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le solvant hydrocarboné est du kérosène. 60 Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'on augmente la solubilité du phosphate dans le solvant hydrocarboné grace à la présence, dans ce solvant, d'un alcanol comportant 6 à 12 atomes de carbone et qui joue le rôle dtun co-solvante 70 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentest caractérisé en ce qu'on sépare l'aluminium du phosphate à la fin de l'opération d'extraction en mettant le phosphate en contact avec une solution aqueuse d'un acide minéral ayant un pH inférieur à celui de la solution acide impure fournie à l'opé- ration d'extraction,