Brevet FR2268877A1 — publié le 19751121

L'invention concerne le traitement des doublages usés de cellules de réduction d'aluminium ainsi que des procédés de récupération de matières utilisables à partir de ces doublages. Dans une cellule de réduction d'aluminium, l'électrolyte, essentiellement formé d'aluminium dissoute dans de la cryolyte fondue, est contenue dans une cellule présentant une enveloppe extérieure d'acier doublée de carbone. Le fond de la cellule forme la cathode et est formé de blocs de carbone. Entre les blocs cathodiques du fond et l'enveloppe d'acier, ilest habituel d'interposer une couche d'alumine fortement tassée qui joue le rle d'un isolant thermique et électrique entre les blocs de cathode et l'enveloppe d'acier. Il est bien connu que le doublage de carbone d'une cellule de réduction est pénétré de façon croissante par les constituants de l'électrolyte, y compris des impuretés indésirables, qui s1accumulent dans l'électrolyte pendant un usage prolongé. Outre les impuretés introduites dans le doublage de carbone, la couche sous-jacente d'alumine est pénétrée par l'électrolyte. La concentration des matières de l'électrolyte dans l'alumine augmente progressivement en direction de l'interface entre l'alumine et les blocs de carbone. Les propriétés isolantes de la couche d'alumine s'altèrent par suite de cette pénétration par des matières de ltélectrolyte et par conséquent, il est usuel d'enlever cette couche d'alumine et de la jeteur chaque fois que l'on enlève le doublage de carbone de la cellule pour le remplacer.L'alumine jetée est impropre à resservir dans le doublage de la cellule de réduc tionsst étant donné sa haute teneur en impuretés, elle est impropre à être ajoutée directement à l'électrolyte d'une autre cellule de réduction, bien qu'en plus de l'alumine elle contienne une quan titQnotable de fluorures utiles. La principale objection à l'addition de l'alumine de déchet à une cellule de réduction réside dans les fortes odeurs qui se dégagent quand on chauffe la matière après l'avoir ajoutée à la crotte solide d'une cellule de réduction. On a découvert maintenant que l'on peut surmonter cette difficulté en soumettant l'alumine à I'hydratation p '-r la vapeur sèche à pression élevée. Cela a pour effet de décomposer les carbures etfou nitrures contenus. On peut continuer le traitement par la vapeur d'eau jus- qu'à ce que le dégagement d'hydrocarbures et/ou d'ammoniac ait cessé. En général, une couche d'alumine retirée d'une cellule de réduction comprend jusqu'à 20 % de fluor sous forme de fluorures et jusqu'à 10 % de carbures et/ou nitrures indésirables. On peut éliminer quasi-complètement ces carbures et nitrures indésirables en exposant l'alumine, une fois broyée à une grosseur appropriée, à de la vapeur sèche à une température de 120 à 1750C et à une pression relative de 7 à 7 kg/cm2 pendant environ 7 heures dans un récipient sous pression. La matière traitée subit un gain de poids d'environ 7 % par suite de l'hydratation de l'alumine. La matière partiellement hydratée ainsi traitée, contenant des fluorures utiles, est propre à servir à l'alimentation en alumine d'une cellule de réduction, telle quelle ou mélangée à de l'alumine calcinée normale. Dans un exemple, on broie grossièrementsl'alumine retirée d'une cellule de réduction, en particules de grosseur inférieure à 1 cm et on la traite dans des plateaux ouverts dans un ré ci- pient sous pression isolé thermiquement, équipé d'un manomètre, d'un thermomètre et d'une valve d'échappement d'ammoniac et d'hydrocarbures. On introduit l'alumine de doublage à raison d'environ 500 kg. On laisse arriver au récipient de la vapeur vive à une pression de 1,5 kg/cm2 et on maintient la pression jusqu'à ce qu'on ne puisse plus détecter'la présence d'ammoniac ni d'hydrocarbures par l'odorat ou en prélevant périodiquement des échantillons des gaz qui sortent lorsqu'on ouvre la valve d'échappement. Le temps nécessaire pour atteindre ce stade est d'environ 7 heures. En ce laps de temps, les carbures et nitrures d'aluminium contenus sont pratiquement décomposés complètement et une petite proportion d'alumine est hydratée, donnant un accroissement de poids d'environ 7 % comme indiqué plus haut. La matière traitée est alors propre à être ajoutée directement à l'électrolyte d'une cellule de réduction électrolytique, sans aucun autre traitement et ainsi, on récupère de façon simple la teneur précieuse en fluorure du doublage d'alumine usé. Le temps de traitement nécessaire pour réaliser le degré voulu de décomposition des carbures et nitrures varie selon les conditions du traitement, particulièrement selon la grosseur de particules de la matière introduite dans le récipient sous pression, la profondeur de matière broyée dans les plateaux, la pression et la température de la vapeur d'eau (qui peut dans une certaine mesure etre surchauffée) et aussi la teneur en impuretés de l'i- solant. Toutefois il est extrêmement simple de régler convenablement la durée du processus, car le traitement est efficacement terminé quand l'échappement de vapeur d'eau par la valve d'échap pement ne staccompagne plus d'odeurs désagréables. in général, le traitement nécessite environ 4 à 10 heures selon les conditions. REVEDICitTLON Procédé de récupération de constituants utiles contenus dans l'alumine usée qui constitue l'isolant d'une cellule de réduction d'aluminium, procédé caractérisé par le fait que l'on broie l'isolant usé, qu'on l'expose à de la vapeur sèche à une pression de 1 à 7 kg/cm2 et à une température de 120 à 1750C dans un récipient sous pression pendant un temps suffisant pour effectuer la décomposition pratiquement complète des carbures nitrures et que l'on ajoute l'alumine ainsi traitée, partiellement hydratée, à l'élec- trolyte d'une cellule de réduction d'aluminium, sans autre traitement, de sorte que l'on recycle la teneur en alumine et en fluorure de l'isolant usé.