Brevet FR2305502A1 — publié le 19761022

La présente invention concerne un procédé d'affi- nage d'un produit métallique (métal ou alliage) par voie chlorée, notamment d'un produit métallique non ferreux, selon lequel on injecte d'abord du chlore à ltétat libre et/ou sous la forme d'un con posé chloré au sein d'un bain en fusion du produit métallique à affiner, pour que le chlore se combine sous la forme de chlorures avec le ou les corps que lton désire extraire dudit produit métallique, et l'on effectue ensuite une séparation au moins partielle entre les chlorures ainsi formés et le fl-ux gazeux (issu du susdit baln) contenant encore du chlore libre. On saint que le chlore, à l'état libre ou sous forme de composés, est utilisé de façon croissante dans l'indus rLe des métaux non ferreux, afin de-réaIiserl'affinage du métal ou produit métallique par liaison sélective du chlore avec certains corps présents dans le bain de métal en faible quantité, et que l'on désire extraire dudit bain pour purifier le métal. C'est le cas, par exemple, pour affinage de l'aluminiuma dont on peut ainsi extraire certaines impuretés, tel le magnésium. Cette opération donne naissance a des chlorures qui s'incorporent dans le laitier ou s'échappent du bain métal Ilque en même temps que le chlore libre en excès. Le problème se pose alors du rejet à l'atmosphère du flux gazeux refroidit car il convient d'en extraire auparavant la majeure partie des chlorures, et si possible-la totalité de ce chlore libre. On peut envisager la solution d'épuration par lavage du flux gazeux. issu du bain, mais une telle solution est conteuses car il est alors nécessaire de prévoir un traitement physique et un traitement chimique du liquide I1 peut être d'autre part souhaitable de diminuer la consommation du chlore libre ou sous fore de composés que l'on injecte au sein du bain métallique.Ici se pose le problème de la récupération du chlore libre en excès qui s'échappe du bain métallique ainsi que des chlorures formés avec le métal en fusion par exemple le chlorure d'aluminium Le hut de latrésaite Invention est dporter des solu- tions à au moins ces deux problèmes et, pour ce faire, un procédé d'affinage conforme à l'invention est caractérisé en ce que l'on fixe par voie sèche la majeure partie au moins du susdit chlore sur des particules d'un produit adsorbant, de façon à obtenir du produit adsorbant chargé en chlore et éventueffilement des chlorures, ceux-ci au moins étant sous la forme de poussières entrainées dans un flux gazeux considérablement, vcire totalement dé barrssséde chlore libre, en ce que l'on filtre ledit flux gazeux avant son évacuation dans 1 ' a t m o s p h è r e e t e n ce que l'on réinjecte au sein du bain de produit métallique à affiner au moins une partie du produit adsorbant chargé en chlore et éventuellement des chlorures, de façon à obtenIr dans ledit bain une désorption de chlore permettant au chlore ainsi libéré de se combiner avec le ou les corps que l'on désire extraire du bain métallique. De la sorte, après filtration, ledit flux gazeux pourra être rejeté à l'atmosphère avec une très faible teneur en chlore, et en tout cas avec une teneur pratiquement aussi faible qu'on le désire, puisqu'elle est fonction du degré d'adsorption du chlore libre sur les particules du produit adsorbant ; pour obtenir une teneur nulle, il suffit de doser convenablement ledit produit adsorbant. D'autre part, la réinjection du produit adsorbant chargé en chlore dans le bain métallique permet de limiter la consommation du chlore libre ou des compcsés chlorés qu'on y injecte directement, puisque le chlore y est automatiquement désorbé sous l'effet de la température et peut alors agir comme le chlore injecté directement, en se combinant avec le ou les corps que l'on désire extraire du bain. Bien entendu, un procédé conforme à ce qui précède nécessite la mise en oeuvre d'un dispositif d'adsorption particulièrement efficace, surtout lorsque l'on désire que la totalité ou la quasi totalité du chlore contenu dans le flux gazeux qui s'échappe du bain métallique soit adsorbé. Le produit adsorbant étant par exemple du charbon actif, on peut envisager de faire traverser une couche de ce charbon par le flux gazeux, ladite coucheconstituant un lit fixe. Toutefois, dans la pratique, ce genre de procédé n'est utilisable que pour les faibles concentrations en gaz polluant. En outre, dans le cas de gaz très poussiéreux, le lit fixe de matière adsorbante devient rapidement inutilisable, à cause du colmatage par les poussières. On pourrait envisager aussi de remplacer le lit fixe de matière adsorbante par un lit fluidisé, mais il serait alors nécessaire d'utiliser du charbon actif granulé, d'où un prix d'exploitation élevé. De plus, on pourrait s'attendre également à des difficultés, à cause du bouchage rapide du support poreux du lit fluidisé, à moins que ce support comporte des ouvertures plus grossières, mais alors, il faudrait réaliser un lit de forte épaisseur, donnant naissance à une perte de charge élevée. Un autre but de la présente invention est de résoudre ce problème supplémentaire, et, à cet effet, un procédé conforme à l'invention peut encore être caractérisé en ce que l'adsorption du chlore libre par ledit produit adsorbant est effectuée en mettant en suspension de fines particules du produit adsorbant dans une colonne d'adsorption traversée de bas en haut par ledit flux gazeux contenant du chlore libre, des moyens étant prévus pour empêcher les susdites particules du produit adsorbant de se déplacer à contre-courant par gravité au-delà d'un seuil déterminé et pour disperser ces particules de façon homogène dans ledit flux gazeux, après quoi les particules du produit adsorbant chargé de chlore, ainsi éventuellement que les fines poussières de chlorures, sont évacuées par le haut de ladite colonne, vers un dispositif séparateur. Grâce à un tel procédé, la turbulence régnant dans la colonne d'adsorption, et le contact relativement long entre les fines particules de matière adsorbante et le flux gazeux à épurer, favorisent l'importance et l'homogénéité des phénomènes de transfert par adsorption du chlore sur la matière adsorbante, ceci avec des pertes de charge réduites (de 50 à 75 mm de colonne d'eau, au lieu de 300 à 400 mm pour le lit fluidisé). En outre, ce procédé permet l'utilisation de matière adsorbante sous la forme de poudre, ce qui permet de réduire le coût et d'obtenir en outre un mélange intime avec les chlorures. Un procédé conforme à l'invention peut encore être caractérisé en ce qu'après avoir effectué une séparation entre le flux gazeux et les poussières comprenant du produit adsorbant chargé de chlore et éventuellement des chlorures, on recycle au moins une partie desdites poussières dans la colonne d'adsorption, pour obtenir une saturation du produit adsorbant. La présente invention concerne encore une installation pour la mise en oeuvre du procédé, comprenant une cuve d'affinage contenant un bain métallique en fusion, des moyens pour injecter sous pression du chlore à l'état libre et/ou un composé chloré au sein dudit bain, des moyens d'évacuation, en dehors de la cuve, des chlorures formés et du flux gazeux contenant encore du chlore libre, et des moyens pour effectuer le refroidissement approprié du flux gazeux. Conformément à l'invention, une telle installation est caractérisée en ce qu'elle comporte en outre, en aval desdits moyens de refroidissement, un réacteur d'adsorption pourvu de moyens d'amenée dudit flux gazeux contenant du chlore libre, et des chlorures sous forme de fines poussières, et de moyens d'amenée d'un produit adsorbant au contact dudit flux gazeux, un dispositif séparateur propre à filtrer ledit flux gazeux avant son évacuation, et des moyens de transport et de réinjection au sein du bain métallique d'une partie ou de la totalité du produit ad- sorbant chargé en chlore. Avantageusement, ledit réacteur d'adsorption est constitué d'une colonne d'adsorption traversée de bas en haut par ledit flux gazeux contenant du chlore libre, laquelle colonne comprend des moyens pour la mise en suspension, par ledit flux, de particules du produit adsorbant, et des moyens propres à empêcher les susdites particules du produit adsorbant de se déplacer à contrecourant par gravité au-delà d'un seuil déterminé et pour disperser ces particules de façon homogène dans ledit flux gazeux ; la sortie de ladite colonne d'adsorption est reliée à un dispositif séparateur propre à effectuer une séparation entre, d'une part le flux gazeux, et d'autre part les particules de produit adsorbant chargé de chlore et éventuellement les fines poussières de chlorures. Une telle installation peut encore comporter un circuit de recirculation des particules de produit adsorbant chargé en chlore et éventuellement des poussières de chlorures vers lesdits moyens de mise en suspension dans la colonne d'adsorption. De préférence, la colonne d'adsorption comporte à sa base un venturi, lesdits moyens de mise en suspension des fines particules du produit adsorbant comprenant au moins une conduite d'amenée dudit produit, débouchant dans le divergent du venturi. Un mode d'exécution de l'invention est décrit ci-dessous à titre d'exemple nullement limitatif, en référence à la figure unique du dessin annexé qui représente schématiquement une installation conforme à l'invention. En 1, on a représenté un four d'affinage d'un produit métallique, par exemple de l'aluminium, celui-ci étant traité en continu ou en discontinu. I1 peut s'agir d'un procédé d'affinage classique. En 2, on a représenté une lance d'injection, au sein du bain 3 de métal liquide, de chlore gazeux sous pression et dtun gaz neutre, par exemple de l'azote, sous une pression suffisante pour provoquer une agitation intense du métal au sein du bain 3. Les crasses 4 surnageant peuvent être évacuées du fourî par une goulotte 5. Bien entendu, on pourrait remplacer le chlore gazeux par un composé chloré, par exemple sous forme pulvérulente, la poudre dudit composé chloré, injectée dans la lance 2, étant entraînée au sein du bain métallique 3 par l'azote sous pression. Dans le bain 3 se forment ainsi des chlorures, par combinaison du chlore libre avec le ou les corps indésirables que l'on désire séparer de l'aluminium, par exemple avec lue magnésium. La partie supérieure du four 1 est reliée par une conduite 6 à la partie supérieure d'un refroidisseur 7 qui, par une conduite 9, communique avec la base d'une colonne d'adsorption 10. Cette colonne comporte à sa partie inférieure un venturi 11, et une conduite 12 pourvue d'une vanne 13 y débouche, légèrement en aval du divergent du venturi. La conduite 12 étant alimentée en produit 4adsorbant, de préférence du charbon actif pulvérulent (éventuellement des argiles activées), ce produit, introduit par gravité en aval du col du venturi,yest soumis à d'importantes turbulences et à une dispersion homogène par le flux gazeux qui traverse la colonne 10 de bas en haut. Du fait de la grande vitesse qui règne au col du venturi, les particules du produit adsorbant ne peuvent le franchir. Ce col constitue ainsi les moyens, mentionnés plus haut, destinés à empêcher les susdites particules de se déplacer à contre-courant par gravité au-delà d'un seuil déterminé de la colonne. Etant donné d'autre part que le flux gazeux a été refroidi dans le refroidisseur 7 d'une façon convenable, on facilite l'adsorption du chlore sur les particules de charbon actif. De la partie supérieure de la colonne d'adsorption 10 s'échappent ainsi, dans le flux gazeux, un mélange de poussières de chlorures métalliques et de particules de charbon actif chargé de chlore. Ces poussières sont séparées du flux gazeux dans un dispositif séparateur 14 à la base duquel elles sont recueillies, dans des trémies 15 et 16. Ce dispositif séparateur peut être de n'importe quel genre connu, par exemple un filtre à tissu ou un électrofiltre. Le fond des trémies est relié à la partie inférieure de la colonne d'adsorption 10 par un conduit 17 débouchant dans la colonne sensiblement au même niveau que la conduite 12, et dans lequel le produit peut se déplacer par gravité. Ce conduit 17 est pourvu d'une écluse doseuse 18 permettant de régler la proportion du produit pulvérulent recyclé dans la colonne. Le charbon actif éventuellement non saturé qui est recueilli à la base du filtre- 14 peut ainsi être saturé de chlore par le ou les passages supplémentaires qui lui sont imposés dans la colonne 10. Enfin, conformément à l'invention, on a prévu de recycler dans le sein du bain métallique 3 une partie ou la totalité du produit pulvérulent recueilli à la base du filtre 14 au l'qui valent de la quantité de produit introduit en 12 et qui est constitué de charbon actif éventuellement saturé en chlore, et de chlorures métalliques. Ce recyclage peut être continu ou discontinu. Pour ce faire, le fond des trémies est relié par un convoyeur quelconque, par exemple un convoyeur à vis 20, à un bol- tier dtinjection 21. La matière pulvérulente transportée dans ce boîtier peut alors être reprise par un jet de gaz sous pression alimentant une lance 22 pénétrant au sein du bain 3. Ce gaz peut être un gaz neutre tel que l'azote. On pourrait aussi envisager d'utiliser à cette même fin la lance 2, le gaz d'injection de la matière pulvérùlente au sein du bain 3 étant alors constitué par le chlore, ce qui permettrait de n'utiliser qu'une seule lance. De toute façon, on recycle au sein du bain 3 un mélange de charbon actif éventuellement saturé en chlore, et de chlorures métalliques. Sous l'effet de la haute température régnant dans le four 1, le chlore se désorbe et vient ainsi compléter l'apport normal de chlore destiné à l'affinage du métal et injecté dans le bain par la lance 2. On constate donc que la présente invention permet, tout en évitant les inconvénients d'un lavage de gaz, d'épurer tota lement les gaz issus du four avant leur rejet à l'atmosphère. De plus, l'affinage par chloration peut être mené à bien avec une consommation en chlore réduite, puisque ce chlore récupéré est partiellement réinjecté dans le bain. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ses modes de réalisation ou d'application ayant été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé d'affinage d'un produit métallique (métal ou alliage) par voie chlorée, notamment d'un produit métallique non ferreux, selon lequel on injecte d'abord du chlore à l'état libre et/ou sous la forme d'un composé chloré au sein d'un bain en fusion du produit métallique à affiner, pour que le chlore-se combine sous la forme de chlorures avec le ou les corps que l'on désire èxtraire dudit produit métallique, procédé caractérisé en ce que l'on fixe par voie sèche la majeure partie au moins du susdit chlore sur des particules d'un produit adsorbant, de façon à obtenir du produit adsorbant -chargé en chlore et éventuellement des chlorures, ceux-ci étant sous la forme de poussières entrainées dans un flux gazeux considérablement, voire totalement dé barrasse de chlore libre, en ce que l'on filtre ledit flux gazeux avant son émission dans l'atmosphère, et en ce que l'on réinjecte au sein du bain de produit métallique à affiner au moins une partie du produit adsorbant chargé en chlore et éventuellement des chlorures, de façon à obtenir dans ledit bain une désorption de chlore permettant au chlore ainsi libéré de se combiner avec le ou les corps que l'on désire extraire du bain métallique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'adsorption du chlore libre par ledit produit adsorbant est effectuée en mettant en suspension de fines particules du produit adsorbant dans une colonne d'adsorption traversée de bas en haut par ledit flux gazeux contenant du chlore libre, des moyens étant prévus pour empêcher les susdites particules du produit adsorbant de se déplacer à contre-courant par gravité au-delà d'un seuil déterminé et pour disperser ces particules de façon homogène dans ledit flux gazeux, après quoi les particules du produit adsorbant chargé de chlore, ainsi éventuellement que les fines poussières de chlorures, sont évacuées par le haut de ladite colonne, vers un dispositif séparateur. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le produit adsorbant est consti tué par du charbon actif pulvérulent. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le produit métallique à affiner est de l'aluminium, les corps que l'on désire en extraire pouvant comprendre le magnésium. 6. Installation pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une cuve d'affinage contenant un bain métallique en fusion, des moyens pour injecter sous pression du chlore à l'état libre et/ou un composé chloré au sein dudit bain, des moyens d'évacuation, en dehors de la cuve, des chlorures formés et du flux gazeux contenant encore du chlore libre, et des moyens pour effectuer le refroidissement partiel des gaz, caractérisée en ce qu' elle comporte en outre, en aval desdits moyens de refroidissement, un réacteur d'adsorption pourvu de moyens d'amenée dudit flux gazeux contenant du chlore libre et de moyens d'amenée d'un produit adsorbant au contact dudit-flux gazeux, des moyens pour séparer les particules solides du flux gazeux, avant son émission dans l'atmosphère, et des moyens de transport et de réinjection au sein du bain métallique d'au moins une partie produit adsorbant chargé en chlore. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit réacteur d'adsorption est constitué d'une colonne d'adsorption traversée de bas en haut par ledit flux gazeux contenant du chlore libre, laquelle colonne comprend des moyens pour la mise en suspension, par ledit flux, de particules du produit adsorbant, et des moyens propres à empêcher les susdites particules du produit adsorbant de se déplacer à contre-courant par gravité au-delà d'un seuil déterminé et pour disperser ces particules de façon homogène dans ledit flux gazeux, et en ce que la sortie de ladite colonne d'adsorption est reliée à un dispositif séparateur propre à effectuer une séparation entre, d'une part le flux gazeux, et d'autre part les particules de produit adsorbant chargé de chlore et éventuellement les poussières de chlorures. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit de recirculation des particules de produit adsorbant chargé en chlore et éventuellement des poussières de chlorures vers lesdits moyens de mise en suspension dans la colonne d'adsorption. 9. Installation selon la revendication 7 ou 8, caracté risée en ce que ladite colonne d'adsorption comporte à sa base un venturi, lesdits moyens de mise en suspension des fines particules du produit adsorbant comprenant au moins une conduite d'amenée dudit produit, débouchant dans le divergent du venturi.