Brevet FR2314894A1 — publié le 19770114

La présente invention concerne la fabtlcation de fluorure d'aluminium (A1F3). Selon la technique ant8rieure, on prépare le fluorure d'aluminium en faisant réagir du fluorure d'hydrogène ou de l'acide fluosilicique (H2SiF6) avec le trihydrate d'aluminium [A1 (OH)3 ou l'oxyde d'aluminium, par exemple avec de la bauxite Les minerais aluminifères tels que l'argile réfrac tairegru paryre, Au2O3, (Si02), H20, ou d'autres silicates d'aluminium tels que le kaolin et le feldspath, sont beaucoup moins coûteux que le trihydrate d'aluminium, et la présente invention a pour principal objet un procédé de fabrication du fluorure d'aluminium a partir de ces matières a base de silicates d'aluminium. La présente invention a ainsi pour objet un procédé de préparation du fluorure d'aluminium qui consiste a faire réagir un silicate d'aluminium tel que l'argile réfractaire, les cendres volantes ou cendres de charbon avec l'acide fluosilicique, & séparer par filtration la silice-insoluble et a faire cristalliser le fluorure d'aluminium (A 1F3) de la raz so- lution de fluorure d'aluminium obtenue. Si l'on part d'argile réfractaire1 la réaction est la suivante : La réaction est exécutée de préférence avec une argile réfractaire qui a été broyée à une finesse de grain d'environ 0,15 mm.L'intervalle de température préféré pour la réaction est de 600 a 1500C, de préférence d'environ 95 0C. A cette température, la réaction est complète au bout de 40 mn environ. Au-dessous de 600C, la réaction est très lente, alors qu'audessus de 1500C, le fluorure d'aluminium en solution commence a cristalliser et il est perdu quand on sépare par filtration la silice formée. L'exécution de cette réaction pose de nombreux problêmes. Premièrement, l'acide fluosilicique est extremement corrosif à chaud, c'est--dire dans l'intervalle de température préféré de 60 à 150 0C. Les matérieux classiques tels que l'acier, l'acier inoxydable, etc. ne résistent pas à cette corrosion, et même les matières céramiques et le verre sont attaqués. Le meilleur matériau pour l'exécution de cette réaction est le carbone (graphite) bien que leKynar, le polypropylène, le caoutchouc et d'autres matières semblables puissent etre utilisés. Deuxièmement, pour exécuter la réaction à une température supérieure à environ 1000 C, il est nécessaire que les réactifs soient sous pression.La plage de pression s'étend de la pression ambiante (environ 100 kilopascals) à environ 800 kilopascals (kPa), ou plus. Après la réaction, la bouillie sortant du réacteur est constituée par une solution diluée de la forme alpha instable de AlF3 ( 3 verti en -A1F3 insoluble, dans un cristalliseur. La phase de la réaction selon l'invention peut être facilement exécutée en continu dans une colonne garnie ou dans un réacteur à plusieurs éléments tubulaires (par exemple en carbone (graphite)) logés dans une enveloppe à travers laquelle on fait passer de la vapeur pour chauffer les éléments qui forment la zone de réaction, ou bien par un procédé discontinu dans un récipient avec agitateur. Le réacteur doit être conçu de préférence de façon que la pression à l'intérieur des éléments tubulaires puisse etre élevée jusqu'à 800 kPa. Un tel réacteur est décrit et revendiqué, en tant qu'appareil pour la production de sulfate d'aluminium, dans la demande de brevet d'Afrique du Sud au nom de la Demanderesse portant le numéro 74/4772. En variante, cette réaction peut être exécutée de façon discontinue dans un récipient de construction appropriée. t'exemple unique ci-après, non limitatif, t plus en détail la production de fluorure d'aluminium selon l'invention. EXEMPLE UNIQUE On préchauffe à 950C 0,2 m3 d'acide hydrofluosilicique provenant de l'industrie d'engrais dans un échangeur de chaleur en graphite, et on l'introduit par pompage dans un réacteur. Ce réacteur est un récipient en acier doux revêtu de caoutchouc et garni de briques en carbone. On broie 80 kg d'argile réfractaire à teneur élevée en alumine à une finesse de grain telle que moins de 5 % ne passent pas au tamis à mailles de 53 m puis on les aJoute à l'acide en une durée de 5 mn au moyen d'un transporteur à vis La composition de l'acide et de l'argile sont indiquées dans le tableau numéro 1. TABLEAU 1 Composition de l'acide hydroflucosilicique et de l'argile réfractaire utilisés dans l'exemple. Acide : H2@@F6 (%) S@@ P,; Fe. @@@@ @@ matières solides en su tension t Argile : Al2@3 (%) @@@ Fe SiO2 (%) @@@ P205 (%) La concentration maximale en aluminium est obtenue après une durée de réaction de 40 mn. On refroidit ensuite rapidement la bouillie à 60 C pour réduire la formation de p -A1F3. La composition de la liqueur à ce stade est la suivante Al (%) 5,5 Si (%) 0,5 Fe (ppm) 325 pH 1,5 Les matières insolubles sont rapidement séparées par filtration sur un filtre à tambour tournant et le filtrat est envoyé par une pompe à un récipient en acier doux recouvert de caoutchouc.La température est à nouveau portée à 950C par l'introduction de la vapeur vive. On ajoute environ 100 g/l de cristaux d'AlF3 , 3H2O comme germes, puis on agite énergiquement la bouillie pendant 3 heures. On sépare, ensuite par filtration les cristaux de fluorure d'aluminium', en utilisant un autre filtre à tambour tournant équipé d'un dispositif de lavage à l'eau. Les cristaux obtenus sont séchés à 200 C pendant 2 heures, puis calcinés à 7000C pendant 1,5 heure. Le produit obtenu a la composition ci-après A1F3 (%) 88,2 (Quantité totale de fluor sous forme d'AlF3) A12(SO4)3 0,3 Fie203 0,06 SiO2 0,3 P205 0,09 A12 3 9,1 On a observé qu'environ 70 % de l'alumine présente dans l'argile sont extraits par l'acide fluosilicique. Environ 80 % du fluorure d'aluminium en solution peuvent être récupérés dans le cristalliseur. Efl ICT,I0N S 1. Procédé de fabrication de fluorure d'aluminium, caractérisé en ce que l'on fait réagir un silicate d'alu- minium avec l'acide fluosilicique, on sépare par filtration la silice insoluble et on fait cristalliser le fluorure d'aluminium de la solution de fluorure d'aluminium obtenue. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le silicate d'aluminium est constitué par de l'argile réfractaire, des cendres volantes ou des cendres de charbon. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'argile réfractaire est broyée.à une finesse de grains d'environ 0,15 mm. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que la réaction est effectuée dans un intervalle de température compris entre 600C et 15O0C. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la réaction est effectuée au voisinage de 95 Oc. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la réaction est exécutée sous une pression comprise entre la pression atmosphérique et 800 kPa. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la réaction est exécutée a une température supérieure a 1000C environ. 8.Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 7, caractérisé en ce que la solution de fluorure d'aluminium obtenue est concentrée avant d'en faire cristalliser le fluorure d'aluminium. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la cristallisation du fluorure d'aluminium de sa solution comprend la conversion de la forme alpha soluble du fluorure d'aluminium en la forme bêta insoluble. 10. Fluorure d'aluminium produit par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.