Brevet FR2410629A1 — publié le 19790629

Le chlorure ferrique C13Fe, en solution, est obtenu indus- triellement en effectuant la synthèse du chlore avec le fer dans des installations appropriées, dtaprès la réaction déjà connue 3Cl2 + 2Fe = 2 Cl Fe 3 c'est-àcdire que l'on part de matières premières qu'il faut obtenir préalablement pour parvenir à cette fin ou à d'autres buts sp éci fi ques . Cependant, la rareté des matières premières ainsi que leur coût très élevé oblige a avoir recours, pour obtenir n'importe quelle substance, à des procédés de recyclage, c'est-à-dire à des procédés où l'on travaille à partir de déchets industriels pour en obtenir d'autres produits nécessaires. L'objet de la présente invention est parfaitement dans le cadre des procédés industriels de recyclage qui consistent à utiliser les déchets industriels pour obtenir des produits susceptibles d'être employés. Dans ce cas précis, il s'agit du chlorure ferrique. Selon l'invention, le point de départ est une solution de chlorure ferreux Cl2Fe à faible concentration. Cette- solution constitue un déchet industriel formé comme produit résiduel du décapage de matériaux ferreux avec de l'acide chlorhydrique Cl H. Le procédé de fabrication consiste à faire subir à une solution aqueuse de chlorure ferreux un processus de concentration par éVapOration et un processus-de chloration par addition de Cl 2 Un premier mode de réalisation consis-te à fournir à la solu- tion de chlorure ferreux des quantités add.tionnelles de chlore Cl2, tout en lui apportant en même temps de la chaleur.De cette manière, la solution de départ se transforme progressivement en chlorure ferrique par synthèse du chlore apporté et simultanément elle perd du dissolvant, eau, par évaporation, jusqu'a obtenir une solution de chlorure ferrique concentré de façon suffisamb t ment élevée, c'est-à-dire que l'on obtient une solution de chlorure ferrique suffisamment riche en partant d'un déchet et en effectuant la transformation selon un processus remarquable par la simplicité des installations dont il a besoin. Un autre mode de réalisation consiste également à ajouter à la solution de chlorure ferreux, des quantités additionnelles de chlore Cl21 mais avec concentration préalable de la solution primaire par évaporation naturelle dans des aires de séchage, tandis que l'apport du chlore nécessaire à la synthèse est réalisé par circulation en contre-courant du chlore par rapport à la solution ferreuse concentrée. De cette manière le chlorure ferreux de la solution se transforme progressivement en chlorure ferrique par synthèse du chlore apporté, jusqu'à l'obtention d'une solution de chlorure ferrique dans la concentration prédéterminée. Dans ce cas, le chlore apporté est alimenté dans l'installation à l'état liquide et s'évapore grâce à la chaleur dégagée par la réaction de synthèse exothermique, sans aucun autre apport de chaleur externe. Sur les dessins annexés la figure l montre dans un schéma fonctionnel, une installation où a lieu le procédé objet de la présente invention, selon le premier mode de réalisation, la figure 2 est un détail agrandi qui montre la réalisation pour obtenir l'absorption du chlore, la figure 3 montre une représentation schématique des aires de séchage de la solution primaire pour le deuxième mode de réalisation, la figure 4 montre un schéma d'ensemble des tours d'oxydation, la figure 5 représente un schéma général d'installation utilisée pour le deuxième mode de réalisation. D'après l'invention, on fait circuler le produit de déchet formé par la solution aqueuse de chlorure ferreux, Cl2Fe à faible concentration, sur des parcours successifs par un circuit fermé déterminé entre un réservoir i contenant la solution et des canalisations 2 munies de chloromètres 3. Le circuit se ferme par une tour d'évaporation 4 reliée au réservoir i. La circulation de la solution par les canalisations 2 permet l'absorption du chlore contenu dans les chloromètres 3. Cette absorption a lieu lorsque la solution passe par des conduits étroits 7, ce qui provoque par conséquent un "effet de venturi" d'après lequel, le chlore est absorbé par les prises 8. Tout ceci est représenté sur la figure 2. La solution absorbe donc du chlore et le chlorure ferreux Cl2Fe se synthètise d'après la réaction 2 Cl2 Fe + Cl2 = C13 Fe et se transforme progressivement en chlorure ferrique, c'està-dire que la quantité de chlorure ferrique augmente au fur et à mesure que la solution passe par les chloromètres. Ce processus n'est pas réversible, étant donné l'irreversibilîté de la réaction de synthèse ci-dessus. Nais en outre le même processus provoque un renforcement de la concentration du chlorure ferreux C1 Fe, dans la solution, 3 dû au fait de l'évaporation du dissolvant : l'eau. Cette évaporation a lieu en raison de la chaleur existant qui, d'une part, émane de la propre réaction de synthèse cidessus et, d'autre part, provient,sous la forme d'air chaud, de la prise 5 de la tour d'évaporation 4. En effet, le produit, lors de son parcours cyclique, entre par la partie supérieure de cette tour et se chauffe en descendant, pour retourner ensuite au réservoir 1. La conséquence de ce réchauffement est une évaporation progressive de l'eau. On dispose aussi d'une hotte d'absorption des gaz 6. sur le réservoir i pour éliminer les gaz et en particulier, la vapeur d teau. Au bout d'un certain temps, le produit de base, c'est-a-dire la solution aqueuse de chlorure ferreux à faible concentration, se tranforme en une solution aqueuse de chlorure ferrique à forte concentration, dont la densité est remarquablement plus élevée que celle du produit au départ, soit 1,4 par rapport à 1,28 dû au fait que la densité du chlorure ferrique est plus élevée que celle du chlorure ferreux. Il s'est produit, en outre, une considérable élimination de l'élément dissolvant, l'eau, par évaporation. D'après l'invention et plus partìculièrement selon le second mode de réalisation du procédé, le produit de déchet constitué par la solution aqueuse de chlorure ferreux Cl2Fe à faible concentration, se dépose sur des aires de séchage (voir figure 3) où sont disposés une série de bacs 10 ouverts à l'air libre. Le produit reste là un temps suffisant qui lui permet, par évaporation naturelle, d'atteindre le degré de concentration souhaité. Ces bacs 10 présentent avantageusement une certaine inclinaison, de façon-à cé que sur chacun d'entre eux il y ait un point bas où sera placée la prise en connexion avec le réseau général 12 par où le liquide concentré sera conduit jusqu'au lieu du processus d'oxydation. Le tube de sortie de chaque bac 10 est muni d'une clef de passage individuel. Le conduit 12 présente une certaine inclinaison pour que le liquide puisse arriver à l'endroit de l'oxydation par pesanteur. A l'endroit d'oxydation est prévu un réservoir 13 précédé de filtres 14 et le cas échéant, d'un compteur 15. Le liquide est pompé depuis le réservoir 13 vers des réservoirs de préparation 16 (voir figure 5). Ces réservoirs de préparation 16 sont au nombre de deux, afin de permettre d'effectuer les mélanges nécessaires avec le liquide, de façon à ce que la concentration du produit à traiter soit correcte. Il peut se produire qu'il y ait des bacs 10 qui aient atteint une concentration supérieure; c'est la raison pour laquelle il est possible éventuellement d'effectuer des -mélanges avec le produit en provenance d'autres bacs à concentration inférieure afin d'obtenir dans le mélange la composition désirée. Une fois le produit ainsi préparé, à la concentration souhaitée, on oxyde le chlorure ferreux qui devient ferrique. Le chlore nécessaire est pris dans des réservoirs 17 comportant une bascule spéciale 27 comme le montre la figure 5. La bascule 27 sert à contrôler l'état des réservoirs 17 ainsi que le changement du réservoir vide par le réservoir plein. L'aire correspondant à ces réservoirs 17 comporte une plateforme permettant la décharge et la charge facile des véhicules de transport. Cette plateforme comporte en plus un espace pour le stockage des réservoirs 17 pleins d'un c6té et des vides de l'autre. Le chlore est alimenté sous forme liquide par la partie inférieure de la seconde tour d'oxydation 19 (voir figure 4) par l'intermédiaire d'un conduit 20 en provenance des réservoirs 17. Cette alimentation liquide du chlore élimine le problème d'avoir à fournir de la chaleur pour compenser celle absorbée lors de la vaporisation du chlore, étant donné que la chaleur nécessaire pour transformer le chlore liquide en gat, est absorbée dans la tour 19 où elle arrive sous forme liquide,puis- que la solution du produit arrivant à la partie inférieure Pendant le déroulement proprement dit du processus d'oxydation, on crée la circulation de deux fluides en contre-courant; d'un côté la solution liquide de chlorure ferreux en provenance des réservoirs 16, et de l'autre côté le chlore gazeux en provenance de la partie inférieure de la seconde tour 19. En suivant le processus par le circuit, le déroulement est le suivant La solution de chlorure ferreux en provenance des réservoirs 16 est dirigée vers la partie supérieure de la première tour 18 au moyen d'une pompe 21. Dans cette tour 18, le produit est distribué en dispersion au moyen d'un pulvérisateur 22 (voir figure 4). La partie du chlore non absorbée dans la deuxième tour l9 entre par la partie inférieure de la tour 18 sous forme gazeuse, et au moment du contact à contre-courant entre le gaz chlore et la pluie de solution ferreuse, il se produit une formation partielle de chlorure ferrique ainsi que l'absorption totale du chlore, étant donné que celui-ci se trouve en présence d'une solution très avide et que sa quantité est très faible par rapport à la quantité de la solution liquide. Par la partie inférieure de la tour 18 le chlorure ferreux sort avec une partie de chlorure ferrique et alimente un réservoir 23 d'où il est envoyé à la partie haute de la seconde tour 19 par l'intermédiaire d'une pompe 24. A l'intérieur de cette tour 19 on mélange à contre-courant la solution ferreuse, partiellement transformée précédemment avec le chlore alimenté par la partie inférieure de la tour, ce qui provoque la transformation totale de la solution ferreuse, qui devient ferrique. Le produit terminé se dépose sur la partie inférieure et parvient ensuite par-un réservoir intermédiaire 25 aux réservoirs 26 de stockage du produit terminé. La petite partie de chlore non absorbée par la seconde tour 19 se place sur la partie supérieure de celle-ci sous forme de gaz et ensuite se dirige vers la partie inférieure de la tour 18 grâce à un conduit 28 pour finir d'être absorbée comme il a été décrit précédemment. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de chlorure ferrique en solution, caractérisé en ce qu'il consiste à faire subir à une solution aqueuse de chlorure ferreux un processus de concentration par évaporation et un processus de chloration par addition de Cl2. 2 - Procédé de fabrication de chlorure ferrique en solution, selon la revendication l, caractérisé en ce que le chlorure ferreux subit la première phase de chloration et une deuxième phase de concentration dans un circuit fermé. 3 - Procédé de fabrication de chlorure ferrique en solution, selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chloration est effectuée dans des chloromètres par effet Venturi, entre les réservoirs de C12 et les canalisations de chlorure ferreux. 2 4 - Procédé de fabrication de chlorure ferrique en solution, selon l'une quelconque des revendications l à 3, caractérisé en ce que pendant la phase de concentration on fournit de la chaleur venant de l'extérieur. 5 - Procédé de fabrication de chlorure ferrique en solution, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la solution passe par une tour d'évaporation réceptrice d'air chaud qui provoque l'évaporation d'une partie de l'eau dissolvante, tandis que la solution est maintenant pendant le processus sous une hotte d'absorption des gaz où l'éli- mination de ceux-ci est assurée par évaporation. 6 - Procédé de fabrication de chlorure ferrique en solution, selon la revendication l, caractérisé en ce que la solution aqueuse initiale de chlorure ferreux Cl2Fe est concentrée lors d'une étape préalable par évaporation naturelle dans des aires de séchage, puis conduite à des réservoirs où elle est mise en circulation successivement par l'intermédiaire de deux tours d'oxydation, dans lesquelles elle circule en contre-courant avec un nuage de chlore de telle sorte que le chlorure ferreux Cl2Fe se transforme progressivement en chlorure ferrique Cl3Fe pour fournir à la fin du processus la solution de chlorure ferrique avec la concentration souhaitée, tandis que le chlore est fourni à l'état liquide par la partie inférieure de la seconde tour d'oxydation, et passe ensuite à l'état gazeux de circulation en raison de la chaleur dégagée par la réaction exothermique de synthèse, sans aucun apport externe de chaleur.