Brevet FR2414557A1 — publié le 19790810

L'invention concerne un procédé de production de pastilles stables pour l'attaque à l'acide des minerais contenant du silicate d'aluminium, où le minerai humide est préparé en briquettes et chauffé à des températures de 650 à 8500C. Lors de l'attaque par des acides des minerais contenant du silicate d'aluminium, on a I'habitude de procéder à une pré-calcination de la matière première. Le minerai brut est broyé de façon usuelle, après un processus de séchage, puis calciné et traité par des acides sous cette forme broyée. Mais la finesse du matériau entrasse alors des difficultés au cours de la séparation finale de la substance solide. On sait également d'après la littérature que pour éviter cette difficulté, on calcine le matériau de départ sous forme de morceaux, ou les briquettes pressées à partir du minerai brut, et on procède ensuite à l'extraction. I1 s'est cependant avéré que ces briquettes comprimées ne donnent pas de rendements d'extraction satisfaisants lors du traitement final à l'acide et en outre le résidu lixivié est partiellement émietté. I1 se forme alors des suspensions de substances solides finement divisées, insolubles dans les acides. Les substances solides finement divisées doivent être séparées de la suspension pour éviter une contamination de l'oxyde d'aluminium produit. Les substances solides finement divisées présentent en outre l'inconvénient d'augmenter le degré de tassement dans le réacteur et d'augmenter aussi considérablement les pertes de pression. Par suite de la formation de canaux ainsi provoquée, une partie seulement de la matière solide introduite est effectivement lixiviée, ce qui diminue considérablement le rendement global en oxyde d'aluminium. Le but de l'invention est de traiter les minerais contenant du silicate d'aluminium pour faire en sorte qu'ils conservent une forme stable pendant l'attaque à l'acide et soient bien extractibles. Le procédé selon l'invention consiste à détruire la structure naturelle du minerai et à agglomérer sans pression les fines particules ainsi formées avec une teneur en humidité de 20 à 30 %, en des briquettes ayant de préférence plus de 300 ym, à les sécher et à les calciner à des températures comprises entre 6î0 et 8500 C. Le procédé selon l'invention est fondé sur l'idée de préparer un minerai contenant du silicate d'aluminium en vue de son attaque à l'acide, de telle sorte qu'on obtienne des granules facilement extractibles, car or sait que des granules de forme stable permettent une séparation beaucoup plus simple et plus économique du résidu résultant de la lixixation, à l'adde, que ce n'est le cas lors de la lixiviation d'un minerai broyé ou de briquettes de forme non stable qui se désagrègent partiellement pendant la lixiviation, ou lors de la lixiviation d'un minerai en morceaux avec une structure qui s'est développée naturellement. Conformément à l'invention, pour obtenir ce but, on a trouvé qu'il est possible de produire de tels granules si on détruit d'abord presque totalement la structure naturelle du minerai, c'est-à-dire qu'on désagrège presque totalement le système cristallin et qu'on granule sans pression le matériau dont la structure a été désagrégée. Cette granulation sans pression du matériau désagrégé fournit après séchage et calcination une structure secondaire poreuse, bien extractible et de forme stable. La destruction préalable de la structure primaire, décisive pour l'obtention de ces granules, peut étre obtenue avantageusement, lors de la préparation par exemple d'argile pour une extraction acide, en traitant l'argile humide dans un granulateur-malaxeur avec cyclone. I1 s'est avéré qu'on peut obtenir avantageusement des granules de 2 à 4 mm de grosseur, car les remplissages ou les lits de ces granules sont bien pénétrés par l'acide dans les réacteurs industriels et les granules sont par ailleurs faciles à manipuler par des moyens mécaniques. Pour diminuer le temps de réaction avec 1' acide de désagrégation, il est avantageux d'ajouter à la masse brute avant ou pendant l'agglomération, une substance combLstible en-dessous de la température de calcination, par exemple le charbon. De ce fait, pendant la calcination des pores se produisent dans les briquettes, qui facilitent la pénétration ultérieure de l'acide et par conséquent permettent d'augmenter le rendement ou d'abaisser le temps de réaction. Pour des minerais d'aluminium difficilement agglomérables, il est en outre avantageux d'ajouter au minerai pendant l'agglomération des substances telles que l'argile, la bentonite et/ou des composés organiques. Ceci a pour but d'augmenter l'adhérence des particules broyées les unes aux autres et de faciliter l'agglomération. Les substances dont il est question ciidessus sont des exemples d'un grand nombre de composés qui sont connus pour leur aptitude à améliorer l'adhérence. Ils ne sont mentionnés ici qu'à titre d'exemple. Pour préparer sans pression les briquettes conformes à l'invention, on peut utiliser avantageusement des granulateursmalaxeurs avec cyclone, qui en une seule opération assurent la destruction de la structure naturelle du minerai et l'agglomération de la masse brute. Ces malaxeurs permettent d'appliquer les forces de cisaillement nécessaires pour détruire la structure développée, par réglage d'une vitesse de rotaaion correspondarita En ce qui concerne le séchage et la calcination des briquettes, les vitesses de chauffage doivent être réglées de telle sorte que les briquettes ne se désagrègent pas pendant le traitement. Ceci peut être réalisé en augmentant encore les vitesses de chauffage pendant l'évacuation de l'eau. Les exemples suivants sontddonnés à titre d'illustration de l'invention. Dans tous les exemples, on utilise une argile humide telle qu'elle sort de la mine, constituée principalement de kaolinite ainsi que d'impuretés usuelles de Fe203, K20, MgO, CaO, Ti02 ; l'analyse donne les résultats suivants 30 ,' de Al203, 3 % de Fe203, 2 % de K20, 1 % de Ti02, 0,5 de CaO, 0,5 de MgO ; perte au recuit 15%, le reste étant constitué de SiO2 et de traces d'éléments. Pour évaluer la stabilité et le rendement d'extraction en Al > 03, les briquettes calcinées sont traitées à l'ébullition pendant 4 heures avec de l'acide sulfurique à 55 % en poids. Enfin, par analyse granulométrique et analyse par sédimentation ou analyse chimique, on détermine la distribution granulométrique du résidu et le rendement de l'extraction. ~Exemple 1 : dans un granulateur-malaxeur avec cyclone, on traite un échantillon d'argile avec 30 % d'humidité jusqu'à ce qu'il soit dans un état plastique, auquel cas on règle la vitesse de rotation pour que les granules formés en même temps aient plus de 0,3 mm. Par tamisage, on sépare la fraction ayant de 2 à 3 mm. Après séchage et calcination, on chauffe au reflux 50 g de cette fraction avec 200 ml d'acide sulfurique à 55 % en poids. 90 ,' de Al203 contenu dans l'argile se dissolvent alors. Le résidu insoluble dans l'acide pèse 33,5 g. L'analyse granulométrique du résidu ne donne que 5 % du résidu Exemple 2 : on met de l'argile en suspension dans l'eau. On sépare par sédimentation les particules inférieures à 20 ym et on filtre. On sèche le résidu de filtration dans un séchoir à pulvérisation et on sépare la fraction entre 0,315 et 0,400 mm. On calcine ensuite cette fraction pendant 4 heures à 7500C. On chauffe au reflux 50 g des granules calcinés avec 200 ml d'acide sulfurique à 55 % en poids pendant 4 heures, grace à quoi 92 % de A1203 contenu dans l'argile se dissolvent. Le résidu insoluble dans l'acide pèse 33,2 g. La fraction du résidu insoluble dans l'acide, inférieure à 0,315 mm, pèse 0,5 g. De l'analyse granulométrique, on déduit que 1,5 % du matériau de départ est désagrégé. Exemple 3 : on sèche l'argile naturellement humide et on la broie jusqu'à une grandeur particulaire d'environ 0,5 mm. Puis on la comprime en pastilles de 5 x 2 mm. On les sèche et on les calcine. On traite les pastilles telles quel dans les exemples précédents. Le rendement en Al203 n'atteint que 71 %, et 20 % du matériau lixivié sont désagrégés en particules inférieures à 2 mm. REVENDICATIONS 1 - Procédé de production de pastilles stables pour l'attaque à l'acide des minerais contenant du silicate d'aluminium, où le minerai humide est préparé en briquettes et chauffé à des températures de 650 à 850"C, caractérisé en ce qu'on désagrège la structure naturelle du minerai et qu'on la détruit presque totalement jusqu'à la structure primaire et on aggiomère les particules finement divisées ayant une teneur en humidité de 20 à 30 %. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce go'on applique une force de cisaillement sur le minerai humide qu'on amène ainsi à un état plastique et qu'on granule en même temps. 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les agglomérats ont un diamètre supérieur à 2 sm. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que comme adjuvant d'agglomération on ajoute du kaolin, de l'argile et/ou de la bentonite. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentesw caractérisé en ce qu'on ajoute au minerai, avant ou pendant l'agglomération, une substance combustible, telle que le charbon.