Brevet FR2495019A1 — publié le 19820604

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour traiter des liqueurs par filtration magné- tique. La filtration magnétique à gradient élevé cons- titue un procédé pour épurer des effluents industriels et des liqueurs de traitement très divers. Ce procédé est parti- culièrement utile lorsque l'on doit récupérer avec un bon rendement les solides que l'on enlève ou lorsqu'il faut récu- pérer les solides en un volume minimal, par exemple dans le cas d'opérations impliquant des matières radioactives. Le brevet du Royaume-Uni NO 1 457 528 concerne des perfectionnements relatifs à l'extraction de métaux lourds d'eaux résiduelles industrielles. Le procédé décrit repose sur la connaissance de la quantité des radicaux acides pré- sents dans l'eau résiduaire et sur le barbotage d'un gaz oxydant dans l'eau résiduaire. De même, les exemples de solu- tions que l'on trouve dans la description de ce brevet cité indiquent que le procédé est applicable à des quantités de l'ordre de 100 cm3 et de 1 1. Un objet de la présente invention consiste à proposer un procédé et un appareil simples pour traiter des liqueurs par filtration magnétique, ce procédé et cet appa- reil permettant de traiter des quantités industrielles de liqueur. Selon un aspect de la présente invention, un procédé pour traiter des liqueurs par filtration magnétique comprend: l'addition d'un#agent réducteur à la liqueur, la surveillance du potentiel de solution de la liqueur jusqu'à obtention d'une gamme voulue du rapport entre les ions ferreux et ferriques, à laquelle le potentiel de la solution se situe dans une gamme voulue l'addition d'une substance alcaline pour préci- piter les composés ferrugineux; et la soumission de la liqueur à une filtration magnétique pour enlever ces composés ferrugineux avec d'au- tres composés qui ont précipité avec le floc ferrugineux ou sont adsorbés par lui. -De préférence, cette gamme voulue du rapport entre les ions ferreux et ferriques se situe entre 40 % et %. De préférence, on ajoute de l'agent réducteur jusqu'à ce que le potentiel de la solution se situe entre environ 0,35 et 0,4 volt. L'agent réducteur peut être ou comprendre de l'hydrazine ou bien il peut être ou comprendre du sulfite de sodium Selon un autre aspect de la présente invention, un appareil pour traiter des liqueurs par filtration magnéti- que comprend: une unité de traitement, comprenant un récipient de traitement de liqueur, dans lequel la liqueur peut être introduite et qui comporte des organes permettant d'ajouter dans le récipient un corps devant réagir et un dispositif destiné à surveiller le potentiel de solution de la liqueur dans le récipient, et un filtre magnétique. De préférence, le dispositif destiné à surveil- ler le potentiel de solution de la liqueur présente dans le récipient comprend une sonde de détection du potentiel de la solution. La sonde peut comprendre une électrode de réfé- rence au calomel et une électrode de travail en métal précieux, la force électromotrice (FEM) développée entre ces électrodes constituant le potentiel de solution, lequel est fonction de l'état d'oxydation des ions ferrugineux présents dans le récipient. Le filtre magnétique peut être une unité conte- nant un dispositif ferromagnétique. Le filtre magnétique peut contenir un ensemble de tiges métalliques. Le filtre magnéti- ques peut contenir un ensemble de grilles ou toiles métalli- ques. De préférence, on prévoit près du filtre magnétique un dispositif destiné à induire un champ magnétique élevé dans ce filtre. Un exemple nullement limitatif de l'invention sera maintenant décrit plus en détail en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'une ins- tallation de traitement de liqueurs par filtration magnétique la figure 2 est une coupe d'une sonde destinée à être utilisée dans l'installation de la figure 1; et la figure 3 est un graphique montrant des para- mètres du fonctionnement de l'installation. On voit sur la figure 1 que l'indice de référence 1 désigne de manière générale un conduit d'introduction d'une liqueur à traiter par filtration magnétique. La liqueur est introduite par le conduit 1 d'alimentation dans une unité 2 de traitement comprenant un récipient destiné au traitement de la liqueur. Des conduits 3 et 4 introduisent des corps destinés à réagir, ou réactifs, dans l'unité de traitement 2. L'unité 2 de traitement contient une sonde 5, qui sera dé- crite de façon plus détaillée ci-après. Dans l'unité de trai- tement, la liqueur est tout d'abord traitée par addition, dans le conduit 3, d'un agent réducteur. Le traitement se poursuit jusqu'à ce que la sonde 5 indique que la liqueur a atteint un état se situant-dans une gamme voulue, comme expliqué ci-après. Après l'addition de l'agent réducteur, la liqueur est mise en réaction avec au moins une substance alcaline afin de séparer par précipitation les composés fer- rugineux ainsi que les composés qui ont précipité en même temps et ceux qui sont adsorbés par le floc ferrugineux. Après le traitement dans l'unité 2, la liqueur passe par un conduit 6 dans un filtre magnétique 7. Le filtre magnétique 7 comprend un ensemble qui contient un dispositif ferromagnétique 8, par exemple un agencement de toiles métalliques, un ensemble de tiges, au moins une grille 10 ou un ensemble de sphères de garnissage. Le filtre magnétique 7 peut être soumis à un champ magnétique élevé, lequel est engendré par un dispositif 12 disposé au voisinage du filtre magnétique. Après la filtration, le filtrat quitte le filtre par un conduit 14. De temps à autre, le filtre peut être lavé à contre-courant par du li- quide introduit par un conduit 16 et qui sort par un conduit 17. Afin de faciliter cette opération de lavage, les con- duits 6, 14, 16 et 17 comportent des vannes 18. La figure 2 montre de manière plus détaillée la sonde 5 citée ci-dessus à propos de la figure 1. La sonde 5 comprend une électrode 20 de référence au calomel et une électrode de travail 21 en métal précieux. L'électrode 20 comprend un tube de verre 23 qui contient des cristaux de chlorure de potassium 24 dans une solution saturée 25 de chlorure de potassium. Le contact électrique est assuré avec la solution de chlorure de potassium par l'intermédiaire de bouchons 26 et 27 en verre fritté poreux. Le bouchon 27 ferme un tube qui contient une pâte de calomel et de mercure 28 en la contact avec du mercure 29 jouant le rôle de conducteur relié à un fil de platine 30. L'électrode 21 est une électrode en fil de platine. On va maintenant décrire le fonctionnement de l'équipement en regard de la figure 3. Toutes les matières paramagnétiques peuvent être enlevées des courants d'effluent ou des liqueurs de traitement industriel à l'aide d'un système de filtration magnétique à grande capacité, pourvu que le gradient magnétique soit assez élevé et le débit de l'effluent assez faible. Pour des matières à faible suscepti- bilité magnétique, l'investissement financier nécessaire pour obtenir un système satisfaisant peut être assez élevé, ce qui rend le système peu intéressant et non rentable. L'hydroxyde ferrique est un constituant majeur que l'on trou- ve fréquemment dans la matière présente en suspension dans de nombreux effluents et de nombreuses liqueurs de traitement industriel, et cet hydroxyde est difficile à enlever à l'aide de filtres classiques, en raison de sa nature gélatineuse. Un dépôt par sédimentation n'est également pas intéressant car l'hydroxyde ferrique retient de grandes quantités d'eau et exige des systèmes de traitement excessivement volumineux. Cependant, la précipitation de l'hydroxyde ferrique d'un effluent peut dans de nombreux cas servir à réaliser l'enlè- vement d'autres impuretés adsorbées à la surface du floc ou qui précipitent avec lui et sont emportées avec lui. Cela est particulièrement utile dans le cas des impuretés radio- actives. Malheureusement, l'hydroxyde ferrique n'est que faiblement susceptible d'aimantation dans-un champ magnétique et, donc, il n'est pas attiré avec une grande efficacité vers des éléments magnétisés dans le filtre 7. Donc, pour que la filtration puisse remporter un plus grand succès, on fait passer les ions ferrugineux sous forme de magnétite (habituellement désignée par Fe304), qui est plus sensible au gradient magnétique du filtre et donne de plus grands ren- dements de collecte. Sur la figure 3, le potentiel de la solution, déterminé par la sonde 5 dans l'unité de traitement 2, est représenté en millivolts sur l'axe des ordonnées. L'axe des abscisses du graphique montre la quantité de l'agent réduc- teur, dans le cas présent du sulfite de sodium, que l'on in- troduit dans l'unité 2 par le conduit 3. L'axe des abscisses présente des unités arbitraires. Le graphique montre cinq courbes représentant la concentration du fer en parties par million ou millionièmes. Ces courbes, appelées A, B, C, D et E, correspondent à 50; 100; 150; 300 et 600 millionièmes de fer. Une partie hachurée du graphique indique une gamme de potentiel de solution comprise entre 0,35 et 0,4 volt. Dans cette gamme, le rapport entre les ions ferreux et les ions ferriques se situe entre 0,4 et 0,6, pour toutes les concen- trations du fer. Lors du fonctionnement de l'équipement, une partie de l'oxygène présent sous forme dissoute dans la li- queur est enlevée et le fer est réduit jusqu'au rapport très important entre les ions ferreux et les ions ferriques se situant entre 0,4 et 0,6, dans l'unité 2 (la teneur en oxy- gène étant alors inférieure à 0,05 millionième). Lorsque l'oxygène a été enlevé et que la proportion voulue de fer a été réduite pour que l'on obtienne ce rapport très im- portant entre les ions ferreux et les ions ferriques, le fer est précipité de la liqueur, sous forme de magnétite, par l'addition d'ammoniac par le conduit 4. L'oxygène peut être enlevé et une partie du fer réduite par l'un quelcon- que des divers réducteurs tels que du sulfite de sodium et de l'hydrazine, mais l'on évite d'utiliser un excès d'agent réducteur car, si l'on devait utiliser un excès de réducteur, le fer serait entièrement réduit à son état ferreux et il précipiterait alors sous forme d'hydroxyde ferreux gélatineux qui est encore plus difficile à traiter que l'hydroxyde fer- rique. Lors de l'addition régulière de l'agent réduc- teur à la liqueur industrielle, qui est bien agitée, le poten- tiel de solution commence à diminuer doucement depuis sa va- leur usuelle qui se situe entre 0,5 et 0,55 volt pour l'état complètement oxydé. Lorsqu'il y a une chute du potentiel de solution ou de la FEM (force électromotrice) de 0,25 volt, ce potentiel de solution commence à augmenter, ce qui indi- que que la majorité du fer ferrique a été réduite à l'état ferreux. Ainsi, le potentiel de solution est fonction de l'état d'oxydation du fer présent en solution. Donc, en ajou- tant de l'agent réducteur jusqu'à ce que le potentiel de solu- tion se situe entre 0,4 et 0,35 volt, on fait tomber entre 0,4 et 0,6 le rapport entre les ions ferreux et ferriques. Le traitement est optimal lorsque ce rapport est égal à 0,5. Pour le fonctionnement de l'appareil, la liqueur introduite dans le filtre magnétique 7 contient de la magnéti- te et elle ne comporte pas de quantités importantes d'hydroxy- de ferreux ou ferrique, de sorte que le filtre 7 fonctionne efficacement et filtre la magnétite attirée vers le disposi- tif de collecte, de sorte que la liqueur est efficacement filtrée. On doit comprendre que la sonde 5 peut engendrer une différence de potentiel en raison de la différence de potentiel électrochimique existant entre la solution 25 et la liqueur à traiter. De même, le procédé est applicable à des cou- rants dans lesquels le fer ferrique est absentmais dans lesquels il est délibérément ajouté de manière à pouvoir être précipité sous forme de magnétite et à pouvoir provoquer la précipitation simultanée d'autre constituant et donc leur enlèvement facile. Cela peut être avantageux lorsqu'on traite des effluents radioactifs. On doit en outre comprendre que le procédé décrit ci-dessus est capable de traiter un volume de liqueur de l'ordre de 1 m3 par minute. L'unité 2 fonctionne de manière discontinue et, dans certaines formes de réalisation, cette unité peut être compartimentée intérieurement pour séparer les étapes de réduction et de précipitation. Il ressort de ce qui précède que la présente invention propose un procédé et un appareil perfectionnés pour le traitement de liqueurs par filtration magnétique. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, de nombreuses modifications peuvent être apportées à ce procédé et cet appareil décrits et représentés. REVENDICATIONS 1. Procédé pour traiter des liqueurs par fil- tration magnétique, caractérisé en ce qu'on ajoute un agent réducteur (3) à la liqueur; on surveille le potentiel de solution de la liqueur jusqu'à ce que soit atteinte une gamme voulue du rapport entre les ions ferreux et ferriques, pour laquelle le potentiel de solution se situe lui-même dans une gamme voulue; on ajoute en (4) une matière alcaline pour séparer par précipitation les composés ferrugineux; et l'on soumet la liqueur à une filtration magnétique (7) pour enle- ver ces composés ferrugineux ainsi que d'autres composés qui ont précipité avec eux ou sont adsorbés par le floc ferrugi- neux. 2. Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la gamme voulue du rapport entre les ions fer- riques et les ions ferreux se situe entre 40 % et 60 %. 3. Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'agent réducteur (3) est ajouté jusqu'à ce que le potentiel de la solution se situe entre 0,35 et 0,4 volt. 4. Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'agent réducteur est ou comprend de l'hydra- zine. 5. Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'agent réducteur est ou comprend du sulfite de sodium. 6. Appareil pour traiter des liqueurs par filtration magnétique, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de traitement (2) comprenant un récipient de traitement de liqueur, dans lequel la liqueur peut être introduite et qui comporte des organes (3, 4) permettant d'introduire dans le récipient au moins un corps destiné à réagir et un dispo- sitif (5) destiné à surveiller le potentiel de solution de la liqueur se trouvant dans le récipient, ainsi qu'un filtre magnétique (7). 7. Appareil selon la revendication 6, caracté- risé en ce que le dispositif destiné à surveiller le potentiel de solution de la liqueur se trouvant dans le récipient est ou comprend une sonde (5) de détection du potentiel de la solution. 8. Appareil selon la revendication 7, caracté- risé en ce que la sonde (5) de détection du potentiel de la solution peut comprendre une électrode (20) de référence au calomel et une électrode de travail (21) en métal précieux, la force électromotrice développée entre ces électrodes (20 2]) constituant le potentiel de solution qui est fonction de l'état d'oxydation des ions ferrugineux présents dans le ré- cipient. 9. Appareil selon la revendication 6, carctéri- sé en ce que le filtre magnétique comprend une unité qui contient un dispositif ferromagnétique (8). 10. Appareil selon la revendication 9, caracté- risé en ce que le filtre magnétique contient un ensemble de tiges métalliques. 11. Appareil selon la revendication 9, caracté- risé en ce que le filtre magnétique contient un ensemble de grilles. 12. Appareil selon la revendication 6, caracté- risé en ce qu'il comporte au voisinage du filtre magnétique un dispositif (12) destiné à induire un champ magnétique éle- vé dans le filtre magnétique.