Brevet FR2562058A1 — publié le 19851004

Procédé de traitement de l'oxalate de sodium se produisant lors de l'attaque de la bauxite. La présente invention concerne un procédé de traitement de l'oxalate de sodium impur se produisant dans un stade de précipitation lors de l'attaque de la bauxite par le procédé Bayer. Lors de l'attaque par le procédé Bayer, il se produit dans un grand nombre de bauxites, en raison de leur teneur en substances organiques, de l'oxalate de sodium qui, en raison de la circulation en circuit fermé de l'agent de lixiviation, s'enrichit constam- ment dans le liquide de lixiviation. A partir d'une concentration déterminée, l'oxalate de sodium influen- ce la cristallisation de l'hydroxyde d'aluminium d'une manière néfaste, avec la conséquence queJlors de la calcination qui vient ensuiteil se produit une plus grande proportion de granulométrie fine. En outre, la filtration de l'hydroxyde d'aluminium cristallisé est rendue considérablement plus mauvaise. En raison de ce que l'on vient de rappeler, il est nécessaire d'éliminer d'abord, au moins par- tiellement, l'oxalate de sodium du circuit de l'agent de lixiviation. Ceci peut s'effectuer par exemple par une décomposition avec oxydation par l'oxygène ou par des gaz en contenant, sous une pression élevée et à une température élevée (demande de brevet publiée 256205B en République Fédérale d'Allemagne sous le numéro 29 45 152). Avec une durée de traitement nécessaire de 30 à 60 minutes, le procédé est cependant très coûteux du point de vue de l'appareillage. Une autre possibilité d'éliminer l'oxalate de sodium consiste à l'extraire par cristallisation du circuit de l'agent de lixiviation. Le traitement ou le retraitement qui est nécessaire à cet effet est cependant coûteux et donne souvent des produits pour lesquels, notamment dans la production de l'alumine, on ne trouve aucune possibilité d'utilisation. C'est ainsi, par exemple, que l'oxalate de sodium obtenu peut être mis à réagir d'abord sur du lait de chaux pour donner de l'oxalate de calcium et de l'hydroxyde de sodium qui est recyclée dans le processus de lixi- viation (brevet des Etats-Unis d'Amérique No.3 649 185). Une autre forme de traitement consiste, après précipi- tation par du lait de chaux de l'oxalate de calcium obtenu, à faire réagir sur de l'acide sulfurique et à préparer ainsi de l'acide oxalique (demande de brevet publiée en République Fédérale d'Allemagne sous le No. 25 53 870). L'invention vise un procédé de traitement de l'oxalate impur se produisant lors de l'attaqcue de la bauxite par le procédé Bayer>qui peut être intégré dans le procédé d'attaque et qui emporte cependant une dépense-faible. Le procédé suivant l'invention consiste à sécher l'oxalate de sodium humide précipité en Drdsence d 'hydroxyde d'aluminium et d 'hyrate d'oxyde d'aluminium et/ou d'oxyde d'aluminium réac- tif, avec un rapport molaire de l'aluminium au sodium d'au moins 0,8, par les gaz résiduaires chauds d'un four tubulaire rotatif, et à décomoser le produit du séchage au four tubulaire rotatif à une tem.pérature de 780 à 1OOO C avec formation d'aluminate de sodium. Par oxyde d'aluminium réactif, on entend un oxyde qui prend part aux réactions nécessaires dans les conditions réactionnelles choisies. L'oxalate de sodium à traiter dans le procé- dé suivant l'invention contient notamment de l'hydro- xyde d'aluminium et de l'agent de lixiviation qui y adhère. Avant l'entrée au stade de séchage, le rapport molaire de l'aluminium au sodium doit être d'au moins 0,8. On peut y parvenir en accordant la précipitation ou la recristallisation de l'oxalate de sodium et celle de l'hydroxyde d'aluminium d'une manière convenable. Dans la mesure o l'oxalate de sodium cristallisé ne présente pas les teneurs en aluminium qui sont néces- saires, on peut ajouter la différence pour atteindre la valeur de consigne sous forme d'hydroxyde d'alumi- nium cristallisé, qui a été cristallisé par exemple auparavant, ou d'oxyde d'aluminium réactif et/ou d'hydrate d'oxyde d'aluminium. Lorsque l'on détermine les besoins en aluminium, il faut tenir compte, outre de la teneur en sodium de l'oxalate de sodium cris- tallisé, de la teneur en sodium donnée par l'agent de lixiviation qui y adhère, notamment sous forme de la teneur en hydroxyde de sodium. Après le réglage du rapport molaire nécessai- re, on sèche le gateau de filtre présentant une humi- dité par adhérence, en général de 25 à 40 % en poids, par le gaz résiduaire chaud du four tubulaire rotatif. Le séchage peut s'effectuer fondamentalement avec n'importe quel dispositif qui convient pour traiter des courants de matière à forte humidité. Des modes de réalisation particulièrement pré- férés de l'invention consistent à effectuer le sécha- ge de la matière humide par contact direct avec les gaz résiduaires du four tubulaire rotatif, notamment par le procédé de pulvérisation. Dans ce dernier cas, la matière humide est avantageusement chargée par un disque de pulvérisation tournant dans la tour du séchoir par pulvérisation. A la suite du séchage s'effectue l'introduc- tion du produit de séchage directement dans le four tubulaire rotatif. Il s'y produit la décomposition de l'oxalate de sodium avec formation simultanée d'aluminate de sodium avec l'hydroxyde d'aluminium ou l'hydroxyde d'aluminium partiellement hydraté qui est introduit en même temps. A des températures allant jusqu'à 830 C, il ne se produit -indépendamment de l'aluminium qui est offert- aucun phénomène d'agglomé- ration, c'est-à-dire qu'un fonctionnement impeccable du four tubulaire rotatif est assuré en tout cas. Il peut cepen- dant se produire, à ces températures comparativement basses, certaines quantités de carbonate de sodium, qui s'accompagnent d'une perte d'ions sodium pour le procédé d'attaque. A des températures supérieures à 830 C, le procédé suivant l'invention réagit d'une manière d'autant plus sensible qu'il doit y avoir en tout cas une quantité d'aluminium suffisante. On peut dire, en général, que l'on peut régler les températures du four tubulaire rotatif à des valeurs d'autant plus éle- vées que la proportion d'aluminium est plus grande. L'avantage des températures assez élevées, par exem- ple de températures supérieures à 850 C environ, est que la formation de carbonate de sodium s'abaisse à une valeur pratiquement insignifiante et même que du carbonate de sodium présent est transformé en hydroxy- de de sodium ou en aluminate de sodium. Un mode de réalisation avantageux de l'inven- tion prévoit donc d'effectuer la décomposition de l'oxa- late de sodium à une température comprise entre 850 et 950 C et de régler le rapport molaire de l'alumi- nium au sodium à une valeur de 1,2 au maximum. On em- pêche ainsi que les quantités d'aluminium, qui ne sont pas nécessaires à la réaction,ne passent dans le stade de traitement et que la proportion d'aluminate de sodium ne soit abaissée trop fortement par dilu- tion par de l'oxyde d'aluminium. C'est ainsi, par exemple, que la proportion de carbonate de sodium est alors certainement inférieure à 4 % environ en poids et que la proportion d'aluminate de sodium est compri- se entre 60 et 85 % en poids environ. Le four tubulaire rotatif est conçu et fonc- tionne à la manière habituelle. Une arrivée du gaz de chauffage et de la matière solide en courant de même sens est particulièrement préférée, pour avoir d'une part un contrôle impeccable de la température et, d'autre part, un chauffage rapide du produit sec. Ce dernier point est d'autant plus important que l'on doit traverser rapidement la plage de température de formation du carbonate de sodium. Les avantages remarquables de l'invention sont: il ne se forme pas rapporté à l'obtention d'alumine- de produits étrangers au processus, qui doivent être envoyés à d'autres fins d'utilisation, ou qui, en raison de la nécessité de les mettre à la décharge, représentent une nuisance pour l'environne- ment. L'hydroxyde d'aluminium nécessaire à la réac- tion de l'oxalate de sodium revient, pour la partie prépondérante, sous forme d'aluminate de sodium solu- ble directement dans le processus d'obtention d'alu- mine. Dans le mode de réalisation préféré de l'inven- tion, avec des températures de réaction supérieures à 850 C, on forme même de l'hydroxyde de sodium ou de l'aluminate de sodium efficace à partir du carbonate de sodium inefficace au sein du processus de lixi- viation. L'invention sera explicitée d'une manière plus précise et à titre d'exemple au moyen de la figure et des exemples de réalisation. La figure représente un schéma de circulation du procédé suivant l'invention. Par 1 on désigne un réacteur d'attaque, par exemple un réacteur tubulaire, qui est alimenté en bauxite par un conduit 2 et en lessive d'attaque par un conduit 3. Le liquide d'attaque parvient, après une durée de traitement suffisamment longue, dans le dispositif de brassage 4 dans lequel l'hydroxyde d'aluminium est séparé et est déchargé par le dispo- sitif 5. Dans le dispositif 6, on précipite l'oxala- te de sodium, par exemple par évaporation suffisamment intense et, avec le liquide d'attaque qui y adhère, on le charge dans le dispositif de séchage constitué en séchoir par pulvérisation 7. Le séchoir par pulvérisation 7 est alimenté par un con- duit 8 en gaz résiduaire chaud du four tubulaire rota- tif 9. Le produit de séchage parvient par un conduit 10 directement dans le four tubulaire rotatif 9, dont le brûleur 11 est alimenté en gaz contenant de l'oxygène par un conduit 12 provenant du disposi- tif de refroidissement 13 à lit fluidisé en aval. Après une durée de séjour suffisamment longue, on soutire le courant de matière du four tubulaire rotatif 9 et on le refroidit dans le dispositif de refroidissement à lit fluidisé 13. A cet effet, on se sert d'un cou- rant de gaz de fluidisation contenant de l'oxygène, qui, comme décrit précédemment, est envoyé au four tubulaire rotatif 9. Avant l'entrée dans le four tubu- laire rotatif 9, le courant de gaz de fluidisation passe dans un séparateur à cyclone 14 et y est dépoussiéré dans une grande mesure. Le courant refroidi de matière solide parvient alors dans un récipient 15 dans lequel il est mis à tremper dans la lessive de lixiviation. Les deux pha- ses du produit de trempage sont ensuite traitées d'une manière convenable et envoyées au stade du pro- cédé envisagé (conduits 16 et 17). Par 18, on désigne un conduit par lequel la solution contenue dans le dispositif de précipication 6 est recyclée au réacteur d'attaque 1. A l'aide d'un conduit 19, on peut faire en sorte qu'en cas de be- soin une partie de la solution débarrassée de l'hydro- xyde d'aluminium contourne le dispositif 6. Dans la mesure o la bouillie cristallioe obtenue dans le dispo- sitif 6 ne présente pas déjà des teneurs en aluminium suffisamment grandes sous forme de solutions adhéren- tes ou ayant de l'hydroxyde d'aluminium cristallisé, on a la possibilité d'ajouter de l'hydroxyde d'alumi- nium (par exemple en provenance du dispositif de sou- tirage 5) par un dispositif de chargement 20. Exemple 1 Dans le dispositif 6, on obtient>après evaporation de la lessive sortant du disposi- tif de brassage 4, 4,5 tonnes/heure de gateau de filtre. Il est constitué par 26 % en poids d'oxalate de sodium (exprimé en Na2C204), 34 % en poids d'hydroxyde d'aluminium (exprimé en Al(OH)3) et % en poids de lessive qui adhère. De son côté, la lessive contient 82 g/l d'aluminate de sodium (exprimé en NaA102), 107 g/1 d'hydroxyde de sodium (exprimé en NaOH), 13 g/l de soude (exprimé en Na2C0O3) et 918 g/l d'eau. Le gâteau de filtre présente un rapport mo- laire Al:Na de 0,88 et est chargé dans le séchoir par pulvérisation 7 avec la boue provenant de l'épuration du gaz (0,6 t/h). Il s'y effectue le séchage par des gaz chauds à 900 C, qui proviennent du four tubulaire rotatif en aval. La quantité de gaz s'élève à 4800 m3 normaux/heure. La température du gaz résiduaire du séchoir par pulvérisation 7 est de 280 C, la quantité de gaz est de 7000 m3 normaux/heure. La matière solide (216 C) sortant du séchoir par pulvérisation 7 en une quantité de 3,086 t/h parvient, par le conduit 10, dans le four tubulaire - rotatif 9 qui est chauffé par 0,237 t/h de mazout (pouvoir calorifique 40 MJ/kg) en utilisant le brûleur 1il. Le gaz de fluidisation, qui est amené au brûleur 11 en une quantité de 3530 m3 normaux/heure par le conduit 12, a une température de 416 C. Dans le four tubulaire rotatif 9, il s'établit une température de la matière de 900 C. Le gaz rési- duaire du four tubulaire rotatif 9, qui se forme en une quantité de 4800 m3 normaux/heure, a la composi- tion suivante: ,7 % en volume de N2, 2,2 % en volume de 0, 16,0 % en volume de C02, et 21,1 % en volume de H20. Du four tubulaire rotatif 9, on soutire 1,89 t/h de produit que l'on envoie au dispositif de refroidissement 13 à lit fluidisé. Il s'y produit un refroidissement à 205 C au moyen d'air de fluidisa- tion. Le produit de composition: % en poids d'aluminate de sodium (exprimé en NaA102), 3,5 % en poids de carbonate de sodium (exprimé en Na2CO3), 8,0 % en poids d'hydroxyde de sodium (exprimé en NaOH), et 8,5 % en poids d'oxyde d'aluminium (exprimé en A1203), est mis à tremper dans le récipient 15 avec 47 m3/ heure de lessive d'attaque et est séparé par filtra- tion en une phase liquide et en en une phase solide constituée essentiellement d'oxyde d'aluminium. Exemple 2 On se sert d'un gâteau de filtre de composi- tion: 23,3 % en poids d'oxalate de sodium (exprimé en Na2C204), 36,7 % en poids d'hydroxyde d'aluminium (exprimé en A1l(OH)3) et % en poids de lessive qui adhère. Le rapport molaire Al:Na est de 1,03. Dans les mêmes conditions de principe qu'à l'exemple 1, on obtient un produit qui est constitué de: % en poids d'aluminate de sodium (exprimé en NaAlO02), 3,5 % en poids de carbonate de sodium (exprimé en Na2CO3), 8, 0 % en poids d'hydroxyde de sodium (exprimé en NaOH) et 18,5 % en poids d'oxyde d'aluminium (exprimé en A1203). REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de l'oxalate de sodium impur se produisant dans un stade de précipita- tion lors de l'attaque de la bauxite par le procédé Bayer, caractérisé en ce qu'il consiste à sécher l'oxalate de sodium humide précipité en présence d'hydroxyde d'aluminium et d'hydrate d'oxyde d'aluminium et/ou d'oxyde d'aluminium réac- tif, avec un rapport molaire de l'aluminium au sodium d'au moins O,8,par les gaz résiduaires chauds d'un four tubulaire rotatif (9), et à décomposer le produit du séchage au four tubulaire rotatif (9) à une tempé- rature de 780 à 1000 C avec formation d'aluminate de sodium. 2. Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il consiste à effectuer le séchage par contact direct avec les gaz résiduaires du four tubu- laire rotatif (9). 3. Procédé suivant la revendication 2, carac- térisé en ce qu'il consiste a effectuer le séchage par un procédé de pulvérisation. 4. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer la décomposition à une température comprise entre 850 et 950 C. 5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à régler le rapport molaire de Al:Na à une valeur de 1,2 au maximum. 6. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer la décomposition de l'oxalate de sodium en amenant du gaz de chauffage et de la matière solide suivant des courants de même sens.