Brevet FR2562057A1 — publié le 19851004

Procédé de traitement l'oxalate de sodium se produisant lors de l'a que de la bauxite. La présente iven-ion 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 quelors 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 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 dé lixiviation. Le traitement ou le retraitement qui est nécessaire à cet effet est cependant coteux 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'hiydroxydede sodium qui est recyclé 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'attaque 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 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 0,8, par les gaz résiduaires chauds d'un lit fluidisé, et à décomposer le produit du séchage en lit fluidisé à une température de 780 à 10000 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 cristallisation 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. On peut effectuer la formation d'aluminate de sodium dans n'importe quel réacteur à lit fluidisé, par exemple en lit fluidisé classique. Mais il est particulièrement avantageux, notamment pour ce qui concerne le débit, d'effectuer la réaction dans ce que l'on appelle le lit fluidisé circulant. On le réalise d'une manière en soi habituelle. C'est-à-dire que le réacteur à lit fluidisé peut présenter une sec- tion transversale circulaire, carrée ou rectangulaire et peut avoir, pour l'entrée du gaz de fluidisation, une grille ou un dispositif de chargement constitué en venturi. Les surfaces du réacteur et les quantités de gaz sont accordées les unes aux autres de manière que la masse volumique moyenne de la suspension dans le réacteur à lit fluidisé soit comprise en- viron entre 20 et 150 kg/m3 de volume du réacteur. Il faut tenir compte du fait que, dans le lit fluidisé circulant -à la différence du lit fluidisé classique- qui est caractérisé par un saut marqué de masse volu- mique entre le lit fluidisé et l'espace se trouvant au-dessus qui est réservé au gaz- tout le réacteur à fluidisé est empli d'une suspension gaz-matière solide et la masse volumique de la suspension dimi- nue de bas en haut (sur le mode de fonctionnement de lit fluidisé circulant, cf. L. Reh et collaborateurs "Wirbelschichtprozesse fur die Chemie- und H tten- Industrie, die Energieumwandlung und den Umweltschutz", Chem. Ing. Techn. 55 (1983), No. 2, pages 87 à 93). 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 d'un lit fluidisé. Le sé- chage peut s'effectuer fondamentalement avec n'impor- te quel dispositif qui convient pour traiter des cou- rants de matières 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 lit fluidisé, notamment par le procédé de pulvérisation. Dans ce dernier cas, la ma- tière humide est avantageusement chargée par un dis- que 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 réac- teur à lit fluidisé. 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 intro- duit en même temps. A des températures allant jusqu'à 830 Cil ne se produit -indépendamment de l'aluminium qui est offert- aucun phénomène d'agglomération, c'est-à-dire qu'un fonctionnement impeccable du lit fluidisé est assuré en tout cas. Il peut cependant se produire, à ces températures comparativement basses, certaines quantités de carbonate de sodium qui s'accompagnent d'une perte d'ions sodium pour le pro- cédé 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 lit fluidisé à des valeurs d'autant plus élevées que la proportion d'aluminium est plus grande. L'avantage des températures assez élevées, par exemple 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 car- bonate de sodium présent est transformé en hydroxyde de sodium ou en aluminate de sodium. Un mode de réalisation avantageux de l'inven- tion prévoit donc d'effectuer la décomposition d'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'aluminiumjqui ne sont pas nécessaires à la réaction ne passent dansle stade de traitement et que la proportion d'aluminate de sodium ne soit abaissée trop fortement par dilution 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 comprise entre 60 et 85 % en poids environ. 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 lixiviation. L'invention sera explicitée d'une manière plus précise et à titre d'exemple au moyen de la figure et des exemples de réalisation, en se référant au mode de travail en lit fluidisé circulant. 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 disposi- tif 5. Dans le dispositif 6, on précipite l'oxalate de sodiumpar 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 -nulvérisation 7 est alimenté par un conduit 8 en gaz résiduaire chaud du lit fluidisé formé du réacteur à lit fluidisé 9, du cyclone de recyclage 10 et du conduit de recyclage 11. Le produit de séchage parvient par un conduit 12 directement dans le réac- teur à lit fluidisé 9, qui est alimenté en gaz de flui- disation contenant de l'oxygène par un conduit 13, et en gaz secondaire contenant de l'oxygène par un con- duit 14. Les deux courants gazeux proviennent du dispositif de refroidissement à lit fluidisé 15,monté en aval du côté de la matière solide et dans lequel le gaz secondaire fait fonction de milieu de fluidi- sation -introduit par un conduit 16- et le gaz de fluidisation d'agent réfrigérant indirect -amené par des surfaces de refroidissement 19-. Entre l'arrivée du gaz de fluidisation 13 et l'arrivée du gaz secon- daire 14, on charge par une lance 17 du combustible pour chauffer le lit fluidisé circulant. Après une durée de séjour suffisamment longue, pendant laquelle la matière solide circule dans le réacteur à lit flui- disé 9, le cyclone de recyclage 10 et le conduit de recyclage 11, on soutire en continu, par un dispositif de déchargement 18, un courant de matière et on le refroidit dans le dispositif de refroidissement à lit fluidisé 15. A cet effet, on se sert d'un courant de gaz contenant de l'oxygène, ainsi que du gaz de fluidisation, conduit par la surface de refroidisse- ment 19 qui plonge dans les diverses chambres du dis- positif de refroidissement à lit fluidisé 15, ce cou- rant étant -comme décrit précédemment- envoyé au réacteur à lit fluidisé 9. Avant l'entrée dans le réacteur à lit fluidisé 9, le courant de gaz de flui- disation est envoyé sur un séparateur à cyclone 20 et y est dépoussiéré dans une grande mesure. Le courant refroidi de matière solide parvient alors dans un récipient 21 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 procédé envisagé (conduits 22 et 23). Par 24, on désigne un conduit par lequel la solution contenue dans le dispositif de précipitation 6 est- recyclée au réacteur d'attaque 1. A l'aide du conduit 25, on peut faire en sorte qu'une partie de la solution débarrassée de l'hydroxyde d'aluminium contourne le dispositif 6. Dans la mesure o la pâte cristalline obtenue dans le dispositif 6 ne présente pas déjà des teneurs en aluminium suffisam- ment grandes sous forme de solutions adhérentes ou ayant de l'hydroxyde d'aluminium cristallisé, on a la possibilité d'ajouter de l'hydroxyde d'aluminium (par exemple en provenance du dispositif de soutirage ) par un dispositif de chargement 26. Exemple 1 Dans le dispositif 6, on obtient)après évaporation de la lessive sortant du disposi- tif de brassage 4, 3,8 tonnes/heure de gâteau de filtre. Il est constitué de 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/l d'hydroxyde de sodium (exprimé en NaOH), 13 g/l de soude (exprimé en Na2CO3) et 918 g/l d'eau. Le gateau 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 (0,5 t/h). Il s'y effectue le séchage par des gaz chauds à 900 Cqui proviennent du lit fluidisé circulant en aval. La quantité de gaz s'élève à 3646 m3 normaux/heure. La température du gaz rési- duaire du séchoir par pulvérisation 7 est de 260 C, la quantité de gaz est de 5510 m3 normaux/heure. La matière solide (206 C) sortant du séchoir par pulvérisation 7 en une quantité de 2, 6 t/h par- vient, par le conduit 12, dans le réacteur à lit flui- disé 9 du lit fluidisé circulant. Le réacteur à lit fluidisé 9 est chauffé par 0,182 t/h de mazout (pou- voir calorifique 40 MJ/kg) qui est amené par le con- duit 17. Le gaz secondaire, qui est introduit par le conduit 14 en une quantité de 1809 m3 normaux/heure, a une température de 527 C. Le gaz de fluidisation a une température de 319 C et est amené au réacteur à lit fluidisé 9 en une quantité de 903 m3 normaux/heure par le conduit 13. Dans le lit fluidisé circulant (réacteur à lit fluidisé 9, cyclone de recyclage 10, conduit de recyclage 11). il s'établit une température de 900 C. La masse volumique moyenne de la suspension -mesurée dans tout le réacteur à lit fluidisé- est de 80 kg/m3 de volume du réacteur. Le gaz résiduaire du lit flui- disé circulant se forme en une quantité de 3646 m normaux/heure et a la composition suivante: 58,7 % en volume de N2, 2,2 % en volume de 02, 17,0 % en volume de C02, et 22,1 % en volume de H20. Du réacteur à lit fluidisé 9, on soutire 1,595 t/h de produit que l'on envoie au dispositif de refroidissement à lit fluidisé 15 par le conduit 18. Il s'y produit un refroidissement à 193 C au moyen d'air de fluidisation (1809 m3 normaux/heure) et d'air secondaire qui passe dans la surface de refroidisse- ment 19 (903 m3 normaux/heure). Le produit (1595 t/h) de composition: % en poids d'aluminate de sodium (exprimé en NaA102), 3,5 % en poids de carbonate de sodium (exprimé en Na2C03), 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 21 avec 40 m3/ heure de lessive d'attaque et est séparé par filtra- tion en une phase liquide et 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 NaA102), 3,5 % en poids de carbonate de sodium (exprimé en Na2C0O3), 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 pré- sence d 'hydrxyde d'aluminium et d'hydrate d'oxyde d'aluminium et/ou d'oxyde d'aluminium réactif, avec un rapport molaire de l'aluminium au sodium d'au moins 0,8, par les gaz résiduaires chauds d'un lit fluidisé, et à décomposer le produit du séchage en lit fluidisé à une température 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 décomposer le produit de séchage au lit fluidisé circulant. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer le sécha- ge par contact direct avec les gaz résiduaires du lit fluidisé. 4. Procédé suivant la revendication 3, carac- térisé en ce qu'il consiste à effectuer le séchage par un procédé de pulvérisation. 5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer la décomposition à une température comprise entre 850 et 950 C. 6. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer la décomposition avec une masse volumique moyenne de la suspension de 20 à 150 kg/m3 de volume du réacteur. 7. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste à régler le rapport molaire de Al:Na à une valeur de 1,2 au maximum.