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Publication number: BE484283A
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Description


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    Perfectionnements   relatifs à lapurification de minéraux. 



   L'invention a pour but la purification de minéraux, spécialement de matières siliceuses, par exemple des sables de silice, quartzites, roches de quartz,   graviers,   pierres de sable, mais également d'autres minéraux tels que le spath- fluor, le   feldspath   et   l'alumine.   



   La réduction de la teneur de certaines Impuretés, spé- cialement de composés de fer et de chrome, est importante pour certains buts. 

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   Par exemple, ces impuretés dans les sables de silice utilisés pour la fabrication de verre incolore, donnent une coloration nuisible au -verre. Cette décoloration peut être partiellement supprimée ou masquée par l'addition de diverses matières, par exemple de l'oxyde arsénieux ou de l'oxyde d'antimoine et du sélénium métallique avec de l'oxyde de cobalt, mais ce procédé devient moins efficace à mesure que la teneur en impureté augmente. 



   Pour des récipients de verre incolore, de bonne qua- lité, les sables ne doivent pas contenir plus de fer que ce qui équivaut à   0,03%   de Fe2O3 et pas plus de chr8me que ce qui correspond à   0,0005%   de   CrO.   Pour des services de table de la plus haute qualité, des sables appropriés ne doivent pas contenir plus de fer que ce qui équivaut à 0,010   à 0,015% de Fe2O3, avec une teneur en chrome égale ou infé- à la quantité   rieure/correspondant à 0,0002% de Cr2O3. 



   Le principal but de la présente invention est d'ef- fectuer une réduction considérable de la teneur en oxyde de fer du minéral d'une manière appropriée. 



   Parmi les sables de silice, roches broyées, etc, dont on dispose à présent, une proportion relativement fai- ble seulement correspond aux spécifications sus-dites des sables pour la fabrication de récipients de verre incolore ou de services de table incolores de haute qualité. 



   Parmi les procédés proposés antérieurement pour la purification de sables' siliceux ou matières analogues, les procédés suivants peuvent être mentionnés: 
1 ) Traitement par des acides forts, avec ou sans chauffage, à la pression atmosphérique ...où à press.ion élevée, pour enlever l'oxyde de fer. 



   2 ) Grillage du sable avec du chlorure de sodium suivi 

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 de lixiviation à l'eau. 



   3 ) Traitement du sable en le faisant passer à tra- vers des plaques perforées dans une tour, à contre-courant de chlorure ammonique et d'air sec à environ   500 C,   les gaz de la réaction étant conduits dans de l'eau. Le fer est éliminé soins, forme de chlorure ferrique volatil. 



   4 ) Le sable peut être lavé par une solution aqueuse de carbonate de sodium, ou de sulfure de sodium, ou bien par des détergents tels que l'hexamétaphosphate de sodium, le pyrophosphate tétrasodique, etc.. en solution aqueuse, avec ou sans carbonate de sodium. 



   5 ) Le sable de silice lavé peut être traité par une solution contenant   15%   d'acide sulfurique et 5% de sul- fate ferreux à une température comprise entre 80 et   100 C;   ou bien 
6 ) le sable peut encore être traité par une solution. aqueuse contenant une petite quantité d'oxalate acide ou quadroxalate, et une petite quantité de sulfate ferreux cris- tallisé (ne dépassant pas environ la moitié de la quantité d'oxalate acide ou quadroxalate). Le traitement est effec- tué par la solution chaude considérablement   e n-dessous   du point d'ébullition, et de préférence à une température com- prise entre 80 F et   120 F.   



   7 ) Il a été proposé de traiter des sables, etc. par des solutions diluées de sulfate ou de chlorure titaneux, et un composé de fluor, tel que par exemple, l'acide fluorhy- drique, le fluorure de sodium ou le fluosilicate de sodium. 



   Parmi les différents procédés dont on dispose actuel- lement, parmi lesquels quelques uns sont esquissés ci-dessus, sont certains/à peine applicables sur une échelle industrielle, certains sont coûteux et certains ne peuvent être appliqués avec succès qu'à des sables isolés. Dans certains des pro- 

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 cédés cités et qui peuvent être appliqués industriellement, il est nécessaire d'utiliser des températures bien au-dessus des températures normales de l'atmosphère,.   ou.: bien     d'utili-   ser des produits chimiques très corrosifs ; chacune de ces deux conditions a pour résultat un prix de revient accru ou une difficulté de manutention plus grande. 



   L'emploi d'acide fluorhydrique en particulier est dangereux, l'acide est difficile à manipuler, est cher et fortement corrosif. Par suite de son aptitude bien connue d'attaquer les matières siliceuses, il ne faut pas s'atten- 
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 dre à ce que l' I!1.c1c1l') fluorhyd-riquo 11U:tno Qf'f'AO t:!.vempnt, tre remplacé par d'autres acides.

   Il a cependant été démontré à présent qu'une solution aqueuse de chlorure titaheux et d'acide oxalique est remarquablement efficace pour l'élimi- nation des composés de fer enparticulier, et, dans une grande mesure, également d'autres impuretés telles   que   des composés de   chrtme.   Il a de plus été prouvé que des résul- tats moins satisfaisants sont obtenus si la partie acide oxalique du mélange ci-dessus est remplacée par un ou plu- sieurs des composés suivants: acide formique, acide tartri-   que, oxalate acide de sodium ; acidechlorydrique, acide   sulfurique, acide acétique, sulfate ferreux et sulfate d'hydrazine. 



   Il a également été prouvé que pour le traitement de certains sables, la partie chlorure titaneux du mélange chlorure titaneux-acide oxalique peut être remplacée par du sulfate titaneux bien que ce sel ne soit en général pas aussi efficace que le chlorure, mais avec certains sables, le sulfate donne même de meilleurs résultats que le chlo- rure. 



   La concentration de la solution est comprise norma-   lement   entre 0, 1 et 5% de chlorure ou sulfate titaneux, 

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 avec une concentration en acide oxalique variable entre des limites analogues. Certains sables anglais se laissent bien traiter par des solutions contenant 1% de chlorure titaneux avec 1% d'acide oxalique. 



     La   solution de chlorure titaneux- acide oxalique peut avantageusement contenir des agents de moèillage ou des détergents à l'aide desquels un contact intime entre les produits chimiques et la surface des grains de sable indivi- duels peut être assuré. De cette   amnière,   l'enduit ou les souillures ferreuses peuvent même être attaquées plus rapi- dement et plus complètement. 



   Des additions d'autres acides ou sels à la solution de sel titaneux-acide oxalique, par exemple de l'acide sul- furique, de l'acide   chlorydrique,   du sulfate ou du chlorure de sodium, à des concentrations similaires produisent en plus une légère amélioration de la pureté du sable produit. 



   Le traitement s'effectue normalement aux températu- res atmosphériques, et le procédé est ainsi considérablement simplifié. Si, cependant, certains sables le nécessitent, l'action chimique peut s'effectuer à des températures plus élevées, jusqu'à mais sans atteindre 100 C. 



   Pour obtenir l'action chimique la plus efficace sur l'enduit d'impuretés, un contact intime entre les grains de sable et la solution chimique doit être maintenu par malaxage, mélange, remuage et autre agitation intime. Les appareils de réaction doivent effectuer ce mélange efficace etpeuvent comprendre des tonneaux, appareils rotatifs (verticaux, incli- nés ou horizontaux) ou des scrubbers à frottement et/ou des pompes centrifuges. Pour réduire à un minimum l'oxydation des produits chimiques, l'air résiduel doit être exclu et l'entrée de tout air additionnel pendant le traitement chimi- que du sable doit être évité. L'azote ou un autre gaz inerte 

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 quelconque peut être utilisé pour exclure l'air et éviter cette oxydation atmosphérique. 



   Des appareils de réaction doivent être construits de manière à satisfaire à ces conditions d'oxydation mini- mum. 



   Tous les appareils, pompes, etc.. sont construits en matériau ou matériaux résistant à l'action des solutions chimiques utilisées. Ils doivent être incapables d'intro- duire dans le sable une impureté nuisible quelconque, telle que le fer ou le   chr6me.   Il a été prouvé que, parmi d'au- tres matériaux, certains aciers Stainless possèdent des pro- priétés appropriées. 



   La durée précise de contact entre les grains de sable et la solution de chlorure ou sulfate titaneux et l'acide oxalique doit être choisie de manière à s'adapter au sable particulier traité, et dépend de la concentration de la solu- tion chimique, des proportions relatives de sable et de solu- tion utilisées, de la température de l'opération, et de la vigueur avec laquelle le lavage ou le Sottement sont effec- tués. La durée de contact ne dépasse pas, dans des condi- tions normales, quelques minutes. 



   Il aété prouvé que les sels de titane peuvent être récupérés de l'état titanique et régénérés à l'état titaneux d'origine par des procédés bien connus tels que colui s'effec- tuant dans une tour de réducteur d'amalgame zinc-mercure (Jones), ou en utilisant une tour de réducteur de cadmium, le cadmium étant présent sous forme de fines particules, ou bien encore en appliquant une méthode électrolytique telle que celle utilisée à la préparation industrielle de sels titaneux. 



   Dans le procédé de l'invention pour le traitement de sables ou produits analogues par des moyens chimiques, il est proposé d'utiliser pleinement ces systèmes de récupération 

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 et de régénération, ou d'autres, en choisissant la méthode de récupération appropriée à la combinaison chimique adop- tée pour le traitement du sable. Ainsi, si on utilise le mélange recommandé de chlorure ou de sulfate titaneux et acide oxalique, un système de récupération électrolytique sera utilisé.

   Il a été prouvé que la solution titanique doit posséder une acidité suffisante, d'environ 1% en volu- me d'acide chlorhydrique lorsqu'on emploie le chlorure ti- taneux   (0,3%   en volume d'acide   sulfdrique   lorsqu'on emploie le sulfate) si la réduction doit'être rapide et efficace; un système de filtres est également essentiel. 



   Lorsque le sable de silice ou une matière analogue a subi le traitement chimique formant l'objet de la présente invention, il est soumis successivement à des opérations de séparation de la solution, lavage à l'eau et déshydra- tation. 



   A l'étage de séparation de la solution, tout excès de la solution chimique (pouvant contenir des produits de réaction avec les souillures ou enduits ferreux ou contenant du chrême des grains de sable) peut être séparé des grains de sable. 



     Au   second étage de lavage à l'eau, tous les produits de réaction sont effectivement enlevés par lavage des grains de sable "nettoyés", et l'opération de lavage continue jus- qu'à ce que les grains de sable "nettoyés. et de l'eau clai- re demeurent en contact. 



   Au,troisième étage (déshydratation), les grains de sable "propres", humides sont libérés de l'eau claire en   õn-   tact, en produisant des grains de sable "propres", pratique- ment secs. 



   Il a été prouvé que pour le premeier et le troisième de ces étages, la séparation de la solution ou la déshydra- tation peuvent être effectuées avec succès par la force cen- 

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 trifuge. Par ce moyen, jusque 98% de la solution chimique peuvent être récupérés. L'appareil centrifuge, qui peut être du type continu ou non continu, est construit en un matériau ou en matériaux qui ne sont pas attaqués par les produits chimiques employés, et qui ne produisent aucune quantité appréciable d'impuretés de fer ou de chrome. 



   L'appareillage utilisé au second étage, pour le la- vage à l'eau, doit séparer effectivement les deux phases, c'est-à-dire les grains de sable "propres" etles impuretés contenant du fer etdu chrome; l'appareil doit assurer que chaque grain de sable soit effectivement entouré et lavé par l'eau. Un laveur à contre-courant remplit ces conditions. 



  Dans aucun cas, il ne faut permettre aux impuretés de re- tourner aux grains de sable nettoyés; si des appareils de déshydratation sont utilisés pour diminuer la teneur en hu- midité du sable purifié avant de l'introduire dans des trucs, camions, allèges,etc.., il ne faut pas laisser le sable nettoyé agir comme filtre pour l'eau de lavage contaminée. 



   Le minéral, avant le traitement par la solution conformément à la présente invention, doit être bien lavé à l'eau etêtre de préférence traité par des méthodes bien connues pour enlever les minéraux lourds, par exemple des méthodes utilisant des tables de séparation de mines. 



   Les exemples qui suivent .démontrent l'efficacité du procédé pour rendre des sables de qualités douteuses aptes à la production de verre incolore. Dans les données rensei- gnées, on a eu soin, pour éviter la confusion existant souvent dans des exemples donnés dans des brevets plus anciens, ou dans la littérature scientifique, d'attribuer au procédé chimique des perfectionnements qui sont dus ou peuvent être réalisés par le lavage à l'eau seul.   C'est   seulement en évitant une telle confusion que la valeur du procédé   chimi-   que peut être appréciée correctement. 



   Dans les chiffres donnés dans les paragraphes qui   @   

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 suivent,   Inaction   de   purification   du   procède   sur le sable qui a été   lave   à l'eau, et dont les minéraux lourds ont dejà été   enlevés,   est clairement   démontrée.   Le lavage a l'eau a   enlève     l'argile;   la vase et les enduits peu   adhérents;   la séparation des   minéraux     lourds   a   supprimé     encore   une   autre   
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 source d'impureté de fer (..1 .le Clll'OJ,1e).

   L'acuion du nr'uv"au   procédé   chimique sur l'enduit ou les   souillures   ferreuses adhérant   fortement   sur les   crains   de sable est ainsi re-   @   de façon   précise.   



   Les expériences suivante;:, mentrent   l'avantage   d'emploi de la solution correspondant à la   présente   invention comparée à d'autres solutions. 



   Essais sur un sable jaune   anglais.   



   Sable   brut ............     0,090%     FeO   
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 Aprus lavage vigoureux à l'eau O , 07i $1 Fe::P3 A rès séparation des   minéraux:   lourds 0,054% Fe2O3 . 



    Tous   les essais ont été   effectués   au moyen de solu- 
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 t 1 ... i is exposées s a ; 1x c v i >à 1 L J, i; > i at[no[jl)lL6l'i(luo;. 
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<tb> 



  Solutions <SEP> aqueuses <SEP> contenant <SEP> : <SEP> % <SEP> Fe203 <SEP> % <SEP> Fe2O3
<tb> 
<tb> 
<tb> enlevés <SEP> final
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 1% <SEP> TiCl3 <SEP> 0,015 <SEP> 0,039
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> % <SEP> (COOH)2 <SEP> 0,013 <SEP> 0,041
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 1% <SEP> TiCl3 <SEP> + <SEP> 1% <SEP> (COOH)2 <SEP> 0,034 <SEP> 0,020
<tb> 
 
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 1% TL (;:) 4)2. -t- 1% (COOiï)2 0,039 0,015 0,25% TiC13 0,01 0,042 O;à513 TiC13 + 0,25% (C00=:) 0,(82 0,03 Des expériences analogues faites en utilisant 1% de 
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 cl1ioiUi,ii,e titaneux et 5"E d'acide formique ou 1% de l'un quei- cunque des produits suivants ;

   acide   tartrique,     oxalate   acide 

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 de sodium, acide sulfurique, acide acétique, sulfate ferreux et sulfate d'hydrazine ont donné de   0,031   à 0,037% de   FeO   dans le produitfinal. 



   De même, des expériences analogues ont été effectu- ées en utilisant la solution de sel titaheux-acide oxalique et un acide ou sel additionnel avec les résultats avanta- geux suivants: 
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 Essais¯sur du sable Sable brut   0,090%   Fe2O3 Sable après lavage   vigoureux   à l'eau   0,0071%   Fe2O3 Sable apres lavage vigoureux à l'eau et séparation des minéraux lourds   0,054%   Fe2O3 
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 Solutions aqueuses utilisées  F 0 3 Fe 2 0 3 enlevé du dans le sable sable final 1% chlorure titaneux + 1% acide oxalique 0,042 0,012 + 1% de sulfate de sodium 
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 19 chlorure titnneux + 1% acida oxalique + 1% de chlorure de sodium 0.041   0,013   1% chlorure titaneux   +   1% acide oxalique + 1% d'acide sulfurique   0,040   0,

  014   il/   chlorure titaneux ¯ 1% acide oxalique + 1% d'acide   chlorydrique   0,038   0,016   
Une installation pour l'application du procédé peut 
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 corlBi:Jtl' ewaent1elluIllent un un /llJvnre1l du :Lc.LVCic ù l' U'LlI) suivi d'une table de séparation de mine ayant une série de nervures au dessus desquelles l'eau s'écoule en entraînant les particules de sable libérées des minéraux lourds vers un organe collecteur puis par un convoyeur et une trémie de stockage , dans une machine de déshydratation centrifuge. 



  Une chaîne à godets ou autre élévateur transporte alors le sable dans une trémie de stockage d'où il est introduit 

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 dans une enveloppe rotative de section transversale   polyo-   nale dans laquelle le sable est mis en contact avec la solu- tion chimique décrite ci-dessus. Le mélange tombe -alors dans une trémie qui l'alimente dans une machine centrifuge de séparation de la solution, d'où il tombe sur un cône dis-   tributeur   dans un pappareil de lavage à tourbillon à jet tangentiel dirigé vers le haut. Le sable est alors pris par un convoyeur et une trémie et transporté dans une machi- ne centrifuge de déshydratation et est finalement transféré dans une trémie de stockage. 



   REVENDICATIONS. 



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1.- Procédé pour la réduction des impuretés ferreu- ses dans des minéraux caractérisé en ce qu'il comprend le traitement du minéral par une solution aqueuse d'un chlo- ruretitaneux ou sulfate titaneux et d'acide oxalique .

Claims

2. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la solution renferme entre un dixième pour cent et cinq pour cents de chacun des deux ingrédients spécifiée.

3. - Procédé suivant les revendications 1 et 2, carac- térisé en ce que la solution contient également un acide ou sel additionnel.

4.- Procédé suivant les revendications 1-3, carac- térisé en ce qu'un agent de mouillage ou un détergent est ajouté à la solution.

5. - Procédé suivant les revendications 1-4, caracté- risé en ce que le minéral est traité par la solution dans une atmosphèrenon-oxydante au cours d'un mélange suffisant du minéral et de la solution.

6. - Procédé suivant les revendications 1-5, caracté- risé en ce que le minéral, après traitement par la solution <Desc/Clms Page number 12> EMI12.1 cit6(3, u.,L Cel1'Ll'i1'ugé) pul...; iuvé à l'eau puis à nouveau cen- trifugé .

7.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la substance additionnelle est de l'acide sulfu- rique ou de l'acide chlorhydrique.

8. - Procédé suivant la revendication 3, caractérise en ce due la substance additionnelle est du sulfata de so- dium ou du chlorure de sodium.

9. - Procédé pour la réduction des impuretés ferreu- ses de minéraux en substance comme décrit.