BE502820A

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Info

Publication number: BE502820A
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Description


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 EMI1.1 
 



  PROCEDE DE FABRICATION D.OXYDE-D ALUMINIUM. 



   On sait que l'oxyde d'aluminium (alumine) est utilisé comme ma- tière première dans la fabrication de l'aluminium. Jusqu'à présent, cette matière première n'a été obtenue que par voie humide. 



   Le procédé le plus usuel est probablement le procédé de Bayer, selon lequel on traite la bauxite avec une solution de soude caustique dans un autoclave et la transforme de cette fagon en aluminate de   sodium;   on pré- cipite ensuite l'hydroxyde d'aluminium de la solution d'aluminate et le trans- forme en oxyde d'aluminium par calcination. 



   Selon un autre procédé, celui de Pedersen, on fond la matière première alumineuse avec un minerai de fer, du coke et du calcaire dans un four électrique; de cette façon, on obtient un aluminate de chaux, qu'on trai- te ensuite avec une solution de soude pour obtenir de l'oxyde   d'aluminium   pur. On obtient de la fonte brute comme sous-produit. 



   Selon un autre procédé encore, on   f@@@   de la bauxite ou de l'an- dalousite avec une matière contenant du soufre, par exemple du sulfure de fer, et du charbon ou du coke; on obtient de la sorte une alumine contenant du soufre, qui, après lavage, est débarrassée du soufre par chauffage à   l'a-   bri de l'air. Simultanément, le fer est réduit et on obtient de la fonte bru- te comme sous-produit. Après lavage et élimination des résidus de sulfure d'aluminium, il reste de l'oxyde d'aluminium suffisamment pur. Mais comme cet oxyde est obtenu sous forme de corindon, qui ne se dissout pas dans le bain de cryolithe, le procédé n'est pas appliqué en pratique. 



   Jusqu'à présent, on n'a pas entendu parler d'un procédé de fa- brication d'oxyde d'aluminium n'utilisant que des opérations de fusion,   cest-à-dire   ne fonctionnant que par voie sèche. 

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   La présente invention est, dans une certaine mesure, un dévelop- pement du dernier des trois procédés ci-dessus mentionnés, car on part des   mêmes matières premières ou de matières premières similaires ; obtient tou-   tefois comme produit final un oxyde d'aluminium en poudre fine, qui se dis- sout aisément dans le bain de cryolithe fondue, L'invention est caractérisée par le fait que du sulfure d'aluminium pur ou impur ou une matière contenant du sulfure d'aluminium est chauffé à haute température en présence d'air, de telle façon que le sulfure d'aluminium distille et brûle, donnant une fine poudre d'oxyde d'aluminium amorphe. 



   On peut, par exemple, procéder de la façon suivante on ajoute une telle quantité de matière contenant du soufre (matière sulfurée), telle que du sulfure de fer, qu'au moins la plus grande partie de l'aluminium est transformée en sulfure d'aluminium, qui se sépare sous forme d'une masse fondue. On chauffe alors cette masse de sulfure d'aluminium à température élevée, par exemple à environ 1700-1800 C, en présence d'air, ce qui provo- que la distillation du sulfure d'aluminium, qui brûle immédiatement au-des- sus du bain fondu, donnant une poussière très fine d'oxyde d'aluminium et de l'anhydride sulfureux (SO2). Après refroidissement, ces deux produits de combustion se laissent facilement séparer au moyen d'un filtre par exem- ple d'un filtre à sacs, d'un filtre Cottrell etc.

   L'oxyde d'aluminium étant obtenu sous forme d'une très fine poudre amorphe, il est facilement soluble dans un bain de cryolithe fondue. 



   La matière première sulfurée est ajoutée de préférence sous for- me d'un concentré de pyrite de fer (concentrée par exemple par flottation) simultanément avec du fer granulé, obtenu par exemple comme sous-produit lors d'une opération précédente du présent procédé. En effet, du fer métal- lique est produit au cours de la fusion; on le laisse couler hors du four avant la masse fondue de sulfure d'aluminium. On granule dans l'eau une partie du fer pendant la coulée; cette partie retourne dans le cycle. Le reste du fer est vendu comme riblons. 



   On préfère utiliser la pyrite de fer sous forme concentrée par- ce qu'elle est plus pure et que ses particules sont très petites, de sorte que, pendant le chauffage, la réaction primaire entre FeS2 et Fe a lieu a- vant que FeS2 ne soit sensiblement décomposé en FeS et S; on évite ainsi des pertes de soufre. 



   Le chauffage de la masse de sulfure d'aluminium est avantageu- sement effectué dans un four spécial, par exemple dans un four monophasé à revêtement de charbon, dans lequel on peut atteindre des températures de 1700-1800 C. La fumée qui s'échappe, formée d'oxyde d'aluminium,   d'anhydri-   de sulfureux et éventuellement   d'un.   excès d'air, est dirigée à travers un dispositif de refroidissement, après quoi l'oxyde d'aluminium est séparé au moyen d'un filtre. L'anhydride sulfureux gazeux mélangé à de l'air est trans- formé en soufre selon des procédés connus ; ce soufre peut être vendu. 



   On peut admettre un rendement de 0,5 t de riblons et de 0,5 t de soufre comme sous-produits pour chaque tonne   ''/oxyde   d'aluminium   (Al203)-   Par conséquent, le procédé est très économique et on obtient de plus une matière première idéale pour la production de l'aluminium. 



   L'exemple suivant, nullement restrictif, illustre une manière d'appliquer le procédé selon la présente invention. 



   On fond 250 grammes d'un concentré de pyrite de fer avec 125 grammes de tournures de fer, 300 grammes de bauxite rouge ordinaire et 100 grammes de charbon pulvérisé dans un creuset en graphite placé dans un four à haute fréquence. On obtient 260 grammes de fer et 222 grammes d'une masse fondue de sulfure d'aluminium. Les réactions qui ont lieu peuvent être re- présentées par l'équation suivante : 
 EMI2.1 
 FeS2 + Fe + A1203   3 C 2 Fe + A12S,2 + 3 CO 

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Après la coulée du fer, la masse de sulfure d'aluminium est de nouveau introduite dans un four et chauffée à 1800 C environ. Le sulfure en- tre en ébullition dans le creuset, distille et brûle d'une flamme claire au- dessus du bain fondu.

   Un entonnoir est placé à l'envers au-dessus du creuset; sur cet entonnoir, une fine poussière se dépose, poussière composée d'oxyde d'aluminium (Al203) avec des impuretés en quantité négligeable. Après la distillation, il reste au fond du creuset un résidu composé de différents carbures métalliques, par exemple de carbures de fer, de titane, etc., qui sont contenus comme impuretés dans le sulfure de fer bruto De cette façon on obtient une alumine pure et très finement divisée à partir d'un laitier de sulfure d'aluminium impur. 



   Cependant, les inventeurs ont trouvé, grâce à des recherches très poussées, que lorsqu'on produit du sulfure d'aluminium en fondant des pyrites de fer, du coke, du fer et une matière première alumineuse, on ob- " tient quelquefois un sulfure d'aluminium impur qui, après distillation, fournit par combustion (oxydation) un oxyde d'aluminium dont la pureté n'est pas suffisante pour certaines utilisations, par exemple pour la fabri- cation de l'aluminium; les impuretés gênantes sont surtout des composés de fer, de titane, de phosphore et spécialement de silicium. Durant la réaction entre les constituants du mélange, la silice est transformée en sulfure de silicium, qui se volatilise à   12000C.   Le sulfure d'aluminium distille à 1600 C. 



  On ne peut pas empêcher que une certaine quantité de silice reste dans la masse après la distillation du sulfure de silicium. Une partie de cette si- lice peut ensuite être entraînée pendant la distillation du sulfure d'alumi- nium et contaminer la poussière d'oxyde d'aluminium obtenue par combustion du sulfure d'aluminium au-dessus du bain fondu. 



   Selon un perfectionnement de la présente invention, cet   incon-   vénient peut être évité si l'on ajoute au mélange des matières premières (composé d'une matière contenant de l'oxyde d'aluminium -par exemple de bauxite-, de sulfure de fer, de charbon et éventuellement de fer métalli- que) un composé de métal alcalin ou alcalino-terreux, par exemple un compo- sé de calcium tel que l'oxyde de calcium,la carbonate de calcium ou le sulfate de calcium, et ceci en quantité telle que tout ou pratiquement tout le silicium qui n'a pas été volatilisé pendant la réaction se lie au com- posé ajouté. La quantité à ajouter est généralement faible.

   Par cette me- sure, on évite une contamination du sulfure d'aluminium par la silice au cours de la distillation, de telle sorte qu'on obtient une alumine plus pure et soluble dans un bain de cryolithe fondue. 



   D'autres recherches encore ont montré que d'autres impuretés peuvent être entraînées en faibles quantités par le sulfure d'aluminium lors de la distillation, de telle sorte qu'on a trouvé qu'il était recommandable d'éliminer ces impuretés préjudiciables, telles que l'oxyde de fer (Fe2O3), l'oxyde de titane   (Ti02),   l'oxyde de vanadium et les oxydes de phosphore (par exemple P2O5). Selon un autre perfectionnement de la présente invention, on peut effectuer cette élimination en ajoutant au laitier de sulfure d'alu- minium certains métaux ou alliages ayant la proprieté de réagir avec les im- puretés du sulfure d'aluminium mentionnées ci-dessus et de les réduire à l'é- tat d'éléments (fer, titane, vanadium, phosphore), qui sont précipités ou déposés sur le métal ou l'alliage ajouté. 



   Parmi les métaux et alliages utilisables à cet effet, on peut mentionner avant tout l'aluminium et différents alliages   d'aluminium,   tels que le silicoaluminium, le   ferro-silicoaluminium   et le calcium-aluminium, ainsi que les alliages de silicium, tels que le ferrosilicium et le sili- ciure de calcium. Ensuite, le sulfure d'aluminium traité de la manière   indi-   quée ci-dessus est distillé et brûlé, donnant une poudre très fine d'alumine, aisément soluble dans un bain de cryolithe et très appropriée à la fabrica- tion de l'aluminium suivant des procédés connus.

Claims

RESUME.

1/ Procédé de production d'oxyde d'aluminium., spécialement approprié à la fabrication d'aluminium métallique, caractérisé par le fait qu'on chauffe du sulfure d'aluminium ou une matière contenant du EMI4.1 sulfure d 3?alumW'lJm-'' 'lite . tératur,e en présence d'air, de telle façon que le sulfure d'aluminium distille et brûle au-dessus du bain fondu, don- ' nant une fine poudre d'oxyde d'aluminium (alumine).

2/ Procédé selon 1, caractérisé par le fait que l'oxyde d'alu- minium est obtenu par voie sèche par fusion de matières alumineuses, par exemple de bauxite, avec des matières sulfurées, telles que des pyrites de fer ou du sulfure de fer, en présence de carbone, les matières sulfu- rées devant être présentes en quantité suffisante pour transformer les composés d'aluminium en sulfure d'aluminium, ce dernier étant séparé et chauffé à haute température en présence d'air d'une façon telle que le sulfure d'aluminium distille et brûle au-dessus du bain fondu, donnant une fine poudre d'alumine et des gaz (S02), après quoi ces produits de combustion sont refroidis puis dirigés à travers un filtre pour que l'a- lumine se sépare sous forme d'une fine poudre, 3/ Procédé selon 2,

caractérisé par le fait qu'on utilise comme matières sulfurées des concentrés de pyrites de fer (obtenus de pré- férence par flottation) et du fer granulé. ' 4/ Procédé selon 2 et 3, caractérisé par le fait que le fer formé est séparé en deux parties, dont l'une est granulée en présence d'eau et retourne dans le cycle, l'autre étant obtenue sous forme de riblons.

5/ Procédé selon 2, caractérisé par le fait qu'une telle quan- tité d'un composé alcalin ou alcalino-terreux est ajoutée au mélange de matières premières, formé d'une matière alumineuse (telle que la bauxite), de sulfure de fer, de charbon (carbone) et éventuellement de fer métalli- que, que toute ou presque toute la silice qui n'a pas été volatilisée du- rant la réaction est liée par les composés ajoutés, après quoi le sulfu- re d'aluminium obtenu est distillé et brûlé.

6/ Procédé selon 5, caractérisé par le fait qu'on ajoute comme composé alcalino-terreux un composé du calcium, par exemple de l'oxyde de calcium, du carbonate de calcium ou du sulfate de calcium.

7/ Procédé selon 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'un métal ou alliage ayant la propriété de réduire les composés de fer, de titane, de vanadium et de phosphore est ajouté au laitier de sulfure d'aluminium brut.

8/ Procédé selon 7, caractérisé par le fait qu'on ajoute du si- licium ou un alliage de silicium ou les deux au laitier de sulfure d'alumi- nium brut.

9/ Procédé selon 8, caractérisé par le fait qu'on utilise com- me alliage de silicium du ferrosilicium.

10/ Procédé selon 7, caractérisa par le fait qu'on ajoute de l'aluminium métallique ou un alliage d'aluminium au laitier de sulfure d'a- luminium.

, il/ Procédé selon 10, caractérisé par le fait qu'on utilise comme alliage d'aluminium- du silicoaluminium.

127- Procédé selon 10, caractérisé par le fait.qu'on utilise EMI4.2 comme alliage 'd'aluminium du frroBilicoalumini1.IDl" 13/ Procédé selon 10, caractérisé par le fait qu'on utilise comme alliage d'aluminium un alliage d'aluminium-calcium.

14/ Procédé selon 7,caractérisé par le fait qu'on ajoute du siliciure de calcium au laitier de sulfure d'aluminium.