CA1117767A - Procede de recuperation du gallium de solutions tres basiques par extraction liquide/liquide - Google Patents
Procede de recuperation du gallium de solutions tres basiques par extraction liquide/liquideInfo
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Abstract
: Le gallium est récupéré à partir de solutions aqueuses très basiques, notamment à partir de lessives d'aluminate de sodium du procédé Bayer, par extraction liquide/liquide au moyen d'une phase organique non miscible dans l'eau comprenant un solvant organique et une hydroxyquinoléine substituée insoluble dans l'eau. La récupération du gallium est caractérisée en ce qu'au moins la phase d'extraction du gallium est effectuée sous atmosphère inerte.
Description
~ a pré3ente invention concerne un perfectionnement au procédé de récupération du gallium de ~olutions très ba~iques par extraction liquide/liquide décrit dans le~ demande3 de brevet Canadine No. 231,205 du 10 ~uillet 1975 et No. 287g402 du 23 ~ep-tembre 1977 déposée~ au nom de la demandere~se.
Ce~ demande~ dé¢rivent notamment un procédé de récupéra-tion du gallium présent dans des solutions aqueuses alcaline~ qui contiennent aus~i de~ composé~ de l~aluminium et du ~odium~ par extraction liquide/liquide au mo~en d~hydroxyquinoléine~ sub~tituées.
~e procédé étant plus particuliaremen~ appliqué ~ la récupération du gallium des les~ives d~aluminate de sodium du procédé ~A~ER à ..
llaide d~hydroxy-8 quinoléine~ e procéd~ de récupération du gallium décrit dans ces demande~ comporte une étape d~extraction propremènt dite et une étape de régén~ration du sol~ant e~ de récu-pération du gallium au moyen d'acides fo~tsO I1 existe de~
variante~ préférees de mi~e en oeuvre de ce procédé selon dtune part, 17 acide utilisé et sa concentration dans llétape de régénara-tion du solvant chargé ~n gallium et d'autre part, selon la pureté
du gallium que llon désire recueillir. Selon une première variante, le procédé pré~éré de récupération du gallium present dans de~ solu-tions aqueuses très basiques contenant aussi des composés de l~alu-mlnium et du sodium comporte les phase~ sui~antes:
- mise en contact de la ~olution aqueuse avec une hydroxy-qu~noléine sub~tituée insoluble d~n~ l~eau en solution dans un sol-va~t organique insoluble dans lleau pri~ dan~ le groupe contenant les hydrocarbures aliph~tiques et aromatique~ halogén~s ou non, de tel-le façon que le gallium et une certaine quantité de 30d~um et d'alu-minium transfarent de la phase aqueuse d~ns 1Q pha~e organique, - ~éparation de la pha~e organique de la phase aqueuse, - mi~e en contact de la phase organique a~ec une solu-tion aqueuse diluée d~un aclde pour extraire le sodium et ltaluml-nium de la phase organique, le gallium restant en ~olution dans ~ 7 ladite phase organlque, - séparation de la phase organique de la phase aqueu~e et mise en contact de la phase organique restante avec une solution aqueuse d~acide plu~ concentree afin d~extraire le g~llium de la pha~e organique dan~ la pha~e aqueuse 7 - séparation du gallium de la phase aqueuse.
~ es acides utili~s sont de préférence l~acide chlorhy-drique, l~acide sulfuriqu~ et l'aclde nitrique. ~a concentration de la solution aqueu3e diluée d~acide est de pré~érence comprise en entre 0,2 M et 0,5 M. Ia coneent~ation de la solution aqueuse d~acide plus concentrée est géneralement de préférence supérieure ~ 1,6 M mais, dans le ca~ où l~on met en oeuvre l~acide chlorhy-driqueJ celle-ci est de préférence comprise entre 1,3 M et 2,2 M
et plus spécialement entre 1,6 M et 1,8 M~
Selon une deuxiame variante, le procédé préféré de recu- !
pération du gallium comporte les phase suivantes:
- mise en contact de la solution aqueuse avec une hydro-xyquinoléine substituée insoluble dans l'eau en solution dan3 un sol~ant organique insoluble dans l~eau pris dan~ le groupe compre nant les hydrocarbures aliphatiques et aromatiques halogénés ou non de telle façon que le gallium et une certaine quantité de sodium et dialuminium passent de la phase aqueuse dans la phase organique.
- séparatio~ de la phase organ1que de la phase aqueuset ~ - mi~e en contact de la phase organique aYec une aolution aqueu~e concentr~e d7un acide c~pable de complexer le gallium ~ou~
forme anionique~ le gallium re~tant en solution dans la phase orga-nique, tandis que lé sodium et l~aluminium passent dan~ la phase aqueu~e, - séparation de la pha~e organique de la phase Qqueuse et miae en contact de la phase organique restante avec une solution aqueuse diluée d~acide pour transferer le gallium de la phase orga-nique dans la pha~e aqueuse, ~ ~paration du gallium de la pha~e aqueu~e.
~ e~ acides utilisé~ ~ont de préférence llacide chlorhy-drique et llacide bromhydrique. ~a conoentration de la solution concentrée est de préférenoe comprise entre 5 M et 8 M et celle de la solu-tion diluée entre 1,3 M et 2,2 M.
Par ailleur~, et ~el.on ~e autre ~ariante, ~ on désire ~m galllum moin~ puri~ié le procédé peut comporter les étapes ~ui-vantes:
- mi~e en contact de la ~olution aqueu~e avec une hydro-xy~uinoléine ~ub~tituée in~oluble dan~ au en solution dans un ~ol~ant organique insolub~e dans l~eau pris dan~ le groupe compre-nant le~ hydrocarbures aliphatiques et aromatique~ halogéné~ ou non, de telle façon que la gallium et une certaine quantit~ de ~odium et d~aluminium txans~aren-t de la pha~e aqueuse dan~ la pha~e organique - séparation de la phase organique de la pha~e aqueu~e, - mise en contact de la pha~e or~anique avec une solu-tion aqueu~e d~un acide pour extraire le ~odium, 19aluminium et le gallium de la phase organique7 - ~épaxation de la pha~e aqueu~e et organique9 - récupération du gallium, du sodium et de l~aluminium ~es acide~ utili~és ~ont de pré~rence ~oit de llacide sulfurique ou de l~acide nitriq~e ~ une concentration supérieure 1,6 ~ soit l~acide chlorhydrlque ou ~acide bromhydrique ~ une concentration compri~e entre 113 M et 2,2 M.
De maniare connue, dan~ l~étape d~extraction du gallium décrite dans ce~ demandes~ il peut 8tre avanta~eux d~ajouter dan~
la pha~e organique d1extraction des corp~ ~ ~onction alcool, tel~
que le~ alcools lourds co~me le N-décanol et 1~ isodécanol et de~
phénol~ lourds diver~ ainsi que divers autres composé~ solvants tel~ que certains e~ters phosphoriques comme le tri-butyl phosphate.
~ a proportion en hydroxyquinoléine ~ub~tituée dans la`
pha~e organique n~est pas critique et peut varicr dan~ de larges ~7~
limite~. Toutefoi~ une proportion comprise entre 1 et 50 ~ en volume rapportée ~ la phase organique convient généralement, une proportion compri~e entre 6 et 12 % étant économiqueme~t favorable.
~ es hydroxyquinoléine~ peuvent ~tre mise~ en oeuvre ~elon l'invention seules ou en mélange.
Par ailleurs, bien que la tempéra-ture ne ~oit pa~ un paramètre critique pour obtenir de bons ré~ultats ~eIon le proo~dé
décrit dans ces dem~ndes, il e~t avantageux que l'étape d'extraction ~oit effectuée ~ une température a~ez élevée prati~uement inférieu-re à 100C et de préférence compri~e entre 50 et 80C. Gn peut ajouter qu'en pratique industrlelle le~ æolutions généralement traitées étant des ~olution d'aluminate du proeédé BAYER et parti-culièrement les solutions aites "décompo~ées" qui ~ont ~ une tem-pérature voisine da 50C, il ae trouve que cette température bien que moin~ .favorable qu'une température plus élevée BUf~it cependant a~urer des rendements d'extraction æati~fai~ant~ 3 de plus~ llé- -tape de régénération du ~olv~nt et de récupération du gallium est ef~ectuée de telle façon que la phase organique est trait~e afi~
d'en récupérer le gallium par une ~olution d'aoide ~ une température lnféxieure ~ celle de l'étape d'extraction e~ de préfere~ce au voisinage de la température ambiante.
~ es solutions tr~ ba~iques txait~es æelon le proc~dé
décrit dans ces demandes ~ont notamment celles dan~ lesquelle~ 1a concentration en OH peut ~ller jusqu'~ 13-14 ions g/l. Ain~i9 le~
le~sive~ d'aluminate de ~odium du procédé ~AYER tralté~ de pré~-rence ~elon ce procédé ont généralement des cQmpositions corres-pondant ~:
Na20 : 100 ~ 400 g/l A123 : 4Q ~ 150 g/l les lessive~ dttes "décomposée~" ayant généralement de~ composition~
telles que:
~a20 : 150 ~ 200 g~l A123 70 a 100 g/l En pratique industrielle, le~ installations utilisées ~elon ce procédé ~e présentent de la mani~re ~uivante: dans un pre~ier di~po~itif d'extractlon on envoie la solution d ~aluminate de sodium appauvrie en alumine à la ~uite de ~a "décomposition" et la phase organique con~tituée du comple~ant choisi, dtun solvant et éventu~llement de oorp~ à fonction alcool et autre~ compo~é~ 901 vatants; le gallium pa~se alors pour une ~raction importante dans la phase organiquet ~aquelle ~raction dépend de~ débits re.specti~s de~ deux liquide~, Passent également dans la pha~e organique, de llaluminium, du sodium et certaine~ impuretés. ~a pha~e organique ainsi chargée est mi~e en contact dan~ un autre disp~iti~ d~extrac-tion avec une première solution de régénération constituéé par un acide ~ort dilué ou p~r un acide ~ort complexant concentre ce qui dan~ le~ deu~ ca~ ne lal~se pratiquement dan~ cette phase organique que le gallium cette phase organique e~t traitée en~uite d~ns un troisième dispo~itif d9e~traction ~ contre-courant o~ elle est ml~e en contact avec un acid0 fort aux fins de recupération du gal-lium, pui~ ~ub~t u~ lavage ~ l'eau avant d9~tre recyclée dans lepremier dispositif d~extraetion; la solu~ion acide ayant récupéré
le gallium e~t ensuite traitée a~in de parfaire ~a puri~ication9 pui~ le gallium en est extraitO On peut également envisager un dis-positif indu~triel plu3 simple mai~ condui~ant ~ un gallium moins purifié, un tel type de dispo~itif co~porte un premier appareil d'extraction co~ne décrit précedemment ~ la ~ortie du~uel on effec-tue dan3 un deu~iame appareil ~onctionnant ~ contre~coura;Qt, une seule régénération par une 501ution d~acides fort~, de l'aluminium, du ~odium et du gallium contenus dan~ la phase organique.
Par ailleurs, ~elon la demande No. 287,402 il a été trou-v~ que l~utili~ation prolongée d~alcén~l-hydroxy-8 quinol~ine dans une unité d~extraction du gallium selon le procédé d~crit dans la ... . ......... . .
demande de brevet Canadien No. 231.205 conduit ~ leur degrada-tion progressive du fait de la bas:icite du milieu d'extra~tion ce qui se traduit par une baisse de leur pouvoir extractant.
La demanderesse a été conduite à sélectionner, dans la classe cles hydroxyquinoléines substltuées, certaines d'entre elles qui s'avèrent présenter une stabi].ite accrue en m.ilieu très basique et qui conservent les remarquables proprietes extractantes du gallium des lessives d'alumina-te de sodium des alcenyl hydroxy-8 quinoleines~ ~insi, la demanderesse a propose dans sa demande numero 287.402 des hydroxyquinole.ines substituees choisies parmi le groupe constitue par les hydroxyquinoleines de formule generale:
R R
R~ ~,R
OH
dans laquelle R est un radical alcoyl ou un hydrogene.
Le radical alcoyl R comporte, dans un mode de rea-lisation prefere, de 5 à 20 atomes de carbone.
Selon un autre mode de realisation preféré, le ra-dical R est situé en position 7 sur le cycle hydroxy-8 quinoléi-- ne et les produits préferes utilises rep~n~ent à la formule generale:
~N 1 ~ Cn~n + 1 OH
dans laquelle n est de pre~érence c~mpris entre 5 etØ
Les hydroxyquinoleines selon ce procede permettent une extraction presque totale et sans perte au cours du temps du gallium present dans des solutions a~ueuses très basiques et en particulier des lessives d'aluminate de sodium du procede BAYER.
Poursui~ant ses travaux, la Demanderesse a trouve que, bien que la cause essentielle de la degradation des hydro-xy-8 quinoleines soit la nature très basique du milieu, l'oxyda-tion de ces produits par l'oxygène de l'air conduisait egalement à une certaine dégradation au cours de leur utilisation prolongee;
cette dernière dégradation affectant à des degres divers les différents types d'hydroxy-8 quinoléines u-tilisables. La presen-te invention a pour but d'obvier à cet inconvenient.
La presente invention concerne un procedé de récu~
pération du gallium à partir d'une solution aqueuse basique, par extraction liquide/liquide, et comportant les étapes suivantes:
- extraction de la solution aqueuse basique au moyen d'une phase organique non miscible dans l'eau comprenant un solvant organique et une hydroxyquinoléine substituée insoluble dans l'eau o~ le gallium transfere de la phase aqueuse à la phase organique;
- séparation de la phase organique de ia solution aqueuse basique, et - récuperation du gallium de la phase organique, ledit procédé etant caracterisé en ce que l'on effectue au moins la phase d'extraction du gallium sous atmosphere inerte.
L'atmosphère i.nerte peut être constituee en particu lier par une atmosphere d'argon ou d'azote.
Les differentes modalités de mise en oeuvre du proce-de selon l'invention sont celles qui ont ete rappelees ci-dessus.
Toutes les phases du procede peuvent etre realisees sous atmos-phere inerte etant bien entendu que la phase d'extraction doit l'etre obligatoirement.
L'exemple non-restrictif donne ci-après montre que ~ -le fait de travailler sous atmosphère inerte lors de la phase ~., ";.~.~, d'extraction du gallium de la lessive BAYER permet de réduire considérablement la perte en hydroxyquinoléine, ce qui améliore notablement l'économie du ~rocédé.
Exemple: l'hydroxyquinoléine de formule:
,, : ._ , - t- _ a ~é soumise ~ un test d'utilisation lors de la phase d'extraction du gallium.
Une lessive B~YER de compo~ition A12 03: 82 gll, Na2 :
185 g/l, Ca 240 mg/1 est agitée a~ec une pha~e organique consti-tué0 de l'hydroxyquinoléine en solution ~ 10 % dans un mélange 90-10 kérosène-décanol, l'opération étant effectuée à 50 C à l'air libre ou en atmo~phère d'azote. En ~onction du temps d7agitation on analy~e pa~ chromatographie en phase gazeu~e le titre en hydro-x~quinoléine dans la pha~e organique. ~es résultats obtenus sont consignés dans le tableau sui~ant qui exprime le pourcentage de per-te en hydroxyquinoléine.
, . . .
, ... . . . .. . . . . . _, . ~ .
` temps ~heures) 100 _. _.500 à 19air 5% 20~o - 55~90~o .. -_ . . ~ ,, .
aou azote _ 2~ 7~ -- ~.
Ce~ demande~ dé¢rivent notamment un procédé de récupéra-tion du gallium présent dans des solutions aqueuses alcaline~ qui contiennent aus~i de~ composé~ de l~aluminium et du ~odium~ par extraction liquide/liquide au mo~en d~hydroxyquinoléine~ sub~tituées.
~e procédé étant plus particuliaremen~ appliqué ~ la récupération du gallium des les~ives d~aluminate de sodium du procédé ~A~ER à ..
llaide d~hydroxy-8 quinoléine~ e procéd~ de récupération du gallium décrit dans ces demande~ comporte une étape d~extraction propremènt dite et une étape de régén~ration du sol~ant e~ de récu-pération du gallium au moyen d'acides fo~tsO I1 existe de~
variante~ préférees de mi~e en oeuvre de ce procédé selon dtune part, 17 acide utilisé et sa concentration dans llétape de régénara-tion du solvant chargé ~n gallium et d'autre part, selon la pureté
du gallium que llon désire recueillir. Selon une première variante, le procédé pré~éré de récupération du gallium present dans de~ solu-tions aqueuses très basiques contenant aussi des composés de l~alu-mlnium et du sodium comporte les phase~ sui~antes:
- mise en contact de la ~olution aqueuse avec une hydroxy-qu~noléine sub~tituée insoluble d~n~ l~eau en solution dans un sol-va~t organique insoluble dans lleau pri~ dan~ le groupe contenant les hydrocarbures aliph~tiques et aromatique~ halogén~s ou non, de tel-le façon que le gallium et une certaine quantité de 30d~um et d'alu-minium transfarent de la phase aqueuse d~ns 1Q pha~e organique, - ~éparation de la pha~e organique de la phase aqueuse, - mi~e en contact de la phase organique a~ec une solu-tion aqueuse diluée d~un aclde pour extraire le sodium et ltaluml-nium de la phase organique, le gallium restant en ~olution dans ~ 7 ladite phase organlque, - séparation de la phase organique de la phase aqueu~e et mise en contact de la phase organique restante avec une solution aqueuse d~acide plu~ concentree afin d~extraire le g~llium de la pha~e organique dan~ la pha~e aqueuse 7 - séparation du gallium de la phase aqueuse.
~ es acides utili~s sont de préférence l~acide chlorhy-drique, l~acide sulfuriqu~ et l'aclde nitrique. ~a concentration de la solution aqueu3e diluée d~acide est de pré~érence comprise en entre 0,2 M et 0,5 M. Ia coneent~ation de la solution aqueuse d~acide plus concentrée est géneralement de préférence supérieure ~ 1,6 M mais, dans le ca~ où l~on met en oeuvre l~acide chlorhy-driqueJ celle-ci est de préférence comprise entre 1,3 M et 2,2 M
et plus spécialement entre 1,6 M et 1,8 M~
Selon une deuxiame variante, le procédé préféré de recu- !
pération du gallium comporte les phase suivantes:
- mise en contact de la solution aqueuse avec une hydro-xyquinoléine substituée insoluble dans l'eau en solution dan3 un sol~ant organique insoluble dans l~eau pris dan~ le groupe compre nant les hydrocarbures aliphatiques et aromatiques halogénés ou non de telle façon que le gallium et une certaine quantité de sodium et dialuminium passent de la phase aqueuse dans la phase organique.
- séparatio~ de la phase organ1que de la phase aqueuset ~ - mi~e en contact de la phase organique aYec une aolution aqueu~e concentr~e d7un acide c~pable de complexer le gallium ~ou~
forme anionique~ le gallium re~tant en solution dans la phase orga-nique, tandis que lé sodium et l~aluminium passent dan~ la phase aqueu~e, - séparation de la pha~e organique de la phase Qqueuse et miae en contact de la phase organique restante avec une solution aqueuse diluée d~acide pour transferer le gallium de la phase orga-nique dans la pha~e aqueuse, ~ ~paration du gallium de la pha~e aqueu~e.
~ e~ acides utilisé~ ~ont de préférence llacide chlorhy-drique et llacide bromhydrique. ~a conoentration de la solution concentrée est de préférenoe comprise entre 5 M et 8 M et celle de la solu-tion diluée entre 1,3 M et 2,2 M.
Par ailleur~, et ~el.on ~e autre ~ariante, ~ on désire ~m galllum moin~ puri~ié le procédé peut comporter les étapes ~ui-vantes:
- mi~e en contact de la ~olution aqueu~e avec une hydro-xy~uinoléine ~ub~tituée in~oluble dan~ au en solution dans un ~ol~ant organique insolub~e dans l~eau pris dan~ le groupe compre-nant le~ hydrocarbures aliphatiques et aromatique~ halogéné~ ou non, de telle façon que la gallium et une certaine quantit~ de ~odium et d~aluminium txans~aren-t de la pha~e aqueuse dan~ la pha~e organique - séparation de la phase organique de la pha~e aqueu~e, - mise en contact de la pha~e or~anique avec une solu-tion aqueu~e d~un acide pour extraire le ~odium, 19aluminium et le gallium de la phase organique7 - ~épaxation de la pha~e aqueu~e et organique9 - récupération du gallium, du sodium et de l~aluminium ~es acide~ utili~és ~ont de pré~rence ~oit de llacide sulfurique ou de l~acide nitriq~e ~ une concentration supérieure 1,6 ~ soit l~acide chlorhydrlque ou ~acide bromhydrique ~ une concentration compri~e entre 113 M et 2,2 M.
De maniare connue, dan~ l~étape d~extraction du gallium décrite dans ce~ demandes~ il peut 8tre avanta~eux d~ajouter dan~
la pha~e organique d1extraction des corp~ ~ ~onction alcool, tel~
que le~ alcools lourds co~me le N-décanol et 1~ isodécanol et de~
phénol~ lourds diver~ ainsi que divers autres composé~ solvants tel~ que certains e~ters phosphoriques comme le tri-butyl phosphate.
~ a proportion en hydroxyquinoléine ~ub~tituée dans la`
pha~e organique n~est pas critique et peut varicr dan~ de larges ~7~
limite~. Toutefoi~ une proportion comprise entre 1 et 50 ~ en volume rapportée ~ la phase organique convient généralement, une proportion compri~e entre 6 et 12 % étant économiqueme~t favorable.
~ es hydroxyquinoléine~ peuvent ~tre mise~ en oeuvre ~elon l'invention seules ou en mélange.
Par ailleurs, bien que la tempéra-ture ne ~oit pa~ un paramètre critique pour obtenir de bons ré~ultats ~eIon le proo~dé
décrit dans ces dem~ndes, il e~t avantageux que l'étape d'extraction ~oit effectuée ~ une température a~ez élevée prati~uement inférieu-re à 100C et de préférence compri~e entre 50 et 80C. Gn peut ajouter qu'en pratique industrlelle le~ æolutions généralement traitées étant des ~olution d'aluminate du proeédé BAYER et parti-culièrement les solutions aites "décompo~ées" qui ~ont ~ une tem-pérature voisine da 50C, il ae trouve que cette température bien que moin~ .favorable qu'une température plus élevée BUf~it cependant a~urer des rendements d'extraction æati~fai~ant~ 3 de plus~ llé- -tape de régénération du ~olv~nt et de récupération du gallium est ef~ectuée de telle façon que la phase organique est trait~e afi~
d'en récupérer le gallium par une ~olution d'aoide ~ une température lnféxieure ~ celle de l'étape d'extraction e~ de préfere~ce au voisinage de la température ambiante.
~ es solutions tr~ ba~iques txait~es æelon le proc~dé
décrit dans ces demandes ~ont notamment celles dan~ lesquelle~ 1a concentration en OH peut ~ller jusqu'~ 13-14 ions g/l. Ain~i9 le~
le~sive~ d'aluminate de ~odium du procédé ~AYER tralté~ de pré~-rence ~elon ce procédé ont généralement des cQmpositions corres-pondant ~:
Na20 : 100 ~ 400 g/l A123 : 4Q ~ 150 g/l les lessive~ dttes "décomposée~" ayant généralement de~ composition~
telles que:
~a20 : 150 ~ 200 g~l A123 70 a 100 g/l En pratique industrielle, le~ installations utilisées ~elon ce procédé ~e présentent de la mani~re ~uivante: dans un pre~ier di~po~itif d'extractlon on envoie la solution d ~aluminate de sodium appauvrie en alumine à la ~uite de ~a "décomposition" et la phase organique con~tituée du comple~ant choisi, dtun solvant et éventu~llement de oorp~ à fonction alcool et autre~ compo~é~ 901 vatants; le gallium pa~se alors pour une ~raction importante dans la phase organiquet ~aquelle ~raction dépend de~ débits re.specti~s de~ deux liquide~, Passent également dans la pha~e organique, de llaluminium, du sodium et certaine~ impuretés. ~a pha~e organique ainsi chargée est mi~e en contact dan~ un autre disp~iti~ d~extrac-tion avec une première solution de régénération constituéé par un acide ~ort dilué ou p~r un acide ~ort complexant concentre ce qui dan~ le~ deu~ ca~ ne lal~se pratiquement dan~ cette phase organique que le gallium cette phase organique e~t traitée en~uite d~ns un troisième dispo~itif d9e~traction ~ contre-courant o~ elle est ml~e en contact avec un acid0 fort aux fins de recupération du gal-lium, pui~ ~ub~t u~ lavage ~ l'eau avant d9~tre recyclée dans lepremier dispositif d~extraetion; la solu~ion acide ayant récupéré
le gallium e~t ensuite traitée a~in de parfaire ~a puri~ication9 pui~ le gallium en est extraitO On peut également envisager un dis-positif indu~triel plu3 simple mai~ condui~ant ~ un gallium moins purifié, un tel type de dispo~itif co~porte un premier appareil d'extraction co~ne décrit précedemment ~ la ~ortie du~uel on effec-tue dan3 un deu~iame appareil ~onctionnant ~ contre~coura;Qt, une seule régénération par une 501ution d~acides fort~, de l'aluminium, du ~odium et du gallium contenus dan~ la phase organique.
Par ailleurs, ~elon la demande No. 287,402 il a été trou-v~ que l~utili~ation prolongée d~alcén~l-hydroxy-8 quinol~ine dans une unité d~extraction du gallium selon le procédé d~crit dans la ... . ......... . .
demande de brevet Canadien No. 231.205 conduit ~ leur degrada-tion progressive du fait de la bas:icite du milieu d'extra~tion ce qui se traduit par une baisse de leur pouvoir extractant.
La demanderesse a été conduite à sélectionner, dans la classe cles hydroxyquinoléines substltuées, certaines d'entre elles qui s'avèrent présenter une stabi].ite accrue en m.ilieu très basique et qui conservent les remarquables proprietes extractantes du gallium des lessives d'alumina-te de sodium des alcenyl hydroxy-8 quinoleines~ ~insi, la demanderesse a propose dans sa demande numero 287.402 des hydroxyquinole.ines substituees choisies parmi le groupe constitue par les hydroxyquinoleines de formule generale:
R R
R~ ~,R
OH
dans laquelle R est un radical alcoyl ou un hydrogene.
Le radical alcoyl R comporte, dans un mode de rea-lisation prefere, de 5 à 20 atomes de carbone.
Selon un autre mode de realisation preféré, le ra-dical R est situé en position 7 sur le cycle hydroxy-8 quinoléi-- ne et les produits préferes utilises rep~n~ent à la formule generale:
~N 1 ~ Cn~n + 1 OH
dans laquelle n est de pre~érence c~mpris entre 5 etØ
Les hydroxyquinoleines selon ce procede permettent une extraction presque totale et sans perte au cours du temps du gallium present dans des solutions a~ueuses très basiques et en particulier des lessives d'aluminate de sodium du procede BAYER.
Poursui~ant ses travaux, la Demanderesse a trouve que, bien que la cause essentielle de la degradation des hydro-xy-8 quinoleines soit la nature très basique du milieu, l'oxyda-tion de ces produits par l'oxygène de l'air conduisait egalement à une certaine dégradation au cours de leur utilisation prolongee;
cette dernière dégradation affectant à des degres divers les différents types d'hydroxy-8 quinoléines u-tilisables. La presen-te invention a pour but d'obvier à cet inconvenient.
La presente invention concerne un procedé de récu~
pération du gallium à partir d'une solution aqueuse basique, par extraction liquide/liquide, et comportant les étapes suivantes:
- extraction de la solution aqueuse basique au moyen d'une phase organique non miscible dans l'eau comprenant un solvant organique et une hydroxyquinoléine substituée insoluble dans l'eau o~ le gallium transfere de la phase aqueuse à la phase organique;
- séparation de la phase organique de ia solution aqueuse basique, et - récuperation du gallium de la phase organique, ledit procédé etant caracterisé en ce que l'on effectue au moins la phase d'extraction du gallium sous atmosphere inerte.
L'atmosphère i.nerte peut être constituee en particu lier par une atmosphere d'argon ou d'azote.
Les differentes modalités de mise en oeuvre du proce-de selon l'invention sont celles qui ont ete rappelees ci-dessus.
Toutes les phases du procede peuvent etre realisees sous atmos-phere inerte etant bien entendu que la phase d'extraction doit l'etre obligatoirement.
L'exemple non-restrictif donne ci-après montre que ~ -le fait de travailler sous atmosphère inerte lors de la phase ~., ";.~.~, d'extraction du gallium de la lessive BAYER permet de réduire considérablement la perte en hydroxyquinoléine, ce qui améliore notablement l'économie du ~rocédé.
Exemple: l'hydroxyquinoléine de formule:
,, : ._ , - t- _ a ~é soumise ~ un test d'utilisation lors de la phase d'extraction du gallium.
Une lessive B~YER de compo~ition A12 03: 82 gll, Na2 :
185 g/l, Ca 240 mg/1 est agitée a~ec une pha~e organique consti-tué0 de l'hydroxyquinoléine en solution ~ 10 % dans un mélange 90-10 kérosène-décanol, l'opération étant effectuée à 50 C à l'air libre ou en atmo~phère d'azote. En ~onction du temps d7agitation on analy~e pa~ chromatographie en phase gazeu~e le titre en hydro-x~quinoléine dans la pha~e organique. ~es résultats obtenus sont consignés dans le tableau sui~ant qui exprime le pourcentage de per-te en hydroxyquinoléine.
, . . .
, ... . . . .. . . . . . _, . ~ .
` temps ~heures) 100 _. _.500 à 19air 5% 20~o - 55~90~o .. -_ . . ~ ,, .
aou azote _ 2~ 7~ -- ~.
Claims (29)
1. Procédé de récupération du gallium à
partir d'une solution aqueuse basique, par extraction liquide/
liquide, et comportant les étapes suivantes:
- extraction de la solution aqueuse basique au moyen d'une phase organique non miscible dans l'eau comprenant un solvant organique et une hydroxyquinoléine substituée insoluble dans l'eau où le gallium transfère de la phase aqueuse à la phase organique;
- séparation de la phase organique de la solution aqueuse basique, et - récupération du gallium de la phase organique, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on effectue au moins la phase d'extraction du gallium sous atmosphère inerte.
partir d'une solution aqueuse basique, par extraction liquide/
liquide, et comportant les étapes suivantes:
- extraction de la solution aqueuse basique au moyen d'une phase organique non miscible dans l'eau comprenant un solvant organique et une hydroxyquinoléine substituée insoluble dans l'eau où le gallium transfère de la phase aqueuse à la phase organique;
- séparation de la phase organique de la solution aqueuse basique, et - récupération du gallium de la phase organique, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on effectue au moins la phase d'extraction du gallium sous atmosphère inerte.
2. Procédé selon la revendication 1, carac-térisé en ce que l'atmosphère inerte est constituée d'azote.
3. Procédé selon la revendication 1, carac-térisé en ce que l'atmosphère inerte est constituée d'argon.
4. Procédé selon la revendication 1, carac-térisé en ce que les solutions aqueuses très basiques traitées au moyen de la phase organique sont des solutions d'aluminate sodium d'unités de production d'alumine selon le procédé BAYER
qui contiennent notamment du gallium, de l'aluminium et du sodium.
qui contiennent notamment du gallium, de l'aluminium et du sodium.
5. Procédé selon la revendication 4, carac-térisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes:
- mise en contact de la solution aqueuse d'aluminate de sodium avec une phase organique de telle façon que le gallium et une certaine quantité de sodium et d'aluminium transfèrent de la phase aqueuse dans la phase organique;
- séparation de la phase organique de la phase aqueuse;
- mise en contact de la phase organique avec une solution aqueuse diluée d'un acide pour extraire le sodium et l'alumi-nium de la phase organique, le gallium restant en solution dans ladite phase organique;
- séparation de la phase organique de la phase aqueuse et mise en contact de la phase organique restante avec une solution aqueuse d'acide plus concentrée afin de transférer le gallium de la phase organique dans la phase aqueuse; et - séparation du gallium de la phase aqueuse.
- mise en contact de la solution aqueuse d'aluminate de sodium avec une phase organique de telle façon que le gallium et une certaine quantité de sodium et d'aluminium transfèrent de la phase aqueuse dans la phase organique;
- séparation de la phase organique de la phase aqueuse;
- mise en contact de la phase organique avec une solution aqueuse diluée d'un acide pour extraire le sodium et l'alumi-nium de la phase organique, le gallium restant en solution dans ladite phase organique;
- séparation de la phase organique de la phase aqueuse et mise en contact de la phase organique restante avec une solution aqueuse d'acide plus concentrée afin de transférer le gallium de la phase organique dans la phase aqueuse; et - séparation du gallium de la phase aqueuse.
6. Procédé selon la revendication 5, carac-térisé en ce que l'acide utilisé est choisi parmi le groupe comprenant l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique et l'acide nitrique.
7. Procédé selon la revendication 5, carac-térisé en ce que la concentration de la solution aqueuse diluée d'acide est comprise entre 0,2 M et 0,5 M.
8. Procédé selon la revendication 5, carac-térisé en ce que la concentration de la solution aqueuse plus concentrée d'acide est supérieure à 1,6 M.
9. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes:
- mise en contact de la solution aqueuse d'aluminate de sodium avec une phase organique de telle façon que le gallium et une certaine quantité de sodium et d'aluminium transfèrent de la phase aqueuse dans la phase organique, et dans laquelle le solvant organique est choisi dans le groupement comprenant les hydrocarbures aliphatiques et aromatiques halogénés ou non;
- séparation de la phase organique de la phase aqueuse;
- mise en contact de la phase organique avec une solution aqueuse concentrée d'un acide capable de complexer le gallium sous forme anionique, le gallium restant en solution dans la phase organique, tandis que le sodium et l'aluminium passent dans la phase aqueuse;
- séparation de la phase organique de la phase aqueuse et mise en contact de la phase organique restante avec une solution aqueuse diluée d'acide pour transférer le gallium de la phase organique dans la phase aqueuse; et - séparation du gallium de la phase aqueuse.
- mise en contact de la solution aqueuse d'aluminate de sodium avec une phase organique de telle façon que le gallium et une certaine quantité de sodium et d'aluminium transfèrent de la phase aqueuse dans la phase organique, et dans laquelle le solvant organique est choisi dans le groupement comprenant les hydrocarbures aliphatiques et aromatiques halogénés ou non;
- séparation de la phase organique de la phase aqueuse;
- mise en contact de la phase organique avec une solution aqueuse concentrée d'un acide capable de complexer le gallium sous forme anionique, le gallium restant en solution dans la phase organique, tandis que le sodium et l'aluminium passent dans la phase aqueuse;
- séparation de la phase organique de la phase aqueuse et mise en contact de la phase organique restante avec une solution aqueuse diluée d'acide pour transférer le gallium de la phase organique dans la phase aqueuse; et - séparation du gallium de la phase aqueuse.
10. Procédé selon la revendication 9, carac-térisé en ce que l'acide est choisi parmi le groupe comprenant l'acide chlorhydrique et l'acide bromhydrique.
11. Procédé selon la revendication 9, carac-térisé en ce que la solution aqueuse concentrée d'acide a une concentration comprise entre 5 M et 8 M.
12. Procédé selon la revendication 9, carac-térisé en ce que la concentration de la solution aqueuse diluée d'acide est inférieure à 2,2 M.
13. Procédé selon la revendication 5, carac-térisé en ce que la première étape du procédé, qui consiste en une mise en contact de la solution aqueuse d'aluminate de so-dium avec la phase organique, est effectuée à une température s'élevant à moins de 100°C.
14. Procédé selon la revendication 5, ca-ractérisé en ce que la phase organique chargée en gallium est traitée par une solution aqueuse d'acide à une température inférieure à celle de la première étape de mise en contact de la solution d'aluminate avec la phase organique.
15. Procédé selon la revendication 14, ca-ractérisé en ce que la température utilisée est la température ambiante.
16. Procédé selon la revendication 4, ca-ractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes;
- mise en contact de la solution aqueuse avec une hydro-xyquinoléine substituée insoluble dans l'eau en solution dans un solvant organique insoluble dans l'eau pris dans le groupe comprenant les hydrocarbures aliphatiques et aromatiques halogénés ou non, de telle façon que le gallium et une certaine quantité de sodium et d'aluminium transfèrent de la phase aqueu-se dans la phase organique;
- séparation de la phase organique de la phase aqueuse;
- mise en contact de la phase organique avec une solution aqueuse d'un acide pour extraire le sodium, l'aluminium et le gallium de la phase organique;
- séparation de la phase aqueuse de la phase organique;
- récupération du gallium, du sodium et de l'aluminium.
- mise en contact de la solution aqueuse avec une hydro-xyquinoléine substituée insoluble dans l'eau en solution dans un solvant organique insoluble dans l'eau pris dans le groupe comprenant les hydrocarbures aliphatiques et aromatiques halogénés ou non, de telle façon que le gallium et une certaine quantité de sodium et d'aluminium transfèrent de la phase aqueu-se dans la phase organique;
- séparation de la phase organique de la phase aqueuse;
- mise en contact de la phase organique avec une solution aqueuse d'un acide pour extraire le sodium, l'aluminium et le gallium de la phase organique;
- séparation de la phase aqueuse de la phase organique;
- récupération du gallium, du sodium et de l'aluminium.
17. Procédé selon la revendication 16, ca-ractérisé en ce que l'acide est choisi parmi le groupe consti-tué par l'acide sulfurique, l'acide nitrique, l'acide chlorhy-drique et l'acide bromhydrique.
18. Procédé selon la revendication 17, ca-ractérisé en ce que la concentration de la solution d'acide sulfurique ou d'acide nitrique est supérieure à 1,6 M.
19. Procédé selon la revendication 17, ca-ractérisé en ce que la concentration de la solution d'acide chlorhydrique ou d'acide bromhydrique est comprise entre 1,3 M et 2,2 M.
20. Procédé selon la revendication 9, ca-ractérisé en ce que la première étape du procédé, qui consiste en une mise en contact de la solution aqueuse d'aluminate de sodium avec la phase organique, est effectuée à une température s'élevant à moins de 100°C.
21. Procédé selon la revendication 9, ca-ractérisé en ce que la phase organique chargée en gallium est traitée avec une solution aqueuse d'acide à une température inférieure à celle de la première étape de mise en contact de la solution d'aluminate avec la phase organique.
22. Procédé selon la revendication 21, caracté-risé en ce que la température utilisée est la température ambiante.
23. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la température de la première étape est inférieure à 100°C.
24. Procédé selon la revendication 16, ca-ractérisé en ce que la phase organique chargée en gallium est traitée avec une solution aqueuse d'un acide à une tempé-rature inférieure à celle de la première étape de mise en contact de la solution d'aluminate avec la phase organique.
25. Procédé selon la revendication 24, ca-ractérisé en ce que la température utilisée est la température ambiante.
26. Procédé selon la revendication 1, carac-térisé en ce que l'hydroxyquinoléine répond à la formule générale:
dans laquelle R, qui peut être identique ou différent, est un hydrogène ou un radical alcoyle de formule CnH2n + 1 dans laquelle n est compris entre 5 et 20.
dans laquelle R, qui peut être identique ou différent, est un hydrogène ou un radical alcoyle de formule CnH2n + 1 dans laquelle n est compris entre 5 et 20.
27. Procédé selon la revendication 1, ca-ractérisé en ce que l'hydroxyquinoléine répond à la formule:
dans laquelle n est compris entre 5 et 20.
dans laquelle n est compris entre 5 et 20.
28. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'une des étapes d'extraction liquide/liquide ou plus d'une, outre l'étape d'extraction du gallium, est effectuée sous une atmosphère inerte.
en ce qu'une des étapes d'extraction liquide/liquide ou plus d'une, outre l'étape d'extraction du gallium, est effectuée sous une atmosphère inerte.
29. Procédé selon la revendication 28, caractérisé
en ce que toutes les étapes sont effectuées sous atmosphère inerte.
en ce que toutes les étapes sont effectuées sous atmosphère inerte.
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