CA2182744C - Procede d'elimination du fer dans les liqueurs d'aluminate de sodium issues de l'attaque alcaline de bauxite a monohydrate d'alumine - Google Patents

Abstract

Procédé d'élimination du fer dans les solutions d'aluminate de sodium sursat urées issues de l'attaque alcaline selon le procédé Bayer de bauxite à monohydrate d'alumine, comportant successivement étapes de broyage, éventuellement de dessilicatati on en présence d'une aliquote de liqueur décomposée, puis d'attaque à une tempé rature supérieure a 200.degree.C, comprise généralement entre 240 et 270 .degree.C de ladite bauxite broyée et éventuellement dessilicatée par la fraction restante de la liqueur décomposée, pour solubiliser l'hydrate d'aluminate et former en fin d'attaque une suspen sion du résidu insoluble ou boues rouges dans la liqueur sursaturée d'aluminate de s odium qui, après refroidissement et dilution, est décantée pour séparer les boues ou ré sidu insoluble de la liqueur sursaturée destinée après f iltration à être décomposée en présence d'amorce caractérisé en ce qu'en fin d'attaque, au cours du refroidissement de la suspension par abaisse ment progressif de la pression dans les réacteurs. on injecte dans ladite suspens ion à une température supérieure à 140 .degree.C une pet ite quantité d'un composé contenant du calcium.

Description

~ i ~2~
W O 96/19a 1ü PCT/FR951ü 17ü3 PROCEDE D'ELIMINATION DU FER DANS LES LIQUEURS D'ALUMINATE
OE SODIUM ISSUES DE L'ATTAQU't ALCALINE DE BAUkITE A MONOHYDRATE
D'ALUMINE
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention Concerne un procédë d'élirtiination du fer dans la liqueur d'aluminate de sodium sw saturée issue de l'attaque alcaline selon le procédë Bayer de bauxite contenant du rnonohydrate d'alumine.
ETAT DE L.A TECHNIQUE
Le procédë Bayer largement dëcrit dans la littërature spécialisëe constïtue la technique essentielle de production d'alumine destinëe à
i0 étre transformëe en aluminium par électrolyse ignée ou à étre utilisée â
l'ëtat d'hydrate, d'alumine de transition, d'alumine catcinëe, d'alumine frittëe ou fondue, dans les nombreuses applications relevant du domaine des alumines techniques.
i5 Selon ce procëdé, le minerai de bauxite est traité à chaud au moyen d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium â concentration appropriëe, ou liqueur d'attaque, provoquant ainsi la solubilisation de l'alumine et l'obtention d'une solution sursaturée d'aluminate de sodium.
20 Après séparation de la phase solide constituant 1e rësidu inattaqué
(boues rouges) du minerai, la solution sursaturëe d'aluminate de sodium est ensemencée avec des particules de trihydrate d'alumine dans le but de provoquer la précipitation de l'alumine sous forme de trihydrate d'alumine. La liqueur d'aluminate de sodium appauvrie en alumine, dite 25 liqueur décomposée, est recyclée à l'étape de l'at'taque après avoir été
éventuellement concentrée et rechargée en hydroxyde de sodium pour constituer la liqueur d'attaque.
I1 est bien connu de l~homme de mëtier que les conditions de traitement 30 doivent ëtre adaptëes selon le degré d'hydratation et 1a structure cristallographique de l'alumine ainsi que la nature et la teneur des WO JGlhl:ll() PCTIFR95llt11ff3

2 impuretés présentes dans la bauxite. C'est ainsi que les bauxites contenant de l'alumine â l'état de monohydrate (boehmite, diaspore) sont traitées â des températures supérieures â 200°C, et généralement comprises entre 220 et 300°C avec des rendements d'extraction de l'alumine solubilisable pouvant dépasser 95%a. En outre l'emploi de liqueur d'attaque â forte concentration en hydroxyde de sodium, ou soude caustique, généralement comprise entre 130 et 180 g Na20/litre permet une dissolution rapide de l'alumine solubilisable dans un faible volume de Tiqueur. Celâ se traduit donc par une productivitë élevée de la liqueur sursaturée, c'est-à-dire une capacitê de produire, après précipitation en présence d'amorce et refroidissement, au minimum 80 kg d'alumine par m3 de liqueur sursaturée â décomposer. Cette productivitê
est mesurée habituellement par le produit de la concentration C en soude caustique exprimée en g. Na20/litre par la variation nRp du rapport Rp des concentrations A1203 soluble en g/litre / Na20 caust g/titre entre le début de décomposition (avec de préférence 1 t Rp t 1,251 et la fin de décomposition (avec de prëférence 0,5 < Rp t 0,7).
Ces conditions d'attaque relativement sévères ont pour corollaire de favoriser le passage en solution de certaines impuretés et en particulier du fer présent dans la bauxite sous forme oxydëe comme l'hématite, la goethite voire la magnëtite et l'iimënite. Ce fer peut étre partiellement solubilisé selon des processus mal connus â l'ëtat de complexes solubles tel que l'ion ferrate re (OH)~ mais surtout il peut être précipité à l'état colloidal sous forme de particules d'hydroxyde très fines (0,1 à ? micromètresi qui ne peuvent étre arrétées lors des filtrations polluant ainsi la liqueur sursaturée d'aluminate de sodium et par suite le trihydrate d'alumïne précipitë lors de la dëcomposition de la liqueur.
Parmi les procédés connus d'élimination du fer dans les liqueurs Bayer, peu d'entre eux apportent une solution satisfaisante au problëme de la contamination de l'alumine par le fer présent dans la bauxite surtout si l'an désire assurer une teneur en fer dans A1203 à l'état de trihydrate d'alumine qui soit inférieure à O,OIV, considérée aujourd'hui comme la teneur maximale admissible pour la plupart des applications de l'alumine notamment dans le domaine des alumines techniques. Sur 1P plan pratique, ~1~1~4 ~O 9fiJ19:110 PCTIFRy5101703

3 cetà implique pour l'homme de métier que la teneur en fer dans la liqueur d'aluminate de sodium sursaturée soit inférieure à 10 mg Fe par litre.
Une première catégorie de procédé fait appel à des techniques de filtration de la liqueur sursaturée avant décomposition plus sélective mais ces procédës sans quasiment impossibles à mettre en oeuvre industriellement comme la filtration sur lit de sable ou de bauxite selon US 3792542 et US 3728432 ou sur filtre spécial en papier selon US 4446177.

Plus simples à réaliser industriellement sont les mëthodes faisant appel à des additifs destinés à facilïter l'agglomération des particules colloidales d'hydroxyde de fer et de silice et par suite la dëcantation et la filtration des boues rouges. Parmi ces additifs il faut citer les agents floculants de synthèse tels les polyëlectrolytes anioniques à
poids moléculaire élevë â base généralement de palyacrylates introduits de prëférence en début d'ëtape de décantation (US 3390959, US 3681012 ou US 3975496).
I1 faut citer également des additifs minèraux comme 1a chaux. Celle-ci est utilisée souvent comme additif avant attaque alcaline de la bauxite pour favoriser la dissolution des petites quantités de sodium et d'alumine combinées à l'origine dans la bauxite sous forme de sets ou d'oxydes complexes insolubles avec des impuretés telles que la silice, les oxydes de fer, de titane ou de vanadium.
La chaux peut étre aussi introduite avant décantation de la suspension, issue de l'attaque alcaline à haur;e température de la bauxite et refroidie au voisinage de 100'C par détentes successives jusqu'à la 3D pression atmosphérique. Ceci dans 1e but d'accëlërer la dëcantation des boues rouges et de faciliter la séparation de certaines impuretés comme le fer. C'est ce que préconise US 3796789 pour abaisser à moins de 10 mg par litre la teneur en fer des liqueurs d'aluminate de sodium notamment celles provenant de 1a lixiviation du mélange fritté de carbonate de sodïum et de rësidu insoluble provenant d'une première attaque alcaline de la bauxite (procédé sinter). Ce document ne précise pas en revanche W0 96119410 PCTlFR95101i03

4 les performances de "déferrage" que l'on peut réaliser dans le cas d'une liqueur issue directement de l'attaque alcaline de 1a bauxite qui demeure pourtant le problème majeur a rësoudre.
Au cours de ses diffërentes expërimentations la demanderesse a pu ' constater que les méthodes faisane appel à ces diffërents additifs permettaient d'abaisser parfois sensiblement la teneur en fer de la liqueur sursaturëe issue de l'attaque alcaline de bauxite mais en aucun cas de garantir une teneur inférieure à 10 mg Fellitre et celà quelle que soit l'origine de la bauxite.
l0 Ce résultat est atteint er, revanche avec les types de procëdë
prëconisant au moins une opëration complémentaire et spëcifique d'élimination des impuretës présentes â l'état d'hydroxyde co11o5da1 c>u sous forme de complexe mëtastables plus ou moins solubles comme ie fer.
Ainsi US 3b07140 et EP 0231715 (équivalent à US 47327421 effectuent avant décomposition, une prëdécomposition de la liqueur sursaturëe en présence d'une très faible quantitë d'amorce au cours de laquelle les impuretés et tout particuliërement le fer coprëcipitent avec la fraction de trihydrate d'alumine qui est sacrifiée comme piëge à impuretés. four efficaces qu'ï1s soient, ces procédës renchêrissent les coûts de production en diminuant très sensiblement la productivité de la liqueur et en prolongearrt notablement les temps de séjour dans les draines de dêcomposition.
PROBLEI~1E POSE
La mise au point d'un procëdé d'épuration du fer dans les liqueur;
sursaturées d'aluminate de sodium avant dëcomposition jusqu'à une teneur inférieure â 10 mg Fe par litre, sans altération des condition;
ëconomiques de production, notamment de 1a productivité de la liqueur et , du rendement d'extradtion de l'alumine solubilisable, demeure ur, objectif priorRtaire pour l'homme de mëtier.
OB,.JET UE l.' TNUENTION
L'invention repose sur 1e constat qu'une injection de chaux effediuëe en WO 9b11941f1 PCTIfR951017()3 fin d'attaque à haute température de la bauxite, trës prëcisëment au dëbut du refroidissement de la suspension qui s'effectue par dëtente progressive des rëacteurs sous pression, est beaucoup plus efficace pour abaisser la teneur en fer dans la liqueur sursaturëe que tous les autres type d'ajouts et en particulier les ajouts de chaux avant attaque ou

5 après attaque dans la suspension refroidie aprës dëtente jusqu'à ta pression atmosphérique.
Plus précisément, l'invention concerne un procédé d'élimination du fer dans les solutions d'aluminate de sodium sursaturée issues de l'attaque alcaline selon le pracédë Bayer de bauxite à monohydrate comportant successivement tes étapes de broyage et éventuellement de dessilicatation en présence d'une aliquote de liqueur décomposëe, puis d'attaque â une tempërature supérieure â 200°C, gënéralement comprise entre 240 et 27U°C, de ladite bauxite broyëe et éventuellement dessilicatée par la fraction restante de la liqueur dëcamposee, pour solubiliser l'hydrate d'alumine et former en fin d'attaque une suspension du résidu insoluble au boues rouges dans de la liqueur sursaturëe d'aluminate de sodium qui, après refroidissement et dilution, est dëcantée pour sëparer les boues ou résidu insoluble de 1a tïqueur sursaturée destinée aprës filtration â étre décomposée en présence d'amorce caractërisé en ce qu'en fïn d'attaque, au cours du refroidissement de la suspension par abaissement progressif de la pression dans les réacteurs, on injecte dans ladite suspension à une température supérieure à 140°C une petite quantitë d'Un COrTIpi7SÉ' contenant du calcium.
i_a température de la suspension lors de l'injection du composé contf:~nant du calcium doit ëtre de préfërence comprise entre 170"C et 220°C.
Par composé contenant du calcium il faut comprendre, outre la chau~:, le sels de calcium, tels 1e carbonate de calcium ou le sulfate de calcium, F mais aussi les produits formés par extinction de chaux dans une liqueur d'aluminate alcalin, comma par exemple l'aluminate tricalcique hexahydraté A1203, 3CaU, 6H2U. ' Les petites quantités de composé à base de calcium, exprimëes en poids ~.~~7~1~
W0 9bl194i11 ~ PCTlFR95101703 de Ca0 par-' :apport au poids as bauxite sèche attaquêc:, sont. comprises <:ntre 0,5 et ~W: et ce préférenc..~: enr_re 1 et 2',~.
Pour accélérer L'i.nso:lubilisation Ft la précipitation du fer, on effectue l'attaqcrF; de ïa baux.it: bruyér~ ~t éventuellement drasi7iccstëe ' en présence d'unes petite fraction des boues décantées rocycl<;es !.r: t~>te drr procéàé. Gr_~tta~ petite: fraction des trous décantés mr~surée par 7e rapport pondéral àes bou:,s sèches â la bauxite sëche est d'au rrurins 5~, et d~préférence compris entre, 70 ct lBfo.
1.0 Pour amëliorer 1.e rendement, d'extraction dF~ 1'alumine soïubilisab7<-~, on introduit dans la ùauxi.t., avant attaque et depréf"ërence ~ l'ëtap!_ d:_~
broyag~r, une petite quantité àe oraux, cc~tte quantitë de char.ix étant.
limitêF~ â ï ou f~ a>n poids-: dF :..aCr rapporté au poids de bauxit:.:
sèrrtur~a.
1.5 nes::ut 1 P ~ 1 ors II s'est. aussi avëré de façon surprrnantE° que selcm ir stade du trai.tF:~nu~nt à~~ 1a bauxit~~ à monohydrate auquel on effectr.re I,'.i.n,jr~~.vti.on de~
calcium, gén~rais~ms:nt sous forure d~. oraux, on obtient dsa rêsult.ats di.f"+'érents notamment en ce qui cor~cern~= l'insolubil.isati.on r:t 1.a précipitation dcr fer.
llinsi l.orsqu'em fn,~ect~~ 1a coraux dans 1a suspension :"ormé~'~ Fiar )rr 25 minera: broya et: la liqueur d'attaque d'aluminatE° de~ swdiun~ cira Ft~,:
compris snirr_ 0,5 Ft 0,? ~~t dF~ concentrati:3n en souàe: caustï<.y,ir~
compris>:~
entre 1:30 et 2(30 g Na,LO / 1. i.trc 2vant attaque, de préfêrerrcr lors d~3~a OI?(:r'at:iOnS d~_' tJrfl~'a~F' ~.n mill~U ?lqu7dE;, VO i.r'~:: dC
C1~'.SSl~l.CciLrit:lU('i, CïI'r F3Crr'É.g:ISt:rF' unE'. antéiiOratlOn S!9n>1t11.!" d~"_"_~S r~nd°mnntS
d'ex l,.r"c3:'t1~'.:~fi ,~::' 30 l'alumine solubilasabï<~. tette. amëlïoration s'explique notamment rr<:r r;n=~
activation d~~ l.sr transformation d~~~~~ Sa goettr#t~en hémat.it,.~. en pr~w~r:%:'~:
d~.' chaux av~ûc l.ïbëration d'a?.urnin~_ incorporéw dans le rê~s~:au i~ri:a.;ii~, d~'~, 1.a goc~thic,e. D~:_s apport<s pondéraux dc 3 â 5'?i de t'a( par rapport: .~~.~
poids ~~: bauxite sèche sont ainsi usuel l.ement: pratïquës, mais ile, son r.
3r~ fonction avant fora cre ia naturF:~ .~t de. la st.ruc.tu.~r' m.inéral.o,<.pï!;u~:: de~r ïmpurvtés présentes dans 1a bauxitE_ Ü monohydrat~r. A not=~r ê_~al~~rner:t qu'or? !_~xcès ci e: chaux pr'UVOque~ en revanchs urnz baisse de, erse-,àerrir_r,'w. F:,,;;..

~I~~7~
WO 9611941 f1 PCT/FR951f1I703 l réaction avec l'aluminat<_~ de sodium et prëcipitation d'aluminate tricalcique insoluble.
Ainsi, selon le tableau 1 ci-après, on enregistre avec des bauxites à
monohydrate Africaine (Boké) un gain de rendement de l'ordre de 4 â 5,, toutefois on ne constate aucun abaissement significatif des teneurs en fer dans la liqueur d'aluminate de sodium sursaturée décantée et filtrée avant décomposition.
Considérant que le seuil d'arrët pour les particules contenant notamment du fer est de l'ordre de 3 micromètres, on conserve des teneurs de 15 i 25 mg Fe/litre donc taut à fait rëdhibitoires pour la production d'alumine de bonne puretë.
2n FEUILLE DE REMPLACEMENT (REBLE 26~

WO 9l f t9410 PCT/FR95I01703 Srie CaOlbauxite Ca0/bauxiteCa0/bauxite Fer mglt Rendement ':.

essais 9~ masse '~. masse ~ masse avanttqueur A1203 n avant fin attaquedcantation sursaturesoluble attaque 2 3 p 0 l5 25 95 96 g p 0 15 20 94 95 l 0 g 0 8 10 92 94 8 0 0 3 13 18 91 9:

2a a 10 2 0 1 15 20 95 '~i~

* Temprature - injection : 180C

Temps de contact180"C : mn On constate en revanche qu'un faible apport de CaO, de l'ordre de 1 â
en poids rapportë à la bauxite sèche, effectua en fin d'attaque au c.nurf de la dëtente des réacteurs dans 1a suspension à une température comprise entra 140"C et 240'C, mais de préférence entre 1l0°C et 220'C, ~wa ysnyalo rcT~t~sroms permet d'abaisser à moins de lOmg/litre la teneur en fer solubilisé ou à
l'état colloidal dans ta liqueur. I1 faut noter parallèlement que tes rendements d'attaque ne sont pas dégradës si l'on effectue un apport de chaux de 1 à 2'?~ seulement en début d'attaque ce qui en dëfinïtive conduit à limiter la consommation globale de chaux à 3 oü 4'! au maximum pour un rendement d'extraction ëquivalent et un taux d'épuration en fer bien meilleur, puisque de l'ordre de 10 mg/litre. Sur le plan industriel, ce constat est d'autant plus intéressant qu'il permet de dëcoupler les effets de la chaux par le réglage séparé du rendement d'attaque au mayen de Ta chaux introduite avant attaque et de la teneur résiduelle en fer dans la liqueur au mayen de 1a chaux introduite â la dëtente.
Lars de ses essais, la demanderesse a pu constater, que les meilleurs rësultats étaient obtenus pour des injections de chaux effectuées entre 170 et 220°G , en effet, au delà de 220°C on n'observe pas d'amélioration du déferrage, voire mërne une dëgradation au delà de 240°C, alors qu'en dessous de 170°C et surtout de 140°C
la dëgradation est très rapide. Comme te montre les essais d'injection de chaux au voisinage de 100°C la suspension ëtant alors ë la pression atmosphérique avant son transfert dans les décanteurs, l'effet de déferrage est quasiment nul.
Pour atteindre de façon systématique des Teneurs en fer inférieures à
10 mg/litre dans la liqueur avant décomposition, i1 convient, avec l'injection de 1 à 2 . de Ca0 fcf tableau 1) à la détente à une température comprise de préfërence entre 170"C et 220°C, de maintenir en contact pendant un temps suffisant la chaux ou le composé contenant du calcium avec la suspension à cette température, c'est-à-dire au moina 15 minutes et de préfërence 20 â 40 minutes.

A l'échelle industrielle, cette opération nëcessite un contrôle prolongë
et délicat de 1a cascade de détendeurs des réacteurs en fin d'attaque et augmente d'autant le temps total de séjour des produits dans 1a draine d'attaque.

~t~~~~~
WC9 96!19d10 PCTIFR95I01703 Pour c~:tt~; raisoc~, un objectif essenti.::l de ia demandE~r~_sse a ëté de réduir<:~ au maximum le~s temps de séjo,ar.
A cet, e:.f".fs:t, une prcmiêre série d'r_ssais visait â rendre; 1=.~
corr~po:,w si b bas~_~ d~a chaux injecté 1.e plus actif possible,, c'est-à-Birr, à optimiser les caractéristiquws et notamment. La finassa:: et la dispersiorr c9e,s particuïe:~ à base de chaux. en suspension dans la ïiyue~.m irs.j<.~ctë aux détendeurs.
10 - 3 sources possiérl.!3s à<_ chaux ant été étr.rdiées chaux vïve brut;o tamisée S 2 rron chaux vive broyée et: i:amisée < 200 Itm . carbonate d:~ calcium C 2 mm (poi.ds calculé en équiva:lent.e'a0!
75 - 4 .iiyui.d!a porteurs leur cnt été combinés . liqueur d'attaque chaude~ (température 60 à 70°f.) liqueur d'attaque à température amtriant:e . Eaux de ï.avagr à contre-courant des boues rëchauffêes à fï()°C' Eaux de lavage à contre-courant dc:.--.- boues à ternpér atur~e urbi an te.
Il s'est. avéré en dëfi.ruitivo~ qu~~ tes prrfwormances de>s cïüféront,~ l aitsr dry chaux chargés à environ 100 g Ca0/litre_ sont similaires et quc~ L<i granulométrie dc~ 1a chaux vive ou du carbonate d~:r calc'i.:m~ irnport~r p~~.~:
:9ès L'instant; qu:> l'aff'inement dr. la g.ranul.ométrie dE~~:~ partrrul.a;:;
.:~r., suspension par attrition du f'air c:~- L'agitation est. suf'fi,srinr, ' " F'çt-à-dire: quf dans 1.e c'as présent quo. m~i,r.-: d . 30'%.', n trei.~~
~ ~.r partic~ul~~s en susp<:nsït~n de lait de chau~: ont uru:~
t:ai.71<infàri~',~.ar~: ..
-_'r1 R;n.
g0 h%. .souci àe minimisr:r la.=, transformations ruécesseir~~s â
l'ahn:Lir;.at..c:; d~.
procédé en usin<': conduit L'homme, du métier ,~ ctuc:isi.r dw prr~f~er~n:-~.
l'exti.nct:i.on dr_: ia chaux brute tami.sés~ seul.emcnt à ~'. mr~~ dan.~s dF~~ 1.-.-:
ïiqueur cl'attayue entre 6C et 70°C.
3s~ ün rs.vanch~t~, aucr.m:~ diminution notable des terips r~l~séiour n'rayant été
f'6nst3tér::, ur,e s.eCCtnC7f' Séri.n à'=':'iGalS a été réailSÉ~.f.~
'JirBn'.". ~; a~'.t:j~J~.r :.,1 .
préripit.atior~ du fer par amorçage ~~t, celê, erv ccnrct>.inarrt l'.injoct:ion d~

W096/t941ü PCTIFR95101703 chaux à la détente. avec Le recyclage en dêbut d'attaque d'une p,~tite f"rection des boues décantées avec 1.a bauxite broyée dessilicatée.
Lors d'essais préliminaires, 1.a demande~resse a pu vérifi!.~r qu'isolément.
le recyc.laga d'une fraction des boi.ms décantées favorisa la séparation ultérieure des boues de 1.a liqueur notamment au com~s d« dêcantation mais nF~~ permet pas d'abaisser significativement la teneur en fer de Ira liqueur filtrée, qui reste nettement supérieure à 10 mg/l.itre.
En revanche, une baisse trës significative de la teneur _~n f<:r est constatée dës l'instant qu'en couple. l'injection d<~ chaux â ).a détente selon l'invention à L'opération dce recyclage partiel. des boues comm<-: il ressort du tableau 2 ci-après. A noter de plus que cette bai.ssc des teneurs résiduelles en fer s'accompagne <i'une~ réduction importante des temps de séjour du composé contenant du calcium ci<:~ 30 minutes an rtioyennc°
à 5 à 6 mina tûs.

~l8~ ~
WO 9EI14J1f1 PCTIFR95lf1I703 Srie Ca0 bauxite Temps sjour ~; boues Fe essais 'i~ masse Ca0 recycles liq-sursat.

n fin attaque minutes Ibauxite dtnte ';; masse 1l 0 10 13 18 12 0 15 12 i5 18 1 6 15 a 3 * injection Ca0 à 180"C

~~~~74~
~WO 96f 19d t ü PCTJFR951(11703 Ainsi l'effet d'amorce réalisé par les oaues associé à l'apport de chaux à la détente, active la précipitation du fer et permet de réduire les temps de séjour à 1G minutes voire 3 minutes pour des taux de recyclage de boues variant de 5 à 20 ~. A des taux de recyclage supërieures à 2G.:, la cinétique de précipitation du fer n'est plus améliorée et la perte de capacitë de traitement de bauxite commence à devenir sensible en exploitation industrielle.
De la méme façon que prëcédemment, les gains de rendement obtenus par injection de chaux avant attaque, au broyage par exemple, sont conservés quand on couple injection ae chaux à la dëtente et recyclage partiel des boues à l'attaque comme il ressort du tableau 3 ci-aprës.

FEU1L1.E DE REMPtAGEMENT (REGLE 2ôj WO 9Gt1941f1 PCT/PItl5101703 n°sëries Ca0/Bauxite Ca0/Bauxite .. boues Fe mg/titre Rendement essaïs ~ masse vo masse recyclëes liq. sursat A1203',.
Avant attaque fin attaque ,'bauxite détente E~ masse 21 2 1 0 12 l5 9b 97 23 1 1 10 8 10 95 9r 24 2 1,5 10 7 9 96 97 i,5 1,5 12 7 9 96 97 27 2 0,5 20 9 11 96 97 25 * Température d'injection de la chaux à la dëtente : 200"C
Temps de séjour : 6 minutes , EXEMPLE DE MISE EN OEUVRE
L'invention sera mieux comprise par la description détaillée de ses conditions préférentielles de mise en oeuvre industrielle en se référant à la figure 1 représentation schématique globale des étapes de traitement de 1a bauxite à monohydrate.
5 Sel on 1 a fi gure 1, 1 a bauxi te à monohydrate 1 (rte, ou dite) est mise en contact avec une aliquote 14 de liqueur décomposée 11 d'aluminate de sodium dont le Rp est compris entre 0, 57 et 0,65 et la concentration en soude caustique comprise entre 150 et 160 g Na20 /litre à rai son de 1600 à 1800 kg de mi nerai sec à trai ter par m3 de 1 i queur .
10 Simul tanëment un apport de chaux vi ve ~ ~ usée à 2 mm, ~a~t à 1 à 2 ~ du poids de bauxite sèche est effectuée à ce mélange qui après broyage humide A forme une suspension épaisse 2 soumise, si nécessaire, à une dessi 1 i catati ori B far ~ entre 90'C et 105'C per~t tm tiarps suffisant, généralement compris entre 5 et 10 heures, pour solubiliser 15 sous forme de silico-aluminate de sodium la silice réactive contenue dans 1 a bauxi te. La suspensi on 3 i ssue de dessi 1 i catati on B est rrdse a~
contact avec une aliquote 13 a de liqueur d'attaque 13 dont 1e Rp est compris entre 0,57 et 0,65 et la concentration en soude caustique comprise entre 195 et 215 g Na20 /litre ainsi qu'avec une fraction 19a ZO des boues décantées comprises de préférence à l'état sec entre 10 et 18f~ , du poids de bauxite sèche. Le mélange ainsi obtenu est chauffe en -réacteur entre 240 et 270°C pendant au moins 30 minutes et de préférence 1 à 2 heures avant début de refroidissement par abaissement progressif de la pression dans les réacteurs. Lorsque la température est comprise entre 220°C et 170°C, on injecte aux détendeurs à l'aide par exemple d'une pompe volumétrique haute pression du lait de chaux 2a de concentration en Ca 0 comprise de préférence entre 80 et 120g/litre et â
raison de 1 à 2~ en poids de CaO.rapporté au poids initial de bauxite sèche.
A noter que 'ce lait de chaux est obtenu par mise en suspension d'un composé contenant du calcium 23b, de préférence de 1a châux vive ou dû
carbonate de calcium, dans une aliquote 13b de liqueur d'attaque 13 et aprés un temps d'a.gitation sûffisant (2 à 20 heures) pour obtenir un broyage efficace par attrition des particules en suspension, c'est-à-dire moins de 30% .en poids de particules ~ 20 am.
Le lait de chaux 22 injecté aux détendeurs est mélangé à la suspension maintenue pendant environ 6 minutes dans la plage de température 170-220°C, la suspension résultante 4 est refroidie ensuite jusqu'à
environ~105°C et remise à la pression atmosphérique. Avec 1a liqueur 20 provenant du lavage à contre-courant F des boues et contenant moins de 100 g de Na20 /litre, on procéde à la dilution D de la suspension 4 pour abaisser notarrnnent sa concentration en soude caustique dans une plage plus adaptée à la bonne réalisation des opérations ultérieures de dëcantation E et de décomposition H_ Ainsi la suspension 5 résultant de l'étape dilution D, dont la température se situe entre 90°C et 105°C avec un rapport Rp compris entre 1,135 et 1,25 et une concentration en soude caustique comprise entre 150 et 160 g Na20/litre est mise en décantation E pour séparer de façon connue lés.boues rouges dont une fraction mineure 19a est recyclée au poste d'attaque C et la fraction restante 19b s~d~ge 2I ~s lavage à contre-courant successivement par l'eau de lavage 17 du tri~ydrate d'alumine de production 16, puis à l'eau pure 18.
La 1 i queur 6 issue de .décantati on dont 1 e ~Rp doi t rester compri s entre 1,13 et 1,23 subit une filtration de sécurité G en vue d'éliminer les fines particules de boue encore en suspension. Le filtrat clarifié 7 de liqueur sursaturée d'aluminate de sodium est décomposée H en présence d'amorce de trihydrate 10 recyçlë selon l'art antérieur. Le trih~drate d'alumine en suspension 8 dans l'a liqueur ;décomposëe est séparë par filtration J pour ètre en~majeure partie (909 environ en poids) recyclé
comme amorce 10 et en partie_mineure 9 (10% environ) extrait pour la production 16 après lavage K à l'eau 15. Après prélèvement d'une aliquote 14 destinëe au broyage humide et à la dessilicatation éventuelle de 1a bauxite, le reliquat 12~ du filtrat 11 de liqueur décümposée d'aluminate de sodium, de Rp compris entre 0,57 et 0,65 et de concentration en soude caustique comprise entre 150 et 160 g Na20/litre, est concentré par évaporation M pour fournir la liqueur d'attaque 13 de ~f~~~~
WO 9fil1941G PCT/FR95I01793 la bauxite broyée et dessilicatée, dont. les caractéristiques ant ëté
déjà précisées.
AVANTAGES DU PROCEDE
Selon le procédé de )'invention, or7 obtient après ).'étape de filtration de sécuritë G, une liqueur ? d'aluminate de sodium sursaturëe dont la taneur en fer est systématiquement inférïcure à 10 mg/litre et généralement compris:: entre 7 et 9 mg/l.itre et celà quelque soli:
l'origine de la bauxit_~ à monohydrate traitée. L,Ea teneurs en fer correspondantes du trihydrate d'alurnine de production 16, précipité par décomposition H en présence d'amorcr~ 10 à partir de cette liqueur 7, sont comprises après lavage K entre 30 et. 80 ppm Fe/A120S , donc sytématiquement inférieures à 1a limite maxi.rnale de 0,01%.
Aver une plage de Rp avant décomposition de la liqueur 7 comprise entre 1,13 et 1,2a pour une concentration en soude caustique de l'ordre- de.
150 g Na20/litre et une plage de Rp après décomposition et filtration de la liqueur 11 comprise entre 0,57 et 0,65 pour une concentration en soude caustique de L'ordre de 150 g Na20/l.i.tre on conserv<.~ une prociuctivitg dr la liqueur supërieure: à 80 kg A1203/m .
11 en est de mme d<: 1'alumin~
pour les rendements d'extraction solubilisable qui restent comprisentre 95 et 97/ quivalents donc obtenus avec un unique apportde chaux avant attaquemais qui ceur, . cit alors tre plus cansquent: C:aO 3b bauxite compare=r (.3 a 7~ sch._ Ga~.::<
'_ apports distincts du procd selon l'invention qui au total n'~xcd~nt pas 3N~) et qui !n aucune manire rgle- le probl.ni: 1'puratior, nos de ~i~.~

fer.

Claims (26)

REVENDICATIONS

1) Procédé d'élimination du fer dans les solutions d'aluminate de sodium sursaturée issues de l'attaque alcaline selon le procédé Bayer de bauxite à
monhydrate d'alumine, comportant successivement les étapes de broyage puis d'attaque à une température supérieure à 200°C de ladite bauxite broyée par une fraction restante d'une aliquote d'une liqueur décomposée, pour solubiliser l'hydrate d'alumine et former en fin d'attaque une suspension du résidu insoluble ou boues rouges dans de la liqueur sursaturée d'aluminate de sodium qui, après refroidissement et dilution, est décantée pour séparer les boues ou résidu insoluble de la liqueur sursaturée destinée après filtration à être décomposée en présence d'amorce caractérisé en ce qu'en fin d'attaque, au cours du refroidissement de la suspension par abaissement progressif de la pression dans les réacteurs, on injecte dans ladite suspension à une température supérieure à 140°C une petite quantité d'un composé contenant du calcium.

2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'attaque de la bauxite broyée est effectuée à une température comprise entre 240 et 270°C.

3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte également une étape de dessilicatation en présence de l'aliquote de liqueur décomposée de la bauxite broyée.

4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la température d'injection du composé contenant du calcium est comprise entre 170°C et 220°C.

5) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le composé contenant du calcium est de la chaux.

6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le composé contenant du calcium est un sel de calcium.

7) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le sel de calcium est du carbonate de calcium ou du sulfate de calcium.

8) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le composé contenant du calcium est formé par extinction de chaux dans une liqueur d'aluminate alcalin.

9) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'aluminate alcalin est l'aluminate tricalcique hexahydraté.

10) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la petite quantité du composé contenant du calcium injectée dans la suspension est comprise entre 0,5 et 3% en poids de CaO par rapport au poids de bauxite sèche.

11) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la petite quantité du composé contenant du calcium injectée dans la suspension est comprise entre 1 et 2% en poids de CaO par rapport au poids de bauxite sèche.

12) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'attaque de la bauxite est effectuée en présence d'une petite fraction des boues décantées recyclées en tête de procédé.

13) Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la petite fraction des boues décantées recyclées en tête de procédé mesurée par le rapport pondéral des boues sèches à la bauxite sèche est d'au moins 5%.

14) Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la petite fraction des boues décantées recyclées en tête de procédé mesurée par le rapport pondéral des boues sèches à la bauxite sèche est entre 10 et 18%.

15) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit dans la bauxite avant attaque une petite quantité de chaux.

16) Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la petite quantité de chaux est introduite à l'étape du broyage.

17) Procédé selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que la petite quantité de chaux introduite dans la bauxite avant attaque est comprise entre 1 et 2% en poids de Ca0 rapporté au poids de bauxite sèche.

18) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le temps de séjour du composé contenant du calcium injecté dans la suspension entre 170°C et 220°C est d'au moins 15 minutes.

19) Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le temps de séjour du composé contenant du calcium injecté dans la suspension entre 170°C et 220°C est de 20 à 40 minutes.

20) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé
en ce que 1e composé à base de chaux est injecté sous forme de lait de chaux contenant de 80 à 120 g Ca0/litre et dont moins de 30% en poids de particules en suspension ont une taille supérieure à 20 µm.

21) Procédé sel on la revendication 20, caractérisé en ce que le lait de chaux est obtenu par extinction de chaux brute tamisée à 2 mm dans de la liqueur d'attaque entre 60 et 70°C.

22) Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé
en ce que le temps de séjour du composé contenant du calcium injecté dans la suspension n'excède pas 10 minutes.

23) Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le temps de séjour du composé contenant du calcium injecté dans la suspension est compris entre 3 et 6 minutes.

24) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liqueur décomposée d'aluminante de sodium a un Rp compris entre 0,57 et 0,65 et une concentration en soude caustique comprise entre 150 et 160g Na20/litre.

25) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liqueur d'attaque après concentration par évaporation de 1a liqueur d'aluminate de sodium décomposée, a un Rp compris entre 0,57 et 0,65 et une concentration en soude caustique comprise entre 195 et 215g Na20/ litre.

26) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liqueur d'aluminate de sodium-sursaturée après filtration et avant décomposition a un Rp compris entre 1,13 et 1,23 et une concentration en soude caustique comprise entre 150 et 160 g Na20/litre.