Procédé de fabrication de sulfate basique d'aluminium très pur. La présente invention est relative à un procédé -de préparation de sulfate basique d'aluminium très pur à partir de solutions brutes de sulfate d'aluminium telles que celles obtenues, par exemple, en traitant par l'acide sulfurique des matières premières con tenant de l'aluminium: la bauxite, l'alumine et autres minerais contenant des composés d'a luminium, plus particulièrement des alumino silicates, ou encore des déchets d'aluminium et autres substances analogues.
On a déjà proposé de préparer le sulfate d'aluminium basique par l'introduction de fer métallique dans des solutions brutes de sul fate d'aluminium préalablement réduites au cas où elles contiendraient des sels de fer. Les solutions ainsi obtenues sont chauffées pendant un certain temps., puis, sans traite ment ultérieur, versées dans l'eau. Par ce pro cédé, on devrait obtenir une séparation de sulfate basique d'aluminium qui pourrait être recueilli par filtration ou centrifugation. Au cun détail n'a été donné sur la manière d'exé- cuter ce procédé ni sur le rendement obtenu en sulfate basique.
Les indications connues et publiées jus qu'à présent ne sont pas suffisantes pour éta blir un procédé convenable du point de vue technique pour la raison principale que le sul fate basique d'aluminium n'a pas pu être obtenu exempt de fer et avec un rendement satisfaisant. Ceci semble dû à deux causes principales 1o On n'a pas reconnu l'importance. de la concentration de la solution à traiter.
20 Avant de verser la solution de sulfate d'aluminium contenant du fer dans de l'eau, aucune mesure appropriée n'a été indiquée pour en éliminer le fer métallique finement di visé qui peut s'y trouver en suspension. Il en résulte que ce fer passe dans le précipité de sulfate basique d'aluminium obtenu ultérieure ment et ne peut ensuite en être séparé. Dans la purification du sulfate d'aluminium, c'est en effet le problème technique le plus diffi cile que l'élimination des dernières traces per ceptibles de fer. Pour les raisons énumérées, le procédé qui vient d'être indiqué ne semble pas avoir trouvé jusqu'à présent d'application indus trielle.
La. présente invention est également base sur le traitement de solutions de sulfate d'a luminium par le fer métallique. Il a é1!, trouvé que, si l'on observe des conditions op: ratoires particulières qui, jusqu'ici, n'étaient pas connues ou que l'on ne pouvait suppose -7 être avantageuses, les opérations peuvent être conduites de telle manière que l'on obtient avec un très bon rendement un sulfate d'alu minium basique pur, pratiquement exempt de fer. En même temps, un sulfate ferreux très pur peut être récupéré comme sous-produit.
Selon le procédé qui fait l'objet de l'inven tion, on dissout à chaud du fer métallique dans une solution brute de sulfate d'alumi- nium d'une concentration de plus de 45'' en poids de A12(SO')s . 18 H20, correspondant ;i environ<B>6.8%</B> en poids de Al'0" (e'est-a-dire plus de 450 gr de A12(SOl)3. 18 1120 dans 1000 gr de solution), de manière à. obtenir en solution un système contenant des ions de fer.
d'aluminium et SO', on purifie cette liqueur en enlevant tout fer métallique et on décom pose ledit système par traitement avec de l'eau, par quoi on obtient un précipité de sul fate basique d'aluminium et une solution aqueuse de sulfate ferreux. Pendant la disso lution du fer, la. température est de préfé rence portée finalement jusqu'au point d'é bullition. La liqueur provenant de cette réac tion est libérée de tout fer métallique présent. et plus spécialement de celui qui peut s'y trouver à l'état finement divisé ou en suspen sion, par exemple par une filtration soignée ou de préférence, par centrifugation ou par d'autres procédés appropriés.
Le traitement de précipitation par l'ea.u. de préférence chaude, peut être effectué de deux manières différentes: A. On refroidit la. liqueur de réaction pu rifiée, ce qui provoque la. séparation sous forme de beaux cristaux d'un composé conte nant de l'aluminium, du fer et des ions sul furiques.
On reprend ce précipité par l'eau,
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de <SEP> préférence <SEP> à <SEP> chaud, <SEP> ce <SEP> qui <SEP> amène <SEP> la, <SEP> préci pitation <SEP> d'un <SEP> sulfate <SEP> d'aluminium <SEP> basique
<tb> pur <SEP> et. <SEP> exempt <SEP> de <SEP> fer.
<tb> I3. <SEP> La <SEP> liqueur <SEP> de <SEP> réaction <SEP> chaude <SEP> est <SEP> di luée <SEP> avec <SEP> rie <SEP> l'eau. <SEP> ce <SEP> qui <SEP> provoque <SEP> la.
<SEP> préci pitation <SEP> de <SEP> sulfate <SEP> basique <SEP> d'aluminium <SEP> pur.
<tb> tandis <SEP> que <SEP> tout <SEP> le <SEP> fer <SEP> reste <SEP> en <SEP> solution <SEP> comme
<tb> sulfate <SEP> ferreux.
<tb> Cette <SEP> dernière <SEP> faon <SEP> d'opérer <SEP> (l3) <SEP> semble
<tb> ètre <SEP> la <SEP> meilleure <SEP> au <SEP> point <SEP> de <SEP> vue <SEP> de <SEP> la <SEP> réali sation <SEP> industrielle <SEP> du <SEP> procédé.
<SEP> C'est <SEP> la <SEP> haute
<tb> concentration <SEP> de <SEP> la <SEP> solution <SEP> brute <SEP> de <SEP> sulfate
<tb> d'aluminium <SEP> qui <SEP> permet <SEP> au <SEP> composé <SEP> cristal lin <SEP> indiqué <SEP> ci-dessus <SEP> de <SEP> se <SEP> séparer <SEP> lorsque
<tb> l'on <SEP> refroidit <SEP> la, <SEP> liqueur <SEP> de <SEP> réaction, <SEP> < < <SEP> l'état
<tb> concentré <SEP> et <SEP> après <SEP> purification. <SEP> On <SEP> peut <SEP> sup poser <SEP> que <SEP> le <SEP> composé <SEP> en <SEP> question <SEP> est <SEP> un <SEP> sel
<tb> complexe.
<SEP> Cette <SEP> supposition <SEP> est <SEP> étayée <SEP> en <SEP> par ticulier <SEP> par <SEP> l'existence <SEP> de <SEP> cristaux <SEP> bien <SEP> for inés <SEP> qui, <SEP> lorsqu'on <SEP> les <SEP> traite <SEP> par <SEP> l'eau, <SEP> sont
<tb> déeompo4s <SEP> en <SEP> un <SEP> sel <SEP> basique <SEP> d'aluminium <SEP> <B>ne</B>
<tb> contenant. <SEP> (tue <SEP> peu <SEP> (le <SEP> ions <SEP> SO' <SEP> et. <SEP> en <SEP> sulfate
<tb> ferreux <SEP> qui <SEP> se <SEP> dissout. <SEP> Le <SEP> sel <SEP> complexe <SEP> semble
<tb> avoir <SEP> la <SEP> formule
<tb> A12(80')3.8 <SEP> Al(OH)sI'eSO'.xH20.
<tb> Si <SEP> le <SEP> procédé <SEP> est <SEP> effectué <SEP> dans <SEP> la <SEP> manière
<tb> décrite <SEP> ci-rlc.ssus <SEP> en <SEP> traitant. <SEP> à <SEP> chaud <SEP> la.
<SEP> solu tion <SEP> brute <SEP> de <SEP> sulfate <SEP> d'aluminium <SEP> avec <SEP> dit <SEP> fer
<tb> métallique <SEP> juscpi'à <SEP> saturation, <SEP> puis <SEP> en <SEP> puri fiant. <SEP> la <SEP> liqueur <SEP> ainsi <SEP> obtenue, <SEP> mais <SEP> si <SEP> la <SEP> con eentration <SEP> de <SEP> la <SEP> solution <SEP> de <SEP> sulfate <SEP> d'alumi nium <SEP> brute:
<SEP> était <SEP> inférieure <SEP> à <SEP> la <SEP> limite <SEP> qui
<tb> vient <SEP> d'être <SEP> indiquée, <SEP> on <SEP> aurait <SEP> déjà <SEP> avant <SEP> e1,
<tb> pendant <SEP> la <SEP> purification <SEP> de <SEP> la <SEP> liqueur <SEP> chaude
<tb> provenant <SEP> de <SEP> la. <SEP> réaction <SEP> un <SEP> précipité <SEP> consis tant <SEP> principalement <SEP> en <SEP> sulfate <SEP> d'aluminium
<tb> basique <SEP> contaminé <SEP> avec <SEP> du <SEP> fer. <SEP> Mais <SEP> si <SEP> les
<tb> opérations <SEP> sont <SEP> conduites <SEP> à <SEP> partir <SEP> d'uneisolu i-ion <SEP> ayant <SEP> une <SEP> concentration <SEP> supérieure <SEP> à
<tb> cette <SEP> limite. <SEP> il <SEP> n'y <SEP> aura.
<SEP> pratiquement <SEP> aucune
<tb> formation <SEP> de <SEP> précipité <SEP> dans <SEP> la <SEP> liqueur <SEP> chaude
<tb> et <SEP> concentrée <SEP> résultant <SEP> de <SEP> la. <SEP> réaction. <SEP> Il <SEP> sera file <SEP> que <SEP> le <SEP> minimum <SEP> de <SEP> concentration <SEP> indiqué
<tb> constitue <SEP> la. <SEP> limite <SEP> au-dessous <SEP> de <SEP> laquelle <SEP> le
<tb> <B>Sel</B> <SEP> d'aluminium <SEP> formé <SEP> qui <SEP> se <SEP> trouve <SEP> en <SEP> solu tion <SEP> commence <SEP> à <SEP> se <SEP> transformer <SEP> en <SEP> un <SEP> sulfate
<tb> d'aluminium <SEP> basique <SEP> insoluble.
En pratique, il y a lieu d'utiliser une con centration qui ne soit pas inférieure à 47,5 de Al'2(S04)3. 18 H20, ce qui correspond à en viron 7,3% A1203 en poids. On peut même utiliser des concentrations sensiblement plus élavées telles que<B>55%</B> AIZSO4)3 . 18 F120 correspondant à environ 8,4 % Al2O3. Il est également possible de travailler à des con centrations encore plus élevées, mais, dans ce dernier cas, on aura généralement à surmon ter quelques difficultés au cours de la filtra tion du liquide visqueux obtenu.
Pour la réalisation économique du procédé selon l'invention, il est nécessaire de dissou dre dans la solution brute de sulfate d'alumi nium, la quantité maximum possible de fer. Si l'on dissout des quantités insuffisantes de fer, il ne se produira pas de séparation com plète de sulfate d'aluminium basique lors de la dilution de la liqueur concentrée provenant de la réaction, ni une séparation complète du sel complexe lors de son refroidissement; mais, au contraire, une fraction plus ou moins considérable du sel d'aluminium restera dis soute dans la solution de sulfate ferreux.
On a trouvé que le maximum possible de fer ne peut être dissous dans la solution de sulfate d'aluminium que si l'on introduit dans cette liqueur au moment de la fin de la réac tion une nouvelle quantité. de fer, étant donné qu'au cours de la réaction, le fer présent de vient inactif par suite de la contamination de sa surface. Pour cette raison, il est avanta geux que la plus grande partie du fer qui doit étre dissoute, soit ajoutée à la solution brute de sulfate d'aluminium au début -de la réaction, c'est-à-dire du fer doit s'y trouver en excès.
Une nouvelle introduction de fer en p Mites quantités doit être effectuée ulté rieurement lorsque la dissolution du fer déjà prisent commence à ralentir. On peut égale ment ajouter le fer progressivement par petites quantités pendant toute la durée de la réac tion. Industriellement, le procédé peut s'ef fectuer en contre-courant d'une manière telle, que du fer nouveau ou purifié peut être in troduit continuellement dans la solution aux endroits où la liqueur est déjà la plus riche en fer.
Le fer devenu inactif peut être réactivé par nettoyage de sa surface par des moyens mécaniques ou au moyen d'acide dilué et peut ensuite être réutilisé. Ce fer a une activité particulièrement élevée et est très rapidement dissous.
Lorsqu'il n'y a pratiquement plus forma tion d'hydrogène après une nouvelle addition de fer à la température d'ébullition, la réac tion est terminée et la liqueur obtenue doit être purifiée et soumise aux traitements ulté rieurs. Le fer est utilisé de préférence sous forme divisée, par exemple comme déchets de fer de toutes sortes: des tournures, de la limaille, des chutes de tôles, etc. Il est recommandé de net- to#rer préalablement la surface du fer, par exemple par des moyens mécaniques, car on a trouvé que toutes les impuretés adhérentes, plus spécialement les graisses, sont de nature à provoquer une précipitation prématurée de sulfate d'aluminium basique impur même d'une solution concentrée.
Au lieu d'une puri fication mécanique ou après celle-ci, le fer peut être décapé par un acide tel que l'acide sulfurique ou l'acide chlorhydrique, de préfé rence à chaud, ce qui augmente sa solubilité.
L'opération consistant à dissoudre le fer dans la liqueur soumise à la réaction peut être suivie quantitativement par la mesure du vo lume d'hydrogène dégagé au cours de cette réaction. Lorsque le dégagement d'hydrogène a pratiquement cessé, ceci indique que la quantité maximum de fer est entrée en solu tion.
Au commencement, le fer se dissout- très rapidement, mais vers la fin de l'opération, la réaction se ralentit. Il est par conséquent à recommander d'effectuer cette réaction au dé but,,à une température ,d'environ 70 à<B>90'</B> C, puis d'augmenter cette dernière jusqu'au point d'ébullition de la solution. Il est également possible d'opérer dès, le début à une tempéra ture plus élevée voisine du point d'ébullition, si la réaction n'est pas trop violente.
Lest important d'effectuer toutes les opé rations qui suivent la dissolution du fer à l'a- bri de l'air ou de l'oxygène, de manière a évi ter une oxydation du sulfate ferreux formé, car on a. trouvé que le fer trivalent est sus ceptible d'être entrainé par adsorption sur le précipité ultérieur de sulfate d'aluminium ba sique. Pour la même raison, il est recommandé d'utiliser, soit. pour la dilution de la. liqueur concentrée provenant de la réaction. soit pour la. reprise du sel complexe et du sulfate d'alu minium basique, de l'eau chaude préalable ment bouillie jusqu'à élimination des gaz dis sous.
On peut encore améliorer le procédé par l'addition d'agents réducteurs aux eaux de la vage. Comme agents réducteurs appropriés. on peut utiliser des composés réducteurs conte nant du soufre tels que les sulfites. en parti culier les sulfites alcalins tels quea-SO". etc., des hyposulfites, etc. Parmi les sulfites. le sel d'aluminium A1 (803)3 est particulié- rement approprié, car de même que les sul fites alcalins, il dégage de l'acide sulfureux par élévation de la. température.
La. purification de la, liqueur concentrée provenant de la. réaction, après la dissolution du fer, peut être effectuée par filtration ou centrifugation au choix.
La. filtration doit être effectuée avec beau coup de soins pour éviter le passage à travers le filtre de fer métallique très divisé. Si né cessaire, ces particules de fer ayant traversé le filtre peuvent ensuite être éliminées par centrifugation. C'est un avantage remarqua ble du procédé décrit ci-dessus que la. plupart des impuretés du fer brut n'entrent pas en solution et sont, par conséquent, éliminées par la purification de la, liqueur provenant de la réaction.
Ainsi, un sulfate ferreux très pur reste dans la solution après la précipitation de sulfate d'aluminium basique. soit directe ment à. partir de la liqueur purifiée après sa dilution, soit par la reprise avec de l'eau du précipité obtenu par refroidissement de la li queur de réaction. Ce sulfate ferreux pur peut être récupéré de sa solution par concentration.
Pendant cette opération, le sulfate d'alumi- nium basique qui peut se trouver encore en solution précipitera. d'abord et pourra être réutilisé avec la. liqueur d'une nouvelle opéra-
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tion, <SEP> tandis <SEP> qLLe <SEP> le <SEP> sulfate <SEP> de <SEP> fer <SEP> pur <SEP> obtenu
<tb> pourra <SEP> être <SEP> transformé <SEP> par <SEP> tout <SEP> procédé <SEP> connu
<tb> en <SEP> un <SEP> oxyde <SEP> ferrique <SEP> pur <SEP> ou <SEP> en <SEP> fer <SEP> métallique
<tb> pur <SEP> et <SEP> en <SEP> acide <SEP> sulfureux.
<SEP> Ainsi <SEP> le <SEP> procédé
<tb> selon <SEP> Finvëntion <SEP> permet <SEP> l'obtention <SEP> de <SEP> ce
<tb> @LLbstaIICe@ <SEP> a <SEP> l'état <SEP> pur <SEP> comme <SEP> sous-produits
<tb> même <SEP> en <SEP> utilisant. <SEP> du <SEP> fer <SEP> et <SEP> de <SEP> l'acide <SEP> sulfu rique <SEP> impurs <SEP> comme <SEP> matières <SEP> premières <SEP> auxi liaires.
<tb> Le <SEP> renrleiiieiit <SEP> en <SEP> sulfate <SEP> d'aluminium <SEP> ba sique <SEP> pur <SEP> obtenu <SEP> comme <SEP> produit <SEP> final <SEP> est <SEP> tris
<tb> élevé <SEP> et <SEP> peut <SEP> atteindre <SEP> 95\9/ <SEP> ou <SEP> plus <SEP> de <SEP> sa <SEP> va leur <SEP> théorique.
<tb> Lorsque <SEP> la <SEP> réation <SEP> est. <SEP> conduite <SEP> dans <SEP> des
<tb> conditions <SEP> appropriées.
<SEP> l'ensemble <SEP> du <SEP> procédé
<tb> peut <SEP> être <SEP> effectué <SEP> très <SEP> rapidement.
<tb> Le <SEP> nouveau <SEP> procédé <SEP> est. <SEP> d'une <SEP> importance
<tb> particulière, <SEP> car <SEP> il <SEP> permet <SEP> également <SEP> l'utilisa tion <SEP> de <SEP> matières <SEP> premières <SEP> à <SEP> hante <SEP> teneur <SEP> de
<tb> silice <SEP> dont. <SEP> l'utilisation <SEP> a <SEP> été <SEP> pratiquement <SEP> im possible <SEP> jusqu'à <SEP> présent.
<tb> <I>Exe-rirple:
</I>
<tb> Une <SEP> solution <SEP> aqueuse <SEP> concentrée <SEP> brute <SEP> de
<tb> sulfate <SEP> d'aluminium <SEP> est <SEP> obtenue, <SEP> par <SEP> exemple,
<tb> par <SEP> la <SEP> dissolution <SEP> de <SEP> bauxite <SEP> dans <SEP> l'acide <SEP> sul furique. <SEP> La <SEP> bauxite <SEP> naturelle <SEP> est <SEP> de <SEP> préfé <SEP> rence <SEP> soumise <SEP> à <SEP> un <SEP> chauffage <SEP> avant <SEP> son <SEP> trai tement <SEP> par <SEP> l'acide <SEP> sulfurique. <SEP> de <SEP> manière <SEP> à
<tb> détruire <SEP> la<B>,</B> <SEP> plus <SEP> brande <SEP> partie <SEP> des <SEP> impuretés
<tb> organiques.
<SEP> Une <SEP> solution <SEP> aqueuse <SEP> est <SEP> ensuite
<tb> préparée <SEP> ayant <SEP> une <SEP> concentration <SEP> d'environ
<tb> 53 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> Al'(SO')' <SEP> <B>- <SEP> 18</B> <SEP> 1120, <SEP> ce <SEP> qui
<tb> correspond <SEP> à <SEP> environ <SEP> 8.1, o <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> .11z03.
<tb> Elle <SEP> contient <SEP> en <SEP> outre <SEP> une <SEP> quantité <SEP> variable.
<tb> par <SEP> exemple <SEP> <B>10</B> <SEP> à <SEP> ?5 <SEP> % <SEP> de <SEP> sulfate <SEP> ferreux.
<tb> Cette <SEP> solution <SEP> est <SEP> traitée <SEP> par <SEP> un <SEP> excès <SEP> de <SEP> fer
<tb> brut <SEP> divisé. <SEP> purifié <SEP> superficiellement. <SEP> à <SEP> une
<tb> température <SEP> d'eriv <SEP> iron <SEP> r <SEP> 1_) <SEP> à <SEP> 90 <SEP> <SEP> C.
<SEP> L'hydro gène <SEP> déragé <SEP> pendant <SEP> cette <SEP> réaction <SEP> est <SEP> re cueilli <SEP> et. <SEP> mesuré. <SEP> Lorsque <SEP> la <SEP> réaction <SEP> se <SEP> ralen tit, <SEP> la <SEP> solution <SEP> est <SEP> portée <SEP> à <SEP> l'ébullition. <SEP> Aussi tU <SEP> que <SEP> le <SEP> dégagement <SEP> d'hydrogène <SEP> cesse. <SEP> Une
<tb> nouvelle <SEP> quantité <SEP> de <SEP> fer <SEP> est <SEP> ajoutée <SEP> à <SEP> la <SEP> solu tion <SEP> et <SEP> cette <SEP> addition <SEP> est <SEP> continuée <SEP> jusrlu'à <SEP> ce
<tb> que <SEP> tout. <SEP> dégagement <SEP> d'hydrogène <SEP> ait <SEP> prati quement <SEP> cessé.
A partir de ce moment, et pendant les traitements ultérieurs, on soustrait la solution à l'action de l'air ou de l'oxygène ou bien on crée un milieu réducteur par addition de sub stances réductrices.
La solution chaude est séparée du fer non- dissous et filtrée ou centrifugée ou encore fil trée avec centrifugation ultérieure -du filtrat chaud. Le liquide purifié chaud est mélangé avec de l'eau chaude ou bouillante préalable ment débarrassée des: gaz.
Dans la solution diluée, il se sépare un sel < l'aluminium absolument blanc, ne contenant que peu de 8O4, c'est-à-dire environ '/,, de l'acide sulfurique contenu dans le sulfate d'a luminium. Le précipité est séparé de la solu- lion de sulfate ferreux et soigneusement lavé. Le produit obtenu est pratiquement exempt de fer. Il semble avoir la formule A12(804) . 8 Al(OH)3 . xH'0.
Par refroidissement de l'eau-mère, il se sé pare au bout d'un certain temps, de nouvelles quantités de sulfate basique d'aluminium qui peuvent être réutilisées avec la solution ini tiale d'une nouvelle opération.
Le fer non-dissous est employé de nouveau pour une nouvelle opération, après purifica tion de sa surface si nécessaire.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux exemples et compositions choisis qui n'ont été donnés qu'à titre d'indication.
Very pure basic aluminum sulphate manufacturing process. The present invention relates to a process for the preparation of very pure basic aluminum sulphate from crude solutions of aluminum sulphate such as those obtained, for example, by treating with sulfuric acid raw materials containing aluminum: bauxite, alumina and other ores containing aluminum compounds, more particularly aluminosilicates, or also aluminum waste and other similar substances.
It has already been proposed to prepare basic aluminum sulphate by the introduction of metallic iron into crude solutions of aluminum sulphate reduced beforehand in the event that they contain iron salts. The solutions thus obtained are heated for a certain time, then, without further treatment, poured into water. By this process one should obtain a separation of basic aluminum sulphate which could be collected by filtration or centrifugation. No detail was given on how to carry out this process or on the yield obtained in basic sulfate.
The indications known and published so far are not sufficient to establish a technically suitable process for the main reason that basic aluminum sulphate could not be obtained free of iron and with satisfactory performance. This seems to be due to two main causes 1o The importance was not recognized. the concentration of the solution to be treated.
Before pouring the solution of aluminum sulphate containing iron into water, no suitable measures have been indicated to remove therefrom the finely divided metallic iron which may be in suspension therein. As a result, this iron passes into the precipitate of basic aluminum sulphate obtained subsequently and cannot subsequently be separated therefrom. In purifying aluminum sulphate, the most difficult technical problem is the elimination of the last perceptible traces of iron. For the reasons listed, the process which has just been indicated does not seem to have found any industrial application so far.
The present invention is also based on the treatment of solutions of aluminum sulphate with metallic iron. He has found that, if one observes particular operating conditions which, until now, were not known or which could not be assumed to be advantageous, operations can be carried out in such a manner. so that a pure basic aluminum sulphate, practically free of iron, is obtained with a very good yield. At the same time, a very pure ferrous sulfate can be recovered as a by-product.
According to the process which forms the subject of the invention, metallic iron is dissolved hot in a crude solution of aluminum sulphate with a concentration of more than 45 '' by weight of A12 (SO '). s. 18 H20, corresponding; i approximately <B> 6.8% </B> by weight of Al'0 "(i.e. more than 450 gr of A12 (SOl) 3. 18 1120 in 1000 gr of solution) , so as to obtain in solution a system containing iron ions.
aluminum and SO ', this liquor is purified by removing all metallic iron and said system is decomposed by treatment with water, whereby a precipitate of basic aluminum sulphate and an aqueous solution of ferrous sulphate are obtained. . During the dissolution of the iron, the. temperature is preferably finally raised to the boiling point. The liquor from this reaction is freed from any metallic iron present. and more especially that which may be present therein in a finely divided state or in suspension, for example by careful filtration or, preferably, by centrifugation or other suitable methods.
The precipitation treatment with water. preferably hot, can be done in two different ways: A. The. rified reaction liquor, causing the. separation in the form of beautiful crystals of a compound containing aluminum, iron and sulfuric ions.
This precipitate is taken up by water,
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from <SEP> preference <SEP> to <SEP> hot, <SEP> that <SEP> which <SEP> brings <SEP> the, <SEP> precision <SEP> of a <SEP> sulfate <SEP> d 'aluminum <SEP> basic
<tb> pure <SEP> and. <SEP> free <SEP> from <SEP> iron.
<tb> I3. <SEP> The <SEP> liquor <SEP> of <SEP> reaction <SEP> hot <SEP> is <SEP> diluted <SEP> with <SEP> rises <SEP> water. <SEP> this <SEP> which <SEP> causes <SEP> the.
<SEP> precision <SEP> of <SEP> basic <SEP> <SEP> aluminum <SEP> pure <SEP>.
<tb> while <SEP> that <SEP> all <SEP> the <SEP> iron <SEP> remains <SEP> in <SEP> solution <SEP> as
<tb> ferrous <SEP> sulfate.
<tb> This <SEP> last <SEP> way <SEP> to operate <SEP> (l3) <SEP> seems
<tb> be <SEP> the <SEP> best <SEP> at <SEP> point <SEP> of <SEP> view <SEP> of <SEP> the <SEP> realization <SEP> industrial <SEP> of < SEP> process.
<SEP> This is <SEP> the high <SEP>
<tb> concentration <SEP> of <SEP> the <SEP> crude <SEP> solution <SEP> of <SEP> sulfate
<tb> of aluminum <SEP> which <SEP> allows <SEP> to <SEP> composed of <SEP> crystal lin <SEP> indicated <SEP> above <SEP> of <SEP> to separate <SEP> < SEP> when
<tb> on <SEP> cools <SEP> the, <SEP> liquor <SEP> of <SEP> reaction, <SEP> <<<SEP> the state
<tb> concentrate <SEP> and <SEP> after <SEP> purification. <SEP> On <SEP> can <SEP> supposing <SEP> that <SEP> the <SEP> composed <SEP> in <SEP> question <SEP> is <SEP> a <SEP> sel
<tb> complex.
<SEP> This <SEP> assumption <SEP> is <SEP> substantiated <SEP> in particular <SEP> <SEP> by <SEP> the existence <SEP> of <SEP> crystals <SEP> well <SEP> for inés <SEP> which, <SEP> when <SEP> the <SEP> treats <SEP> by <SEP> water, <SEP> are
<tb> decompo4s <SEP> in <SEP> a <SEP> <SEP> basic <SEP> aluminum <SEP> <B> ne </B> salt
<tb> containing. <SEP> (kills <SEP> little <SEP> (the <SEP> ions <SEP> SO '<SEP> and. <SEP> in <SEP> sulfate
<tb> ferrous <SEP> which <SEP> dissolves <SEP>. <SEP> The <SEP> salt <SEP> complex <SEP> seems
<tb> have <SEP> the <SEP> formula
<tb> A12 (80 ') 3.8 <SEP> Al (OH) sI'eSO'.xH20.
<tb> If <SEP> the <SEP> process <SEP> is <SEP> performed <SEP> in <SEP> the <SEP> way
<tb> described <SEP> ci-rlc.ssus <SEP> in <SEP> processing. <SEP> to <SEP> warm <SEP> the.
<SEP> solution <SEP> crude <SEP> of <SEP> sulfate <SEP> aluminum <SEP> with <SEP> said <SEP> iron
<tb> metallic <SEP> up to <SEP> saturation, <SEP> then <SEP> in <SEP> purifying. <SEP> the <SEP> liquor <SEP> thus obtained <SEP>, <SEP> but <SEP> if <SEP> the <SEP> concentration <SEP> of <SEP> the <SEP> solution <SEP> of Raw aluminum <SEP> <SEP> <SEP> <SEP>:
<SEP> was <SEP> lower <SEP> to <SEP> the <SEP> limit <SEP> which
<tb> has just <SEP> been <SEP> indicated, <SEP> on <SEP> would have <SEP> already <SEP> before <SEP> e1,
<tb> during <SEP> the <SEP> purification <SEP> of <SEP> the <SEP> liquor <SEP> hot
<tb> from <SEP> from <SEP> la. <SEP> reaction <SEP> a <SEP> precipitate <SEP> consisting of <SEP> mainly <SEP> in <SEP> aluminum <SEP> sulfate
<tb> basic <SEP> contaminated <SEP> with <SEP> of the <SEP> iron. <SEP> But <SEP> if <SEP> the
<tb> <SEP> operations are <SEP> conducted <SEP> to <SEP> from <SEP> of an isolation <SEP> having <SEP> a <SEP> concentration <SEP> greater <SEP> than
<tb> this <SEP> limit. <SEP> there <SEP> there will be <SEP>.
<SEP> practically <SEP> none
<tb> formation <SEP> of <SEP> precipitate <SEP> in <SEP> the hot <SEP> liquor <SEP>
<tb> and <SEP> concentrated <SEP> resulting <SEP> from <SEP> la. <SEP> reaction. <SEP> It <SEP> will file <SEP> than <SEP> the minimum <SEP> <SEP> of <SEP> concentration <SEP> indicated
<tb> constitutes <SEP> the. <SEP> limit <SEP> below <SEP> of <SEP> which <SEP> the
<tb> <B> Salt </B> <SEP> of aluminum <SEP> formed <SEP> which <SEP> is <SEP> found <SEP> in <SEP> solution <SEP> begins <SEP> at <SEP> to <SEP> transform <SEP> into <SEP> a <SEP> sulfate
<tb> aluminum <SEP> basic <SEP> insoluble.
In practice, a concentration of not less than 47.5 of Al'2 (S04) 3 should be used. 18 H2O, which corresponds to approximately 7.3% A1203 by weight. It is even possible to use significantly more refined concentrations such as <B> 55% </B> AIZSO4) 3. 18 F120 corresponding to approximately 8.4% Al2O3. It is also possible to work at even higher concentrations, but, in the latter case, one will generally have to overcome some difficulties during the filtration of the viscous liquid obtained.
For the economical realization of the process according to the invention, it is necessary to dissolve in the crude solution of aluminum sulphate, the maximum possible quantity of iron. If insufficient amounts of iron are dissolved, there will be no complete separation of basic aluminum sulphate on dilution of the concentrated liquor from the reaction, nor complete separation of the complex salt on cooling. ; but, on the contrary, a more or less considerable fraction of the aluminum salt will remain dissolved in the solution of ferrous sulphate.
It has been found that the maximum possible amount of iron can only be dissolved in the aluminum sulphate solution if a new quantity is introduced into this liquor at the time of the end of the reaction. iron, since during the reaction, the iron present becomes inactive due to contamination of its surface. For this reason it is advantageous that most of the iron which is to be dissolved is added to the crude aluminum sulphate solution at the start of the reaction, i.e. iron should be dissolved. find there in excess.
A new introduction of iron in small quantities should be carried out later when the dissolution of the iron already taken begins to slow down. The iron can also be added gradually in small amounts over the course of the reaction. Industrially, the process can be carried out countercurrently in such a way that new or purified iron can be continuously introduced into solution at places where the liquor is already the richest in iron.
The iron that has become inactive can be reactivated by cleaning its surface by mechanical means or by means of dilute acid and can then be reused. This iron has a particularly high activity and is very quickly dissolved.
When there is practically no more formation of hydrogen after a further addition of iron at the boiling point, the reaction is terminated and the liquor obtained must be purified and subjected to subsequent treatments. The iron is preferably used in divided form, for example as iron waste of all kinds: turnings, filings, sheet metal scraps, etc. It is recommended to clean the surface of the iron beforehand, for example by mechanical means, since it has been found that all the adhering impurities, more especially the fats, are likely to cause premature precipitation of aluminum sulphate. Impure basic even from a concentrated solution.
Instead of or after mechanical purification, iron can be pickled with an acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid, preferably hot, which increases its solubility.
The operation consisting in dissolving the iron in the liquor subjected to the reaction can be followed quantitatively by measuring the volume of hydrogen given off during this reaction. When the evolution of hydrogen has practically ceased, this indicates that the maximum amount of iron has entered into solution.
In the beginning, the iron dissolves very quickly, but towards the end of the operation the reaction slows down. It is therefore recommended to carry out this reaction at the start, at a temperature of about 70 to <B> 90 '</B> C, and then to increase this to the boiling point of the solution. It is also possible to operate from the start at a higher temperature close to the boiling point, if the reaction is not too violent.
It is important to carry out all the operations which follow the dissolution of the iron with air or oxygen, so as to avoid oxidation of the ferrous sulphate formed, because one has. found that trivalent iron is liable to be adsorbed onto the subsequent precipitate of basic aluminum sulfate. For the same reason, it is recommended to use either. for the dilution of the. concentrated liquor from the reaction. either for the. recovery of the complex salt and the basic aluminum sulphate, hot water previously boiled until elimination of the under gases.
The process can be further improved by the addition of reducing agents to the living water. As suitable reducing agents. sulfur-containing reducing compounds such as sulfites can be used. in particular alkali sulphites such as α-SO ", etc., hyposulphites, etc. Among sulphites, the aluminum salt A1 (803) 3 is particularly suitable, since like alkali sulphites it is particularly suitable. releases sulphurous acid on raising the temperature.
The purification of the concentrated liquor from the. The reaction, after the iron has dissolved, can be carried out by filtration or centrifugation as desired.
The filtration must be carried out with great care to avoid passage through the heavily divided metallic iron filter. If necessary, these iron particles which have passed through the filter can then be removed by centrifugation. It is a remarkable advantage of the process described above that the. Most of the crude iron impurities do not go into solution and are therefore removed by purification of the liquor from the reaction.
Thus, a very pure ferrous sulfate remains in solution after precipitation of basic aluminum sulfate. either directly to. from the purified liquor after its dilution, or by taking up the precipitate obtained by cooling the reaction li quer with water. This pure ferrous sulfate can be recovered from its solution by concentration.
During this operation basic aluminum sulphate which may still be in solution will precipitate. first and can be reused with the. liqueur of a new opera-
EMI0004.0021
tion, <SEP> while <SEP> qLLe <SEP> the <SEP> sulfate <SEP> of <SEP> pure <SEP> <SEP> <SEP> obtained
<tb> may <SEP> be <SEP> transformed <SEP> by <SEP> any known <SEP> <SEP> process
<tb> in <SEP> a <SEP> pure ferric <SEP> <SEP> <SEP> or <SEP> in <SEP> iron <SEP> metallic
<tb> pure <SEP> and <SEP> in <SEP> acid <SEP> sulphurous.
<SEP> Thus <SEP> the <SEP> process
<tb> according to <SEP> Finvëntion <SEP> allows <SEP> to obtain <SEP> from <SEP> this
<tb> @ LLbstaIICe @ <SEP> has <SEP> pure <SEP> state <SEP> as <SEP> by-products
<tb> same <SEP> in <SEP> using. <SEP> of <SEP> iron <SEP> and <SEP> of <SEP> impure <SEP> sulfuric acid <SEP> <SEP> as <SEP> raw materials <SEP> <SEP> auxiliary.
<tb> The <SEP> re-enrleiiieiit <SEP> in <SEP> sulphate <SEP> of aluminum <SEP> basic <SEP> pure <SEP> obtained <SEP> as <SEP> product <SEP> final <SEP> is <SEP> sort
<tb> high <SEP> and <SEP> can <SEP> reach <SEP> 95 \ 9 / <SEP> or <SEP> plus <SEP> of <SEP> its <SEP> is their theoretical <SEP>.
<tb> When <SEP> the <SEP> reation <SEP> is. <SEP> pipe <SEP> in <SEP> of
<tb> appropriate <SEP> conditions.
<SEP> the <SEP> set of the <SEP> process
<tb> can <SEP> be <SEP> performed <SEP> very <SEP> quickly.
<tb> The new <SEP> <SEP> process <SEP> is. <SEP> of <SEP> importance
<tb> particular, <SEP> because <SEP> it <SEP> allows <SEP> also <SEP> the use <SEP> of <SEP> raw materials <SEP> <SEP> to <SEP> haunts <SEP > content <SEP> of
<tb> silica <SEP> of which. <SEP> <SEP> usage has <SEP> been <SEP> practically <SEP> im possible <SEP> until <SEP> present.
<tb> <I> Exe-rirple:
</I>
<tb> A <SEP> solution <SEP> aqueous <SEP> crude <SEP> <SEP> of
<tb> <SEP> aluminum sulfate <SEP> is obtained <SEP>, <SEP> by <SEP> example,
<tb> by <SEP> the <SEP> dissolution <SEP> of <SEP> bauxite <SEP> in <SEP> sul furic acid <SEP>. <SEP> The <SEP> natural bauxite <SEP> <SEP> is <SEP> of <SEP> preferred <SEP> rence <SEP> subject <SEP> to <SEP> a <SEP> heating <SEP> before <SEP > its <SEP> treatment <SEP> by <SEP> sulfuric acid <SEP>. <SEP> from <SEP> way <SEP> to
<tb> destroy <SEP> the <B>, </B> <SEP> plus <SEP> brande <SEP> <SEP> part of <SEP> impurities
<tb> organic.
<SEP> A <SEP> aqueous <SEP> solution <SEP> is <SEP> then
<tb> prepared <SEP> having <SEP> a <SEP> concentration <SEP> of approximately
<tb> 53 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> of <SEP> Al '(SO') '<SEP> <B> - <SEP> 18 </B> <SEP> 1120, <SEP> this <SEP> which
<tb> corresponds <SEP> to <SEP> approximately <SEP> 8.1, o <SEP> in <SEP> weight <SEP> of <SEP> .11z03.
<tb> It <SEP> contains <SEP> in <SEP> in addition to <SEP> a <SEP> quantity <SEP> variable.
<tb> by <SEP> example <SEP> <B> 10 </B> <SEP> to <SEP>? 5 <SEP>% <SEP> of <SEP> <SEP> ferrous sulfate.
<tb> This <SEP> solution <SEP> is <SEP> treated <SEP> by <SEP> a <SEP> excess <SEP> of <SEP> iron
<tb> raw <SEP> divided. Superficially purified <SEP>. <SEP> to <SEP> a
<tb> eriv <SEP> temperature <SEP> iron <SEP> r <SEP> 1_) <SEP> to <SEP> 90 <SEP> <SEP> C.
<SEP> The hydrogen <SEP> derated <SEP> during <SEP> this <SEP> reaction <SEP> is <SEP> picked up <SEP> and. <SEP> measured. <SEP> When <SEP> the <SEP> reaction <SEP> slows down <SEP>, <SEP> the <SEP> solution <SEP> is <SEP> brought <SEP> to <SEP> boiling. <SEP> Both tU <SEP> and <SEP> the <SEP> release <SEP> of hydrogen <SEP> ceases. <SEP> A
<tb> new <SEP> quantity <SEP> of <SEP> iron <SEP> is <SEP> added <SEP> to <SEP> the <SEP> solution <SEP> and <SEP> this <SEP> addition < SEP> is <SEP> continued <SEP> until <SEP> this
<tb> that <SEP> everything. <SEP> release <SEP> of hydrogen <SEP> has <SEP> practically <SEP> ceased.
From this moment, and during the subsequent treatments, the solution is subtracted from the action of air or oxygen or else a reducing medium is created by the addition of reducing substances.
The hot solution is separated from the undissolved iron and filtered or centrifuged or alternatively filtered with subsequent centrifugation of the hot filtrate. The hot purified liquid is mixed with hot or boiling water previously freed from: gas.
In the dilute solution, an absolutely white aluminum salt separates out, containing only a little 804, that is to say about 3% of the sulfuric acid contained in the aluminum sulphate. The precipitate is separated from the ferrous sulfate solution and washed thoroughly. The product obtained is practically free from iron. It appears to have the formula A12 (804). 8 Al (OH) 3. xH'0.
On cooling the mother liquor, after a certain time, new quantities of basic aluminum sulphate separate out, which can be reused with the initial solution for a new operation.
The undissolved iron is used again for a new operation, after purifying its surface if necessary.
Of course, the invention is in no way limited to the examples and compositions chosen which have been given only by way of indication.