Procédé de purification de charbon pour la fabrication d'électrodes, plus particulièrement pour l'électrométallurgie de l'aluminium. Pour la confection des électrodes utilisées dans la fabrication électrométallurgique de l'aluminium, on utilise habituellment du coke de pétrole ou du coke de brai, dont la teneur en cendres est le plus souvent de l'ordre de 1 % et dont la teneur en impuretés nuisibles, comme le silicium et le fer, ne dé passe pas<B>0,25</B> % pour la. somme de ces deux éléments.
Les cokes de pétrole et de brai sont des produits d'importation assez coûteux et il y avait intérêt à trouver les moyens de s'affran chir de ces importations grâce à l'emploi de matières qu'on peut se procurer plus facile ment et à meilleur marché.
On a bien essayé de traiter par voie phy sique des charbons anthraciteux ou des char bons gras en vue de réduire leur teneur en cendres, mais on n'est pas arrivé à abaisser suffisamment cette teneur pour pouvoir uti liser ces charbons à la confection d'électrodes.
La présente invention concerne un procédé de purification -de charbons pour la fabrica tion d'électrodes, plus particulièrement pour l'électrométallurgie de l'aluminium, caracté risé en ce que l'on fait agir de l'acide fluor hydrique en solution aqueuse, à une tempé rature ne dépassant pas 100 C, sur des char bons anthraciteux en grains, à cendres sili- ce-uses, jusqu'à ce que cette teneur en cendres s'abaisse au-dessous de<B>1%.</B>
On opère de préférence à une température de<B>70'</B> C.
Comme mentionné ci-dessus, les charbons qui conviennent le mieux pour l'épuration fluorhydrique sont les charbons à cendres fortement siliceuses. Parmi les charbons fran çais, certains charbons anthraciteux du Gard, comme ceux des Mines de Rochebelle ou des Mines de la Grand'Combe, répondent à cette condition. Il en est de même pour certains charbons français du Nord, en particulier des Mines d'Anzin.
Ces anthracites sont traités généralement à la mine soit par voie pneumatique, soit au moyen de bacs à piston et mis dans le com merce avec une teneur en cendres de l'ordre de 6%.
En moyenne, ces cendres ont la composi tion suivante: SiO2: 55 Fe'03: 10 A103: 25 le reste étant constitué par de la chaux, de la magnésie, des alcalis, etc.
Si on met en contact cette catégorie de charbon & avec une quantité suffisante d'acide fluorhydrique en solution aqueuse à des tem pératures variant entre la température ordi naire et 100 C, on constate que, selon la gros seur du charbon traité et la température de traitement, la teneur en cendres du charbon diminue plus ou moins vite par suite de la dissolution des constituants des cendres. Ce sont la silice et le fer qui, proportionnelle ment, s'éliminent le plus complètement.
On peut préparer l'acide fluorhydrique, de manière connue, en traitant du spath fluor par de l'acide sulfurique.
Il est donné les exemples suivants de réalisation du procédé selon l'invention: <I>Exemple 1:</I> 1 kg d'anthracite de la. Grand'Combe de 0 à 5 mm et à 6,2 % de cendres est additionné de 600 cm'- d'une solution d'acide fluorhy drique technique contenant 170 g par litre de HF libre. On chauffe le tout sans agiter pendant 30 heures à 70 C. On fait ensuite etc. On filtre et lave le fluosilicate de soude, égoutter l'acide, on lave le charbon et on le sèche.
Le charbon ainsi traité ne contient plus que 0,90 7ô de cendres et sa teneur en Si -J- Fe est égale à<B>0,17%.</B> Après dégazage par chauffage vers 1.300 de ce charbon épuré, on obtient un coke, dont la teneur en Si -i- Fe est de 0.20% et qui convient parfaitement pour la confection d'anode: destinées à l'élec trométallurgie de l'aluminium. <I>Exemple 2:</I> De l'anthracite de Rochebelle de 1 à f> mm et à 6,5;ô de cendres est traité d'abord phy siquement dans un bac à piston.
On obtient, avec un rendement de l'ordre de 80ô , du charbon lavé ne contenant que 2,5 % de cendres sur sec. 1 kg de ce charbon lavé est ensuite additionné de 600 cm" d'une solution d'acide fluorhydrique technique contenant 120 g par litre de HF libre. On chauffe le tout sans agiter pendant 24 heures vers 65" C. On égoutte l'acide, on lave le charbon et on le sèche. Le charbon ainsi traité ne contient plus que 0,45ô' de cendres et sa teneur en x Si -I- Fe est égale à 0,08 %. Après dégazage par chauffage vers 1300 de ce charbon épuré.
on obtient un coke dont la teneur en Si -!- Fe est de 0,10%. Ce coke particulièrement pur peut servir pour la confection d'anodes des tinées à la fabrication d'aluminium pur, bon conducteur de l'électricité.
L'acide ayant servi une fois à la purifi cation chimique du charbon contient, s'il a été employé en excès. â côté d'acide fluo- silicique, de l'acide fluorhydrique et des fluo- rures de fer et d'aluminium. On peut utiliser cet acide pour la purification de nouvelle quantités de charbon jusqu'à ce que tout le fluor se transforme en acide fluosilicique et en fluosilicates. Si. on ajoute alors à cet acide du sel marin, il précipite du fluosilieate de soude peu soluble.
H-'SiFG -[- 2 NaCI = Na.\SiF'' -I- ? IHCI (1) FeSiF" -f- 2 NaCI = Na'.SiF';
<B>+</B> FeCl- (?) Fe"(SiF\')3 -f- 6 NaCI -- 3 Na*SiF'' -f- 2 FeCl' (3) qui peut servir à la fabrication de fluorures doubles d'aliiniiniiim ut de sodium. La solu- tion diluée d'acide chlorhydrique résiduaire peut servir pour l'élimination du fer de cer tains charbons, comme les anthracites à 6 de cendres déjà mentionnés ci-dessus et des ,
tinés à la confection d'anodes pour la fabri cation des alliages Aluminium-Silicium, pour lesquels la présence. de silice dans le charbon n'est pas gênante.
Le fluosilicate de soude, obtenu comme indiqué ci-dessus, peut être utilisé de diffé- rentes manières pour la fabrication -de fluo- rure double d'aluminium et de sodium, qui est également un produit indispensable dans l'électrométallurgie de l'aluminium, - ce qui entraîne une grande économie dans cette fa brication.
On peut chauffer une suspension de fluo- ,silicate de soude dans l'eau en présence d'alu mine hydratée, selon l'équation: 3 Na2SiFe -I- 4 Al(OH)3 = 2 (A12FO .
3 NaF) + 3 S102 -I- 6 E20 (4) On utilise, pour cette réaction, une sus pension contenant 100 à 200 g de fluosilicate i de sodium par litre, et on sépare mécanique ment, par décantation, la chiolithe et la silice dans le mélange ainsi obtenu; la chiolithe lourde tombe rapidement au fond du récipient de réaction, tandis que la silice, plus légère, 1 ne se dépose que beaucoup plus lentement;
la chiolithe décantée est traitée à froid par un peu d'acide fluorhydrique en solution pour dissoudre le peu de silice qu'elle contient encore, et la chiolithe épurée obtenue est filtrée, lavée et séchée.
Mais on peut aussi chauffer vers 500 un mélange de fluosilicate de soude et d'alu mine dans la proportion indiquée par l'équa tion (4),<B>de</B> manière à réaliser cette réaction par voie sèche.
Ou bien encore, on peut chauffer vers 500 un mélange de fluosili- cate de soude, de carbonate de soude et d'a.lu- mine dans des proportions telles que l'on réalise la réaction:
2 Na28iFe + Na2C03 -I- A1203 = A12F . 6 NaF -f - 2 SiO2 -I- CO\ (5) laquelle donne un mélange de cryolithe et de silice. En traitant dans des appareils de flot- talion ces mélanges,
les fluorures doubles d'aluminium et de sodium exempts de silice sont entraînés dans 'la. mousse et peuvent être ainsi séparés de la silice qui reste au fond des appareils.
Un procédé de fabrication de-cryolithe par voie humide à partir de fluosilicate de soude, que l'on peut avoir intérêt à appliquer si on ne dispose pas -d'alumine hydratée, est le suivant: Dans une solution de carbonate de soude, on introduit une quantité de fluosilieate de soude telle que l'on puisse réaliser la réaction:
2 Na SiFu + 8 Na2C03 -I- 4 H20 = 12 NaF -I- 8 Na.HC03 -f- SiO2 (6) Après filtration de la silice insoluble, on a une solution contenant .du fluorure de so dium, du bicarbonate de soude et éventuelle ment un excès de carbonate de soude.
On prépare, d'autre part, par attaque des bauxites avec de la soude, une solution con- centrée d'aluminate de soude voisinant le plus possible la formule A1?03 . Na2O.
En mélangeant la solution de fluorure de sodium à celle d'aluminate de soude dans des proportions convenables, on réalise la réaction: 12 N & F + 8 NaHC03 -i- A1203. Na@0 = A12F .
6 NaF -f- 8 Na2C03 (7), qui donne un précipité de cryolithe, que l'on filtre, et régénère la solution du carbonate de soude nécessaire à la décomposition du fluosilicate de soude d'après (6).