Procédé d'extraction d'aluminium à partir de produits le contenant à l'état métallique. Dans le brevet suisse N 245744, on a dé crit. un procédé d'extraction d'aluminium de produits le contenant à l'état métallique, ca ractérisé en ce que l'on traite lesdits produits avec un métal extracteur (tel que, par exem ple, le zine, l'étain, le mercure), susceptible de former avec l'aluminium un alliage liquide à une température inférieure au point de fu sion de l'aluminium et ne s'alliant, à cette température, tout au plus qu'avec des propor tions faibles des constituants à séparer de l'aluminium, et on adapte la teneur en alumi nium de l'alliage aluminium-métal extracteur, clé façon à obtenir,
à une température infé rieure à celle de fusion de l'aluminium, d'une part, à l'état liquide, un alliage d'aluminium avec ledit. métal de traitement contenant une quantité prédéterminée d'impuretés qui est fonction de cette température et, d'autre part, à l'état solide, le restant des constituants à éliminer. Suivant un mode d'exécution de ce procédé, décrit dans ce brevet, le traitement clé la matière première avec le métal extrac teur est effectué par une mise en contact méthodique à contre-courant de la matière première solide et concassée avec le métal extracteur.
Ce procédé peut. également être mis en oeuvre en formant d'abord avec le mé tal extracteur et le produit à traiter un alliage liquide, que l'on laisse refroidir jusqu'à la température choisie, inférieure à celle de fu sion de l'aluminium et en séparant les parties solides rejetées de la phase liquide. On peut aussi laisser solidifier l'alliage formé et, par réchauffage jusqu'à ladite température, ame ner à. l'état. liquide l'alliage à séparer des parties solides.
La présente invention se rapporte à tin procédé perfectionné, particulièrement avan tageux, visant au même but, procédé qui permet. notamment d'obtenir un meilleur rendement sans avoir recours, pour l'extrac tion, à la méthode de contre-courant, et qui assure une mise en couvre industrielle aisée et économique.
L'invention a donc pour objet un procédé d'extraction d'aluminium à partir de produits le contenant à l'état métallique, par traite ment de ces produits avec un métal extrac teur susceptible d'être distillé industriellement et appartenant au 2-e groupe de la classifi cation de Mendeleieff, de façon à former un alliage intermédiaire liquide aluminium-métal extracteur, d'une part, et un résidu solide non dissout,. d'autre part; qui est séparé de l'alliage intermédiaire liquide à une tempé rature inférieure au point de fusion de l'alu minium, le métal extracteur étant enfin au moins partiellement éliminé de l'alliage inter médiaire par distillation.
Le procédé selon l'invention est caracté risé par le fait que la séparation de l'alliage intermédiaire liquide d'avec le résidu solide est effectuée sur une plaque perforée qui retient ce résidu solide, et que ce résidu, mouillé par l'alliage intermédiaire liquide, est lavé sur la plaque perforée par du métal extracteur pur, le liquide de lavage étant ensuite réutilisé pour l'extraction des matières premières.
Grâce à la séparation sur plaque perforée, suivie par le lavage du résidu, il devient pos sible d'effectuer l'extraction en une seule opé ration, sans avoir recours au traitement à contre-courant de la matière première par le métal extracteur.
Un autre avantage du procédé conforme à l'invention consiste en ce que, pendant l'ex traction, le produit à traiter, par exemple un alliage primaire, est mis en contact, non plus avec le métal extracteur pur, mais avec le liquide de lavage, c'est-à-dire avec un métal extracteur contenant déjà de l'aluminium: en effet, d'une part, le produit: à traiter est mieux mouillé par le métal extracteur conte nant de l'aluminium, et, d'autre part, l'oxy dation de ce métal extracteur se trouve très sensiblement diminuée par la présence de l'aluminium.
_ Du fait. que l'alliage intermédiaire liquide ainsi obtenu contient seulement une faible proportion d'impuretés solides, il peut être facilement purifié par filtration sur une ma tière réfractaire quelconque permettant d'éli miner les cristaux solides en suspension dans le liquide, ce qu'il est difficile d'obtenir par décantation. De plus, suivant un mode d'exé cution du procédé de la présente invention, le résidu de la séparation est utilisé lui-même comme masse filtrante; dans ce cas, la filtra tion sur ce résidu est effectuée avant le la vage de ce dernier.
Le procédé faisant l'objet de la présente invention permet d'utiliser le métal extrac teur suivant un cycle fermé; le métal récupéré dans le condenseur du four de distillation de l'alliage intermédiaire est utilisé, comme indi qué ci-dessus, pour le lavage du résidu de séparation, ensuite pour l'extraction, et ra mené ensuite au four de distillation où il est éliminé de l'alliage intermédiaire. Pendant toutes ces opérations, le métal reste à l'état liquide; sauf lorsqu'il passe à l'état de vapeur de l'alliage intermédiaire au condenseur du four de distillation.
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé une applica tion du procédé à la fabrication d'un alliage aluminitun-siliciiun.
La fig. 1 est un schéma représentant le cycle complet des opérations.
Les fig. 2 et 3 représentent schématique ment, en coupe élévation suivant deux plans perpendiculaires, le four dans lequel a lieu la séparation de l'alliage intermédiaire.
Comme représenté dans le schéma de la fig. 1, la matière première, ici un minerai préalablement réduit pour l'obtention d'un alliage primaire de l'aluminium avec les mé taux l'accompagnant dans le minerai et éven tuellement enrichi en aluminium par l'addi tion de déchets d'aluminium, est soumise à l'opération d'extraction qui est effectuée dans un four, par mise en contact de l'alliage pri maire avec le métal. extracteur en fusion.
L'alliage intermédiaire liquide - et le résidu solide obtenus dans l'opération d'extraction sont soumis à l'opération de séparation et l'alliage liquide séparé de son résidu est sou mis à une opération de purification par filtra tion, puis à la distillation, tandis que le ré sidu solide de la séparation qui est mouillé par l'alliage intermédiaire liquide est soumis à un lavage par le métal extracteur liquide récupéré par distillation. Le métal extracteur provenant du lavage, et qui contient. l'alu minium récupéré dans le résidu de sépara tion, est réutilisé pour l'extraction de l'alu minium de l'alliage primaire.
Afin de faci liter encore davantage le mouillage de l'alliage primaire par le métal extracteur contenu dans le liquide de lavage, ce dernier peut être, dans certains cas, enrichi en aluminium avant. d'être utilisé pour l'extraction. Par ailleurs, le résidu de la purification subit à nouveau l'opération d'extraction, de façon à récupérer l'aluminium et le métal extracteur qu'il peut contenir.
Quant au résidu subsistant après le lavage et qui contient une forte proportion de mé tal extracteur, peu d'aluminium et des teneurs assez élevées en métaux accompagnant l'aluminium dans le minerai, il peut être soit distillé pour récupérer le métal extracteur qui est réutilisé pour le lavage, comme indi qué dans le ;schéma de la fig. 1, soit utilisé, de préférence après addition de déchets d'alumi nium, pour fabriquer des alliages d'alumi- iiium ayant des teneurs déterminées en mé taux d'accompagnement tels que le silicium, le fer, le titane.
Les opérations faisant partie du cycle ci- dessus décrit s'effectuent de la façon sui vante: En ce qui concerne tout d'abord l'opéra tion d'extraction, elle est effectuée, comme mentionné plus haut, dans un four. Cette opé ration s'effectue de préférence à une tempé rature voisine ou supérieure à celle du point eutectique du système aluminium-silicium <B>(5750):</B> à cette température, l'alliage eutec- tique de l'aluminium et du silicium se trouve déjà à l'état liquide et il est absorbé très vite, même avec dégagement de chaleur, par le métal extracteur.
Ce mode opératoire pré sente l'avantage que l'alliage primaire peut être mis en contact avec le métal extracteur sans être préalablement réduit à l'état de grains. De phis, en prenant soin de faire en tièrement recouvrir l'alliage primaire par le métal extracteur, l'extraction s'effectue en un temps très court et sans qu'il soit, nécessaire d'agiter le bain.
L'extraction est, par exemple, effectuée dans le four 18 (fig. 2) muni d'un creuset articulé 19 et d'un déversoir 20 par lequel L'alliage intermédiaire liquide et le résidu so lide ,sont amenés dans le four de séparation 7 schématiquement représenté en fig. 2 et clans lequel est monté, à. l'aide d'un joint. 8, éventuellement refroidi par une circulation d'eau 9 (fig. 3), un récipient 10 dont le fond est constitué par une plaque perforée 11 sur laquelle est versé l'alliage liquide contenant le résidu .solide.
Le fond 12 du four est incliné de façon à permettre l'écoulement de l'alliage intermédiaire liquide par l'ouverture<B>13.</B> Le four est muni d'un couvercle étanche 1.4 repo sant sur le four 7 par un joint refroidi 15 (fig. 2) et dans lequel débouche unë cana lisation 16 (fig. 3) amenant dans le four un gaz sous pression, par exemple sous une pres sion de 1 à 3 kg, tandis qu'une conduite d'as piration 17 (fig. 3) débouche dans le four au-dessous de la plaque perforée 11.
Le pas sage de l'alliage intermédiaire liquide à tra vers la plaque 11 est ainsi activé par une dé pression produite au-dessous de cette plaque par la. conduite d'aspiration 17, ou par une pression produite au-dessus de cette plaque, ou par ces deux moyens appliqués simulta nément ou successivement. La séparation sera de préférence effectuée en créant d'abord une dépression sous la plaque perforée et en établissant une pression au-dessus de la pla que en fin de l'opération. Lorsque la sépara tion est effectuée sous pression, ou par aspi ration et pression, il y a intérêt dans certains cas à augmenter cette pression en fin d'opé ration.
Il y a lieu de noter que l'extraction et la séparation peuvent être dans certains cas effectuées en une seule et même opération dans le four 7, l'alliage primaire étant disposé sur la plaque 11 et le métal extracteur liquide passant lentement. à travers cet alliage pri maire en en extrayant l'ahuniniiun.
Dans le cas où la réduction du minerai est effectuée dans la même usine que la fabri cation de l'aluminium, l'alliage primaire peut être également introduit directement à l'état liquide dans le four d'extraction.
La purification de l'alliage intermédiaire séparé se fait dans un four, sur un filtre constitué par une ou plusieurs plaques perfo rées analogues à la plaque 11 du four 7, mais garnie d'une masse filtrante réfractaire en grains, par exemple de sillimanite ou de quartzite, les grains de cette matière filtrante ayant des dimensions décroissant de bas en haut.
Toutefois, l'expérience. a montré qu'il était particulièrement avantageux d'utiliser comme matière filtrante le résidu solide de l'opération de séparation et de distiller en suite ces résidus après lavage pour récupérer le métal extracteur qui ne se trouve pas souillé de cette façon par une matière fil- trante réfractaire. Dans ce cas, la purifica tion de l'alliage intermédiaire liquide se fait en renvoyant cet alliage liquide sur le résidu dans le four de séparation.
Un dispositif spécial de purification n'est ainsi plus néces saire, et les résidus mélangés provenant de la séparation et de la.. purification sont lavés ensemble par le métal extracteur liquide pro venant de la distillation.
L'utilisation du résidu de séparation comme masse filtrante a l'avantage de per mettre aux particules solides en suspension dans l'alliage liquide à purifier d'être rete nues sur le filtre et de passer avec le résidu formant masse filtrante dans le four de dis tillation. Ces particules sont lavées en. même temps que le résidu de séparation et elles ne retournent pas à l'extraction, comme cela a lieu dans le cas de la purification par filtra- tion sur une masse réfractaire.
La purification par filtration est. effec tuée de préférence avec application d'une dé pression au-dessous du filtre et d'une pres sion au-dessus du filtre, comme dans le cas de la séparation. Dans ces deux opérations de séparation et de purification, la pression et la dépression peuvent être remplacées par une centrifugation et, dans ce cas, l'appareil représenté en fig. 2 et 3 est réalisé sous forme d'essoreuse munie d'une plaque perforée.
Four mieux éliminer le fer de l'alliage liquide, il est quelquefois indiqué d'ajouter, avant la purification, iin métal formant avec le fer un composé insoluble dans cet alliage, tel que le manganèse ou le titane. Ces mé taux peuvent être, ajoutés sous forme d'un alliage ou d'tm sel, par exemple aluminium- titane ou chlorure de manganèse. L'alliage liquide séparé et purifié est soumis enfin à une distillation sous vide.
Le lavage du résidu de séparation est fait dans le four de séparation 7 (fig. 2, 3). Le métal extracteur liquide provenant du con- denseur s'écoule d'une façon lente et continue à travers le résidu se trouvant sur la plaque 11, en se substituant à l'alliage intermédiaire liquide qui mouille ce résidu. Suivant une va riante, on laisse le métal extracteur liquide imprégner -le résidu pendant quelque temps, puis on applique une dépression sous la pla que perforée pour provoquer l'écoulement et on répète cette opération plusieurs fois avec du métal extracteur pur.
Comme indiqué plus haut, le métal extracteur provenant du lavage contient de l'aluminium et il est utilisé dans l'appareil d'extraction pour attaquer l'alliage primaire, tandis que le résidu lavé est dis tillé en 6, ou bien utilisé pour la fabrication d'un alliage d'aluminium contenant un ou plusieurs des métaux l'accompagnant dans son minerai.
Le procédé décrit en détail ci-dessus est illustré par l'exemple numérique suivant, re latif à la fabrication d'un alliage d'aluminium et de silicium, contenant environ 13 % de Si, à partir d'un silico-aluminium en utilisant le zinc comme métal extracteur Exemple:
1643 kg de silico-aluminium contenant., à par les impuretés, environ 60 % d'aluminium, 30 % de silicium, 7 % de fer,
3 % de titane ont été traités à 650 C dans le four d'extraction par l'alliage liquide provenant de l'opération de lavage de l'essai précédent.
Le produit de cette extraction, après séparation à 600 C, a fourni 3110 kg d'alliage Zn-Si-Al brut liquide et 1332 kg de résidu solide imprégné par l'alliage Zn-Si-Al. Après purification de l'alliage liquide à 600 C, on a obtenu, d'une part, 2957 kg d'alliage contenant 30 0/0 Al, 3,7 % Si, 0,1% Fe, 66,2 % Zn, et, d'autre part, 153 kg de résidu réutilisable pour l'essai suivant.
Après distillation de l'alliage purifié, on a obtenu, d'une part, 10_00 - kg d'alliage contenant 88,7 % Al, 11 Vo Si, 0,3 % Fe, et, d'autre part, 1943,3 kg de zinc.
Cette distil lation a été effectuée à 900 C sous -une pres sion de 0,2 mm de mercure. Le zinc ainsi récupéré a été utilisé pour laver le résidu de séparation en donnant, d'une part, 2646 kg d'alliage (liquide de lavage) contenant 12,5% Al, 21/o Si, 0,05% Fe, 85,45% Zn,
qui est utilisé pour l'opération d'extraction suivante, et, d'autre part, 1428 kg d'in résidu lavé contenant 55 % Zn, 6,4 % Al, 7,6 0/0 .ne, 26,8 % Si, 3,
5 % Ti et des constituants non dosés, lequel, après distillation à 900 C sous 0,2 mm de mercure, a donné 769 kg de zinc utilisé pour le lavage, en même temps que le zinc provenant de la distillation de l'alliage Zn-Al-Si et 643 kg de résidu contenant 15,4 % Al, 59,5 % Si, 17,4 % Fe,
7,7 % Ti et des constituants non dosés.
Bien entendu, le procédé décrit ci-dessus peut être utilisé non seulement pour le traite ment des minerais d'aluminium réduits, mais également pour celui des déchets d'ahuniniimz ou de toute autre matière première contenant de l'aluminium métallique.