Installation pour le traitement continu de solides à l'état divisé et utilisation de l'installation La présente invention concerne une installation pour le traitement en continu des solides à l'état di visé par des liquides, et tout particulièrement pour le traitement chimique des différents minéraux. L'in vention a trait également à l'utilisation de ladite ins tallation, en vue du traitement chimique en continu des bauxites pour l'extraction de l'alumine.
II est souvent nécessaire dans l'industrie, de sou mettre des solides à l'état plus ou moins divisé à l'ac tion des liquides ; tel est, en particulier, le cas des différentes attaques chimiques par des acides ou des alcalis, auxquelles sont soumis divers minerais en vue de l'extraction d'un composé intéressant.
Un exemple très important d'une telle opération est l'extraction de l'alumine à partir de la bauxite qui, à l'état pulvérulent, est attaquée par des solu tions alcalines. Malgré le grand intérêt que présente toujours le travail en continu, il n'a pas été possible, jusqu'à présent, de rendre parfaitement continu ce genre d'opérations : de nombreux obstacles se pré sentent, en effet, dus en grande partie aux difficultés de pompage et de circulation des bouillies contenant des solides plus ou moins abrasifs.
La présente invention se propose de résoudre ce problème par traitement du solide divisé par le li quide effectué en autoclave, avec récupération con tinue de la chaleur du liquide, de façon à améliorer considérablement le rendement thermique.
L'objet de la présente invention est donc d'abord une installation pour le traitement continu de solides à l'état divisé par des liquides, qui comprend au moins deux autoclaves munis de moyens d'agitation et montés en série, caractérisée en ce que le premier autoclave est muni de moyens d'introduction et d'éva cuation d'un gaz, en vue de l'établissement et du maintien d'une phase gazeuse permanente à l'inté rieur de cet autoclave.
La présente invention a ensuite pour objet l'uti lisation de ladite installation en vue du traitement chimique en continu des bauxites pour l'extraction de l'alumine, dans laquelle on fait passer une suspen sion de bauxite dans le liquide constitué par des so lutions alcalines, dans au moins deux autoclaves en série dans lesquels cette suspension est agitée, le pre mier desdits autoclaves étant alimenté en continu, caractérisée en ce qu'une phase gazeuse non miscible avec ledit liquide sous pression est maintenue en permanence, dans le premier autoclave, au-dessus de la suspension, ladite suspension circulant en continu du premier autoclave vers le suivant, et ainsi de suite.
Le maintien de ladite phase gazeuse a pour but de limiter la pression que doit vaincre la pompe ser vant à alimenter en suspension les autoclaves.
De préférence, l'alimentation en suspension est réalisée par l'introduction de celle-ci au sein même de la suspension contenue dans l'autoclave. Ainsi, la ou les amenées de suspension plongent-elles dans la phase liquide.
Si l'alimentation se fait à la partie supérieure de l'autoclave, la partie inférieure de ce dernier est en communication avec la partie supérieure du suivant, et ainsi de suite, ou vice versa. Les autoclaves peu vent aussi être alimentés par des conduits situés à leur partie inférieure, auquel cas le départ de la sus pension a lieu à la partie supérieure des autoclaves ; dans ce cas, le départ du premier autoclave doit être situé au-dessous du niveau de la suspension, c'est-à- dire au-dessous de la phase gazeuse contenue dans la partie supérieure de ce premier autoclave.
Suivant un trait préféré de l'invention sont prévus dans la partie supérieure du premier autoclave, des moyens d'alarme, signalant toutes, modifications de cette pression.
De la sorte, quel que soit le nombre d'autoclaves montés en série, et par conséquent quelle que soit la longueur du circuit de la suspension de solide dans le liquide, le ou les moyens de pompage de la sus pension dans le premier autoclave ont à supporter seulement la colonne de cette suspension allant des- dits moyens jusqu'à ladite phase gazeuse du premier autoclave. En effet, la charge supportée par la pompe est déterminée par la différence de niveau entre cette pompe et la surface du liquide dans le premier auto clave ; d'autre part, tous les autoclaves de la série n'ont à supporter au maximum que la pression de la phase gazeuse du premier.
Grâce à cette manière d'opérer, en cas d'incidents tels que bouchages ou autres dans la série d'autoclaves, aucune surpression ne peut détériorer, ni les moyens de pompage, ni les autoclaves, ce qui est particulièrement avantageux lorsqu'on connaît les difficultés qu'il y a à faire fonc tionner des dispositifs de sécurité limitant la pression, dont les prises d'impulsion sont situées sur des sus pensions de solide.
Lesdits moyens de pompage peuvent être consti tués par une pompe à membrane ; la partie supé rieure du premier autoclave est munie, en plus des dispositifs de réglage de pression, d'une ou de plu sieurs soupapes de sûreté. Les suspensions sont éner giquement agitées durant leur séjour dans les auto claves.
La chaleur du liquide de la suspension, à la fin d'une série d'autoclaves, peut être utilisée au chauf fage de la même suspension dans les autres auto claves de la série. Pour cela, la suspension sortant d'un ou de plusieurs autoclaves terminaux passe dans des chambres de détente, ou détendeurs montés en série : la vapeur émise dans chacun desdits déten deurs est utilisée pour le chauffage d'un ou de plu sieurs autoclaves.
Cette récupération de chaleur par ébullition des solutions chaudes et condensation de la vapeur émise à l'aide des: suspensions à réchauffer, permet d'éva porer une certaine quantité d'eau, ce qui diminue le travail des évaporateurs généralement utilisés dans ce genre de fabrication. Pour des conditions de tem pérature et de concentration judicieusement choisies, la quantité d'eau évaporée est suffisante pour suppri mer tout autre mode d'évaporation.
Afin d'illustrer l'invention, on décrit le schéma d'une installation prévue pour le traitement en con tinu de la bauxite par des lessives de soude.
Sur le schéma, A représente un broyeur pour la division de la bauxite en présence d'une solution d'a luminate de sodium venant du réservoir E. Ce broyage est poussé jusqu'à une finesse compatible avec les besoins du pompage, de la circulation dans les appareils et des nécessités de l'attaque chimique, généralement à une grosseur inférieure à 500 microns. A la sortie de A, la bouillie de bauxite broyée est complétée avec la quantité requise de solution alca line, comme l'indiquent les flèches. Cette bouillie, à 65 C par exemple, est pompée au moyen de la pompe Pl dans le réchauffeur B1 dans lequel la suspension est portée à 81 C par chauffage à la vapeur au moyen du serpentin Hl.
La suspension, reprise au bas du réchauffeur B1, est envoyée (voir les flèches) dans le réchauffeur suivant B2, dans le quel elle atteint 97,> C, le chauffage étant effectué à l'aide du serpentin H2.
Du second réchauffeur B2 la suspension est reprise par la pompe à membrane P2 pour être en voyée en haut du premier autoclave Cl ; la conduite d'amenée de la suspension à cet autoclave débouche légèrement au-dessous de l'espace G, formé par une phase gazeuse. L'autoclave C1 n'est jamais complète ment rempli de suspension. Le couvercle de l'auto clave C 1 comporte une soupape de sûreté, ainsi que des commandes des moyens de régulation agissant sur d'autres parties de l'installation ; ces éléments ne sont pas représentés sur le schéma. Le serpentin de chauffage à vapeur<B>SI</B> permet d'élever la tempéra ture à 113 C à l'intérieur de l'autoclave toujours sous agitation.
Le premier autoclave est suivi de 7 autres, C2 à C8, montés en série. Ainsi que le montrent les flè ches, la suspension entre dans tous les autoclaves par en haut et sort par en bas. Une agitation énergique est maintenue en permanence. Le chauffage est réa lisé au moyen des serpentins S2, S3, etc. La tempé rature croît progressivement, depuis 139 dans C2, jusqu'à 230e dans C8.
En fin d'attaque, c'est-à-dire à la sortie de l'auto clave C8, la suspension est envoyée dans le déten deur D1 : la vapeur émise dans D1 sert à chauffer l'autoclave C5, dont elle parcourt le serpentin S5 comme le montrent les flèches du schéma. La sus pension restante - à 214 - passe dans le déten deur suivant, D2, dont la vapeur sert à chauffer l'au toclave C4. Les autres détendeurs, D3 à D7, montés en série avec D1 et D2, servent au chauffage respec tivement des autoclaves C3, C2, C1, B2, B1.
La suspension s'écoulant du détendeur D7 va au dilueur 0 et vers la séparation des résidus, à la manière habituelle dans ce genre de fabrication.
Dans le schéma montré à titre d'exemple, les serpentins S6, S7 et S8 des 3 derniers autoclaves C6, C7 et C8, sont chauffés avec de la vapeur vive, alors que pour tous les autres autoclaves, on utilise la va peur récupérée dans les détendeurs D1 à D7, comme indiqué plus haut. Les serpentins HI, H2. et S 1 à S5 reçoivent également la vapeur des purgeurs corres pondants, F2 à F8. A la sortie du purgeur F1, on recueille de l'eau condensée.
La fabrication suivant le schéma décrit fonctionne de manière parfaitement continue, la circulation des suspensions et de vapeur étant ininterrompue. La marche étant continue, tous les réglages de débit et de température peuvent être faits automatiquement ; ainsi, par exemple, un organe de commande, placé sur la phase gazeuse de l'autoclave C1 (non repré senté), agit sur la vanne R réglant le passage de la suspension du circuit d'attaque vers les détendeurs, de façon à maintenir constant le niveau de la sus pension dans l'autoclave C1.
Différents organes de réglage et de contrôle permettent de maintenir à des valeurs prédéterminées la pression de la phase ga zeuse de C1, les températures de fin d'attaque, les niveaux dans les appareils de détente, ainsi que l'évacuation des gaz incondensables qui peuvent prendre naissance, soit au cours de l'attaque, soit au cours de la détente.
Plant for the continuous treatment of solids in the divided state and use of the plant The present invention relates to a plant for the continuous treatment of solids in the di-targeted state by liquids, and more particularly for the chemical treatment of the various minerals. The invention also relates to the use of said installation for the continuous chemical treatment of bauxites for the extraction of alumina.
It is often necessary in industry to submit solids in a more or less divided state to the action of liquids; such is, in particular, the case of the various chemical attacks by acids or alkalis, to which various ores are subjected with a view to the extraction of an interesting compound.
A very important example of such an operation is the extraction of alumina from bauxite which, in the pulverulent state, is attacked by alkaline solutions. Despite the great interest that continuous work always presents, it has not been possible, until now, to make this type of operation perfectly continuous: many obstacles arise, in fact, due in large part to difficulties in pumping and circulating slurries containing more or less abrasive solids.
The present invention proposes to solve this problem by treating the solid divided by the liquid carried out in an autoclave, with continuous recovery of the heat from the liquid, so as to considerably improve the thermal efficiency.
The object of the present invention is therefore first of all an installation for the continuous treatment of solids in the state divided by liquids, which comprises at least two autoclaves provided with stirring means and connected in series, characterized in that the first autoclave is provided with means for introducing and evacuating a gas, with a view to establishing and maintaining a permanent gas phase inside this autoclave.
The present invention then relates to the use of said installation for the continuous chemical treatment of bauxites for the extraction of alumina, in which a bauxite suspension is passed through the liquid constituted by solutions. alkaline, in at least two autoclaves in series in which this suspension is stirred, the first of said autoclaves being fed continuously, characterized in that a gas phase immiscible with said liquid under pressure is maintained permanently, in the first autoclave , above the suspension, said suspension circulating continuously from the first autoclave to the next, and so on.
The purpose of maintaining said gaseous phase is to limit the pressure which the pump must overcome in order to supply the autoclaves with suspension.
Preferably, the suspension is fed by introducing the latter into the very suspension contained in the autoclave. Thus, the suspension feed (s) plunge into the liquid phase.
If the feed is from the upper part of the autoclave, the lower part of the latter is in communication with the upper part of the next, and so on, or vice versa. The autoclaves can also be supplied by conduits located at their lower part, in which case the departure of the suspension takes place at the upper part of the autoclaves; in this case, the start of the first autoclave must be located below the level of the suspension, that is to say below the gas phase contained in the upper part of this first autoclave.
According to a preferred feature of the invention are provided in the upper part of the first autoclave, alarm means, all signaling changes in this pressure.
In this way, whatever the number of autoclaves connected in series, and consequently whatever the length of the circuit of the suspension of solid in the liquid, the means or means for pumping the suspension in the first autoclave have supporting only the column of this suspension going from said means to said gas phase of the first autoclave. Indeed, the load supported by the pump is determined by the difference in level between this pump and the surface of the liquid in the first autoclave; on the other hand, all the autoclaves of the series only have to withstand at most the pressure of the gas phase of the first.
Thanks to this way of operating, in the event of incidents such as blockages or others in the series of autoclaves, no overpressure can damage either the pumping means or the autoclaves, which is particularly advantageous when one knows the difficulties there is in operating pressure-limiting safety devices, the impulses of which are located on solid suspensions.
Said pumping means can be constituted by a diaphragm pump; the upper part of the first autoclave is fitted, in addition to the pressure regulating devices, with one or more safety valves. The suspensions are energetically agitated during their stay in the autoclaves.
The heat of the liquid in the suspension, at the end of a series of autoclaves, can be used to heat the same suspension in the other autoclaves of the series. For this, the suspension leaving one or more terminal autoclaves passes into expansion chambers, or regulators mounted in series: the steam emitted in each of said regulators is used for heating one or more autoclaves.
This heat recovery by boiling hot solutions and condensing the vapor emitted using: suspensions to be reheated, allows a certain quantity of water to evaporate, which reduces the work of evaporators generally used in this type of manufacturing. For carefully chosen temperature and concentration conditions, the amount of water evaporated is sufficient to eliminate any other mode of evaporation.
In order to illustrate the invention, the diagram of an installation provided for the continuous treatment of bauxite with sodium hydroxide solutions is described.
In the diagram, A represents a crusher for the division of bauxite in the presence of a solution of sodium luminate coming from the reservoir E. This grinding is pushed to a fineness compatible with the needs of pumping, of circulation. in the apparatus and necessities of chemical attack, generally at a size less than 500 microns. On leaving A, the crushed bauxite slurry is made up with the required amount of alca line solution, as indicated by the arrows. This slurry, at 65 ° C. for example, is pumped by means of the pump P1 into the heater B1 in which the suspension is brought to 81 ° C. by heating with steam by means of the coil H1.
The suspension, taken up at the bottom of heater B1, is sent (see arrows) to the next heater B2, in which it reaches 97,> C, the heating being carried out using the H2 coil.
From the second heater B2, the suspension is taken up by the membrane pump P2 to be sent to the top of the first autoclave C1; the pipe for supplying the suspension to this autoclave opens out slightly below the space G, formed by a gas phase. Autoclave C1 is never completely filled with suspension. The cover of the auto-clave C 1 comprises a safety valve, as well as controls for the regulation means acting on other parts of the installation; these elements are not shown in the diagram. The <B> SI </B> steam heating coil allows the temperature to be raised to 113 C inside the autoclave while still stirring.
The first autoclave is followed by 7 others, C2 to C8, mounted in series. As shown by the arrows, the slurry enters all the autoclaves from above and leaves from below. A vigorous agitation is constantly maintained. Heating is carried out by means of coils S2, S3, etc. The temperature increases gradually, from 139 in C2, to 230th in C8.
At the end of the attack, that is to say at the exit of the C8 autoclave, the suspension is sent to the regulator D1: the steam emitted in D1 is used to heat the autoclave C5, which it travels through the coil S5 as shown by the arrows in the diagram. The remaining sus pension - at 214 - goes to the next holder, D2, the steam of which is used to heat the autoclave C4. The other regulators, D3 to D7, mounted in series with D1 and D2, are used to respectively heat autoclaves C3, C2, C1, B2, B1.
The slurry flowing from the regulator D7 goes to diluter 0 and to the separation of the residues, in the usual way in this kind of production.
In the diagram shown by way of example, the coils S6, S7 and S8 of the last 3 autoclaves C6, C7 and C8, are heated with live steam, while for all the other autoclaves, we use the vapor recovered in the regulators D1 to D7, as indicated above. The HI, H2 coils. and S 1 to S5 also receive the steam from the corresponding traps, F2 to F8. At the outlet of the trap F1, condensed water is collected.
The production according to the scheme described operates in a perfectly continuous manner, the circulation of the suspensions and of steam being uninterrupted. As the operation is continuous, all flow and temperature settings can be made automatically; thus, for example, a control member, placed on the gas phase of the autoclave C1 (not shown), acts on the valve R regulating the passage of the suspension from the driver circuit to the regulators, so as to maintain constant the level of the suspension in the C1 autoclave.
Various adjustment and control devices make it possible to maintain the pressure of the gas phase of C1 at predetermined values, the end-of-attack temperatures, the levels in the expansion devices, as well as the evacuation of non-condensable gases which can arise, either during the attack or during the relaxation.