FR2587021A1 - PROCESS FOR RECOVERING SODIUM ALUMINATE CONTAINED IN RED SLUDGE - Google Patents
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Abstract
PROCEDE DE RECUPERATION SOUS FORME DE CRYOLITHE ET DE CHIOLITHE, PAR ATTAQUE A L'ACIDE FLUORHYDRIQUE DE L'ALUMINATE DE SODIUM CONTENU DANS LA LIQUEUR D'IMPREGNATION DES BOUES ROUGES AVANT REJET, RESULTANT DE L'ATTAQUE DE LA BAUXITE SELON LE PROCEDE BAYER. UNE PRECIPITATION QUANTITATIVE PAR L'ACIDE FLUORHYDRIQUE DE L'ALUMINE EN SOLUTION, MEME A TRES FAIBLE CONCENTRATION, EST POSSIBLE SOUS FORME DE CRYOLITHE SELON CERTAINES CONDITIONS OPERATOIRES QUI SONT ETUDIEES.PROCESS FOR RECOVERING IN THE FORM OF CRYOLITHE AND CHIOLITHE, BY ATTACK WITH HYDROFLUORIC ACID OF THE SODIUM ALUMINATE CONTAINED IN THE LIQUEUR OF IMPREGNATION OF THE RED SLUDGE BEFORE DISCHARGE, RESULTING FROM THE ATTACK OF THE BAUXITE PROCESS ACCORDING TO BAYON. QUANTITATIVE PRECIPITATION BY HYDROFLUORIC ACID OF ALUMINA IN SOLUTION, EVEN AT VERY LOW CONCENTRATION, IS POSSIBLE IN THE FORM OF CRYOLITH ACCORDING TO CERTAIN OPERATING CONDITIONS WHICH ARE STUDIED.
Description
PROCEDE DE RECUPERATION DE L'ALUMINATE DE SODIUM CONTENU DANSPROCESS FOR RECOVERING SODIUM ALUMINATE CONTAINED IN
LES BOUES ROUGESRED SLUDES
DOMAIN TBOMNIqUE L'invention concerne un procédé de récupération de l'aluminate de sodium TBOMNICAL DOMAIN The invention relates to a method for recovering sodium aluminate
présent dans la liqueur d'imprégnation des boues rouges issues du procédé Bayer. present in the impregnation liquor of red sludge from the Bayer process.
BXPOeEk43U, PROB[LiB Il est bien connu d'une manière générale, que les boues rouges, résidu insoluble de l'attaque de la bauxite selon le procédé Bayer, sont lavées par remise en suspension dans de l'eau, afin d'extraire la liqueur d'imprégnation constituée par de la solution concentrée d'aluminate de sodium. Les boues après lavage sont rejetées alors que les eaux de lavage enrichies en liqueur d'imprégnation sont réintroduites dans le circuit Bayer, généralement à l'étape de dilution de la BXPOeEk43U, PROB [LiB It is well known in general that red sludge, the insoluble residue of bauxite attack by the Bayer process, is washed by resuspension in water, in order to extract the impregnating liquor constituted by concentrated sodium aluminate solution. The sludge after washing is rejected while the wash water enriched with impregnating liquor is reintroduced into the Bayer circuit, generally at the dilution stage of the
liqueur d'aluminate de sodium provenant de l'attaque de la bauxite. sodium aluminate liquor from the attack of bauxite.
L'efficacité du lavage des boues rouges, souvent réalisé par lavage décantation à contre-courant, est fonction notamment du nombre de lavages ainsi que des volumes d'eau mis en jeu. Dans la mesure o l'on veut limiter la perte d'aluminate de sodium dans les boues avant rejet, il convient donc d'utiliser d'importants volumes d'eau de lavage qu'il est ensuite impossible de recycler directement dans le circuit Bayer, même conmme liqueur de dilution après attaque, sans une concentration préalable. Cette concentration est effectuée par évaporation, opération grosse consommatrice d'énergie pouvant dans le cas présent entraîner également une immobilisation prolongée de certaines installations et par suite limiter la capacité globale de la chaîne de production d'alumine. Pour l'homme de métier, il faut donc trouver le meilleur compromis, en terme économique, entre un gain de rendement matière et les surcoits d'exploitation The effectiveness of the washing of red sludge, often carried out by decanting washing against the current, depends in particular on the number of washes as well as the volumes of water involved. To the extent that one wants to limit the loss of sodium aluminate in the sludge before discharge, large volumes of wash water should therefore be used, which can not be recycled directly to the Bayer circuit, even as dilution liquor after attack, without prior concentration . This concentration is carried out by evaporation, a large energy-consuming operation which can in this case also lead to a prolonged immobilization of certain installations and consequently limit the overall capacity of the alumina production line. For the skilled person, it is therefore necessary to find the best compromise, in economic terms, between a gain in material yield and operating surcharges.
qu'il engendre en contrepartie.that it generates in return.
3 Dans une optique de meilleure valorisation des déchets de fabrication d'alumine selon le procédé Bayer, la demanderesse a étudié un procédé de préparation de à cryolithe et de chiolithe i partir de solutions d'aluminate de sodium tre diluée With a view to improving the recovery of alumina manufacturing waste according to the Bayer process, the applicant has studied a process for preparing cryolite and chiolite from sodium aluminate solutions to be diluted.
provenuant des eaux de lavage Smpr6nant les boue rouges avant rejet. originating from washing waters with red mud prior to discharge.
ART ANTMRIURART ANTMRIUR
Il est bien connu de produire des fluorures doubles de sodium et d'aluminium sous forme de cryolithe, AlF33NaF, et de chiolithe, AIF3, 5/3 NaF par action de l'acide fluorhydrique sur des solutions d'aluminate de sodium dont la concentration en alumine est au moins de 100 grammes par litre. Ces solutions sont généralement obtenues par redissolution d'alumine à trihydrate, gibbsite ou hydrargillite, dans une liqueur sodique concentrée et & une température voisine de 100C. Ce procédé est coûteux en riison de la nature des matières premières utilisées et de la consommation d'énergie, c'est pour cela que plusieurs méthodes de production de cryolithe de synthèse pr6conisent rutilisation de matières It is well known to produce double fluorides of sodium and aluminum in the form of cryolite, AlF33NaF, and chiolite, AIF3, 5/3 NaF by the action of hydrofluoric acid on sodium aluminate solutions whose concentration in alumina is at least 100 grams per liter. These solutions are generally obtained by redissolution of alumina with trihydrate, gibbsite or hydrargillite, in a concentrated sodium liquor and at a temperature close to 100C. This process is costly in terms of the nature of the raw materials used and the energy consumption, which is why several methods of producing synthetic cryolite advocate the use of materials.
premières de récupération comme le fluor et l'acide fluorhydrique. raw materials such as fluorine and hydrofluoric acid.
Ainsi, le brevet français 1 202 322 décrit un proc6d6 de récupération du fluor et de vapeurs d'acide fluorhydrique dans les gaz résiduels provenant notamment des cellules d'électrolyse de production d'aluminium. Le piégeage du' fluor est réalisé par lavage des gaz résiduels à l'eau. Le fluor absorb6 forme une solution diluée d'acide fluorhydrique qui est recyclée comme eau de lavage et s'enrichit progressivement jusqu'à une teneur pondérale en HF de 3 à 10 %. L'acide fluorhydrique dilué ainsi récupéré est ensuite mis en contact à chaud, soit directement avec une solution d'aluminate de sodium concentrée pour précipiter directement une cryolithe soit dans une première étape avec une suspension de trihydroxyde d'aluminium dans de l'eau pour former un trifluorure d'aluminium soluble dans la solution d'acide fluorhydrique qui est dans une deuxième étape neutralisée par une lessive alcaline concentrée pour précipiter la cryolithe. Les rendements de précipitation de cryolithe atteignent 90 % et peuvent être améliorés par addition de chlorure de sodium solide ou en solution très concentrée pour diminuer la solubilité des fluorures doubles de sodium et Thus, French Pat. No. 1,202,322 describes a method for recovering fluorine and hydrofluoric acid vapors in residual gases, in particular from aluminum production electrolysis cells. The entrapment of the fluorine is carried out by washing the residual gases with water. The absorbed fluorine forms a dilute solution of hydrofluoric acid which is recycled as washing water and progressively enriches to a weight content of HF of 3 to 10%. The diluted hydrofluoric acid thus recovered is then brought into hot contact, either directly with a concentrated sodium aluminate solution to directly precipitate a cryolite or in a first step with a suspension of aluminum trihydroxide in water to forming a soluble aluminum trifluoride in the hydrofluoric acid solution which is in a second step neutralized with a concentrated alkali liquor to precipitate the cryolite. Cryolite precipitation yields reach 90% and can be improved by addition of solid or highly concentrated sodium chloride to decrease the solubility of sodium double fluorides and
d'aluminium (brevet français 2 103 484. of aluminum (French patent 2,103,484.
Un processus réactionnel similaire est décrit dans le brevet français 2 075 063, qui se différencie, par le fait que le piégeage du fluor et des vapeurs d'acide fluorhydrique dans les gaz résiduels est réalisé par voie sèche, par la mise en A similar reaction process is described in French Pat. No. 2,075,063, which is distinguished by the fact that the trapping of fluorine and hydrofluoric acid vapors in the residual gases is carried out by the dry route, by the implementation of
contact directe des gaz avec des granulés d'aluminate de sodium. direct contact of the gases with sodium aluminate granules.
Ces procédés ont en commun d'utiliser comme matières premières pour combinaison avec le fluor ou l'acide fluorhydrique de récupération, des composés à l'état solide ou en solution concentrée pris dans le groupe de l'aluminate de These processes have in common to use as raw materials for combination with fluorine or hydrofluoric acid recovery, compounds in the solid state or in concentrated solution taken from the group of aluminum aluminate.
sodium, de la soude et du carbonate de sodium, du trihydroxyde d'aluminium. sodium, sodium hydroxide and sodium carbonate, aluminum trihydroxide.
Dans ces conditions, l'lntérêt économique de tels procédés est lié à la seule possibilité de récupération du fluor qui implique donc de se trouver sur un site Under these conditions, the economic interest of such processes is linked to the sole possibility of recovering fluorine, which therefore implies being on a site
de production ou d'utilisation de produits fluorés. production or use of fluorinated products.
OBJIET DE L'INVENTIONOBJECT OF THE INVENTION
Le proc6dé selon l'invention consiste à effectuer la précipitation de cryolithe et de chiolithe à partir d'une solution d'aluminate de sodium très diluée, dont la concentration en alumine peut descendre à moins de 1 g/litre avec un rapport de concentration Rp - A1203/Na20 compris entre 0, 35 et 0,6 dans lequel les concentrations respectives de A1203 en solution et Na2O en solution à l'état libre ou combiné sont exprimées en grammes par litre. Ladite solution d'aluminate de sodium diluée est mise en contact avec de l'acide fluorbydrique pour précipiter la cryolithe et la chiolithe à pH contr61é entre 3,5 et 9,5. Dans ces conditions, la précipitation de l'aluminium (à l'état d'alumine) sous forme de cryolithe devient quantitative et peut atteindre un rendement de 94 %, la perte correspondant sensiblement à la solubilité de la cryolithe dans les conditions de l'expérimentation. Apres séparation des phases solide et liquide par décantation ou centrifugation, la phase solide constituée de cryolithe et d'un peu de chiolithe dans la mesure ou Rp est compris entre 0,54 et 0,6, est séchée puis The process according to the invention consists in carrying out the precipitation of cryolite and of chiolite from a very dilute sodium aluminate solution, the alumina concentration of which can be less than 1 g / liter with a concentration ratio R.sub.p. - Al 2 O 3 / Na 2 O between 0.35 and 0.6 in which the respective concentrations of Al 2 O 3 in solution and Na 2 O in solution in the free or combined state are expressed in grams per liter. Said dilute sodium aluminate solution is contacted with hydrofluoric acid to precipitate the cryolite and the chiolite at controlled pH between 3.5 and 9.5. Under these conditions, the precipitation of aluminum (in the alumina state) in cryolite form becomes quantitative and can reach a yield of 94%, the loss corresponding substantially to the solubility of the cryolite under the conditions of the experimentation. After separation of the solid and liquid phases by decantation or centrifugation, the solid phase consisting of cryolite and a little chiolite in the measure where Rp is between 0.54 and 0.6, is dried then
calcinée en augmentant progressivement la température de 100' à 500'C. calcined by progressively increasing the temperature from 100 ° to 500 ° C.
Au cours de ses recherches, la demanderesse a effectué tout d'abord de nombreux prélèvements de boues rouges issues d'une chaîne industrielle de production d'alumine, juste avant leur rejet. Ces boues rouges sortant du dernier laveur à contre.courant ont été filtrées à froid pour en extraire les eaux d'imprégnation du dernier lavage. Dans le filtrat, la teneur en alumine variait dans un intervalle de concentration compris entre 3 et 6 g/litre alors que le Rp - A1203 g/l / Na20' restait compris entre 0,45 et 0,6 et cela pour des During her research, the Applicant first made many samples of red sludge from an industrial chain of alumina production, just before their rejection. This red mud leaving the last counter-current scrubber was filtered cold to extract the impregnation water from the last wash. In the filtrate, the alumina content varied within a concentration range of between 3 and 6 g / liter whereas the Rp-Al 2 O 3 g / l / Na 2 O 'remained between 0.45 and 0.6 and this for
conditions standard de lavage dans la chaîne industrielle. standard washing conditions in the industrial chain.
Pour l'homme de métier, une première constatation est la diminution importante du Rp de la liqueur Bayer qui après attaque, dilution et décantation, se situe enre 1 et 1,2 et chute aux environs de 0,5 dans les ius d'imprégnation des boues issus de la même liqueur mais contenant un aluminate de sodium fortement dilué par les lavages successifs. Cette dimunition de Rp est sans doute imputable à une rétrogradation d'une partie de l'alumine en solution sous forme de trihydrate d'alumine précipité dans les boues rouges par suite du changement de pH provoqué par les dilutions successives. Le fait de conserver un rapport de concentration Rp toujours voisin de 0,5 est intéressant pour précipiter directement par simple apport d'acide fluorhydrique une cryolithe puisque le rapport théorique AI/Na pour ce composé est de 0,39 et de 0,54 exprimé sous la For the skilled person, a first observation is the significant reduction in the Rp of the Bayer liquor, which after attack, dilution and decantation, is between 1 and 1.2 and drops to about 0.5 in the impregnation zones. sludge from the same liquor but containing a sodium aluminate strongly diluted by successive washings. This reduction of Rp is undoubtedly due to a retrogradation of a portion of the alumina in solution in the form of alumina trihydrate precipitated in red sludge as a result of the pH change caused by the successive dilutions. The fact of keeping a ratio of concentration Rp always close to 0.5 is interesting to precipitate directly by simply adding hydrofluoric acid cryolite since the theoretical ratio AI / Na for this compound is 0.39 and 0.54 expressed under the
forme Rp - A1203/Na20.Rp - Al 2 O 3 / Na 2 O form.
Dans le cas présent, le fait de traiter par HF des solutions contenant seulement 3 g/litre d'alumine pouvait constituer une impossibilité à la précipitation quantitative de la cryolithe. Au cours d'une nouvelle série d'essais toujours réalisés à partir de prélèvements effectués sur la chane industrielle, la demanderesse s'est efforcée de déterminer dans quelles conditions il était possible de précipiter quantitativement sous forme de cryolithe et de chiolithe In the present case, the fact of treating with HF solutions containing only 3 g / liter of alumina could constitute an impossibility to the quantitative precipitation of the cryolite. In a new series of tests still carried out from samples taken on the industrial chain, the applicant has endeavored to determine under which conditions it is possible to precipitate quantitatively in the form of cryolite and chiolite
l'alumine en solution, à des concentrations inférieures à 10 g/litre. alumina in solution, at concentrations below 10 g / liter.
C'est ainsi qu'après filtration d'une suspension de boues rouges après lavage, la liqueur constituant le filtrat avait une concentration de 3,6 g/litre en A1203 et de 7,3 g/l de Na20 correspondant donc à un Rp de 0,49. Sur différentes fractions de 1 litre de ladite liqueur, chauffée entre 80 et 90 C et agitée, des additions d'acide fluorbydrique en proportions variables pour faire varier le pH, ont permis d'obtenir différents précipités qui après filtration et séchage à 100-C ont été analysés. L'examen aux Rayons X a montré qu'il s'agissait dans tous les Thus, after filtration of a suspension of red sludge after washing, the liquor constituting the filtrate had a concentration of 3.6 g / liter of Al 2 O 3 and 7.3 g / l of Na 2 O, thus corresponding to a R 2 0.49. On different fractions of 1 liter of said liquor, heated between 80 and 90 C and agitated, additions of hydrofluoric acid in varying proportions to vary the pH, allowed to obtain different precipitates which after filtration and drying at 100-C have been analyzed. X-ray examination showed that it was in all
cas de cryolithe AIF3 3NaF bien cristallisée. case of cryolite AIF3 3NaF well crystallized.
Le tableau ci-après permet d'apprécier l'influence du pH sur le rendement de The table below shows the influence of pH on the performance of
précipitation de l'alumine sous forme de cryolithe. precipitation of alumina in the form of cryolite.
Tableau ITable I
A pH > 8, une proportion importante d'alumine reste en solution. At pH> 8, a large proportion of alumina remains in solution.
A ph < 5, la solubilité de la cryolithe en milieu acide augmente At pH <5, the solubility of cryolite in acidic medium increases
rendement de précipitation décroît. precipitation yield decreases.
A 5 < pH < 7, la précipitation d'A1203 sous forme de cryolithe est quasi quantitative, étant seulement limitée par la solubilité de la cryolithe en milieu aqueux, soit 0,58 g/1 représentant 0,25 gIl d'alumine et une perte de At <pH <7, the precipitation of Al 2 O 3 as a cryolite is almost quantitative, being only limited by the solubility of the cryolite in an aqueous medium, ie 0.58 g / l representing 0.25 g / l of alumina and loss of
rendement de précipitation de près de 7 %. precipitation yield of nearly 7%.
Les rendements de transformation de Na20 et HF en cryolithe sont un peu inférieurs à celui de l'alumine à PH 5-6 du fait de la légère surconsommation de The transformation yields of Na 2 O and HF into cryolite are a little lower than that of alumina at pH 5-6 because of the slight overconsumption of
HF pour neutraliser le petit excès de soude libre non combinée. HF to neutralize the small excess of uncombined free soda.
De la même façon, la limite inférieure acceptable de concentration en alumine dans les eaux de lavage des boues rouges a été recherchée en se plaçant dans la plage de pH la plus favorable, c'est-à-dire entre pH 5 et 7 pour obtenir un Similarly, the acceptable lower limit of alumina concentration in red sludge wash water was investigated within the most favorable pH range, ie between pH 5 and 7 to obtain a
rendement minimum de précipitation de cryolithe de 90 %. minimum yield of cryolite precipitation of 90%.
Par dilutions successives d'une liqueur provenant de la filtration de boues rouges et dont la concentration initiale en alumine était de 5,8 g/litre et Rp - 0,53, on a précipité à chaud par HF à un pH voisin de 6 de la cryolithe avec les résultats suivants: Essais sur fractions de 1 litre solution A1203-3,6 g/l Rp-0,49 HFg pH Rendt % cryolithe Rendt % Na2O Rendt % HF By successive dilutions of a liquor from the filtration of red sludge and whose initial concentration of alumina was 5.8 g / liter and Rp = 0.53, it was precipitated hot by HF at a pH of about 6%. cryolite with the following results: Tests on 1-liter fractions solution A1203-3.6 g / l Rp -0.49 HFg pH Rendt% cryolite Rendt% Na2O Rendt% HF
6,38 9,5 65 58 866.38 9.5 65 58 86
7,66 8,3 89 81 987.66 8.3 89 81 98
8,13 7 89 79 928.13 7 89 79 92
9,3 5,5 94 84 859.3 5.5 94 84 85
,4 3,5 91 82 75, 4 3.5 91 82 75
,4- ---, 4- ---
et leand the
Tableau 2Table 2
Le rendement de transformation d'alumine en cryolithe insoluble diminue de façon sensible à des concentrations inférieures à 3 g/litre d'A1203 pour tendre vers O lorsque l'on se rapproche, pour les très faibles concentrations, de la limite de solublité de la cryolithe dans les conditions de l'expérimentation. A titre indicatif, cette solubilité à 20'C est de 0,60 g/litre pour AIF3 3NaF équivalent The transformation yield of alumina into insoluble cryolite significantly decreases at concentrations of less than 3 g / liter of Al 2 O 3 to tend towards O when one approaches, for very low concentrations, the solubility limit of the cryolite in the conditions of the experiment. As an indication, this solubility at 20 ° C is 0.60 g / liter for AIF3 3NaF equivalent
à 0,25 g/litre d'A1203.at 0.25 g / liter of Al 2 O 3.
A noter enfin que l'acide fluorhydrique utilisé pour ces. essais était une solution industrielle de HF à 40 % en poids. Il est tout à fait possible d'employer des solutions d'acide fluorhydrique plus diluées provenant notamment de récupération, mais il convient que la teneur pondérale en HF ne soit pas inférieure à 5 % pour ne pas créer un effet de dilution supplémentaire pouvant réduire le rendement de précipitation lorsque la concentration en AI203 n'excède pas 3 Finally, note that the hydrofluoric acid used for these. tests was an industrial solution of HF at 40% by weight. It is quite possible to use more dilute hydrofluoric acid solutions, especially from recovery, but the weight content of HF should be not less than 5% in order not to create an additional dilution effect which can reduce the precipitation yield when the AI203 concentration does not exceed 3
g/litre dans la solution diluée d'aluminate de sodium. g / liter in the dilute solution of sodium aluminate.
Une dernière série d'essais de précipitation de cryolithe à froid a été effectuée dans le but de s'affranchir de l'opération coûteuse de réchauffage à 80/90'C de la solution diluée d'aluminate de sodium lors de l'addition d'acide fluorhydrique A final series of cold cryolite precipitation tests were carried out in order to overcome the costly reheat operation at 80/90 ° C of the diluted sodium aluminate solution upon addition of hydrofluoric acid
pour accélérer la précipitation de cryolithe et faciliter sa filtration. to accelerate the precipitation of cryolite and facilitate its filtration.
A partir de la même liqueur (A1203 - 5,8 g/l;Rp - 0,53) additionnée d'acide fiuorrhydrique 40-%en poids jusqu'à pH - 6, l'on a précipité sans chauffer une cryolithe qui décantait lentement. Par centrifugation les jus clairs ont pu être facilement séparés de la phase solide constituée par une boue contenant 42 % de cryolithe qui a été séchée à 100-C puis calcinée. Le rendement de Concentration A1203 g/litre Rendement % cryolithe From the same liquor (Al 2 O 3 - 5.8 g / l; Rp - 0.53) added with 40 wt% hydrofluoric acid to pH = 6, a precipitating cryolite was precipitated without heating. slowly. By centrifugation the clear juices could be easily separated from the solid phase constituted by a sludge containing 42% of cryolite which was dried at 100 ° C. and then calcined. Concentration yield A1203 g / liter Yield% cryolite
,8 94, 8 94
3,6 943.6 94
0,72 750.72 75
0,48 510.48 51
0,36 90.36 9
transformation d'alumine en cryolithe insoluble était comme précédemment très transformation of alumina into insoluble cryolite was as before very
voisin de 94 %.close to 94%.
A partir de ces différents essais, il s'est donc avéré possible de précipiter à froid et quantitativement sous forme de cryolithe, par addition d'acide fluorhydrique à pH contrôlé (5-7), l'aluminate de sodium contenu dans les eaux d'imprégnation des boues rouges avant rejet et cela à des concentrations en From these different tests, it has therefore proved possible to precipitate cold and quantitatively in the form of cryolite, by addition of hydrofluoric acid at controlled pH (5-7), the sodium aluminate contained in the water of impregnation of the red sludge before rejection and that at concentrations in
alumine inférieures à 10 g/litre et pouvant même atteindre moins de 3 g/litre. alumina less than 10 g / liter and may even reach less than 3 g / liter.
La description par étapes successives du procédé de récupération selon The description in successive stages of the recovery process according to
l'invention, de l'aluminate de sodium contenu dans les boues rouges avant rejet, the invention, sodium aluminate contained in the red sludge before discharge,
sera mieux comprise à partir d'un schéma général représenté par la figure 1. will be better understood from a general diagram represented by FIG.
Selon cette figure, la suspension de boues rouges L1 issue du dernier laveur According to this figure, the sludge suspension L1 from the last scrubber
d'un circuit Bayer est filtrée au poste A. La phase solide S1 constituée par le. a Bayer circuit is filtered at station A. The solid phase S1 constituted by the.
gâteau de boues rouges contenant 20 à 30 % d'humidité et jeté alors que la phase liquide L2 après avoir subi une filtration de sécurité au poste B pour éliminer les fines particules solides 82, donne une liqueur claire L3 qui est ensuite neutralisée à pH contrôlé entre 5 et 6 par une solution d'acide fluorhydrique industrielle L4 pour précipiter la cryolithe poste C. La suspension L5 qui en résulte est ensuite centrifugée au poste D pour séparer la phase liquide L6 qui est rejetée, de la phase solide S3 constituée par le gâteau humide red sludge cake containing 20 to 30% moisture and discarded while the liquid phase L2 after having undergone safety filtration at station B to remove the fine solid particles 82, gives a clear liquor L3 which is then neutralized at controlled pH between 5 and 6 by a solution of industrial hydrofluoric acid L4 to precipitate cryolite C. The resulting suspension L5 is then centrifuged at station D to separate the liquid phase L6 which is rejected, the solid phase S3 constituted by the wet cake
de cryolithe qui est séché et calciné au poste E pour donner de la cryolithe S4. cryolite which is dried and calcined at the station E to give cryolite S4.
Ces conditions de mise en oeuvre ont été vérifiées dans l'exemple d'application industrielle suivant These conditions of implementation have been verified in the following example of industrial application
EXEMPLE D'APPLICATIONEXAMPLE OF APPLICATION
117,5 m3 de boues rouges prélevées à la sortie du dernier laveur d'une chatne industrielle, et contenant 450 g/litre de matière sèche en suspension ont été filtrés. Alors que le gâteau humide représentant environ 52,9 tonnes de matières solides a été jeté, le filtrat après une deuxième filtration pour clarification des jus représentait un volume de 72,5 m3 d'une solution diluée d'aluminate de sodium contenant 3,6 g/litre de A1203 et 7,3 g/litre de Na2O, soit un Rp de 0,49. La quantité d'alumine en solution était donc de 261 kg représentant 138,17 kg d'aluminium qui a été précipité sous forme de cryolithe à température ambiante et à pH contr6lé entre 5 et 6 par addition lente, de 1,46 m3 de solution industrielle de HF & 40 % en poids, soit 1686 kg de solution contenant 117.5 m3 of red sludge taken at the outlet of the last washer of an industrial cat, and containing 450 g / liter of dry matter in suspension were filtered. While the wet cake representing about 52.9 tonnes of solids was discarded, the filtrate after a second juice clarification filtration represented a volume of 72.5 m3 of a dilute 3.6% sodium aluminate solution. g / liter of Al 2 O 3 and 7.3 g / liter of Na 2 O, which is an Rp of 0.49. The quantity of alumina in solution was therefore 261 kg representing 138.17 kg of aluminum which was precipitated in the form of a cryolite at room temperature and at a pH controlled between 5 and 6 by slow addition of 1.46 m 3 of solution. HF & 40% by weight, ie 1686 kg of solution containing
674,4 kg de HF (équivalent à 640,7 kg de fluor). 674.4 kg of HF (equivalent to 640.7 kg of fluorine).
La réaction de précipitation a été effectuée par mélange, en continu, des constituants dosés arrivant à la base d'un premier réacteur agité communiquant par débordement avec un deuxième réacteur agité o était effectué le contrôle du pH et éventuellement l'ajustement du débit d'acide fluorhydrique dans le The precipitation reaction was carried out by continuous mixing of the metered components arriving at the base of a first stirred reactor communicating by overflow with a second stirred reactor where the pH control was carried out and possibly the adjustment of the flow rate. hydrofluoric acid in the
réacteur de tête.head reactor.
A la sortie, toujours par débordement de ce deuxième réacteur, la suspension a été envoyée dans une cuve de stockage de grande capacité, faiblement agitée et pour alimenter une centrifugeuse. En effet, en raison des difficultés de séparation de la phase solide de cryolithe, par simple décantation, la suspension At the outlet, always by overflow of the second reactor, the suspension was sent to a storage tank of large capacity, slightly agitated and to feed a centrifuge. Indeed, because of the difficulties of separation of the solid phase of cryolite, by simple decantation, the suspension
a été centrifugée et un filtrat de jus clairs d'environ 72 m3 contenant A1203 - was centrifuged and a clear juice filtrate of about 72 m3 containing A1203 -
0,25 g/l,. Na2O - 1,17 g/l et HF - 1,40 g/i a été 6éliminé. Le gâteau d'insolubles contenant plus de 50 % d'humidité a été séché à 100'C puis calciné à 500'C. Le poids de cryolithe ainsi récupéré était de 1002 kg. L'examen, par diffraction aux 0.25 g / l ,. Na2O - 1.17 g / l and HF - 1.40 g / l was removed. The insoluble cake containing more than 50% moisture was dried at 100 ° C and then calcined at 500 ° C. The weight of cryolite thus recovered was 1002 kg. Examination, by diffraction
Rayons X, a montré qu'il s'agissait de cryolithe bien cristallisée. X-rays, showed that it was well crystallized cryolite.
Bilan matières 1. Rendement de transformation A1203 en cryolithe Poids théorique de cryolithe AIF3 3NaF précipité A partir de 138,17 kg Material balance 1. Conversion efficiency A1203 into cryolite theoretical weight of cryolite AIF3 3NaF precipitated From 138.17 kg
d'aluminium: 1074,65 kg.of aluminum: 1074.65 kg.
Poids réellement obtenu: 1002 kg - Perte 72,65 kg. Actual weight obtained: 1002 kg - Loss 72.65 kg.
Rendement: 93,2 %.Yield: 93.2%.
Ce résultat confirme les essais laboratoire, et est corroboré par la perte contrôlée à partir des rejets 72000 litres x 0,25 g - 18 kg d'alumine This result confirms the laboratory tests, and is corroborated by the controlled loss from the discharges 72000 liters x 0.25 g - 18 kg of alumina
représentant 74 kg de cryolithe.representing 74 kg of cryolite.
2. Rendement de transformation de Na20 en cryolithe Quantité de Na2O mise en jeu: 72500 x 7,3 - 529,25 kg représentant 392,67 kg de Na en solution. La quantité théoriquement 2. Yield of transformation of Na 2 O into cryolite Amount of Na 2 O put into play: 72500 x 7.3 - 529.25 kg representing 392.67 kg of Na in solution. The quantity theoretically
combinée dans 1074,65 kg de cryolithe est de 353,13 kg soit 93 %. combined in 1074.65 kg of cryolite is 353.13 kg or 93%.
La quantité réellement combinée dans 1002 kg de cryolithe est de 329,25 kg soit 83,8 %. La perte de 392,67 - 329,25 - 63,42 kg de Na repésentant 85,47 de Na20 est bien transformée par le contrôle des pertes dans les rejets à savoir 72000 x The actual amount combined in 1002 kg of cryolite is 329.25 kg or 83.8%. The loss of 392.67 - 329.25 - 63.42 kg of Na representing 85.47 Na 2 O is well transformed by the control of the losses in the discharges ie 72000 x
1,17 - 84,24 kg de Na2O.1.17 - 84.24 kg of Na2O.
3. Rendement de transformation de HF en cryolithe La quantité réelle de HF mise en jeu est de 674,4 kg soit 640,7 de fluor. La quantité de fluor réellement combinée dans 1002 kg de cryolithe est de 3. Yield of transformation of HF into cryolite The actual amount of HF involved is 674.4 kg or 640.7 of fluorine. The amount of fluorine actually combined in 1002 kg of cryolite is
543,94 kg.543.94 kg.
Le rendement est donc de 84,9 %.The yield is therefore 84.9%.
L'excès de fluor de 640,7 - 543,94 - 96,76 kg ou 101,85 kg de HF correspond The excess fluorine of 640.7 - 543.94 - 96.76 kg or 101.85 kg of HF corresponds to
bien là aussi à la quantité perdue dans les rejets à savoir 72000 x 1,40 - well there also to the quantity lost in the discharges namely 72000 x 1.40 -
,8 kg de HF., 8 kg of HF.
lethe
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