FR2870535A1 - Perfectionnement au procede bayer de production de trihydrate d'alumine par attaque alcaline de bauxite, ledit procede comportant une etape de predessilicatation - Google Patents

Abstract

Procédé Bayer, comportant le broyage (L, B) puis l'attaque (N2, A) d'une bauxite par mise en contact avec une liqueur d'aluminate de sodium (20b, 120b). L'attaque conduisant à la formation d'une suspension (3a, 103) qui est ensuite traitée pour séparer les résidus insolubles (5a, 105a) de la liqueur d'aluminate de sodium. La liqueur est ensuite décomposée (D) puis recyclée comme liqueur d'attaque (20, 120) après avoir été séparée du trihydrate d'alumine (11, 111) précipité au cours de la décomposition et concentrée par évaporation (E). Le procédé comprend un traitement de prédessilicatation (P) au cours duquel la bauxite broyée est, avant attaque, mise en contact avec une solution sodique aqueuse, caractérisé en ce qu'on utilise pour ledit traitement de prédessilicatation une solution sodique aqueuse (30, 130) dont la teneur en carbonates, en sulfates et éventuellement en chlorures, exprimée en pourcentage par rapport à la concentration en soude caustique est inférieure à la moitié de la teneur en impuretés correspondantes de la liqueur décomposée (8,108).

Description

PERFECTIONNEMENT AU PROCEDE BAYER DE PRODUCTION DE TRIHYDRATE

D'ALUMINE PAR ATTAQUE ALCALINE DE BAUXITE, LEDIT PROCEDE

COMPORTANT UNE ETAPE DE PREDESSILICATATION

DOMAINE TECHNIQUE

L'invention concerne un procédé de fabrication de trihydrate d'alumine par attaque alcaline de bauxite selon le procédé Bayer, comportant le broyage puis l'attaque de ladite bauxite broyée par mise en contact avec une liqueur d'aluminate de sodium, l'attaque conduisant à la formation d'une suspension que l'on traite pour séparer les résidus insolubles de la liqueur d'aluminate de sodium, la liqueur d'aluminate ainsi obtenue étant ensuite décomposée puis recyclée comme liqueur d'attaque après avoir été séparée du trihydrate d'alumine précipité au cours de la décomposition. L'invention concerne plus particulièrement un procédé permettant de réduire la teneur en silice dissoute dans la liqueur d'aluminate circulant dans la chaîne Bayer.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Le contrôle de la teneur en silice dissoute dans la liqueur d'aluminate est essentiel pour éviter l'entartrage des canalisations du circuit Bayer et maîtriser la pureté du trihydrate produit. Suivant la nature de la bauxite traitée, ce contrôle doit être effectué avec une plus ou moins grande vigilance. Paradoxalement, c'est avec les bauxites ayant une faible teneur en silice réactive que ce contrôle s'avère être le plus délicat à mener.

Un premier type de dessilicatation est effectué sur la totalité de la liqueur elle- même. On l'effectue par exemple juste après l'attaque avec un temps de séjour suffisant pour que la quantité de silice dissoute atteigne un seuil critique de sursaturation, ce qui amorce la réaction de dessilicatation par précipitation de composés siliceux et conduit ainsi à un abaissement de la concentration en silice dans la liqueur à un niveau acceptable juste avant la séparation des résidus insolubles. On peut également l'effectuer avant l'attaque, en introduisant localement des germes de précipitation: par exemple, dans le procédé décrit par US 6 086 834 (ALCAN), où la liqueur doit traverser un lit composé d'un mélange de sable et de sodalite ou encore dans celui décrit dans la demande française n 03 11909 (ALUMINIUM PECHINEY), où un composé à base de calcium, comportant typiquement des hydrogrenats, est introduit dans la liqueur d'aluminate en amont d'échangeurs de chaleur.

ro Un deuxième type de dessilicatation, appelé prédessilicatation, est effectué avant attaque sur une faible partie de la liqueur, qui est dirigée vers le broyage par voie humide de la bauxite. La silice contenue dans la bauxite est dissoute dans cette aliquote de liqueur, qui atteint rapidement un seuil de sursaturation. Il en résulte une précipitation de produits appelés DSP ("dessilication products') qui sont ensuite éliminés avec les résidus insolubles de l'attaque de la bauxite. La prédessilicatation permet ainsi d'agir directement sur les composants de la bauxite introduits dans le Bayer mais, contrairement aux traitements du premier type, elle ne peut pas être utilisée efficacement pour diminuer rapidement la teneur en silice de la liqueur en un endroit précis du Bayer. C'est pourquoi, en général, on combine les deux types de traitement de dessilicatation sur un même Bayer.

La présente invention concerne un perfectionnement du traitement de prédessilicatation.

Le traitement de prédessilicatation peut être considéré comme un traitement préventif, effectué sur la bauxite entrant dans le Bayer. Toutefois, l'efficacité d'un tel traitement ne s'avère que s'il permet d'éviter que la liqueur avant décomposition atteigne un certain seuil de concentration critique en silice dissoute - typiquement un ratio silice / soude caustique voisin de 0,7 % pour les usines ayant une concentration en soude caustique d'environ 155 g/I (nous 2870535 3 noterons par la suite de tels ratios rapportés au poids de soude caustique "% ctq" ou, en l'occurrence, "% S102 ctq") - ce qui permet de maîtriser notamment la pureté du trihydrate produit.

Or on s'est aperçu que les traitements de prédessilicatation préconisés par les différents documents de l'art antérieur, bien qu'apparemment efficaces, ne permettaient pas, dans certaines circonstances, d'atteindre une teneur en silice dissoute suffisamment basse dans la liqueur.

lo Une prédessilication parfaite consisterait à transformer toutes les phases siliceuses solubles de la bauxite (kaolinite par exemple) en une phase (DSP) la plus stable possible dans les conditions d'attaque. De cette manière, la concentration en silice de la liqueur en sortie attaque serait au maximum équivalente à celle de la solubilité du DSP (solubilité comprise entre 0.5 et 0.9% ctq en fonction des conditions d'attaque). Toutefois, dans l'article "Effect of Predesilication and Digestion Conditions on Silica Level in Bayer Liquor - Light Metals 2004 TMS,2004", les auteurs (E.TIZON, Ph. CLERIN, B. CRISTOL) ont mis en évidence que les phases supposées insolubles (DSP) créées pendant la prédessilicatation ne sont en fait pas toutes stables dans les conditions d'attaque, surtout pour les temps de séjour typiquement utilisés dans l'industrie (6 à 10 h), et que leur dissolution au cours de l'attaque peut finalement participer à l'augmentation de la teneur en silice dissoute dans la liqueur. Ainsi, dans certaines conditions, la prédessilicatation telle que réalisée actuellement ne permet pas de contrôler efficacement la teneur en silice dissoute dans la liqueur d'aluminate en sortie attaque.

Il a également été montré que la solubilité du DSP augmente fortement lorsque la concentration en alumine augmente. Ainsi, cette perte d'efficacité de la prédessilicatation peut notamment conduire à des pertes de production à l'attaque (concentration en alumine limitée par la concentration en silice).

PROBLEME POSE

La demanderesse a donc cherché, dans le but d'augmenter l'efficacité de la prédessilicatation, un procédé qui permettrait de réduire la solubilité du DSP formé tout en assurant une transformation maximum des phases siliceuses solubles en DSP.

OBJET DE L'INVENTION lo Un premier objet de l'invention est un procédé de fabrication de trihydrate d'alumine par attaque alcaline de bauxite selon le procédé Bayer, comportant le broyage puis l'attaque de ladite bauxite broyée par mise en contact avec une liqueur d'aluminate de sodium, l'attaque conduisant à la formation d'une suspension qui est ensuite traitée pour séparer les résidus insolubles de la liqueur d'aluminate de sodium, ladite liqueur d'aluminate ainsi obtenue étant ensuite décomposée puis recyclée comme liqueur d'attaque après avoir été séparée du trihydrate d'alumine précipité au cours de la décomposition, ledit procédé Bayer comprenant un traitement de prédessilicatation au cours duquel la bauxite broyée est, avant attaque, mise en contact avec une solution sodique aqueuse, caractérisé en ce qu'on utilise pour ledit traitement de prédessilicatation une solution sodique aqueuse dont la teneur en carbonates et en sulfites ou sulfates, exprimée par rapport à la concentration en soude caustique, est inférieure à la moitié de la teneur en impuretés correspondantes de la liqueur décomposée.

La teneur en carbonates et en sulfites ou sulfates est exprimée indépendamment des cations associés. Par exemple, la teneur en carbonates peut être exprimée en terme de poids de COs par unité de volume. Rapportée à la concentration caustique exprimée en terme de poids de Na2O par unité de volume, nous la noterons "% CO3 ctq". De même, la teneur en sulfites ou sulfates peut être exprimée en terme de poids de SO3 par unité de volume.

Rapportée à la concentration caustique exprimée en terme de poids de Na2O par unité de volume, nous la noterons t% SO3 ctq". Les concentrations en impuretés carbonates et sulfates ou sulfites des liqueurs Bayer dépendent de la nature des bauxites attaquées, c'est pourquoi il est difficile de définir des concentrations critiques en impuretés par des valeurs absolues. L'important est d'éviter la présence de ces impuretés, ou du moins d'en diminuer sensiblement la quantité, à l'étape de la chaîne Bayer où elles risquent d'être les plus nuisibles. Typiquement, pour une chaîne Bayer ayant une liqueur décomposée contenant 12 % 003 ctq et 2 % SO3 ctq, la teneur en impuretés de la solution o sodique aqueuse utilisée pour la prédessilicatation doit avoir une concentration en carbonates inférieure à 6 % 003 ctq et en sulfates ou sulfites inférieure à 1% SO3 ctq.

En observant avec minutie les nombreux produits précipités apparaissant au cours d'un traitement de prédessilicatation, la demanderesse a constaté avec surprise que, parmi les DSP obtenus, les composés appartenant à la famille des sodalites n'étaient en fait pas tous aussi stables que le suggérait la littérature spécialisée. Elle a notamment observé que les sodalites étaient d'autant plus stables à l'attaque qu'elles contenaient moins d'ions de type carbonates, sulfates ou sulfites et plus d'ions aluminates.

Les sodalites formées sont représentées avec la formule générale suivante: Na2O 2SiO2 AI2O3 1 /3(Na2Y) Y représentant CO32-, SO42- ou SO32-, ou encore 201- ou 2AI(OH)4- A une mole de silice correspond un sixième de mole Na2Y, qui se comporte comme une "cage" emprisonnant un ion carbonate, sulfate ou sulfite, ou encore deux ions chlorures ou aluminates.

La demanderesse a constaté que la stabilité des sodalites au cours de 30 l'attaque pouvait dépendre fortement de la nature des ions provenant de la 2870535 -6- solution aqueuse utilisée pour le traitement de prédessilicatation et piégés par les cages Na2Y. Les sodalites comprenant des ions aluminates sont les plus stables. Celles comprenant des ions carbonates et/ou des ions sulfates ou sulfites sont les moins stables. Dans une moindre mesure, les ions chlorures ont également une influence négative sur la stabilité de la sodalite au cours de l'attaque.

Une modalité préférée de l'invention consiste à utiliser pour la prédessilicatation une solution sodique aqueuse dont la teneur en chlorures est également inférieure à la moitié de la teneur en chlorures de la liqueur décomposée. La teneur en chlorures peut être exprimée en terme de poids de CI par unité de volume. Rapportée à la concentration caustique exprimée en terme de poids de Na2O par unité de volume, nous la noterons '% Cl ctq". Typiquement, pour une chaîne Bayer ayant une liqueur décomposée contenant 4 % Cl ctq, la teneur en chlorures de la solution sodique aqueuse utilisée pour la prédessilicatation doit être inférieure à 2% Cl ctq.

La liqueur d'aluminate Bayer a une teneur en impuretés (% SO3 ctq, % CO3 ctq ou % Cl ctq) quasiment identique quelle que soit son point de prélèvement (avant attaque, après attaque ou après dilution). Les variations dans le temps de ces teneurs peuvent être dues à un changement de la qualité bauxite (principale entrée d'impuretés dans le cycle) ou à une modification des pertes en soude soluble (principale sortie des impuretés du cycle). Un suivi hebdomadaire est souvent suffisant pour relever un changement éventuel de ces teneurs en impuretés qui, pour une usine donnée, varient assez peu dans le temps.

Jusqu'à présent, la solution sodique aqueuse utilisée pour la prédessilicatation était traditionnellement une aliquote de la liqueur d'aluminate décomposée.

3o Dans le cadre de la présente invention, ladite aliquote de liqueur décomposée peut être avantageusement remplacée par une solution aqueuse pure d'hydroxyde de sodium diluée avec une eau dont la teneur en impuretés est contrôlée. Cette eau peut idéalement provenir des condensats issus de l'évaporation de l'eau dans les étapes d'évaporation ou d'attaque; elle peut être également de l'eau chaude issue de la purge des chaudières de l'usine ou encore de l'eau brute. L'aliquote de liqueur décomposée peut également être remplacée par une solution sodique provenant du mélange d'une solution aqueuse pure d'hydroxyde de sodium avec une liqueur d'aluminate prélevée en un point du circuit Bayer où elle possède le moins possible d'impuretés, typiquement du clair issu du procédé de caustification qui est souvent réalisé o sur un clair de lavage des boues ayant une concentration en soude caustique de 30 à 60 g/I - typiquement du clair de premier laveur - ou sur un clair de lavage de l'hydrate. Ces clairs ont pour la plupart un niveau en impuretés exprimé en % ctq identique mais ils ont l'avantage d'avoir également une concentration en soude caustique plus faible (50-70 g/I au lieu de 160- 180 g/I) que la liqueur décomposée, ce qui permet de limiter la quantité globale d'impuretés introduites à la prédessilicatation. Le clair issu du procédé de caustification a de plus l'avantage d'avoir une teneur en carbonates plus faible que celle du reste du cycle (entre 4 et 8 % Cos ctq). Dans le cadre de la présente invention, on peut également utiliser une aliquote de liqueur décomposée mais débarrassée, en totalité ou partiellement, des impuretés qu'elle contient, typiquement des ions carbonates, sulfates ou sulfites et éventuellement des chlorures par un traitement spécifique de purification comme la filtration membranaire ou la précipitation.

Une combinaison d'un mélange de plusieurs de ces liqueurs est également possible (soude pure, eau, liqueur sodique avec peu d'impuretés, liqueur décomposée, etc..) Dans la pratique, la solution sodique aqueuse utilisée pour le traitement de 3o prédessilicatation est souvent également utilisée pour le broyage humide de la bauxite: une première aliquote est prélevée pour le broyage de la bauxite et la 2870535 -8 seconde aliquote est ajoutée à l'ensemble ainsi broyé de façon à obtenir une suspension à forte teneur en matière sèche, typiquement comprise entre 300g/I et 1500g/I. Si la solution utilisée lors du broyage humide est différente de celle ajoutée lors de la prédessilication, on choisira, selon l'invention, l'une et l'autre de telle sorte que leur mélange - réalisé au début de la prédessilicatation - ait une teneur - exprimée par rapport à la concentration caustique - en carbonates, sulfites ou sulfates, et éventuellement chlorures, inférieure à la moitié de la teneur en impuretés correspondantes de la liqueur décomposée.

Io Typiquement, le traitement de prédessilicatation consiste à mettre, avant attaque, la bauxite broyée et une solution sodique aqueuse dont la concentration caustique est comprise entre 60 g Na2O/I et 220 g Na2O/I, de préférence entre 60 g Na2O/I et 180 g Na2O/I. Un caustique minimum en fin de prédessilicatation situé, suivant la bauxite attaquée, entre 60 g Na2O/I et 140 g Na2O/I est recommandé pour obtenir une sodalite la plus stable possible (au delà de ce caustique minimum, la stabilité de la sodalite ne dépend plus du caustique). La suspension résultant du mélange de la bauxite broyée et de la solution sodique aqueuse est maintenue pendant une durée inférieure à 24 heures, typiquement comprise entre 1 et 24 heures, de préférence entre 5 et 24 heures, à une température comprise entre 80 C et 150 C. De préférence, la quantité de solution sodique aqueuse est ajustée pour que la teneur en matière sèche de ladite suspension soit comprise entre 800 et 1500 g/I. Pour les fortes teneurs en matière sèche, il est possible d'ajouter un additif permettant de réduire la viscosité de la suspension, tel que l'additif DREWO (marque déposée).

Plus particulièrement dans le cas où la solution sodique aqueuse provient d'un mélange avec une aliquote de liqueur Bayer, une concentration en matière sèche la plus élevée possible (dans la limite des contraintes de viscosité et de caustique minimum) est souhaitable de manière à limiter l'introduction d'impuretés à la prédessilicatation.

Dans une modalité préférée de l'invention, la solution aqueuse utilisée pour le traitement de prédessilicatation est obtenue par dissolution de soude pure du commerce dans une eau (sodique ou non) suffisamment pauvre en carbonates et sulfates ou sulfites, et éventuellement en chlorures, pour que les teneurs finales recommandées dans le cadre de l'invention soient respectées.

A l'heure actuelle, de l'hydroxyde de sodium (soude pure du commerce) est apporté en une quantité telle qu'elle compense les pertes en soude (soude ro contenue dans les résidus insolubles mis en décharge, soude contenue dans l'hydrate d'alumine produit et soude contenue dans les sorties liquides du cycle Bayer). Cet hydroxyde de sodium est traditionnellement introduit dans la liqueur d'aluminate, directement ou indirectement, en sortie d'évaporation. L'introduction indirecte d'hydroxyde de sodium consiste par exemple à utiliser la r5 liqueur provenant du décolmatage des décomposeurs ou de certains filtres (filtre de sécurité par exemple). En effet, les parois des décomposeurs s'enrochent, certains filtres se colmatent au cours du temps et il faut régulièrement les démonter pour nettoyage. Si on utilise une solution aqueuse pure d'hydroxyde de sodium pour enlever les croûtes d'hydrate qui s'y sont déposées, la liqueur résultant du traitement, enrichie en alumine dissoute, peut être versée ensuite dans la liqueur d'aluminate. On avait donc l'habitude de verser l'hydroxyde de sodium, directement ou après traitement de décolmatage, dans la liqueur d'aluminate après concentration par évaporation et, selon cette modalité de l'invention, au lieu de la verser dans la liqueur d'aluminate après évaporation, on l'utilise directement pour la prédessilicatation.

Dans le cas où l'hydroxyde de sodium est d'abord utilisé pour nettoyer les décomposeurs ou certains filtres, le nouveau procédé est un peu moins 3o efficace car la dissolution des croûtes entraîne une contamination de la soude par les impuretés présentes dans la liqueur d'imprégnation des croûtes. D'autre 2870535 -lo- part, pour certaines bauxites, il peut y avoir un intérêt à utiliser une liqueur de prédessilicatation avec une teneur en alumine dissoute rapportée à la concentration caustique (ratio Rp dont la définition est détaillée dans l'exemple 1) la plus faible possible de manière à accroître la dissolution de la gibbsite durant la prédessilicatation, ce qui permet de favoriser l'accessibilité du kaolin et sa transformation en DSP (cf. fin de l'exemple 2). La dissolution des croûtes faisant augmenter le Rp, elle peut donc être défavorable par rapport à un procédé où la soude pure est injectée directement, mais elle reste toujours favorable par rapport à un procédé classique. io

Selon l'invention, on peut utiliser maintenant cet hydroxyde de sodium pour la prédessilicatation. On déplace le point d'injection de la soude pure (ou de la liqueur de décolmatage) en le mettant en alimentation (totale ou partielle) de la solution sodique aqueuse destinée au traitement de prédessilicatation.

Encore faut-il que la quantité de soude pure nécessaire pour dessilicater la bauxite coïncide avec la quantité de soude nécessaire pour compenser les pertes en soude du circuit Bayer. Malheureusement, ce cas ne se présente en général pas avec une attaque atmosphérique, moyenne pression, ou haute pression simple, car la quantité de soude nécessaire pour compenser les pertes est sensiblement plus faible que celle correspondant au flux de solution sodique aqueuse utilisée pour la prédessilication. Toutefois, cette modalité préférée de l'invention peut s'appliquer avantageusement au moins dans les trois cas suivants: Cas 1: Attaque avec sweetening Lors d'une attaque haute pression incluant un sweetening, il est généralement possible de prédessilicater totalement la bauxite à sweetening avec la soude pure. Le sweetening est un procédé - décrit par exemple dans le brevet européen EP 0 960 069 (ALUMINIUM PECHINEY) - qui concerne plus particulièrement l'attaque alcaline selon le procédé Bayer de bauxites à monohydrate d'alumine (boehmite ou diaspore), dans lequel on augmente la sursaturation de la liqueur en alumine par un apport de bauxite à trihydrate d'alumine (gibbsite), celle-ci étant introduite après broyage humide dans la suspension issue de l'attaque à haute température de la bauxite à monohydrate. Dans le cadre de la présente invention, l'aliquote de liqueur utilisée pour le broyage humide et la prédessilicatation de la bauxite à gibbsite est remplacée par une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium, obtenue par dissolution de soude pure du commerce dans une eau suffisamment pauvre en carbonates et sulfates ou sulfites, et éventuellement en chlorures.

7o Autrement dit, il s'agit d'un procédé Bayer incluant une attaque avec sweetening dans lequel la totalité de la soude pure - qui est introduite dans le circuit dans le but de compenser les pertes en soude - sert à alimenter la solution aqueuse utilisée pour le traitement de prédessilicatation de la bauxite à sweetening, la liqueur décomposée étant, elle, essentiellement redirigée directement, après évaporation, vers l'attaque principale.

L'application de l'invention à l'attaque avec sweetening est particulièrement intéressante. Ce procédé permet en effet d'atteindre des concentrations en soude et en alumine en sortie attaque particulièrement élevées qui, en contre partie, ont tendance à donner au DSP "stable" (la sodalite) une solubilité supérieure au niveau silice acceptable en sortie attaque. En diminuant les impuretés susceptibles de "polluer" la sodalite obtenue, on obtient ainsi un DSP beaucoup plus stable en sortie attaque et donc un niveau en silice plus bas dans la liqueur.

Cas 2: Mise en place d'une nouvelle unité d'attaque dans une installation existante Lors de la mise en place d'une nouvelle unité d'attaque et en particulier pour les attaques à forte productivité (forte concentration en soude et en alumine entraînant des niveaux de silice élevés) dans une usine existante, il est possible de réaliser la totalité de la prédessilicatation de la nouvelle ligne d'attaque avec la soude neuve ou la liqueur de décolmatage de l'usine, c'est-à-dire de l'ensemble de l'installation.

Cas 3: Application temporaire dans une installation ancienne Ce procédé peut être utilisé ponctuellement (typiquement une semaine) dans une usine existante, pour un procédé standard (un seul type d'attaque) ou plus complexe (sweetening ou attaque parallèle à une attaque principale). Une telle mise en oeuvre ponctuelle permet de réduire temporairement le niveau silice de la liqueur, en prévention ou comme moyen permettant de sortir d'une ro crise de précipitation de silice à la décomposition ou d'entartrage important dans les échangeurs ou à l'évaporation.

La figure 1 illustre des cinétiques de dissolution de la silice au cours de l'attaque avec des sodalites synthétisées dans des conditions de prédessilicatation différentes, à savoir en utilisant une solution sodique aqueuse utilisée contenant plus ou moins d'impuretés.

La figure 2 schématise les étapes d'une modalité particulière du procédé selon l'invention, mise en oeuvre dans le cadre du perfectionnement de l'attaque 20 avec sweetening décrite par EP 0 960 069.

La figure 3 illustre trois cinétiques de dissolution de la silice au cours de l'attaque avec sweetening schématisée en figure 2, chacune de ces courbes étant relative à l'emploi d'une solution sodique aqueuse particulière destinée à la prédessilicatation de la gibbsite.

La figure 4 schématise les étapes d'une modalité particulière du procédé selon l'invention, mise en oeuvre temporairement dans le cadre d'un procédé Bayer "classique".

EXEMPLES

Exemple 1 - Cinétiques de dissolution (figure 1) Différentes sodalites ont été synthétisées pendant 24 heures dans des conditions de prédessilicatation choisies de manière à évaluer l'effet de la 5 présence d'impuretés dans la solution sodique aqueuse.

: 13 % CO3 ctq, 4% SO3 ctq, 4% Cl ctq II: 13 % CO3 ctq, 0% S03 ctq, 0% Cl ctq III: 0 % CO3 ctq, 4% S03 ctq, 0% Cl ctq IV: 0 % CO3 ctq, 0% S03 ctq, 4% Cl ctq V: 0 % CO3 ctq, 0% S03 ctq, 0% Cl ctq Ces sodalites ont été ensuite attaquées avec de l'hydrate dans les conditions d'attaque suivantes: Température: 145 C Liqueur d'aluminate: - concentration caustique: 200 g Na2O/I - sursaturation en alumine: concentration en Al203 dissoute (en g/1) _

RP _

concentration en Na2O caustique dissoute (en g/1) 1'29 - teneur en impuretés: 12 % CO3 ctq, 4% S03 ctq, 4% Cl ctq Comme on peut l'observer sur la figure 1, l'attaque de ces sodalites donne lieu à des courbes de cinétique de dissolution ( teneur en silice dissoute rapportée à la teneur en soude caustique dissoute dans la liqueur en fonction du temps) qui présentent la même allure, quelle que soit la sodalite de départ: passage par un teneur maximale (en raison de l'échelle de temps choisie, le maximum observé sur la courbe V n'est pas encore complètement atteint sur la figure 1) puis décroissance lente du niveau de silice au cours du temps.

Les teneurs en impuretés des différentes solutions sodiques utilisées sont les suivantes: o La sodalite synthétisée avec le maximum d'impuretés (I) conduit aux niveaux de silice les plus élevés, tandis que la sodalite sans impuretés (V) est la plus stable au cours de l'attaque.

Exemple 2 - Attaque d'une bauxite à monohydrates avec sweetening (figures 2 et 3) lo Cet exemple illustre un perfectionnement du procédé d'attaque avec sweetening décrit dans le brevet européen EP 0 960 069.

Une bauxite à monohydrate 1, après un premier broyage humide Al en présence d'une aliquote 20a de liqueur d'attaque 20, dont le Rp est de préférence compris entre 0,55 et 0,65 et la concentration en soude est comprise entre 160 et 220 g Na2O/I, est introduite avec une autre aliquote 20b de la liqueur d'attaque 20 dans des autoclaves pour former une suspension qui est chauffée à une température comprise entre 220 et 300 C pendant une durée suffisante pour solubiliser le monohydrate d'alumine, typiquement comprise entre 0,2 et 1 heure. La suspension 2 issue de cette première attaque sous pression A2, dont la sursaturation en alumine est caractérisée par un Rp compris entre 1,05 et 1,20, est partiellement refroidie et détendue (Refroidissement/Détente N1). A une température inférieure à 200 C, on injecte sous pression ("Sweetening" N2) une pulpe 6' résultant du broyage humide L d'une bauxite à trihydrate 13. Avant d'être injectée dans la suspension 2, la pulpe broyée 6' est maintenue pendant 8 heures à 100 C, de façon à produire une prédessilicatation P de ladite pulpe.

Dans le brevet EP 0 960 069, le broyage humide et la prédessilicatation se faisaient avec une troisième aliquote 20c de la liqueur d'attaque. Selon l'invention cet apport d'aliquote est supprimé totalement ou partiellement (on - 15- a fait figurer ce dernier cas sur la figure 2 en illustrant une aliquote 20d en pointillés) et remplacé par l'apport d'une solution sodique aqueuse 30 qui est une solution aqueuse pure d'hydroxyde de sodium 9' diluée avec une eau 15 dont la teneur en impuretés a été contrôlée. Cette eau peut éventuellement être remplacée par une liqueur d'aluminate prélevée en un point du circuit Bayer où elle possède le moins possible d'impuretés, typiquement du clair de caustification prélevé en sortie de l'étape de caustification du carbonate de sodium. L'ajout est effectué ici en deux étapes: une première aliquote 30a de la solution sodique aqueuse 30 est utilisée au broyage humide de la bauxite à trihydrate 13 et la deuxième aliquote 30b est versée dans la suspension qui résulte du broyage humide, avec une quantité ajustée pour atteindre une teneur en matière sèche de 1000g/I.

L'injection s'effectue de préférence entre 190 C et 130 C dans ledétendeur qui correspond à cette température et qui assure un temps de séjour d'au moins deux minutes. La suspension 3a, enrichie en alumine grâce à l'injection de la pulpe broyée 6', est ensuite refroidie et détendue jusqu'à la pression atmosphérique. Elle a un Rp compris entre 1, 20 et 1,40 et sa concentration en soude caustique est comprise entre 180 et 240 g Na2O/I. Elle est soumise à une première dilution par apport d'une fraction 7b de liqueur diluée remontant du lavage des boues. Sa concentration est abaissée à une valeur comprise entre 160 et 175 g Na2O/I. Puis elle est soumise, à une température légèrement inférieure à la température d'ébullition (mais inférieure de moins de 5 C), à une décantation Cl en présence d'un agent floculant et enfin à une filtration C2 pour séparer la liqueur 4a d'aluminate de sodium des résidus insolubles 5. Après lavage à contre-courant par de l'eau 7 et par les eaux de lavage 14a du trihydrate d'alumine produit 11, ces résidus inertes 5a, ou boues sont mis en décharge G. 3o La liqueur d'aluminate 4a est diluée (dilution M) avec les eaux de lavage 7c filtrées (filtration O) des résidus 5. La solution diluée 4b a une concentration en soude comprise entre 140 et 155 g Na2O/I. Elle est ensuite refroidie et décomposée (D) entre 80 C et 50 C, en présence de fines particules de précipité 10 recyclées servant d'amorce. Les grains de trihydrate d'alumine ainsi obtenus sont classés de telle sorte que les plus gros 11 sont récupérés pour lavage H à l'eau 14 et calcination K en vue de fournir l'alumine de production 12, tandis que les plus fins restent au sein de l'amorce 10 recyclée. La liqueur décomposée 8 est ensuite concentrée par évaporation E. Une fois concentrée, la liqueur est utilisée comme liqueur d'attaque 20.

L'ordre de grandeur des flux en jeu est le suivant: la suspension 2 issue de l'attaque de la bauxite à monohydrate - circule dans l'installation à raison de 650-1500 m3/h, le flux de la suspension 6' associée au sweetening est de l'ordre de 30 à 80 m3/h, tandis que la solution aqueuse pure d'hydroxyde de sodium est introduite dans l'eau 15 avec un débit compris entre 5 et 10 m3/h.

Il n'y a plus d'ajout de soude après évaporation E, référencé 9 dans la figure 2 de EP 0 969 096. Cet ajout est effectué au niveau du broyage humide L de la bauxite à gibbsite 13 et de la prédessilicatation P avec l'apport de soude 9'. La quantité de soude pure nécessaire pour dessilicater la bauxite coïncide avec la quantité de soude nécessaire pour compenser les pertes en soude du circuit Bayer.

La figure 3 illustre trois courbes représentatives de cinétiques de dissolution de la silice au cours de l'attaque avec sweetening d'une bauxite à diaspore, chacune de ces courbes étant relative à l'emploi d'une solution sodique différente au cours de la prédessilicatation au sweetening. Dans un tel type d'attaque, la concentration caustique est élevée (voisine de 220 g Na2O/I) et le seuil de concentration critique en silice dissoute qu'il est préférable de ne pas dépasser dans la liqueur en sortie attaque est ici de l'ordre de 0,85 % SiO2 ctq - 0,90 % SiO2 ctq.

La courbe référencée (X) trace la cinétique de dissolution de la silice dans la liqueur lorsque la prédessilicatation a été faite avec une aliquote de liqueur décomposée. Après un passage par une teneur maximale très élevée (1,02 % SiO2 ctq), la teneur décroît lentement, en restant nettement au-dessus du seuil critique.

La courbe référencée (XI) trace la cinétique de dissolution de la silice dans la liqueur lorsque la prédessilicatation a été faite en utilisant une solution aqueuse pure d'hydroxyde de sodium diluée avec une eau brute. Après un passage par une teneur maximale de 0,90 % SiO2 ctq, la teneur décroît en passant au-dessous du seuil critique.

La courbe référencée (XII) trace la cinétique de dissolution de la silice dans la liqueur lorsque la prédessilicatation a été faite en utilisant une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium contenant des impuretés en concentration identique à celle de la liqueur décomposé. La différence avec la liqueur décomposée réside donc essentiellement dans l'absence d'alumine dissoute (Rp=O). Après un passage par une teneur maximale de 0, 96 % SiO2 ctq, la teneur décroît lentement, tout en restant assez élevée (0,94 % SiO2 ctq) au bout de 80 minutes. Cette dernière courbe, qui donne des résultats intermédiaires, permet de quantifier les effets respectifs de la teneur en alumine dissoute dans la solution sodique et de la teneur en impuretés de cette même solution sodique. On peut estimer ainsi l'effet d'un Rp nul à environ 1 /3 du gain total résultant du remplacement de la liqueur décomposée par de la soude pure à la prédessilicatation. Avec un Rp nul, on solubilise une quantité plus importante d'alumine lors de la prédessilicatation et on favorise ainsi l'accessibilité du kaolin et sa transformation en sodalite.

Exemple 3 - Mise en oeuvre temporaire dans une installation ancienne (figure 4) Le procédé Bayer de cet exemple est destiné à traiter une bauxite à trihydrate d'alumine (gibbsite).

Une bauxite à gibbsite 101 est soumise à un broyage humide B en présence d'une solution sodique qui est habituellement une aliquote de la liqueur d'attaque 120. La bauxite broyée subit un traitement de prédessilicatation P (typiquement 8 heures à 100 C), habituellement en utilisant une aliquote de la To liqueur d'attaque 120. La suspension 102 issue de l'attaque A est soumise à une postdessilicatation 61 puis à une dilution par apport d'une fraction 107b de liqueur diluée remontant du lavage des boues. La suspension résultante 103 est ensuite soumise à une décantation Cl en présence d'un agent floculant et enfin à une filtration C2 pour séparer la liqueur 104a d'aluminate de sodium des résidus insolubles 105. Après lavage à contre-courant par de l'eau 107 et par les eaux de lavage 114a du trihydrate d'alumine produit 111, ces résidus inertes 105a, ou boues sont mis en décharge G. La liqueur d'aluminate 104a est diluée (dilution M) avec les eaux de lavage 107c filtrées (filtration O) des résidus 105. La solution diluée 104b a une concentration en soude comprise entre 140 et 155 g Na2O/I. Elle est ensuite refroidie et décomposée (D) entre 80 C et 50 C, en présence de fines particules de précipité 110 recyclées servant d'amorce. Les grains de trihydrate d'alumine ainsi obtenus sont classés de telle sorte que les plus gros 111 sont récupérés pour lavage H à l'eau 114 et calcination K en vue de fournir l'alumine de production 112, tandis que les plus fins restent au sein de l'amorce 110 recyclée. La liqueur décomposée 108 est ensuite concentrée par évaporation E. Une fois concentrée, la liqueur est utilisée comme liqueur d'attaque 120.

3o Les pertes en soude sont compensées en régime "normal" par un ajout régulier de soude après évaporation E (flèche en tireté référencée 109). Lorsque l'on - 19- constate que le niveau silice de la liqueur atteint un seuil dangereux au- delà duquel on s'expose à un risque de crise de précipitation de silice à la décomposition ou d'entartrage intempestif dans les échangeurs ou à l'évaporation, ou encore si l'on est déjà dans cette situation et que l'on se trouve dans l'obligation de faire baisser le niveau en silice et si on ne veut pas baisser le Rp sortie attaque (ce qui aurait pour conséquence une perte de productivité), on modifie l'alimentation en solution sodique du broyage humide B et de la prédessilication P en déplaçant l'ajout de soude pure effectué après l'évaporation. Cet ajout est alors effectué au niveau du broyage humide B de ro la bauxite à gibbsite 101 et de la prédessilicatation P avec l'apport de soude 109'. La quantité de soude pure nécessaire pour dessilicater la bauxite étant nettement supérieure à la quantité de soude nécessaire pour compenser les pertes en soude du circuit Bayer, cet ajout ne peut être que temporaire. L'ajout est effectué ici en deux étapes: une première aliquote 130a de la solution sodique aqueuse 130 est utilisée au broyage humide de la bauxite et la deuxième aliquote 130b est versée dans la suspension qui résulte du broyage humide, avec une quantité ajustée pour atteindre une teneur en matière sèche de 1000g/l.

L'ordre de grandeur des flux en jeu est le suivant: É la suspension 102 circule dans l'installation à raison de 650-1500 m3/h,

É la solution aqueuse pure d'hydroxyde de sodium 109 utilisée en régime "normal" a un débit compris entre 5 et 10 m3/h environ É la solution aqueuse pure d'hydroxyde de sodium 109' utilisée ponctuellement à la prédessilicatation a un débit compris entre 40 et 80 m3/h environ.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication de trihydrate d'alumine par attaque alcaline de bauxite selon le procédé Bayer, comportant le broyage (L, B) puis l'attaque (N2, A) de ladite bauxite broyée par mise en contact avec une liqueur d'aluminate de sodium (20b, 120b), l'attaque conduisant à la formation d'une suspension (3a, 103) qui est ensuite traitée pour séparer les résidus insolubles (5a, 105a) de la liqueur d'aluminate de sodium, ladite liqueur d'aluminate ainsi obtenue étant ensuite décomposée (D) puis recyclée lo comme liqueur d'attaque (20, 120) après avoir été séparée du trihydrate d'alumine (11, 111) précipité au cours de la décomposition et concentrée par évaporation (E), ledit procédé Bayer comprenant un traitement de prédessilicatation (P) au cours duquel la bauxite broyée est, avant attaque, mise en contact avec une solution sodique aqueuse, caractérisé en ce r5 qu'on utilise pour ledit traitement de prédessilicatation une solution sodique aqueuse (30, 130) dont la teneur en carbonates et en sulfates ou sulfites, exprimée en pourcentage par rapport à la soude caustique, est inférieure à la moitié de la teneur en impuretés correspondantes de la liqueur décomposée (8,108).

2) Procédé selon la revendication 1 dans lequel on utilise pour ledit traitement de prédessilicatation une solution sodique aqueuse (30, 130) dont la teneur en chlorures est également inférieure à la moitié de la teneur en chlorures de la liqueur décomposée (8,108).

3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on utilise pour ledit traitement de prédessilicatation une solution aqueuse pure d'hydroxyde de sodium diluée avec une eau dont la pureté est telle que la teneur en impuretés du mélange est inférieure à la moitié de la teneur en impuretés correspondantes de la liqueur décomposée.

4) Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on utilise pour ledit traitement de prédessilicatation une solution sodique provenant du mélange d'une solution aqueuse pure d'hydroxyde de sodium avec une liqueur d'aluminate prélevée en un point du circuit Bayer où elle possède le moins possible d'impuretés, typiquement du clair de caustification, du clair de premier laveur ou du filtrat de lavage de l'hydrate.

5) Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on utilise pour ledit traitement de prédessilicatation une aliquote de liqueur décomposée débarrassée, en totalité ou partiellement, des impuretés qu'elle contient, typiquement des ions carbonates, sulfates ou sulfites et éventuellement des chlorures, par un traitement spécifique de purification comme la filtration membranaire ou la précipitation.

6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel on utilise pour ledit traitement de prédessilicatation une solution sodique aqueuse dont la concentration caustique est comprise entre 60 g Na2O/I et 220 g Na2O/I, la suspension résultant du mélange de la bauxite broyée et de la solution sodique aqueuse étant maintenue pendant une durée inférieure à 24 heures, typiquement comprise entre 1 et 24 heures, à une température comprise entre 80 C et 150 C.

7) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la quantité de solution sodique aqueuse est ajustée pour que la teneur en matière sèche de ladite suspension soit comprise entre 300 et 1500 g/I, de préférence entre 800 et 1500 g/I.

8) Procédé selon la revendication 3 dans lequel on utilise pour le traitement de dessilicatation l'hydroxyde de sodium apporté pour compenser les pertes en soude de l'installation Bayer.

9) Procédé selon la revendication 3 dans lequel on utilise pour le traitement de dessilicatation de la liqueur de décolmatage, provenant typiquement du nettoyage par de la soude neuve des bacs de décomposition ou des filtres colmatés par de l'hydrate d'alumine.

10) Procédé selon la revendication 8 ou 9 dans lequel on déplace le point d'injection de la soude pure ou de la liqueur de décolmatage, situé habituellement en sortie d'évaporation (9,109), en le mettant en un point d'injection (9', 109') alimentant la solution sodique aqueuse (30, 130) destinée au traitement de prédessilicatation (P).

11) Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 pour la prédessilicatation de la bauxite à gibbsite lors d'une attaque avec sweetening.

12) Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 pour la mise en place d'une nouvelle unité d'attaque dans une installation Bayer existante.

13) Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 pour une mise en oeuvre temporaire qui permet de réduire le niveau silice de la liqueur, en prévention ou comme moyen de sortir d'une crise de précipitation de silice à la décomposition ou d'un entartrage important dans les échangeurs ou à l'évaporation.