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PROCEDE D'EPURATION D'UN MATERIAU, NOTAMMENT DE SABLE EN DIMINUANT
LA TENEUR EN FER.
La présente invention est relative à un procédé d'épuration s'appliquant à des matériaux divers, sables, kaolins, argiles,dolomies, feldspath, calcite, etc..., à l'état naturel ou broyés plus ou moins fine- ment suivant l'utilisation qu'on se propose de leur donner.
L'invention se propose plus particulièrement de fournir un procédé pour purifier les matériaux précités en diminuant la teneur en fer, et plus spécifiquement encore, ce procédé appliqué aux sables destinés à la verrerie et dans lesquels l'emploi de procédés usuels, notamment mécani- ques, a déjà diminué dans une certaine mesure la teneur en fer. On sait que le sable de verrerie, surtout en vue de certaines fabrications, doit être particulièrement pur, et il est reconnu que l'emploi des procédés usuels ne permet pas, en pratique, de faire descendre la teneur pondérale de l'oxyde de fer de certains sables à moins de 0,018 %. Par le procédé suivant l'in- vention on peut aisément faire passer cette teneur à 0,008 et même moins.
L'analyse attentive des processus d'épuration et de leurs ré- sultats a conduit les demandeurs à reconnaître que les grains de sable s'ac- compagnent généralement d'une série de grains de minéraux aux ferrifères ou non, et sont pollués par une pellicule tenace qui les enrobe, et par des inclusions qui se présentent, soit sous formes d'excroissances extérieures, soit sous forme de dépôts dans des fractures, soit même comme des inclusions internes. Il est compréhensible que l'on n'ait aucune action sur ces derniè- res. Quant aux autres,les procédés mécaniques ou chimiques employés jusqu'à ce jour permettaient de s'en débarrasser en partie, en effritant ou dissol- vant partiellement la pellicule, mais comme on l'a vu, les résultats atteints dans ce sens ne suffisent ,pas dans des cas très importants d'utilisation.
L'invention consiste en un procédé judicieux d'attaque chimique
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combinée à un ou plusieurs opérations de lavage dont les fonctions sont phy- siques et/ou chimiques, comme il résultera de la description subséquente.
La nature des produits d'attaque ainsi que les conditions dans lesquelles elle s'effectue diffèrent suivant les matériaux considérés, qu'on considèrera en général à l'état broyé (lorsque leur caractère naturel ne leur donne pas une finesse suffisante) et prélave,- opérations dont l'objet est évident et qui sont banales.
C'est ainsi que, suivant une forme du procédé d'épuration sui- vant l'invention, on traîte le matériau à épurer par au moins un acide, éven- tuellement de l'acide fluorhydrique, à l'état libre ou naissant. Suivant une autre forme du procédé suivant l'invention, on traite le matériau par au moins deux acides dont l'un est de l'acide fluorhydrique à l'état libre ou naissant et dont le ou les autres peuvent être par exemple de l'acide chlorhydrique, de l'acide nitrique, de l'acide sulfurique ou un mélange de certains de ces acides.
A ce ou ces acides, éventuellement en solution, on peut ajouter un agent tensioactif tel que l'éther polyglycolique d'alkylphénol.
Suivant une autre forme du procédé suivant l'invention, on trai- te le matériau par au moins une substance de réaction basique, - de préféren- ce une solution ammoniacale.
Suivant une forme préférée de l'invention, on combine les deux traitements précités, et dans une modalité avantageuse de l'invention on pro- cède, entre les deux:;hases susdites, à un lavage énergique du matériau à épu- rer.
On va décrire à présent la suite des opérations dans une forme préférée de l'invention, étant entendu que cette forme n'est donnée qu'à tire d'exemple, non limitatif.
On considère dans cet exemple un sable contenant à l'origine 0,035 % Fe2O3. Un lavage à l'eau et un traitement physique ont permis d'a- baisser cette teneur à 0,020 % Fe2O3. Le sable est introduit alors dans un réservoir conique dont la pointe est dirigé vers le bas, revêtu intérieure- ment d'un revêtement inattaquable aux acides, et contenant une solution d'a- cide fluorhydrique et d'acide chlorhydrique. Un agitateur mécanique brasse l'ensemble. Lorsque des épreuves de controle ont montré que l'action des aci- des est suffisante, on admet dans l'appareil un courant d'eau dirigé de bas en haut, qui contribue au brassage de la masse tout en lavant le sable ; solution acide de traitement est récupérée en vue de sa réutilisation, et l'eau chargée d'impuretés est éliminée du circuit.
Dans les opérations d'atta- que ci-avant, on suppose que l'acide fluorhydrique s'infiltre par des fail- les sous la pellicule de limonite argileuse ou analogue qui enrobe les grains de sable, la détache du grain en séparant en même temps les inclu- sions superficielles (excroissances) du grain porteur, et que l'acide chlor- hydrique s'attaque ensuite à cette pellicule détachée et la dissout plus ou moins complètement. Seules les inclusions internes restent intactes.
La teneur en Fe203 est abaissée ainsi à 0,016 % Fe2O3 envi- ron. Par une plus forte concentration des réactifs, la teneur peut descen- dre à moins de 0,010, jusqu'à 0,003 % Fe203.
On envoie ensuite dans l'appareil une solution ammoniacale, qui a pour effet de neutraliser les traces d'acides subsistant après le la- vage précédent. Comme celui-ci a abaissé considérablement la concentration en acide, la dépense en ammoniaque est très faible.
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Dans cette deuxième phase, on est fondé de penser que la solu- tion ammoniacale a, outre l'action neutralisante sur la masse, une action directe sur les impuretés restantes. Après traitement par cette solution la teneur du sable en Fe2O3 est abaissée à moins de 0,010 %. L'un ou l'autre de ces traitements peut se faire avantageusement à chaud.
Dans les opérations d'attaque par les acides, on peut au lieu d'employer de l'acide fluorhydrique libre, produire cet acide sur place par exemple en utilisant une solution d'un sel de cet acide ou une suspension d'un de ses composés en présence d'un acide capable de la déplacer - par exem- ple de l'acide sulfurique en excès. Une partie de cet acide est employée alors à chasser l'acide fluorhydrique de son composé, tandis que l'excès d'a- cide sulfurique agit comme décrit précédemment. Il est avantageux de fabri- quer l'acide fluorhydrique dans un récipient séparé lorsqu'on le prépare en partant d'un de ses sels. Cet avantage n'est plus aussi marqué lorsqu'on réa- lise le traitement comme il va être indiqué ci-après.
Il n'y a aucune obligation à développer les phases successives des opérations d'épuration suivant l'invention, dans un même réservoir. On peut, suivant une autre forme de réalisation de l'invention, sérier les opé- rations et les effectuer dans une série de bacs ou réservoirs que l'on fait traverser successivement par le matériau à traiter. Cette solution peut être plus avantageuse lorsqu'il est désirable de travailler en continu.
Bien des modifications de détail peuvent être prévues sans sortir du.cadre de l'invention. C'est ainsi, par exemple, que les dispositions d'agitation peuvent être mécaniques, hydrauliques, comprendre des vibrateurs, ou exclusivement des injections d'air, ou combiner ces moyens. De même les phases acides et basiques peuvent être gazeuses au lieu d'être liquides.
REVENDICATIONS.
1. Procédé d'épuration d'un matériau, notamment de sable, ca- ractérisé en ce qu'on traite le matériau, éventuellement soumis à un premier lavage, par au moins un acide, éventuellement de l'acide fluorhydrique à l'é- tat libre ou naissant.
2. Procédé d'épuration d'un matériau, notamment de sable, ca- ractérisé en ce qu'on traite le matériau, éventuellement soumis à un premier lavage, par au moins deux acides, dont l'un est de l'acide fluorhydrique à l'état libre ou naissant.
3. Procédé d'épuration d'un matériau, notamment de sable, sui- vant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on traite le matériau par une solution contenant un sel de l'acide fluorhydrique ou une suspension d'un de ses composés et au moins un autre acide en excès en sorte de produire de l'acide fluorhydrique naissant et de combiner les effets de celui-ci à ceux de l'excès du ou des autres acides.
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PROCESS FOR DEPURING A MATERIAL, IN PARTICULAR SAND BY DECREASING
THE IRON CONTENT.
The present invention relates to a purification process applying to various materials, sands, kaolins, clays, dolomites, feldspar, calcite, etc ..., in the natural state or more or less finely ground according to the use we propose to give them.
The invention more particularly proposes to provide a process for purifying the aforementioned materials by reducing the iron content, and more specifically still, this process applied to sands intended for glassmaking and in which the use of usual processes, in particular mechanical. ques, has already reduced the iron content to some extent. We know that glass sand, especially with a view to certain manufactures, must be particularly pure, and it is recognized that the use of the usual processes does not make it possible, in practice, to reduce the weight content of iron oxide. some sands less than 0.018%. By the process according to the invention, this content can easily be reduced to 0.008 and even less.
Careful analysis of purification processes and their results has led applicants to recognize that grains of sand are generally accompanied by a series of grains of minerals with or without iron, and are polluted by a tenacious film which coats them, and by inclusions which appear either in the form of external growths, or in the form of deposits in fractures, or even as internal inclusions. It is understandable that we have no action on these. As for the others, the mechanical or chemical processes used up to now have made it possible to get rid of some of them, by partially crumbling or dissolving the film, but as we have seen, the results achieved in this direction are not sufficient. , not in very important cases of use.
The invention consists of a judicious method of chemical attack
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combined with one or more washing operations the functions of which are physical and / or chemical, as will result from the following description.
The nature of the attack products as well as the conditions under which it is carried out differ according to the materials considered, which will generally be considered in the ground state (when their natural character does not give them sufficient fineness) and prelave, - operations whose purpose is obvious and which are trivial.
Thus, according to one form of the purification process according to the invention, the material to be purified is treated with at least one acid, possibly hydrofluoric acid, in the free or nascent state. According to another form of the process according to the invention, the material is treated with at least two acids, one of which is hydrofluoric acid in the free or nascent state and of which the other (s) may for example be hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid or a mixture of some of these acids.
To this or these acids, optionally in solution, it is possible to add a surfactant such as the polyglycolic ether of alkylphenol.
According to another form of the process according to the invention, the material is treated with at least one basic reaction substance, preferably an ammoniacal solution.
According to a preferred form of the invention, the two aforementioned treatments are combined, and in an advantageous form of the invention, between the two:; aforesaid hases, a vigorous washing of the material to be purified.
The sequence of operations will now be described in a preferred form of the invention, it being understood that this form is only given as an example, not limiting.
In this example, we consider a sand originally containing 0.035% Fe2O3. Washing with water and physical treatment reduced this content to 0.020% Fe2O3. The sand is then introduced into a conical tank, the tip of which is directed downwards, coated internally with an acid-resistant coating, and containing a solution of hydrofluoric acid and hydrochloric acid. A mechanical stirrer stirs the whole. When control tests have shown that the action of the acids is sufficient, a stream of water directed from bottom to top is admitted into the apparatus, which contributes to the stirring of the mass while washing the sand; acid treatment solution is recovered for reuse, and the water laden with impurities is removed from the circuit.
In the above etching operations, it is assumed that the hydrofluoric acid infiltrates by flakes under the film of clayey limonite or the like which coats the grains of sand, detaches it from the grain while separating at the same time. time the superficial inclusions (outgrowths) of the carrier grain, and hydrochloric acid then attacks this detached film and dissolves it more or less completely. Only the internal inclusions remain intact.
The Fe203 content is thus reduced to approximately 0.016% Fe2O3. By a higher concentration of the reagents, the content can fall to less than 0.010, down to 0.003% Fe203.
An ammoniacal solution is then sent into the apparatus, which has the effect of neutralizing the traces of acids remaining after the previous washing. As this considerably lowered the acid concentration, the expenditure of ammonia is very low.
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In this second phase, we are justified in thinking that the ammoniacal solution has, in addition to the neutralizing action on the mass, a direct action on the remaining impurities. After treatment with this solution, the Fe2O3 content of the sand is reduced to less than 0.010%. One or the other of these treatments can advantageously be carried out hot.
In acid attack operations, instead of using free hydrofluoric acid, it is possible to produce this acid on the spot, for example by using a solution of a salt of this acid or a suspension of one of its acids. compounds in the presence of an acid capable of displacing it - eg excess sulfuric acid. Part of this acid is then used to drive the hydrofluoric acid from its compound, while the excess sulfuric acid acts as described above. It is advantageous to make hydrofluoric acid in a separate container when it is prepared from one of its salts. This advantage is no longer so marked when the treatment is carried out as will be indicated below.
There is no obligation to develop the successive phases of the purification operations according to the invention, in the same tank. It is possible, according to another embodiment of the invention, to sequence the operations and to carry them out in a series of tanks or reservoirs which are made successively pass through the material to be treated. This solution may be more advantageous when it is desirable to work continuously.
Many modifications of detail can be provided without departing from the scope of the invention. Thus, for example, the stirring arrangements can be mechanical, hydraulic, include vibrators, or exclusively air injections, or combine these means. Likewise, the acidic and basic phases can be gaseous instead of being liquid.
CLAIMS.
1. Process for purifying a material, in particular sand, charac- terized in that the material, optionally subjected to a first washing, is treated with at least one acid, optionally hydrofluoric acid with water. - free or nascent state.
2. Process for purifying a material, in particular sand, charac- terized in that the material, optionally subjected to a first washing, is treated with at least two acids, one of which is hydrofluoric acid. in the free or nascent state.
3. A process for purifying a material, in particular sand, according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the material is treated with a solution containing a salt of hydrofluoric acid or a suspension of one of its compounds and at least one other acid in excess so as to produce nascent hydrofluoric acid and to combine the effects of the latter with those of the excess of the other acid (s).