BE1023372B1 - Procede de production de bicarbonate de sodium - Google Patents

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BE1023372B1 BE2012/0367A BE201200367A BE1023372B1 BE 1023372 B1 BE1023372 B1 BE 1023372B1 BE 2012/0367 A BE2012/0367 A BE 2012/0367A BE 201200367 A BE201200367 A BE 201200367A BE 1023372 B1 BE1023372 B1 BE 1023372B1
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Hugo Walravens
Kurt Allen
Thoi-Dai Chau
Alain Vandendoren
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Solvay Sa
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Abstract

L'invention concerne un procédé de production de bicarbonate de sodium à partir d'un flux de carbonate de sodium (A) dont une partie est générée par un cristallisoir de carbonate de sodium, ledit flux de carbonate de sodium (A) comprenant au moins 2 % de chlorure de sodium et/ou de sulfate de sodium en poids, qui comprend les étapes suivantes : a) mélange du flux (A) avec une partie d'un flux (B) pour produire un flux (C) ; b) bicarbonatation du flux (C) avec un gaz (D) comprenant du CO2 pour produire une suspension aqueuse (E) comprenant des cristaux (F), lesdits cristaux (F) comprenant des cristaux de bicarbonate de sodium ; c) séparation de la suspension aqueuse (E) afin d'obtenir des cristaux (F) comprenant des cristaux de bicarbonate de sodium d'une part et une liqueur-mère aqueuse (G) d'autre part ; d) débicarbonatation partielle de la liqueur-mère aqueuse (G) et retrait d'une partie de l'eau pour obtenir le flux (B) et un gaz optionnel (H) ; e) recyclage d'au moins une partie du flux (B) à l'étape a) ; et f) retrait du reste du flux (B) ou une partie de la liqueur-mère aqueuse (G) pour subir d'autres traitements et le pointde fonctionnement à l'étape b) est contrôlé pour qu'il soit dans le domaine du bicarbonate de sodium du diagramme de solubilité, en introduisant suffisamment de CO2 dans le bicarbonateur pour que la concentration en carbonate de sodium soit inférieure à la limite de concentration du carbonate de sodium à la solubilité du sesquicarbonate de sodium (Na2CO3) (sesqui), à température comprise entre 20 et 80°C.

Description

Procédé de production de bicarbonate de sodium DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé pour produire du bicarbonate de sodium à partir d'un flux de carbonate de sodium dont une partie est générée par un cristallisoir de carbonate de sodium, un tel flux de carbonate de sodium comprenant du carbonate de sodium et une impureté hydrosoluble, tout en minimisant le volume final d'une purge nécessaire lors de la production du carbonate de sodium, et en minimisant également la perte de carbonate de sodium associée à une telle purge.
CONTEXTE DE L’INVENTION
Le carbonate de sodium (Na2C03), ou « soude » fait partie des principaux produits alcalins produits en grande quantité dans le monde, avec une production totale en 2008 de 48 millions de tonnes. Le carbonate de sodium est principalement utilisé dans les industries du verre, des produits chimiques et des détergents, et également dans l'industrie de la production de bicarbonate de sodium. Les principaux procédés de production de carbonate de sodium sont le procédé synthétique à l'ammoniac Solvay, le procédé au chlorure d'ammonium, et les procédés à base de trôna.
Le minerai de trôna est un minéral qui contient jusqu'à 99 % de sesquicarbonate de sodium (Na2CO3.NaHCO3.2H2O). La soude à base de trôna est obtenue à partir de gisements de minerai de trôna à Green River (Wyoming), en Turquie, en Chine et au Kenya, par des techniques d’extraction de minerai souterraines conventionnelles, ou par extraction par dissolution, ou par traitement d’eaux de lac. Le carbonate de sodium à base de trôna du Wyoming représentait environ 90 % de la production totale de soude des États-Unis.
Une analyse typique du minerai de trôna de la Green River est la suivante : TABLEAU 1
Les gisements de trôna contiennent des impuretés solubles très diverses telles que des halogénures de métaux alcalins (chlorure de sodium, chlorure de potassium, fluorure de sodium, etc.), des sulfates de métaux alcalins (sulfate de sodium, sulfate de potassium, etc.), des nitrates de métaux alcalins (nitrate de sodium, nitrate de potassium, etc.), des borates de métaux alcalins, des phosphates de métaux alcalins, etc. Ces impuretés hautement solubles sont présentes dans diverses proportions en fonction de la localisation géographique des gisements. En particulier, le chlorure de sodium et le sulfate de sodium peuvent représenter plusieurs pourcents, voire plusieurs dizaines de pourcents du minerai de trôna en fonction du lieu géographique.
Les gisements de trôna comprennent également des impuretés minérales ou organiques légèrement solubles. Parmi les exemples de minéraux légèrement solubles, on citera les silicates, les aluminates, les titanates, les vanadates de métaux alcalins et alcalino-terreux, les composés et les sels métalliques. Les impuretés organiques proviennent de sédiments organiques qui ont été piégés pendant la formation des gisements et qui ont fréquemment formé des schistes bitumineux au cours du vieillissement géologique. Les impuretés minérales et organiques solubles peuvent aussi être générées en partie pendant le traitement du trôna lors des opérations dans la mine ou en surface. En particulier, les traitements thermiques tels que la calcination amplifient généralement la quantité de certaines impuretés solubles telles que les silicates de sodium et les sels sodiques de composés organiques par saponification thermique.
Parmi les autres impuretés minérales « insolubles » ou très légèrement solubles dans l’eau rencontrées dans les gisements de trôna ou adjacentes à ces gisements, on trouve généralement des mélanges de différents minéraux, les plus fréquents étant la calcite, la dolomite, la pirssonite, la zéolite, le feldspath, les minéraux argileux, les silicates de fer/aluminium et le sulfate de calcium.
Deux techniques principales bien connues dans le métier sont utilisées pour extraire le minerai de trôna à partir des gisements de ce minerai. La première technique est une extraction mécanique, également appelée extraction conventionnelle, telle que l'exploitation par chambres et piliers, ou l'exploitation par longue taille. La deuxième technique est une récupération par extraction par dissolution dans laquelle le trôna est dissous avec de l'eau et récupéré sous forme de solution.
Parmi les différentes possibilités de récupérer du carbonate de sodium à partir de minerai de trôna qui contient d'autres sels et impuretés, la plus largement pratiquée est le procédé dit « au monohydrate ». Dans ce procédé, un minerai de trôna extrait est broyé, puis calciné en carbonate de sodium brut, pour être ensuite lixivié avec de l'eau, la solution aqueuse résultante est purifiée et introduite dans un cristallisoir où des cristaux de carbonate de sodium purs monohydratés sont cristallisés. Les cristaux monohydratés sont séparés de la liqueur-mère puis séchés en carbonate de sodium anhydre. La plus grande partie de la liqueur-mère est recyclée dans le cristallisoir. Cependant, les impuretés solubles contenues dans le minerai de trôna ont tendance à s'accumuler dans le cristallisoir. Pour éviter une accumulation d'impuretés, la liqueur-mère doit être purgée. La liqueur de purge, qui représente des quantités importantes pour les installations industrielles au monohydrate, est généralement envoyée vers un bassin d'évaporation, également appelé bassin de résidus. L'importante quantité d'alcalis qui est contenue dans la liqueur de purge est par conséquent perdue. De plus, le stockage de grandes quantités de liqueurs de purge dans des bassins d'évaporation pose des problèmes environnementaux à cause de la rareté des nouvelles zones de stockage.
Des variantes à la production de carbonate de sodium à partir de minerai de trôna, en particulier quand une extraction par dissolution est utilisée, sont les suivantes : - cristallisation du sesquicarbonate de sodium (sesqui) raffiné après évaporation de l'eau, puis calcination du sesqui en soude ; - ou alternativement, décomposition thermique (avec de la vapeur) ou calcination chimique (avec de la soude caustique) du bicarbonate de sodium dissous pour le transformer en carbonate de sodium dissous, puis évaporation de l'eau afin de cristalliser du carbonate de sodium pur monohydraté.
Dans ces variantes, les impuretés solubles contenues dans le minerai de trôna ont tendance à s'accumuler également dans les cristallisoirs du sesqui ou du monohydrate. Pour éviter l'accumulation d'impuretés, les liqueurs-mères doivent également être purgées, ce qui pose les mêmes problèmes environnementaux dans les bassins d'évaporation que le procédé au monohydrate. A part le carbonate de sodium, le bicarbonate de sodium (NaHCCb) est un autre produit alcalin important avec un large éventail d'applications, y compris la nourriture humaine, l'alimentation animale, le traitement des gaz de carneau, et les industries chimiques. La production de bicarbonate de sodium se fait actuellement presque entièrement par carbonatation de solutions solides ou aqueuses de carbonate de sodium avec du C02 gazeux produit in situ dans les usines de soude ou acheté indépendamment.
Plusieurs techniques de remplacement ont été proposées pour réduire le volume de purge des usines de soude.
Le document US2003/0143149 décrit un procédé de récupération de produits chimiques à base de sodium à partir de flux de carbonate de sodium tels que des flux de recyclage, de purge et d'effluents provenant de cristallisoirs de carbonate de sodium, d’eaux d’exhaure, d’eaux de bassins d'évaporation et de dépôts de carbonate de sodium décahydraté. Le bicarbonate de sodium issu de ces flux est partiellement détruit par une décarbonatation, et le flux résultant est principalement réintroduit dans un cristallisoir de carbonate de sodium monohydraté, le reste du flux décarbonaté résultant étant introduit dans un cristallisoir de carbonate de sodium décahydraté, à partir duquel le décahydraté purifié est récupéré et recyclé dans un cristallisoir de monohydrate, et une purge concentrée en impuretés telles que le sulfate de sodium est rejetée. Toutefois, le facteur de réduction de purge de ce procédé est limité, car lorsqu’une forte concentration d'impuretés est atteinte, le carbonate de sodium et le sulfate de sodium forment des sels mixtes décahydratés. De plus, si de grandes quantités de sulfate de sodium sont recyclées dans le cristallisoir de carbonate monohydraté, elles génèrent des cristaux de burkeïte (Na2C03.2Na2SC>4) qui sont préjudiciables à la qualité du carbonate de sodium monohydraté.
Le document US2004/0057892 décrit un procédé de production de carbonate et de bicarbonate de sodium, selon lequel une liqueur de purge provenant d'un cristallisoir de carbonate de sodium monohydraté est introduite dans un cristallisoir de carbonate de sodium décahydraté, et les cristaux de décahydraté purifiés sont transformés en bicarbonate de sodium. Il a été observé que ce procédé n’est pas efficace quand la liqueur de purge, selon la source de trôna, contient des niveaux élevés d'impuretés. Des niveaux élevés de chlorure de sodium dans la liqueur de purge empêchent la cristallisation uniforme du carbonate de sodium décahydraté.
Le document US2926995 décrit un procédé de production de cristaux de bicarbonate de sodium à partir de solutions de carbonate de sodium contenant du chlorure de sodium provenant de cellules électrolytiques soude caustique-chlore.
Le document US7507388 décrit un procédé de production de carbonate et de bicarbonate de sodium à partir d'une solution prépurifiée comprenant du bicarbonate qui est d'abord partiellement décarbonatée puis utilisée à la fois dans une ligne de bicarbonate de sodium et une ligne de carbonate de sodium monohydraté. Le flux de purge du cristallisoir de carbonate de sodium monohydraté est envoyé dans une ligne mixte de carbonate de sodium décahydraté et de sesquicarbonate de sodium dans laquelle le filtrat résultant est écarté en tant que purge finale du procédé, ou envoyé après dilution dans une ligne de soude légère comprenant une étape intermédiaire de carbonatation en bicarbonate de sodium, le bicarbonate est séparé du filtrat, et ce filtrat est aussi rejeté en tant que purge finale. Les quantités totales indiquées des purges générées sont très élevées (1,28 t de purge par tonne de soude dense) et correspondent à 6 à 15 % en poids de carbonate de sodium purgé par tonne de soude dense produite.
Le document US2009/0291038 (Solvay) décrit un procédé de production combinée de cristaux de carbonate de sodium et de bicarbonate de sodium, selon lequel une poudre solide dérivée de sesquicarbonate de sodium telle que du trôna calciné est dissoute dans de l'eau, la solution aqueuse résultante est introduite dans un cristallisoir dans lequel des cristaux de carbonate de sodium et une liqueur-mère sont produits, une partie de la liqueur-mère est extraite du cristallisoir (purge du cristallisoir de carbonate de sodium) et est carbonée (carbonatée) pour produire des cristaux de bicarbonate de sodium valorisables et une deuxième liqueur-mère, la deuxième liqueur-mère est optionnellement décarbonatée (débicarbonatée) puis envoyée dans un bassin de stockage. Dans ce document, il est enseigné que la liqueur-mère utilisée pour la cristallisation du bicarbonate de sodium devrait contenir de préférence au moins 175 g/kg de carbonate de sodium, pas plus de 60 g/kg de chlorure de sodium, et pas plus de 20 g/kg de sulfate de sodium. Par conséquent, le niveau de purge des alcalis sodiques (carbonate ou bicarbonate) envoyé dans un bassin est réduit par rapport à un traitement au décahydraté de la purge, mais reste important et représente de gros volumes envoyés dans les bassins.
Le document US2011/112298 décrit un procédé pour prolonger la durée de vie de bassins de résidus générés à partir de flux de purge contenant du carbonate de sodium, dans lequel le flux de purge est traité avec du dioxyde de carbone gazeux, de façon similaire au procédé du document US2009/0291038, pour produire du bicarbonate de sodium ou du sesquicarbonate de sodium, avant d'être introduit dans le bassin. Le bicarbonate de sodium produit peut être récupéré avant l'introduction du flux de purge traité dans le bassin de résidus ou récupéré après son dépôt dans le bassin. Le document ne dit rien sur la valorisation supplémentaire de la purge aqueuse obtenue quand le bicarbonate de sodium est récupéré.
Il existe donc toujours un besoin dans l'industrie du carbonate et du bicarbonate de sodium, en prenant en compte le développement durable, d’être capable de réduire encore plus le volume de purge et diminuer la perte d'alcalis d'une manière simple, sans perturber les conditions de mise en oeuvre des procédés associés.
RESUME DE L’INVENTION
Par conséquent, l'invention concerne un procédé de production de bicarbonate de sodium à partir d'un flux de carbonate de sodium (A) dont une partie est générée par un cristallisoir de carbonate de sodium, ledit flux de carbonate de sodium (A) comprenant du carbonate de sodium et au moins 2 %, avantageusement au moins 3 %, plus avantageusement au moins 4 % de chlorure de sodium et/ou de sulfate de sodium en poids, qui comprend les étapes suivantes : a) mélange du flux de carbonate de sodium (A) avec au moins une partie d'un flux (B) pour produire un flux (C), b) bicarbonatation du flux (C) avec un gaz (D) comprenant du CO2 pour produire une suspension aqueuse (E) comprenant des cristaux (F), lesdits cristaux (F) comprenant des cristaux de bicarbonate de sodium, c) séparation de la suspension aqueuse (E) afin d'obtenir des cristaux (F) comprenant des cristaux de bicarbonate de sodium d'une part et une liqueur-mère aqueuse (G) d’autre part, d) débicarbonatation partielle de la liqueur-mère aqueuse (G) et retrait d’une partie de l'eau pour obtenir le flux (B) et un gaz optionnel (H), e) recyclage d’au moins une partie du flux (B) à l'étape a), et f) retrait du reste (I) du flux (B) ou d’une partie (J) de la liqueur-mère aqueuse (G) pour subir d'autres traitements.
Un premier avantage de la présente invention est qu’elle réduit considérablement la quantité d'alcalis perdus dans les bassins d'évaporation (ou de résidus) d'une manière souple et bon marché.
Un deuxième avantage de la présente invention est qu'elle est efficace sur un large spectre d'impuretés solubles et sur une grande plage de concentrations d'impuretés.
Un troisième avantage de la présente invention, lié au deuxième avantage, est qu'elle permet d'exploiter un ou plusieurs gisements de trôna avec des niveaux différents d'impuretés solubles tout en permettant de traiter les niveaux variables des purges d’une usine de soude ou de bicarbonate de sodium avec le même procédé décrit dans la présente invention.
Un quatrième avantage de la présente invention est qu'elle permet de minimiser le flux de purge, ce qui autorise l’évaporation à sec de la purge ou de très petits bassins d’évaporation ou encore la réinjection de la purge dans des cavités déjà exploitées.
Un cinquième avantage de la présente invention est qu'elle permet de réduire la consommation d’eau pour la production de soude et/ou la production de bicarbonate de sodium en la récupérant sous forme de condensais à partir des évaporateurs pour la recycler pour la lixiviation du trôna calciné ou l’extraction par dissolution du trôna.
Un sixième avantage de la présente invention est qu'elle permet d’augmenter la production de bicarbonate de sodium technique valorisable à partir de flux alcalins de sodium comprenant des impuretés.
Un septième avantage de la présente invention est que le bicarbonate de sodium technique obtenu contient moins d’impuretés hydrosolubles que le carbonate de sodium qui aurait été produit dans des conditions équivalentes de concentration en impuretés hydrosolubles.
Un huitième avantage de la présente invention est que le bicarbonate de sodium technique obtenu est bien adapté à des usages spécifiques tels que l’épuration de fumées, malgré une concentration élevée d’impuretés.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est un schéma des flux qui illustre schématiquement le procédé de la présente invention.
La figure 2 est un schéma des flux d’un procédé selon un mode de réalisation de la présente invention.
Les chiffres et lettres de référence indiqués ci-après renvoient aux dessins annexés.
DEFINITIONS
Pour les besoins de la présente description, certains termes sont destinés à avoir les significations suivantes.
Le terme « purge » fait référence à un flux retiré d'une partie d'un procédé pour limiter la concentration d'impuretés dans ce procédé.
Le terme « impureté » fait référence à un composé différent du carbonate de sodium et/ou du bicarbonate de sodium à produire.
Le terme « solubilité » fait référence à l’hydrosolubilité d'un composé dans une solution aqueuse.
Le terme « carbonatation » fait référence à l'action d'augmenter la quantité totale de carbonates (carbonate et bicarbonate) d’un flux.
Le terme « décarbonatation » fait référence à l'action de réduire la quantité totale de carbonates (carbonate et bicarbonate) d’un flux.
Le terme « bicarbonatation » fait référence à l’action d’augmenter la quantité de bicarbonate d’un flux.
Le terme « débicarbonatation » fait référence à l’action de réduire la quantité de bicarbonate d’un flux.
DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES
La présente invention concerne un procédé de production de bicarbonate de sodium à partir d'un flux de carbonate de sodium (A) dont une partie est générée par un cristallisoir de carbonate de sodium, ledit flux de carbonate de sodium (A) comprenant du carbonate de sodium et au moins 2 %, avantageusement au moins 3 %, plus avantageusement au moins 4 % de chlorure de sodium et/ou de sulfate de sodium en poids, qui comprend les étapes suivantes : a) mélange du flux de carbonate de sodium (A) avec au moins une partie d'un flux (B) pour produire un flux (C), b) bicarbonatation du flux (C) avec un gaz (D) comprenant du CO2 pour produire une suspension aqueuse (E) comprenant des cristaux (F), lesdits cristaux (F) comprenant des cristaux de bicarbonate de sodium, c) séparation de la suspension aqueuse (E) afin d'obtenir des cristaux (F) comprenant des cristaux de bicarbonate de sodium d'une part et une liqueur-mère aqueuse (G) d’autre part, d) débicarbonatation partiellede la liqueur-mère aqueuse (G) et retrait d’une partie de l'eau pour obtenir le flux (B) et un gaz optionnel (H), e) recyclage d’au moins une partie du flux (B) à l'étape a), et f) retrait du reste (I) du flux (B) ou d’une partie (J) de la liqueur-mère aqueuse (G) pour subir d'autres traitements.
La présente invention concerne également un procédé de production combinée de cristaux de carbonate de sodium et de bicarbonate de sodium comprenant dans une première étape l'introduction d'une solution de carbonate de sodium comprenant du carbonate de sodium et au moins une impureté constituée de chlorure de sodium et/ou de sulfate de sodium dans un cristallisoir de carbonate de sodium, la production d’une première suspension aqueuse comprenant des cristaux de carbonate de sodium, séparation de la première suspension aqueuse en d'une part des cristaux comprenant du carbonate de sodium qui sont valorisés, et d'autre part une liqueur-mère, une partie de la liqueur-mère étant extraite du cristallisoir de carbonate de sodium pour constituer le flux de carbonate de sodium (A) devant être ensuite transformé selon la présente invention en cristaux (F) comprenant des cristaux de bicarbonate de sodium.
Dans la présente invention, le cristallisoir de carbonate de sodium désigne un cristallisoir dans lequel des cristaux comprenant du carbonate de sodium sont générés. Le cristallisoir de carbonate de sodium est choisi dans le groupe constitué par un cristallisoir de carbonate de sodium anhydre, un cristallisoir de carbonate de sodium monohydraté, un cristallisoir de carbonate de sodium heptahydraté, un cristallisoir de carbonate de sodium décahydraté, un cristallisoir de sesquicarbonate de sodium, un cristallisoir de wegscheidérite (la wegscheidérite étant Na2CC>3.3NaHCC>3 et étant également désignée décémite), et toutes combinaisons de ceux-ci. Dans la présente invention, le cristallisoir de carbonate de sodium peut également être un récipient ou un bassin d'évaporation ou de résidus dans lequel des cristaux comprenant des composés de carbonate de sodium sont formés.
Avantageusement, le cristallisoir de carbonate de sodium est un cristallisoir de carbonate de sodium monohydraté ou un cristallisoir de sesquicarbonate de sodium. Plus avantageusement, le cristallisoir de carbonate de sodium est un cristallisoir de carbonate de sodium monohydraté.
Le flux de carbonate de sodium (A) peut être tout flux constitué d'un solide, d'une suspension d'un solide dans une solution aqueuse ou d’une solution aqueuse comprenant du carbonate de sodium, et convenant pour l'alimentation d'un cristallisoir de bicarbonate de sodium.
Le flux de carbonate de sodium (A) peut provenir partiellement ou totalement de trôna ou de nahcolite. De préférence, le flux de carbonate de sodium (A) provient partiellement ou totalement de trôna. Dans la présente invention, le trôna est généralement transformé par une extraction conventionnelle. Avantageusement, le trôna peut également être transformé par une extraction par dissolution.
Le flux de carbonate de sodium (A) peut également provenir, en partie ou en totalité, de matières solides de bassins de résidus comprenant du carbonate de sodium. Cela peut s'avérer particulièrement avantageux si les matières solides de bassins de résidus considérées sont riches en silicates, car les cristaux de bicarbonate de sodium formés à l'étape b) capteront la plus grande partie de la silice présente dans le flux (C), ce qui peut améliorer l’aptitude à l’écoulement des cristaux (F).
Dans un mode de réalisation préféré, le flux de carbonate de sodium (A) est une solution aqueuse (A’) comprenant du carbonate de sodium. Dans un mode de réalisation davantage préféré, la solution aqueuse (A’) est une purge d'un cristallisoir de carbonate de sodium. Et dans un mode de réalisation idéal, la solution aqueuse (A’) est une purge d'un cristallisoir de carbonate de sodium monohydraté. Dans une variante de ce mode de réalisation idéal, la solution aqueuse (A’) est une purge d'un cristallisoir de carbonate de sodium monohydraté combinée à des matières solides de bassins de résidus résultant de purges de cristallisoirs de carbonate de sodium.
Dans une autre variante de ce mode de réalisation idéal, le procédé de la présente invention est couplé au procédé décrit dans le document WO2011/138005A1 (Solvay Chemicals), qui est intégré aux présentes par renvoi. Dans ce cas, le procédé de la présente invention comprend en outre les étapes suivantes : k) décharge du reste (I) du flux (B) dans un bassin de résidus, une partie du carbonate de sodium restant dans le bassin de résidus cristallisant en une masse solide comprenant du carbonate de sodium décahydraté, et dans lequel se forme une solution concentrée (Q) comprenant des impuretés choisies dans le groupe constitué par les silicates, le chlorure de sodium, le sulfate de sodium, les matières organiques, et les combinaisons d'au moins deux de celles-ci, l) optionnellement, mise en contact de ladite masse solide avec une solution de lixiviation pour dissoudre sélectivement au moins une partie d'une première impureté de la masse en contact dans la solution de lixiviation afin de former un lixiviat et un résidu lixivié, collecte du résidu lixivié, dissolution d’au moins une partie du résidu lixivié dans un milieu aqueux pour former une liqueur ; optionnellement, réalisation d’une deuxième étape de retrait d'impureté comprenant un traitement au magnésium pour former une liqueur traitée, ledit traitement comprenant l'addition d'un composé de magnésium pendant la dissolution du résidu lixivié ou l'addition d'un composé de magnésium à ladite liqueur ou une partie de celle-ci après dissolution du résidu lixivié afin de former une matière insoluble dans l'eau avec au moins une partie d'une deuxième impureté, et passage de ladite liqueur traitée à travers au moins une unité de séparation pour retirer la matière insoluble dans l'eau et pour obtenir une solution purifiée, et m) utilisation de ladite masse solide ou ladite liqueur ou ladite solution purifiée pour alimenter un procédé qui génère un produit cristallin comprenant du carbonate de sodium, du bicarbonate de sodium, du sulfite de sodium, ou d'autres dérivés.
Le reste (I) du flux (B) ou une partie (J) de la liqueur-mère (G) sont concentrés en sels et autres impuretés hydrosolubles présents dans le flux de carbonate de sodium (A). Par conséquent, dans une autre variante de la présente invention, le procédé comprend en outre l'une au moins des étapes suivantes : n) rejet du reste (I) du flux (B) ou d’une partie (J) de la liqueur-mère (G) dans une cavité d'extraction par dissolution, une cavité déjà exploitée ou un puits profond, ou o) recyclage du reste (I) du flux (B) ou d’une partie (J) de la liqueur-mère (G) ou d’une partie (L) de la liqueur (K) dans une cavité d'extraction par dissolution ou une cavité déjà exploitée, et récupération d’une solution aqueuse de carbonate de sodium à partir de la cavité d'extraction ou de la cavité déjà exploitée, la solution aqueuse de carbonate de sodium récupérée comprenant du chlorure de sodium et/ou du sulfate de sodium à une concentration de chlorure de sodium et/ou de sulfate de sodium inférieure à la concentration de chlorure de sodium et/ou la concentration de sulfate de sodium dans le reste (I) ou dans la partie (J) ou dans la partie (L).
Les étapes n) ou o) sont particulièrement avantageuses quand le flux de carbonate de sodium (A) provient, en partie ou en totalité, de trôna ou de nahcolite, car cela permet de recycler les sels hydrosolubles qui étaient initialement présents dans le minerai à l'intérieur de la cavité minière, de la mine ou du puits profond. De plus, le pH des purges finales peut être régulé au moyen de la teneur en bicarbonate de sodium, car le bicarbonate de sodium est un tampon naturel de pH. Ainsi, le volume qui est recyclé dans une telle cavité ou mine ou un tel puits profond est très réduit par rapport au volume du minerai initial extrait de la cavité, de la mine ou du puits profond. Généralement, le flux de carbonate de sodium (A) comprend au moins 15 pour cent en poids de carbonate de sodium, exprimé par rapport aux sels solubles secs. Avantageusement, le flux (A) comprend au moins 20, plus avantageusement au moins 24 pour cent en poids de carbonate de sodium, exprimé par rapport aux sels solubles secs.
Le flux (A) est avantageusement choisi dans le groupe constitué par les flux de recyclage ou de purge des cristallisons de carbonate ou sesquicarbonate de sodium, les flux d'eaux d’exhaure, les flux d’eaux-mères des bassins d’évaporation, les dépôts d'eau et de carbonate de sodium décahydraté, les autres flux d'effluents, et toutes combinaisons de ceux-ci.
Le flux (A) comprend généralement au maximum 98, avantageusement au maximum 95, plus avantageusement au maximum 85 pour cent en poids de carbonate de sodium, exprimé par rapport aux sels solubles secs. Quand le flux de carbonate de sodium (A) est une suspension d'un solide dans une solution aqueuse, ou une solution aqueuse, il comprend généralement au maximum 99, avantageusement au maximum 90, plus avantageusement au maximum 80 pour cent en poids d'eau. Cela permet de limiter le nombre de recyclages dans la boucle de bicarbonate de sodium de la présente invention.
Si le flux de carbonate de sodium découle d'un flux solide, ou est une suspension aqueuse, ou une solution aqueuse concentrée en carbonate de sodium, de l'eau (N) peut être ajoutée au flux de carbonate de sodium (A) de telle sorte que la combinaison du flux (B) avec le flux (A) forme un flux d'alimentation (C) approprié pour former des cristaux (F) comprenant des cristaux de bicarbonate de sodium une fois bicarbonaté. En particulier, la quantité d'eau (N) est contrôlée afin de limiter la densité de suspension de cristaux (F) dans la suspension aqueuse (E) généralement à 60 % en poids maximum, avantageusement à 50 % en poids maximum, de préférence à 40 % en poids maximum, mieux à 35 % en poids maximum. La densité de suspension de matières solides dans une suspension aqueuse est le rapport pondéral entre les matières solides et la suspension aqueuse.
Dans la présente invention, le flux (A) comprend au moins 2 %, avantageusement au moins 3 %, plus avantageusement au moins 4 % de chlorure de sodium et/ou de sulfate de sodium, en poids.
Le flux (A) peut contenir un niveau élevé de chlorure de sodium et/ou de sulfate de sodium. Toutefois, la concentration du flux (A) en chlorure de sodium et/ou en sulfate de sodium devrait avantageusement être limitée à une valeur maximale pour que le flux (G), correspondant à la liqueur-mère du cristallisoir de bicarbonate séparée à l'étape c), ait une concentration maximale de 26 % (260 g/kg) en chlorure de sodium ou 20 % (200 g/kg) en sulfate de sodium, en poids, afin d'éviter d'atteindre la limite d'hydrosolubilité du chlorure de sodium et/ou du sulfate de sodium dans le flux (G). Au cas où le flux (A) comprendrait à la fois du chlorure de sodium et du sulfate de sodium, les concentrations de ces deux impuretés dans le flux (G), notées respectivement [NaCl](G) et [Na2S04](G) et exprimées en g/kg, devraient être avantageusement limitées selon l'équation suivante : [NaCl](G) / 1,3 + [Na2S04](G) < 200 g/kg
De plus, dans le cas d’une concentration importante d'autres sels hautement hydrosolubles avec des ions communs aux ions sodium, chlorure ou sulfate, dans une proportion cumulée telle que quand ils sont cumulés ils représentent au moins 5 % en poids de la quantité cumulée de chlorure de sodium et de sulfate de sodium du flux (A), les concentrations des sels de ces d'impuretés devraient être ajoutées à la somme des concentrations de chlorure de sodium et de sulfate de sodium, et cette dernière somme devrait de préférence être maintenue à 20 % en poids (200 g/kg) maximum dans le flux (G).
Dans la présente invention, les flux (I) ou (J) (ou (L)) sont utilisés pour réguler la concentration en sels de métaux alcalins hydrosolubles telle que la concentration de chlorure de sodium ou de sulfate de sodium dans la liqueur-mère aqueuse (G) lors de l'étape de bicarbonatation b). Quand les débits des flux (I) ou (J) (ou (L)) augmentent, la concentration en sel(s) de métal(aux) alcalin(s) hydrosoluble(s) Ci(G) dans la boucle de procédé diminue, et vice versa. Ces débits peuvent être ajustés de telle sorte qu’à la concentration en sel de métal alcalin hydrosoluble ciblée dans la liqueur-mère aqueuse (G) ou dans les flux (I) ou (J) (ou (L)), les débits de sel de métal alcalin hydrosoluble purgé dans les flux correspondants (I) ou (J) (ou (L)) soient égaux au débit de sel de métal alcalin hydrosoluble rentrant dans le procédé (c.-à-d. par les flux (A), (A’), (A”) et (A’”) moins le débit de sel de métal alcalin hydrosoluble quittant le procédé avec les cristaux (F). Généralement, quand le flux (A) est la purge aqueuse d'un cristallisoir de monohydrate, la concentration en NaCl de la purge est de 5 % maximum et la concentration en Na2S04 de la purge est de 7 % maximum, exprimées en poids par rapport à la solution aqueuse. En effet, un cristallisoir MVR (à recompression mécanique de vapeur) classique ne peut pas fonctionner à des niveaux de NaCl sensiblement supérieurs à 2-3 % sans cristalliser de carbonate de sodium anhydre, ce qui induit des difficultés opérationnelles. Un évaporateur-cristallisoir de monohydrate à triple effet fonctionne à des températures moins élevées, et peut accepter des concentrations supérieures de NaCl, jusqu'à 4-5 % en fonction d'un certain nombre de facteurs. Une concentration de NaiSCh supérieure à 3 à 7 % induit la formation de cristaux de burkeïte (Na2C03.2Na2S04) à la température du cristallisoir (entre 40 et 100 °C).
Une usine de fabrication de soude naturelle à partir de trôna typique a une concentration de départ en Na2C03 dans la liqueur de 28 à 30 % en poids, une concentration de départ en NaCl d'environ 0,2 %, et/ou une concentration de départ en Na2S04 d'environ 0,05 à 0,2 %, ce qui signifie qu'une usine traditionnelle de la technique antérieure comprenant un cristallisoir de carbonate de sodium peut opérer entre 10 et 20 cycles de concentration. Ce nombre de cycles de concentration est généralement proche du rapport entre la concentration finale et la concentration de départ de l’impureté hydrosoluble. C'est ce qui impose au final la perte de produit, les volumes de purge, et la taille des bassins et des lieux d’élimination dans une usine de soude naturelle sans récupération des alcalis valorisables. La présente invention permet d'augmenter sensiblement le nombre de cycles de concentration, de 10-20 cycles à 75 cycles, voire plus d'une manière simple. En outre, le présent procédé permet de limiter la consommation d'énergie et les coûts associés se rapportant à la production totale de carbonate de sodium, quand le flux de carbonate de sodium (A) est une purge d'un cristallisoir de carbonate de sodium, et la purge représente généralement de 2 à 15 % du flux de carbonate de sodium pénétrant dans le cristallisoir de carbonate de sodium.
Dans la présente invention, la débicarbonatation partielle de la liqueur-mère aqueuse (G) et le retrait d'une partie de l'eau à l'étape d) peuvent être réalisés par tout moyen connu dans la technique. La débicarbonatation partielle et le retrait d'une partie de l'eau peuvent être effectués en une étape ou en plusieurs étapes. Généralement, la débicarbonatation est réalisée par calcination chimique en utilisant de la soude caustique pour transformer une partie du bicarbonate de sodium de la liqueur (G) en carbonate de sodium, ou par débicarbonatation thermique en utilisant de la vapeur ou en utilisant une chaudière pour décomposer thermiquement une partie du bicarbonate de sodium en carbonate de sodium, eau et CO2. La débicarbonatation thermique utilisant de la vapeur ou une chaudière est préférée. Le retrait d'une partie de l'eau de la liqueur (G) peut être réalisé dans un évaporateur à film tombant, ou dans une chaudière, ou dans un évaporateur à circulation forcée, ou dans un évaporateur-cristallisoir à circulation forcée connu dans le métier.
Le procédé de l'invention utilisant un débicarbonateur thermique à l'étape d) est illustré sur la figure 1 (Fig. 1). Le flux de carbonate de sodium (A) est mélangé avec une partie d'un flux (B) pour produire un flux (C). Le flux (C) est bicarbonaté avec un gaz (D) comprenant du CO2 dans un dispositif de carbonatation 1 pour produire une suspension aqueuse (E) comprenant des cristaux (F), lesdits cristaux (F) comprenant des cristaux de bicarbonate de sodium. La suspension (E) est séparée en cristaux (F) comprenant des cristaux de bicarbonate de sodium d'une part et en liqueur-mère aqueuse (G) d'autre part avec un dispositif de séparation 2. La liqueur-mère aqueuse (G) est partiellement débicarbonatée et une partie de l’eau est retirée pour obtenir le flux (B) et un gaz optionnel (H) comprenant du C02 dans un débicarbonateur 3. Par conséquent, le flux (B) est plus concentré en sels hydrosolubles que le flux (G). Au moins une partie du flux (B) est recyclée pour former le flux (C) quand elle est combinée avec le flux (A). Le reste (I) du flux (B) est retiré de la boucle (qui comprend les dispositifs 1,2, 3), ou bien une partie (J) de la liqueur-mère aqueuse (G) est retirée pour subir d'autres traitements.
La figure 2 est un schéma fonctionnel d’un procédé selon un mode de réalisation de la présente invention. Dans ce mode de réalisation, la débicarbonatation et le retrait d'une partie de l'eau du flux (G) se font en deux étapes, et des recyclages facultatifs de l’eau et du CO2 gazeux (H) sont représentés par des tirets. Dans ce mode de réalisation, le flux de carbonate de sodium (A) peut être mélangé avec de l’eau facultative (N) pour former une solution aqueuse (A’) comprenant du carbonate de sodium, et mélangé avec un flux (B) pour produire un flux (C). Le flux (C) est bicarbonaté avec un gaz (D) comprenant du CO2 dans un dispositif de carbonatation 1 pour produire une suspension aqueuse (E) comprenant des cristaux (F), lesdits cristaux (F) comprenant des cristaux de bicarbonate de sodium. La suspension (E) est séparée en cristaux (F) comprenant des cristaux de bicarbonate de sodium d’une part et en liqueur-mère aqueuse (G) d’autre part avec un dispositif de séparation 2. La liqueur-mère aqueuse (G) est débicarbonatée dans un débicarbonateur 3 pour produire une liqueur-mère (K) épuisée ou pauvre en bicarbonate de sodium et une vapeur (H) comprenant du dioxyde de carbone, et la liqueur-mère (K) est partiellement évaporée pour retirer une partie de l’eau dans un évaporateur 4 pour obtenir le flux (B) et de la vapeur d’eau (P). Le flux (B) peut être un liquide limpide ou une suspension. Optionnellement, une partie ou la totalité de la vapeur d’eau (P) peut être recyclée dans le débicarbonateur 3 et injectée directement ou après recompression de vapeur, ou peut être recyclée dans le débicarbonateur 3 sous l’effet du chauffage indirect d’une chaudière. Au moins une partie du flux (B) est recyclée pour former le flux (C) quand elle est combinée avec le flux (A). Le reste (I) du flux (B) est retiré de la boucle, et/ou une partie (J) de la liqueur-mère aqueuse (G) est retirée de la boucle, et/ou une partie (L) de la liqueur-mère (K) est retirée de la boucle pour subir d’autres traitements. Ces flux (I), (J), (L) sont en effet utiles pour contrôler la concentration de sels hydrosolubles tels que le chlorure de sodium ou la concentration de sulfate de sodium dans la liqueur-mère aqueuse à l’étape de bicarbonatation b) dans le bicarbonateur 1.
Dans une variante de ce mode de réalisation, un flux de carbonate de sodium (A”) tel que les eaux d’une ou plusieurs mines, des eaux de bassins de résidus ou des eaux diluées peut être ajouté à la liqueur-mère (K) épuisée ou pauvre en bicarbonate de sodium avant d'évaporer partiellement celle-ci pour retirer une partie de l'eau de manière à obtenir le flux (B). Cela permet d'éviter avantageusement la limite d'hydrosolubilité du carbonate de sodium et/ou du chlorure de sodium ou du sulfate de sodium dans l’évaporateur 4.
Dans une autre variante de ce mode de réalisation, si un flux de carbonate de sodium (A’”) tel que les eaux d’une ou plusieurs mines, des eaux de bassins de résidus ou des eaux diluées a une teneur en bicarbonate de sodium, ou une teneur en eau et une teneur en bicarbonate de sodium qui doivent d'abord être réduites avant qu’il soit recyclé dans le bicarbonateur 1, un endroit adéquat pour introduire ce flux (A’”) dans le procédé se situe dans le débicarbonateur 3 avec la liqueur-mère aqueuse (G).
Optionnellement, dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, au moins une partie du gaz (H) est utilisée pour bicarbonater le flux (C) avec le gaz (D). En effet, le gaz (H) comprend une teneur élevée en CO2, le reste étant principalement de la vapeur (vapeur d'eau) qui peut être réutilisée à l'étape b), sans condensation de l'eau ou avec condensation et retrait de l'eau, avant d'être introduite dans le flux (D) pour réguler le bilan en eau du présent procédé en extrayant l'eau par le retrait des flux (I), (L), (J) et (P) de la boucle.
Dans le présent procédé, à l'étape b), le gaz (D) est un gaz comprenant au moins 20, avantageusement au moins 30, plus avantageusement au moins 40, encore plus avantageusement au moins 80 % en volume de CO2, exprimé par rapport aux gaz secs. L’étape de bicarbonatation b) est effectuée à n'importe quelle température compatible avec le domaine connu du bicarbonate de sodium. De préférence, l'étape de bicarbonatation b) est réalisée à une température d'au moins 20 °C, avantageusement au moins 38 °C, plus avantageusement au moins 55 °C, et encore plus avantageusement au moins 70 °C.
Une température trop élevée peut être préjudiciable à l'absorption de CO2 quand elle n'est pas effectuée à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Par conséquent, l'étape de bicarbonatation b) est généralement réalisée à une température de 100 °C maximum, avantageusement 90 °C maximum, plus avantageusement 80 °C maximum, et encore plus avantageusement 75 °C maximum.
Dans la présente invention, les cristaux (F) obtenus à l'étape b) comprennent des cristaux de bicarbonate de sodium. Avantageusement, le point de fonctionnement (concentration de bicarbonate de sodium, de carbonate de sodium et de sels solubles tels que NaCl et Na2SC>4 dans la liqueur-mère) à l'étape de carbonatation devrait être contrôlé pour qu'il reste dans le domaine du bicarbonate de sodium du diagramme de solubilité. Pour y parvenir, on introduit suffisamment de CO2 dans le bicarbonateur pour que la concentration en carbonate de sodium dans la liqueur-mère (G) dans le bicarbonateur soit inférieure à la limite de concentration du carbonate de sodium à la solubilité du sesquicarbonate de sodium notée [Na2C03](sesqui) à la température de fonctionnement.
Si [X](G) représente la concentration en sel soluble exprimée en g/kg de NaCl ou de Na2S04, ou la somme des concentrations de NaCl et Na2S04 si les deux sels sont présents, on y parvient généralement entre 20 et 80 °C, quand la concentration de carbonate de sodium dans la liqueur-mère (G) notée [Na2CC>3](G) est inférieure à la valeur suivante (exprimée en g/kg) : 170 - 0,66 [X](G) (g/kg)
Une marge de sécurité devrait être appliquée pour que la concentration de carbonate de sodium soit de préférence égale au maximum à cette valeur moins 5 g/kg, mieux au maximum à cette valeur moins 10 g/kg, et idéalement au maximum à cette valeur moins 20 g/kg.
Cela permet de cristalliser principalement du bicarbonate de sodium. Ensuite, si les cristaux correspondants (F) sont séparés de leur liqueur-mère (G) qui est concentrée en NaCl et/ou Na2S04, et si optionnellement les cristaux obtenus sont lavés au besoin pour retirer les niveaux élevés de liqueur-mère imprégnée et de sels hydrosolubles tels que NaCl ou Na2S04, la teneur en bicarbonate de sodium dans les cristaux (F) comprenant des cristaux de bicarbonate de sodium est généralement d'au moins 40 % en poids, ou au moins 50 % en poids, de préférence au moins 60 % en poids, mieux au moins 80 % en poids, et idéalement au moins 90 % en poids. Les cristaux (F) comprennent généralement au maximum 50 % en poids, ou au maximum 30 % en poids, ou au maximum 20 % en poids, de préférence 10 % en poids maximum, mieux 5 % en poids maximum, et idéalement 3 % en poids maximum de carbonate de sodium.
La teneur en sels hydrosolubles tels que le chlorure de sodium et/ou le sulfate de sodium dans les cristaux (F) est généralement de 10 % en poids maximum, de préférence 4 % en poids maximum, mieux 1 % en poids maximum.
Concernant l'utilisation finale des cristaux (F) obtenus comprenant du bicarbonate de sodium, le procédé de la présente invention peut comprendre en outre les étapes suivantes : g) optionnellement, lavage des cristaux (F) comprenant du bicarbonate de sodium pour produire des cristaux optionnellement lavés comprenant du bicarbonate de sodium, et h) séchage des cristaux optionnellement lavés comprenant du bicarbonate de sodium.
En variante, il est possible de calciner partiellement ou totalement le bicarbonate de sodium plutôt que simplement sécher les cristaux à l’étape h).
Dans ce cas, le procédé selon la présente invention comprend en outre les étapes consistant à : g) optionnellement, laver les cristaux de bicarbonate de sodium pour produire des cristaux optionnellement lavés comprenant du bicarbonate de sodium, et i) calciner les cristaux optionnellement lavés comprenant du bicarbonate de sodium en cristaux comprenant du carbonate de sodium.
Lors de la calcination partielle ou totale du bicarbonate de sodium des cristaux à l'étape i), un gaz (O) comprenant du dioxyde de carbone est généré. Le dioxyde de carbone et l'eau peuvent être récupérés en totalité ou en partie et être recyclés à l'étape de bicarbonatation.
Par conséquent, le procédé de la présente invention peut de plus comprendre l'étape de: j) récupération d’au moins une partie du gaz (O) comprenant du dioxyde de carbone et son recyclage à l'étape b).
EXEMPLES
Les exemples suivants sont uniquement destinés à illustrer l'invention, et ne doivent pas être interprétés comme limitant la portée de l'invention revendiquée.
Exemple 1
Le tableau 1 illustre le bilan massique d'un mode de réalisation du procédé de la présente invention tel que décrit sur la figure 2, dans lequel la principale impureté saline hydrosoluble du flux de carbonate de sodium (A) est le chlorure de sodium.
Cet exemple souligne le fort intérêt pour le cas où le flux de carbonate de sodium (A) est une purge d’un cristallisoir de carbonate de sodium ; le débit massique de la purge finale (I) est de 226 kg/h, une telle valeur représentant moins du quart de la valeur de la purge initiale (A) à 1000 kg/h, et la perte de carbonate de sodium par la purge finale (I) est de 27 kg/h, ce qui représente une réduction en masse d'un facteur 9 pratiquement par rapport à la valeur initiale de 242 kg/h de carbonate de sodium dans la purge initiale (A), grâce à la boucle de recyclage associée à un débicarbonateur et un évaporateur du présent procédé.
Pour comparaison, le document US2009/0291038 (Solvay) indique dans son exemple 1 une réduction de la perte en alcalis sodiques dans la purge finale de 60 %, à comparer aux 90 % environ du présent exemple 1, et une réduction de 10 % du débit massique de la purge initiale, à comparer aux 77 % environ du présent exemple 1.
Exemple 2
Dans cet exemple, les mêmes données que celles du tableau 1 permettent d'illustrer le bilan massique d'un mode de réalisation du procédé de la présente invention tel que décrit sur la figure 2, dans lequel la principale impureté saline hydrosoluble du flux de carbonate de sodium (A) est le sulfate de sodium (Na2SC>4). Dans ce cas, le débit massique de chlorure de sodium (NaCl) et la concentration de chlorure de sodium (NaCl) devraient être respectivement interprétés comme le débit massique de Na2S04 et la concentration de Na2S04 plutôt que ceux de NaCl.
Exemples 3 à 7 (EO à E6)
Dans ces exemples, un équipement et des conditions de fonctionnement similaires à ceux utilisés dans l'exemple 1 du document US2009/0291038 (Solvay) ont été employés, mais la bicarbonatation a été effectuée par lots, dans un réacteur agité de 3 litres, à 70 °C, avec du C02 gazeux à une concentration sèche de 100 % en volume et saturé avec de l'eau, et avec un temps de résidence d'une heure.
Les cristaux obtenus ont été filtrés, lavés avec de l'eau et de l'éthanol, et séchés pendant 24 heures à température ambiante.
Le tableau 2 donne les résultats de l'analyse des liqueurs-mères initiale et finale et des cristaux obtenus, la densité de suspension (poids des matières solides rapporté au poids de la suspension) et la distribution de taille de particules des cristaux obtenus.
Au cas où l'exposé de tout brevet, demande de brevet ou publication intégré aux présentes par renvoi serait en contradiction avec la présente description jusqu’à un point susceptible de rendre un terme obscur, c’est la présente description qui prévaudrait.
Tableau 1. Exemple 1 - Bilan massique
Tableau 2. Conditions de fonctionnement, et analyse chimique et physique des cristaux obtenus aux exemples 3 à 7 (respectivement référencés EO, E2, E3, E6).

Claims (20)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de production de bicarbonate de sodium à partir d'un flux de carbonate de sodium (A) dont une partie est générée par un cristallisoir de carbonate de sodium, ledit flux de carbonate de sodium (A) comprenant du carbonate de sodium et au moins 2 %, avantageusement au moins 3 %, plus avantageusement au moins 4 % de chlorure de sodium et/ou de sulfate de sodium en poids, qui comprend les étapes suivantes : a) mélange du flux de carbonate de sodium (A) avec au moins une partie d'un flux (B) pour produire un flux (C), b) bicarbonatation du flux (C) avec un gaz (D) comprenant du CO2 pour produire une suspension aqueuse (E) comprenant des cristaux (F), lesdits cristaux (F) comprenant des cristaux de bicarbonate de sodium, c) séparation de la suspension aqueuse (E) afin d'obtenir des cristaux (F) comprenant des cristaux de bicarbonate de sodium d'une part et une liqueur-mère aqueuse (G) d’autre part, d) débicarbonatation partielle de la liqueur-mère aqueuse (G) et retrait d’une partie de l'eau pour obtenir le flux (B) et un gaz optionnel (H), e) recyclage d’au moins une partie du flux (B) à l'étape a), et f) retrait du reste (I) du flux (B) ou d’une partie (J) de la liqueur-mère aqueuse (G) pour subir d'autres traitements.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le cristallisoir de carbonate de sodium est choisi dans le groupe constitué par un cristallisoir de carbonate de sodium anhydre, un cristallisoir de carbonate de sodium monohydraté, un cristallisoir de carbonate de sodium heptahydraté, un cristallisoir de carbonate de sodium décahydraté, un cristallisoir de sesquicarbonate de sodium, un cristallisoir de wegscheidérite, et leurs combinaisons, le cristallisoir de carbonate de sodium étant avantageusement un cristallisoir de carbonate de sodium monohydraté.
  3. 3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le carbonate de sodium du flux de carbonate de sodium (A) est partiellement ou totalement dérivé de trôna.
  4. 4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel le carbonate de sodium du flux de carbonate de sodium (A) provient partiellement ou totalement de trôna transformé par extraction conventionnelle.
  5. 5. Procédé selon la revendication 3 dans lequel le carbonate de sodium du flux de carbonate de sodium (A) provient partiellement ou totalement de trôna transformé par extraction par dissolution.
  6. 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le flux de carbonate de sodium (A) est partiellement ou totalement dérivé de matières solides de bassins de résidus comprenant du carbonate de sodium.
  7. 7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le flux de carbonate de sodium (A) est une solution aqueuse (A’) comprenant du carbonate de sodium.
  8. 8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel la solution aqueuse (A’) est une purge d’un cristallisoir de carbonate de sodium monohydraté.
  9. 9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, à l’étape d), le gaz optionnel (H) est un gaz comprenant au moins 20, avantageusement au moins 30, plus avantageusement au moins 40, encore plus avantageusement au moins 80 % en volume de CO2, exprimé par rapport aux gaz secs.
  10. 10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, à l’étape d), le gaz optionnel (H) est produit, et dans lequel au moins une partie dudit gaz (H) est utilisée avec le gaz (D) pour bicarbonater le flux (C).
  11. 11. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’étape b) est réalisée à une température d’au moins 20 °C, avantageusement au moins 38 °C, plus avantageusement au moins 55 °C, et encore plus avantageusement au moins 70 °C.
  12. 12. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre les étapes suivantes : g) optionnellement, lavage des cristaux (F) comprenant du bicarbonate de sodium pour produire des cristaux optionnellement lavés comprenant du bicarbonate de sodium, et h) séchage des cristaux de bicarbonate de sodium optionnellement lavés.
  13. 13. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre les étapes suivantes : g) optionnellement, lavage des cristaux (F) comprenant des cristaux de bicarbonate de sodium pour produire des cristaux optionnellement lavés comprenant du bicarbonate de sodium, et i) calcination des cristaux optionnellement lavés comprenant du bicarbonate de sodium en cristaux comprenant du carbonate de sodium.
  14. 14. Procédé selon la revendication 13 dans lequel un gaz (O) comprenant du dioxyde de carbone est généré lors de l’étape de calcination i), le procédé comprenant en outre l’étape suivante : j) récupération d’au moins une partie du gaz (O) comprenant du dioxyde de carbone et son recyclage à l’étape b).
  15. 15. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, à l’étape d), la liqueur-mère aqueuse (G) est débicarbonatée dans un débicarbonateur pour produire une liqueur-mère épuisée ou pauvre en bicarbonate de sodium (K) et une vapeur (H) comprenant du dioxyde de carbone, et dans lequel la liqueur-mère épuisée ou pauvre en bicarbonate de sodium (K) est partiellement évaporée pour retirer une partie de l’eau de manière à obtenir le flux (B), comprenant en outre optionnellement le recyclage d’au moins une partie de la vapeur (H) comprenant du dioxyde de carbone à l’étape b).
  16. 16. Procédé selon la revendication 15 comprenant en outre l’addition d’un flux de carbonate de sodium (A”) à la liqueur-mère épuisée en bicarbonate de sodium (K) avant de l’évaporer partiellement pour retirer une partie de l’eau afin d’obtenir le flux (B).
  17. 17. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre les étapes suivantes : k) décharge du reste (I) du flux (B) dans un bassin de résidus, une partie du carbonate de sodium restant dans le bassin de résidus cristallisant en une masse solide comprenant du carbonate de sodium décahydraté, et dans lequel se forme une solution concentrée (Q) comprenant des impuretés choisies dans le groupe constitué par les silicates, le chlorure de sodium, le sulfate de sodium, les matières organiques, et les combinaisons d'au moins deux de celles-ci, l) optionnellement, mise en contact de ladite masse solide avec une solution de lixiviation pour dissoudre sélectivement au moins une partie d'une première impureté de la masse en contact dans la solution de lixiviation afin de former un lixiviat et un résidu lixivié, collecte du résidu lixivié, dissolution d’au moins une partie du résidu lixivié dans un milieu aqueux pour former une liqueur ; optionnellement, réalisation d’une deuxième étape de retrait d'impureté comprenant un traitement au magnésium pour former une liqueur traitée, ledit traitement comprenant l'addition d'un composé de magnésium pendant la dissolution du résidu lixivié ou l'addition d'un composé de magnésium à ladite liqueur ou une partie de celle-ci après dissolution du résidu lixivié afin de former une matière insoluble dans l'eau avec au moins une partie d'une deuxième impureté, et passage de ladite liqueur traitée à travers au moins une unité de séparation pour retirer la matière insoluble dans l'eau et pour obtenir une solution purifiée, et m) utilisation de ladite masse solide ou ladite liqueur ou ladite solution purifiée pour alimenter un procédé qui génère un produit cristallin comprenant du carbonate de sodium, du bicarbonate de sodium, du sulfite de sodium, ou d'autres dérivés.
  18. 18. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 17 comprenant en outre l’étape suivante : n) rejet du reste (I) du flux (B) ou une partie (J) de la liqueur-mère (G) ou une partie (L) de la liqueur (K) dans une cavité d'extraction par dissolution, une cavité déjà exploitée ou un puits profond.
  19. 19. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 17 comprenant en outre l’étape suivante : o) recyclage du reste (I) du flux (B) ou d’une partie (J) de la liqueur-mère (G) ou d’une partie (L) de la liqueur (K) dans une cavité d'extraction par dissolution ou une cavité déjà exploitée, et récupération d’une solution aqueuse de carbonate de sodium dans la cavité d'extraction ou dans la cavité déjà exploitée, la solution aqueuse de carbonate de sodium récupérée comprenant du chlorure de sodium et/ou du sulfate de sodium à une concentration de chlorure de sodium et/ou de sulfate de sodium inférieure à la concentration de chlorure de sodium et/ou la concentration de sulfate de sodium dans le reste (I) ou la partie (J) ou la partie (L).
  20. 20. Procédé de production combinée de cristaux de carbonate et de bicarbonate de sodium comprenant dans une première étape l'introduction d'une solution de carbonate de sodium comprenant du carbonate de sodium et au moins une impureté constituée de chlorure de sodium et/ou de sulfate de sodium dans un cristallisoir de carbonate de sodium, production d’une première suspension aqueuse comprenant des cristaux de carbonate de sodium, séparation de la première suspension aqueuse en d'une part des cristaux comprenant du carbonate de sodium qui sont valorisés, et d'autre part une liqueur-mère, une partie de la liqueur-mère étant extraite du cristallisoir de carbonate de sodium pour constituer le flux de carbonate de sodium (A) devant être ensuite transformé selon le procédé de production de bicarbonate de sodium de l’une quelconque des revendications précédentes.
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