Soutenance mémoire
Dans le domaine de l’exploitation minière, le but n’est pas seulement d’extraire les ressources naturelles du sous-sol mais de les réaliser avec des rendements acceptables, aux moindres coûts et dans des bonnes conditions de travail. La société KRAOMA ayant pour objectif et activités l’extraction, le traitement et l’exportation de chromite à Madagascar, cherche toujours à améliorer la qualité de sa production de façon rationnelle. En outre, vu les rendements encore insatisfaisants au niveau de l’usine de traitement, les stocks importants de déchets, soit un pourcentage non négligeable en chromite, le témoignent. Il etait opportun, dans les conjonctures économiques actuelles, pour la société KRAOMA de s’intéresser à la récupération des concentrés en chromite dans les déchets. La résolution d’un tel problème a été proposée dans le cadre de l’obtention du diplôme d’ingéniorat. Le sujet est intitulé :’’ Mise en place d’une unité pilote de traitement des déchets de la KRAOMA à ANDRIAMENA en vue de l’obtention des concentrés en chrome ‘’. Cette étude consistait à concevoir et à réaliser deux prototypes d’un classificateur hydraulique nommé ‘’HYDROCYCLONE’’.
OBJECTIFS ET GENERALITES SUR LA SEDIMENTATION
OBJECTIFS DE L’ETUDE
Objectif général
Par suite d’une proposition de la société KRAOMA, pour la mise en place d’une unité pilote de traitement des déchets, l’objectif de l’étude conceptionnelle consiste à récupérer les concentrés en chrome pour répondre aux questions de faisabilité de traitement des déchets. Pour y arriver :
– nous vérifions d’abord, par analyse au laboratoire, les constituants, notamment le taux d’ impureté des concentrés obtenus
– nous déterminons la moyenne géométrique de la récupération relative du chrome, On en peut tirer si les concentrés seront acceptables selon les normes de marché, ou vendable.
Objectif de l’appareil à concevoir
L’appareil consiste à séparer les solides selon leur masse spécifique et \ ou leur dimension, par l’effet de force centrifuge Le type de classification qu’il assure est utilisé surtout, dans le domaine minier pour le calibrage des produits après l’opération de fragmentation. C’est l’étape préliminaire de classification dans un circuit de traitement des minerais visant à soustraire à la fragmentation les grains de dimensions requises.
NOTIONS GENERALES SUR LA CLASSIFICATION ET LA SEDIMENTATION
La classification
Dans le domaine de la préparation mécanique des minerais, l’opération de classification consiste à séparer un produit brut en deux ou plusieurs fractions plus ou moins homogènes selon la granulométrie.
On considère en général deux modes de classification :
– la classification directe ;
– la classification indirecte.
Ces deux modes diffèrent essentiellement suivant les dimensions du produit à traiter et de la séparation voulue.
La classification directe
On y procède à une opération de criblage ou de tamisage : c’est une opération de classement dimensionnel des grains de formes et de dimensions variées par présentation de ces grains sur des surfaces perforées qui laissent passer les grains de dimensions inférieures aux dimensions de la perforation tandis que les grains de dimensions supérieures sont retenus et évacués séparément. Ce mode de classement donne en général une bonne séparation et présente un coût d’exploitation relativement peu élevé pour les dimensions de séparation supérieures à 500 µm.
La classification indirecte
On y procède à une classification par sédimentation appelée encore classification fluidique : c’est aussi une opération de classement dimensionnel ; mais elle utilise la forme, la dimension et la masse volumique des particules à classer, conduisant à des vitesses de sédimentation d’un solide permettant de séparer des classes de particules en fonction de leur entraînement ou non-entraînement dans le fluide en mouvement. Sa principale application est pour la séparation des fines et très fines particules.
La sédimentation
Définition
La sédimentation est une opération exploitant les phénomènes et les lois qui régissent les mouvements des solides dans le fluide. D’une manière courante, elle signifie formation des sédiments ou dépôts de particules dans un fluide. C’est une opération fondamentale dans l’industrie minière.
Elle peut être appliquée aux différents champs, à savoir :
– champ d’attraction de pesanteur : sédimentation gravimétrique ou décantation,
– champ de force centrifuge : sédimentation centrifuge ou centrifugation,
– champ de force électrique : sédimentation électrique ou électrostatique,
– champ de force magnétique : sédimentation magnétique ou triage magnétique
Types de sédimentation
On peut classer la sédimentation suivant l’abondance des particules solides dans le fluide. En effet, il existe deux types de sédimentation :
– la sédimentation libre, dans laquelle une particule isolée tombe seule dans un liquide sans être gênée. Elle subit donc un mouvement libre au sein du fluide,
– la sédimentation entravée, au cours de laquelle le mouvement d’une particule dans le fluide est gêné par d’autres particules. Ceci se traduit par une réduction de la vitesse du mouvement de la particule.
GENERALITES SUR LA SEDIMENTATION PAR CYCLONAGE
Définition de la sédimentation par cyclonage
C’est une méthode pendant laquelle les mouvements relatifs conduisant à la classification des particules sont provoqués par l’effet de la force centrifuge. Elle se fait selon la masse spécifique ou la dimension des particules à séparer et les mailles de séparation sont dans l’ordre de quelques microns à 200µ. Pour ce type de sédimentation, l’appareil reste immobile mais le mélange fluide-solide ou pulpe est introduit sous pression tangentielle dans l’appareil, ce qui entraîne le mouvement de tourbillon, de ce mélange à l’intérieur de l’appareil par effet de force centrifuge, conduisant à la répartition des grains selon la dimension ou la densité.
Les paramètres de sédimentation par cyclonage
En principe, la sédimentation par cyclonage dépend de trois facteurs :
– le fluide de sédimentation ;
– le débit du courant fluidique ;
– la nature des particules.
Il est à noter que l’angle de l’inclinaison de l’appareil intervient aussi dans la vitesse de sédimentation mais pour notre cas, la force de pesanteur est négligeable à cause de l’accélération centrifuge élevée donc l’hydrocyclone peut travailler dans une position fortement inclinée sans gêner la sédimentation.
Etude du fluide de sédimentation
Ce sont les caractéristiques physiques du fluide qui nous intéressent.
• La masse volumique : c’est le rapport entre la masse et le volume du corps. Elle est exprimée en Kg.m-3 ou g cm -3. La sédimentation est d’autant plus facile si la différence de masse volumique entre les deux phases ( solide et fluide) en présence est plus grande.
• La viscosité : On peut définir la viscosité comme étant la force de cohésion des molécules du liquide. Elle est due au frottement interne entre les molécules qui les composent. Le mouvement est plus rapide d’autant plus que la viscosité est faible.
Caractéristiques des particules
• La granulométrie et la densité
– La granulométrie : c’est la dimension des particules pulvérulentes. Elle est exprimée parfois en pourcentage des grains de différentes grosseurs qui les composent.
– La densité : c’est le rapport de la masse d’un certain volume de la particule à celle du même volume d’eau (ou d’air pour les gaz). Elles permettent d’orienter le choix sur le type de classement de l’appareil.
• Le degré de libération
On appelle *degré de libération d’un constituant le rapport de la quantité de ce constituant présent dans ses particules libres à la quantité totale du constituant présent dans les particules libres et les particules mixtes. Un contrôle du degré de libération lors des essais de réduction permet alors de connaître la forme des liens entre les grains (dureté, clivage,…), ainsi que la dimension naturelle des grains à valoriser, alors que tous ces paramètres jouent un rôle très important dans la détermination de la dimension de séparation de l’appareil.
Possibilité d’application
En opérant la sédimentation à une accélération centrifuge, on peut aboutir avec ce même appareil deux formes de classement :
– classement hydraulique : si le fluide est un liquide ;
– classement pneumatique : si le fluide est un gaz.
Ces deux classements se reposent sur le même principe et ils sont tous normalement réservés aux classements des fines et très fines particules. Remarquons tout simplement que pour le dernier type, la différence de densité entre les matières solide et gaz est beaucoup plus grande. Ainsi, pour caractériser un classement pneumatique, il faut bien définir :
– la densité et granulométrie des particules ;
– la densité des fluides gazeux ;
– la vitesse du gaz admis dans l’appareil ;
– le poids de minerais traités par unité de temps.
Nous allons donc traiter plus particulièrement, dans la suite du travail, le classement hydraulique puisque c’est le but préconisé pour l’appareil à réaliser.
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Table des matières
I)INTRODUCTION
II) GENERALITES
III) METHODOLOGIE
IV) RESULTATS
V) COMMENTAIRES ET DISCUSSION
VI) CONCLUSION
VII) REFERENCES
ANNEXES
RESUME
