Mode de gestion actuel des boues de soutirage

Mode de gestion actuel des boues de soutirage

Description des processus

Processus lavage

  Le procédé de traitement d’un minerai de phosphate par lavage est un procédé qui consiste à l’enrichir jusqu’à obtention avec un teneur en BPL élevée. Ce procédé consiste en l’élimination des fractions grossières par deux moyens (annexes ; flowsheet 1) qui sont
 Les coupures volumétriques : c’est la haute coupure sur crible vibrant à 2500mm.  L’hydro-classification des fractions fines : c’est la basse coupure, ce niveau de coupure peut être situé de 40 à 400 µm selon les teneurs désirées du concentré final .Le processus de lavage comprend quatre phases importantes: le débourbage, le criblage, le cyclonage et le broyage.

 Les Principales phases de lavage

 Débourbage C’est la première phase de la préparation du lavage de phosphate. Il se fait dans un appareil dit débourbeur. Le minerai et l’eau de dilution sont introduits dans le débourbeur ce qui engendre la formation de la pulpe. Durant le temps de séjour, le minerai subit des opérations de malaxage, d’attrition et de libération des grains de phosphate.
 Criblage Le criblage est l’opération de séparation volumétrique de la pulpe débourbée auparavant. Il assure la haute coupure en générant deux produits : le passant (diamètres des particules <2500µm) et le refus qui constitue le stérile (diamètres des particules > 2500 µm) est évacué vers la mise à terril. Cette opération est réalisée au moyen d’un crible vibrant. Les particules solides de dimensions inférieures à la maille passent à travers la grille, constituant le passé, tandis que les grosses particules restent au-dessus de la grille, constituant le refus du crible.
Cyclonage
Broyage Le broyage est l’opération qui consiste à réduire les dimensions des grains, afin de libérer les constituants du minerai les uns des autres dans le but de faciliter la séparation par la suite. Le procédé de broyage (humide) a été installé pour produire une tranche granulométrique (<180 µm) destinée à être enrichi par flottation.

Processus de flottation

Le principe de la flottation est basé sur les propriétés hydrophobes et hydrophiles des surfaces des solides. Ces propriétés peuvent êtres naturels ou stimulés à l’aide d’un réactif approprié, qui est ajoutés dans l’eau où baignent les particules solides. Lorsque l’air est introduit sous forme de petites bulles dans un tel milieu, il se produit un transport sélectif des particules hydrophobes. Les particules présentant des surfaces hydrophobes se fixent aux bulles d’air lorsqu’elles entrent en contact avec elles.
L’Hydro cyclone est un appareil de classification hydraulique qui est basé sur le principe de la force centrifuge pour faire une séparation entre les fines particules et les grosses particules. C’est une séparation par équivalence de densité et de granulométrie. Un hydro cyclone se compose de deux parties principales : une partie cylindrique ou se fait l’alimentation tangentielle en pulpe et une partie conique ou se fait l’évacuation des grosses particules.
Les principales phases de flottation sont : la préparation de la pulpe, le conditionnement et la flottation inverse

Processus décantation-sédimentation

la décantation Le traitement du minerai du phosphate par lavage et flottation consomme une grande quantité en eau. Pour pallier ce problème et éviter une consommation abusive, l’importance est de plus en plus donnée au recyclage des eaux comme ressources intéressante par l’installation de décanteur pour la clarification des rejets fins. Les eaux chargées de fines particules issues de boues de lavage et d’attrition, sont constituées des grains de dimension inférieurs à 40 µm, vont être épaissies ; ainsi les boues décantées vont être soutirées et stockée au niveau des digues d’épandages avec récupérations maximum d’eau claire : Les eaux récupérées seront recyclés dans le bassin d’eau claire pour l’alimentation des lignes de lavage et de flottation. [6] On distingue deux types de décantation : Naturelle et artificielle. La décantation naturelle se fait sans l’ajout des produits accélérant la décantation ce qui demande un temps long, par contre la décantation artificielle demande la présence d’un floculant qui augmente la vitesse de décantation ; et c’est la méthode utilisés dans les décanteurs d’OCP.
 Théorie de KYNCH La modélisation de la sédimentation est due à Kynch (1952), qui propose la théorie suivante : la vitesse de chute de particules rigides en sédimentation libre ne dépend que de la concentration locale en solide de la suspension. Elle est une fonction décroissante de la concentration en solide. Les particules de même dimension, de même forme et de même masse volumique sont équitombantes et leur concentration est uniforme pour chaque niveau de la colonne de sédimentation. Ainsi, à partir d’essais en éprouvette, KYNCH trace dans le diagramme (h, t) les droites d’iso concentration correspondant aux niveaux où la concentration a une valeur C donnée, et à leur déplacement dans le temps. La pente de ces droites est donnée par la relation : V(c) = dh / dt avec V(c) vitesse de déplacement d’un plan de concentration constante (C), par rapport à l’éprouvette.

Généralités sur la floculation

La floculation est un phénomène physico-chimique menant à l’agrégation des particules stabilisées pour former des agrégats appelés flocs ; c’est un phénomène réversible c’est à dire que l’on peut casser les flocs si l’agitation est forte. Il a recours à des procédés de nature physique, mais plus souvent de nature chimique par ajout de réactifs minéraux ou polymères appelés floculant. Les floculants doivent être solubles dans l’eau, et se présentent généralement sous forme de poudre. Ils se différencient les uns des autres par leur masse molaire, mais surtout par le signe et le degré de leur ionicité en solution aqueuses. Figure7 : la procédure de la floculation
La station de floculation joue un rôle important dans le recyclage des eaux industrielles, par clarification et augmentation de vitesse de décantation des boues argileuses ; la formation des flocs favorise la sédimentation des particules dans un temps réduite. II-2 La station de floculation au sein de l’OCP La station de floculation est composée de trois bacs : bac de préparation, bac de maturation et bac de stockage. [8] Figure 8 : les composants de la station de floculation (Annexe 2)

Mode de gestion actuel des boues de soutirage

Le soutirage des boues Les boues issues de décanteur sont collectée dans des cuves appelée bassins de stockage, puis pompés dans des conduites en acier de 400mm de diamètre vers les bassins d’épandage ou bien les digues avec un débit de 700m3/h. Les bassins d’épandage comportent chacune des points d’alimentations en boue et des cheminées par laquelle se fait la récupération d’eau vers les bassins de stockage d’eau par gravité. La récupération d’eau de ces digues se fait par une sédimentation naturelle. Figure 9 : schéma d’un bassin d’épandage Entrée boue Cheminée

Table des matières

Dédicace et Remerciements Liste des figures et des tableaux Liste des abréviations
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : Présentation de l’organisme d’accueil
I – Présentation de l’office chérifienne du phosphate SA
I-1 Généralités
I-2 Historique du groupe OCP
I-3 L’Organisation de l’OCP
I- 4 Les divisions et services des exploitations minières de Khouribga
II – Centre de recherche en minéralurgie et procédés de traitement
II-1 La recherche et développement au sein de l’OCP
II-2 Démarrage du centre ICR
CHAPITRE II : Etude Bibliographique. Introduction
I – Description des processus
I-1 Processus lavage
I-2 Processus flottation
I-3 Processus décantation-sédimentation
II – Généralités sur la floculation
II-1 Principe de floculation
II-2 La station de floculation au sein de l’OCP
III – Mode de gestion actuel des boues de soutirage
III-1 Le soutirage des boues
III-2 La situation actuel des bassins d’épandage
IV – Généralités sur les plans d’expériences
IV-1 Définition
IV-2 Méthodologies
IV-3 La réalisation des plans d’expérience
V – L’écoulement fluidique et Simulation
V-1 Introduction
V-2 Les calculateurs d’écoulement fluidique
V-3 Les caractéristiques d’un système de pompage
CHAPITRE III : Etude de consolidation des boues de lavage et flottation des phosphates par floculation
I – La Consolidation des boues de lavage et application d’un plan de criblage
I-1 Introduction
I-2 La consolidation des boues de lavage par floculation
I-3 Résultats et interprétation
II – La modélisation de la consolidation des boues de lavage par application d’un plan de surface de réponse
II-1 Introduction
II-2 Domaine expérimentale
II-3 Résultats : Critères d’optimalités d’un floculant
II-3 Comparaison des réponses des floculants
III – Etude de la cinétique de récupération d’eau avec utilisation et sans utilisation de floculant
III-1 Introduction
III-2 L’essai de sédimentation
III-3 Résultats
IV – Extrapolation industrielle du procédé
IV-1 Dimensionnement des équipements
IV-2 L’injection de floculant
V – Evaluation économique du projet
V-1 Introduction
V-2 Estimation de capital du projet
V-3 Les charges d’exploitation
V-4 Les recettes totales du projet
V-5 Tableau de bord
V-6 Conclusion et recommandation
CONCLUSION GENERALE

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