Soutenance mémoire
Oxyde d’aluminium ou Alumine : Al2O3[1] [16] [18]
L’oxyde d’aluminium existe dans la nature à l’état cristallin pur (à une forme rhomboèdre). Il peut être doré par des oxydes métalliques et est un constituant des pierres précieuses, doués d’un éclat comme ceux du diamant. L’Al2O3 se présente sous forme de poudres blanches, amorphe, fondant vers 2050°C. Il est indécomposable par la chaleur. L’alumine est un oxyde très stable et sa réduction est difficile à réaliser .Ces caractéristiques s’expliquent par une grande affinité de l’aluminium pour l’oxygène. L’alumine est employée pour la préparation de l’aluminium, d’aluns et de sels d’aluminium. L’alumine naturelle, cristallisée est utilisée comme pierre précieuse sous forme brute. L’alumine fondue sert à fabriquer des briques et creusets réfractaires ne fondant que vers 2050°C des céramiques et des poteries. Elle est utilisée en teinture, pour le tannage des peaux et pour l’encollage des papiers. En chimie organique, il intervient comme catalyseurs, réactions de condensation, cracking des huiles minérales.
Description de l’utilisation du produit [26]
Les oxydes de chrome VI (hexavalent ou 6ème degré d’oxydation) sont largement utilisés dans la métallurgie sous forme d’acide chromique, bichromate de potassium et bichromate de sodium…Ils sont utilisés dans des bains de traitement de surface par voie électrolytique. Le trioxyde de chrome est utilisé dans les activités suivantes :
-Traitements de surface et protection des métaux contre la corrosion (chromage électrolytique) ;
Fabrication de produits de traitements ;
Fabrication de catalyseurs, de pigments ;
Intermédiaire de fabrication d’autres composés du chrome (dioxyde de chrome.
Le trioxyde de chrome est également employé pour la finition de l’état de surface des métaux et dans la fabrication des produits de conservation du bois. Il est d’autre part utilisé pour produire des catalyseurs, du dioxyde de chrome (employé pour la fabrication de bandes magnétiques) et des pigments. Ce composé est utilisé dans la synthèse des rubis artificiels, solutions solides d’alumine et d’oxyde de chrome (III).
Utilisation du chrome et de ses dérivés dans les industries
Les principaux usages du minerai de chrome sont :
En industries métallurgiques : [9] [17] Plus de 60% de la production est réservé à la fabrication de produits métalliques : Premièrement, la chromite est la Sources du chrome métal Le chrome entre dans la composition de plusieurs catalyseurs importants tels que les oxydes chromiques. On utilise principalement le chrome dans la production d’alliages résistants à la corrosion et la fabrication de ferrochrome. L’addition de chrome augmente la dureté, la robustesse et la résistance de l’alliage à la corrosion. Le minerai métallurgique pour la fabrication du ferrochrome est utilisé soit pulvérulent, soit rocheux, soit en mélange. Le minerai friable est à éviter. Dans les aciers inoxydables, le chrome représente au moins 10% de la composition finale en raison de sa dureté. On utilise un alliage de chrome comme outils de découpages de métal à grande vitesse. Déposé par électrolyse, le chrome constitue un revêtement d’un résistant à la corrosion et brillant. C’est pourquoi il est largement employé comme revêtement des carrosseries automobiles ayant un point de fusion élevé, un coefficient de dilatation thermique modéré et une structure cristalline stable, la chromite est souvent employée comme matériaux réfractaire
En chimie et sidérurgie [9] [17] La fabrication des sels et oxydes utilisés comme colorants en céramiques : ils peuvent remplacer le fer ou l’aluminium dans des minéraux et donnent des couleurs exceptionnelles, ou comme tanin dans la tannerie. le chromage électrolytique: la pièce métallique à couvrir de chrome est placée comme électrode dans une solution d’acide chromique additionnée d’acide sulfurique. Le chromage épais (hard type épaisseur de 5-10µm) peut causer une exposition significative au chrome tandis que le chromage mince (Bright type épaisseur 0.5-1µm) ne cause aucun risque significatif d’exposition excessive au chrome. Pour la fabrication des allumettes et des explosifs, le bichromate sert comme additifs aux mélanges des combustibles Le bi oxychlorure de chrome (Cl2CrO2) est un composé liquide volatil de chrome hexa valent utiliser dans un grand nombre de processus de synthèse: polymérisation oléfinique d’hydrocarbures, oxydation d’hydrocarbures, production d’aldéhydes et cétones
Dans les industries des réfractaires [5] [9] [17]
o La fabrication des briques réfractaires dans les fours de l’industrie métallurgique : ayant un point de fusions élevées, un coefficient de dilatation thermiques modéré et une structure cristalline stable la chromite est souvent employée comme matériau réfractaire c’est-à-dire lorsque les températures élevées sont mises en jeu. Pour les briques réfractaires, on utilise un minerai rocheux le plus dur possible.
o on utilise également la chromite pour la fabrication des verres. Le chrome venant de la chromite donne une coloration verte avec le sel de fer.
Industries textiles [17] Actuellement, on utilise les sels de chrome dans les industries de cuir et de la fourrure : puisque le tannage aux sels de chrome est beaucoup plus rapide que le tannage végétal et qu’il donne des cuirs plus ferme plus plastiques et résistant à l’eau. Ce tannage aussi rétrécit les marchandises et fournit de cuir plus résistant à l’usure et à la chaleur
Autres secteurs : [17] Pour les secteurs médicales ou paramédicales : fixateurs d’histologie, antiseptiques et astringents, certains catgut dans les gemmes : on fabrique des rubis synthétiques en ajoutant 6% d’oxyde de chrome dans l’oxyde d’aluminium Pour les travaux publics, on peut construire des ponts en acier de chrome, comme celui de Saint Louis dans la Missouri aux Etats-Unis, un pont à double tablier (voie routière au dessus d’une voie ferrée)
Alimentation de l’unité de traitement par liqueur dense [15] [19]
Les teneurs en chrome cités ci-dessous sont sous forme de l’oxyde de chrome Cr2O3 Le pourcentage de tout – venant concassés passant à l’unité de traitement par liqueur dense est de 60%. La teneur en chrome dans cette section d’alimentation est comprise entre 32% et 39%. La teneur limite admissible du chrome est de 30% La granulométrie de ces rocheux est de 40 à 100mm.
PRODUITS MARCHANDS
Le minerai de chrome est le seul exploité par la société KRAOMA. Elle produit deux sortes de produits marchands selon la granulométrie :
Les produits rocheux
Les produits fins ou « concentrés ».
Les rocheux [7] [11] Les produits qui viennent de l’usine de traitement par liqueur dense constituent la plus grande partie de la production de la société KRAOMA. Ils ont une teneur en chrome comprise entre 42 et 44% avec une granulométrie comprise entre 40 et 100mm. Le rendement en poids de cette production est de 77%. De 1981 jusqu’au mois de décembre 2003, les produits rocheux marchands obtenus sont autours de 1.362.000t.
Les concentrés [7] [11] Les productions de concentrés viennent de l’usine de traitement laverie, La teneur moyenne des concentrés est de 40% en Cr2O3. La granulométrie de ces produits fins est inférieure ou égale à 1mm. Le rendement en poids est de 45% à 47%. Les concentrés obtenus depuis 1969 jusqu’au mois de décembre 2003 atteignent 2.333.000t.
Préparation du peroxyde de sodium
Le réactif préparé est peroxyde de sodium. C’est un produit chimique de couleurs granulées jaune.
Mode de préparation : La préparation de peroxyde de sodium (Na2O2) est obtenue à partir de l’hydroxyde de sodium (NaOH) selon le mode opératoire de laboratoire. L’hydroxyde de sodium est une base forte qui est très soluble dans l’eau. C’est une substance cristalline, dotée d’une structure filamenteuse et d’une densité environ deux fois supérieure à l’eau. Sa couleur est blanc mat, partiellement translucide. La formule chimique NaOH correspond à la dénomination générale d’hydroxyde de sodium. La dissolution dans l’eau de l’hydroxyde de sodium s’appelle lessive de soude. La substance solide (perles, paillettes) que l’on obtient par évaporation de la lessive se nomme la soude caustique. Cependant, c’est cette dernière dénomination qui est la plus courante pour indiquer aussi bien la forme liquide que la forme solide
Attaque au peroxyde et préparation de la solution principale P
On prend 0.5g de minerai de chrome comme prise d’essai. On introduit la prise d’essai entre 2 couches de peroxyde de sodium Na2O2 de masse 5 g, dans un creuset de fer pur ou bien un creuset en Nickel. On mélange l’ensemble intimement à l’aide d’une spatule de verre. L’attaque est effectuée sur un bec à gaz (T = 600°C). Le creuset tenu par une pince est animé d’un mouvement circulaire pour favoriser l’attaque. On chauffe progressivement sur le bec à gaz jusqu’à la fusion complète et jusqu’à la disparition des grains au fond du creuset (durée 20 mn environ). Apres cette attaque, on laisse refroidir (à l’air libre) le creuset (t = 15mn environ) et on verse dans le creuset contenant le minerai attaqué quelques quantités d’eau distillée moyennement chaude. On observe qu’il y a apparition d’effervescence dans la solution et un dégagement d’un gaz peu toxique, donc il est préférable de couvrir le bécher à l’aide d’un verre de montre et d’effectuer l’opération sous une hotte. Apres cessation de l’effervescence, on rince le verre de montre ainsi que le creuset à l’eau distillée au moyen d’un jet de pissette. On transverse au la solution obtenue de couleur rougeâtre (V = 250 ml) dans un Erlenmeyer de 500ml. On ajoute à nouveau 5 g de peroxyde de sodium Na2O2 dans la solution précédente. Ceci permet d’accentuer la dissolution de l’élément chrome et rendre plus basique le milieu réactionnel. Ensuite, on jauge la solution à 500 ml par l’eau distillée bouillante et on place sur une plaque chauffante (T = 90°) jusqu’à l’ébullition (durée de chauffage t = 15mn). La solution devient jaune marron claire. Il y a formation des précipités d’hydroxydes métalliques (Fe, Mn, Mg, etc.)
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I.ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I. GENERALITES SUR LA CHROMITE
I.1. LA CHROMITE
I.1.1. Définition de la chromite
I.1.2. Propriétés et caractéristiques de la chromite
I.1.3. Les éléments chimiques des roches de la gangue de la chromite
I.1.4. Les constituants majeurs
I.1.4.1. Oxydes de chrome :(Cr2O3)
I.1.4.2. Oxyde d’aluminium ou Alumine : Al2O3
I.1.4.3. Magnésium – Magnésie : (Mg, MgO)
I.1.4.4. Oxyde de fer (Fe,FeO)
I.1.4.5. La silice : SiO2
I.1.4.6. Oxyde de calcium ou chaux vive (CaO)
I.1.5. Les éléments à l’état trace
I.1.5.1. Oxyde de potassium (K O) 2
I.1.5.2. Oxyde de zinc :(ZnO)
I.1.5.3. Oxyde de manganèse : (MnO)
I.1.5.4. Dioxyde de titane : ( ) TiO2
I.1.5.5. Phosphore :(P)
I.1.5.6. Oxyde de nickel (NiO)
I.2. LE CHROME
I.2.1. Définition
I.2.2. Caractéristiques physique et chimique du chrome
I.2.2.1. Propriétés chimiques
I.2.2.2. Propriétés physiques
I.2.2.3. Propriété thermique
I.2.3. Utilisations industrielles du chrome
I.2.3.1. Traitement avant l’utilisation
I.2.4. Les composés du chrome
I.2.5. Quelques caractéristiques de l’anhydride chromique
I.2.5.1. Définition
I.2.5.2. Stabilité
I.2.5.3. Compatibilité
I.2.5.4. Forme
I.2.5.5. Propriétés physiques
I.2.5.6. Propriétés chimiques
I.2.5.7. Description de l’utilisation du produit
I.2.5.8. Au point de vue technique
I.2.5.9. Au point de vue médical
I.2.6. Utilisation du chrome et de ses dérivés dans les industries
I.2.6.1. En industries métallurgiques
I.2.6.2. En chimie et sidérurgie
I.2.6.3. Dans les industries des réfractaires
I.2.6.4. Industries textiles
I.2.6.5. Autres secteurs
CHAPITRE II. LES DECHETS
II.1. Définition des déchets
II.2. Type de déchets
II.2.1. Déchets d’exploitation
II.2.2. Déchets de traitement
II.3. ESTIMATION DES DECHETS ACTUELS DANS L’EXPLOITATION D’ANDRIAMENA
II.3.1. Déchets laverie
II.3.2. Déchets de déphosphoration
II.4. INTERET D’UN TRAITEMENT D’ENRICHISSEMENT
II.5. POSSIBILITE D’UTILISATION
II.6. QUELQUES RAPPELS SUR LES PROPRIETES ET CARACTERISTIQUE DE CERTAINS REACTIFS UTILISES DURANT L’EXPERIENCE
II.6.1. Hydroxydes de sodium (NaOH)
II.6.1.1. Propriété physique
II.6.1.2. Propriété chimique
II.6.1.3. Protection des accidents
II.6.1.4. Recommandation générales
II.6.1.5. Danger
II.6.1.6. Utilisations
II.6.2. Acide sulfurique
II.6.2.1. Propriétés physiques
II.6.2.2. Propriétés chimiques
CHAPITRE III. QUELQUES DONNEES SUR LA SOCIETE KRAOMA
III.1. RENSEIGNEMENTS GENERAUX
III.1.1. Historique
III.1.2. Localisation des mines d’exploitation et la cité minière de la société KRAOMA
III.2. LA MINE D’ANDRIAMENA
III.2.1. Gisement de Bemanevika
III.2.2. Gisement d’Ankazotaolana
III.3. ALIMENTATION DES USINES DE TRAITEMENT
III.3.1. Alimentation de l’unité de traitement par liqueur dense
III.3.2. Alimentation de l’unité de traitement laverie
III.3.3. Alimentation de l’usine de déphosphoration
III.4. PRODUITS MARCHANDS
III.4.1. Les rocheux
III.4.2. Les concentrés
III.5. GEOLOGIE D’ANDRIAMENA
III.5.1. Cartographie
III.5.2. Topographie
III.5.3. Pétrographie
PARTIE II.ETUDE EXPERIMENTAL
CHAPITRE I. ANALYSE GRANULOMETRIE ET PREPARATION DES REACTIFS ET DE L’ECHANTILLON
I.1. PREPARATION DE L’ECHANTILLON
I.1.1. Séchage
I.1.2. Tamisage
I.1.3. Broyage
I.2. PREPARATION DES REACTIFS
I.2.1. Préparation du peroxyde de sodium
CHAPITRE II. ANALYSE DES ECHANTILLONS
II.1. REACTIF UTILISE
II.2. PREPARATION DES REACTIFS
II.2.1. Sel de Mohr
II.2.2. Permanganate de potassium
II.3. MODE OPERATOIRE
II.3.1. Principe
II.3.1.1. Attaque au peroxyde et préparation de la solution principale P
II.3.1.2. Dosage volumétrique de chrome
II.3.1.3. Correspondance entre FeSO4 et KMnO4 titré
II.3.1.4. Titrage en retour de l’échantillon
II.4. RESULTATS DU DOSAGE DU CHROME DANS LES ECHANTILLONS
II.5. INTERPRETATION DE RESULTATS OBTENUS
CHAPITRE III. PREPARATION DU TRIOXYDE DE CHROME
III.1. PREMIERE METHODE
III.1.1. Principe
III.1.2. Attaque au peroxyde de sodium
III.1.2.1. Principe
III.1.2.2. Attaque
III.1.3. La mise en solution
III.1.3.1. Filtrat
III.1.3.2. Résidu
III.1.4. Rendement d’attaque
III.1.5. pH de la solution principale
III.1.6. La réaction de précipitation
III.1.6.1. Principe
III.1.7. Elimination de l’hydroxyde de Magnésium (Mg (OH)2)
III.1.8. Elimination de l’hydroxyde de fer (Fe(OH)3) et l’hydroxyde d’aluminium (Al(OH)3)
III.1.9. Séparation 1
III.1.10. Acidification
III.1.11. Evaporation
III.1.12. Séparation 2
III.1.13. Résultats expérimentaux
III.1.14. Récapitulation N°1
III.1.15. Récapitulation N° 2
III.1.16. Courbes des rendements de production
III.1.17. Interprétation des résultats
III.1.17.1. Influence de la température de la réaction
III.1.17.2. Influence de la granulométrie du minerai
III.1.17.3. Influence de la durée de la réaction
III.1.17.4. Influence de l’excès de peroxyde de sodium
III.1.17.5. Influence de la température d’évaporation
III.2. DEUXIEME METHODE
III.2.1. Déroulement de fabrication
III.2.1.1. Préparation de minerai
III.2.1.2. Attaque à la soude + nitrate de sodium ou peroxyde de sodium
III.2.1.3. La mise en solution
III.2.1.4. Séparation des impuretés
III.2.1.5. Précipitation de chlorure de baryum (BaCl2)
III.2.1.6. Précipitation à l’aide de l’acide sulfurique
III.2.1.7. Evaporation
III.2.2. Quelques résultats expérimentaux
III.2.3. Interprétation des résultats
III.3. AUTRES METHODES
III.4. METHODE D’OBTENTION DE L’OXYDE DE CHROME
III.4.1. Interprétation
III.5. ANALYSE DU PRODUIT OBTENU
III.5.1. Dosage volumétrique
III.5.2. Dosage en retour avec le sel de Mohr
PARTIE III.ETUDE ECONOMIQUE ET IMPACT ENVIRONNEMENTAL
CHAPITRE I. ETUDE ECONOMIQUE DE PRODUCTION DE TRIOXYDE DE CHROME
I.1. IDENTIFICATION DU PROJET
I.1.1. Description du projet
I.1.2. Localisation de l’entreprise
I.1.3. Objectif du projet
I.1.4. Etude de marché
I.2. PROCESSUS DE FABRICATION
I.3. INVESTISSEMENTS TOTAUX A PREVOIR
I.3.1. INVESTISSEMENTS FIXES
I.3.1.1. Terrain domanial
I.3.1.2. Agencement Aménagement Installation (A.A.I)
I.3.1.3. Matériel de transport (MT)
I.3.1.4. Matériels et outillages pour la fabrication de CrO3 (MOF)
I.3.1.5. Frais de transport et d’installation des matériels (FITM)
I.3.2. CHARGES DIVERSES,
I.3.2.1. Pièce de rechange et fournitures d’entretien
I.3.3. ASPECT FINANCIER
I.3.3.1. Fonds de Roulement Initial
I.3.3.2. Intérêts Intercalaires
I.3.3.1. Détermination du prix de vente prévisionnel
I.3.3.2. Compte d’exploitation prévisionnelle
I.4. CRITERE DE RENTABILITE
I.4.1. Taux de rentabilité de l’investissement total
I.4.2. Délai de récupération : Dr
CHAPITRE II. ETUDE IMPACT ENVIRONNEMENTALE (EIE)
II.1. INTRODUCTION
II.2. DESCRIPTION DU MILIEU
II.2.1. Milieu physique
II.2.1.1. Climat
II.2.1.2. Réseau hydrographique
II.2.2. Milieu biologique
II.2.3. Milieu humain
II.3. SITUATION ENVIRONNEMENTALE ACTUELLE
II.4. EVALUATION DES IMPACTS
II.4.1. Milieu physique
II.4.1.1. Impacts sur l’air
II.4.1.2. Impacts sur les resSources en eau
II.4.1.3. Impacts sur le sol
II.4.2. Milieu biologique
II.4.3. Milieu humain
II.5. GESTION ENVIRONNEMENTALE ET METHODES DE PREVENTION DES RISQUES
II.6. MESURES DE REHABILITATION APRES EXPLOITATION
II.6.1. Définition de la réhabilitation
II.6.2. Mesures de réhabilitation
CONCLUSION GENERALE
LISTE DE BIBLIOGRAPHIES
ANNEXES
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