Ce travail traite l'entrainement de la phase organique et des solides en suspension à l'électrolyse via un après décanteur installé en aval de l'extraction par solvant des usines hydrmétallurgique de Luita. Il a pour but de déterminer les performances dudit équipement et de trouver les mécanismes d’améliorer son rendement en récupération de la phase organique entrainée et des solides en suspension en jouant sur les paramètres dimensionnels et fonctionnels et finalement déterminer le gain monétaire éventuel à réaliser dans le cas où les paramètres du circuit seraient optimisés.
Pour arriver à résoudre le problème posé, l’étude expérimentale de ce travail se subdivise en 2 étapes : la première étape évalue les performances qu’a l’équipement en récupération de la phase organique et des particules solides en suspension à l’usine, la seconde se focalise sur l’étude d’améliorations des performances trouvées en réalisant des essais au laboratoire et évalue aussi les gains éventuels à réaliser par l’entreprise lorsque le circuit fonctionnerait dans les normes standards. La détermination de la phase organique entrainée se mesure par les tests d’entrainements, celle des solides en suspension par les tests des filtrations et les performances de l’après décanteur sont trouvées par un calcul du bilan matière.
L’entrainement de la phase organique au-delà du seuil normal à l’électrolyse cause des énormes problèmes tels qu’une formation d’un dépôt de cuivre spongieux à la partie supérieure des cathodes, un collage des cathodes aux blanks, une diminution de la performance des réactifs antibrouillard, une corrosion des anodes en plomb, une accélération de l’oxydation du manganèse; et pour pallier à ces problèmes, Cognis préconise plusieurs méthodes et la plupart de ces techniques éliminent aussi les particules solides en suspension dans la solution.
Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I. THEORIE GENERALE SUR L’EXTRACTION PAR SOLVANT
I.1 Introduction
I.2 Chimie de l’extraction et du stripage
I.3 Réactifs d’extraction par solvant
I.3.1 Extracteurs
I.3.2 Diluants
I.3.3 Modificateurs
I.4 Réalisation industrielle
I.5 Aspect thermodynamique et cinétique de l’extraction par solvant
I.5.1 Introduction
I.5.2 Aspect thermodynamique
I.5.3 Aspect cinétique
I.6 Dimensionnement d’une usine d’extraction par solvant
I.6.1 Théorie générale sur le dimensionnement d’une usine d’extraction par solvant
I.6.2 Bilan matière
I.6.3 Problèmes à éviter aux usines d’extraction par solvant
I.6.4 Aperçu général du circuit d’extraction par solvant et électrolyse de Boss Mining
I.6.4.1 Section d’extraction par solvant
I.6.4.2 Section d’électrolyse
I.6.5 Méfaits de la phase organique à l’électrolyse
I.6.6 Systèmes de récupération de phase organique et coalescence
I.6.6.1 Méthodes de récupération
I.6.6.2 After Settler (après décanteur)
I.6.6.3 Utilisation des coalesceurs dans les décanteurs
I.7 Coalescence dans un système binaire
I.7.1 Coalescence goutte-interface
I.7.2 Coalescence goutte - goutte
I.7.3 Facteurs affectant la coalescence
I.7.4 Aspect physique de la coalescence et l’élimination de la phase organique
Conclusion du chapitre I
CHAPITRE II. GENERALITES SUR LA DECANTATION
II.1 Introduction
II.2 Décantation
II.2.1 Introduction
II.2.2 Facteurs régissant la séparation
II.2.3 Aspect qualitatif de la sédimentation
II.2.4 Décantation de particules discrètes
II.2.4.1 Principe
II.2.4.2 Calcul de la vitesse de chute d’une particule de diamètre connu
II.2.5 Appareillage
II.2.6 Dimensionnement
II.2.6.1 Généralités
II.2.6.2 Calcul d’un bassin rectangulaire
Conclusion du chapitre II
CHAPITRE III. MATERIEL ET METHODES
III.1 Méthodes de caractérisation
III.1.1 Détermination de la phase organique entrainée dans la solution aqueuse de l’électrolyte chargé
III.1.1.1 Matériels :
III.1.1.2 Réactifs utilisés :
III.1.1.3 Protocole expérimental :
III.1.2 Détermination des particules solides en suspension contenues dans la solution aqueuse de l’électrolyte chargé
III.1.2.1 Matériel :
III.1.2.2 Protocole expérimental :
III.1.3 Détermination de la concentration du cuivre en solution
III.1.3.1 Matériel :
III.1.3.2 Méthode :
III.1.4 Autres méthodes
III.2 Evaluation de la phase organique entrainée et des particules solides en suspension
III.3 tests de concentration
III.3.1 Matériel
III.3.2 Réactifs
III.3.3 Protocole expérimental
III.4 Test de la détermination du temps de séparation des phases
III.4.1 Matériel
III.4.2 Réactifs
III.4.3 Méthodes
CHAPITRE IV. PRESENTATION ET ANALYSE DES RESULTATS
IV.1 Objectif
IV.2 Résultats de l’évaluation
IV.2.1 But
IV.2.2 Présentation des résultats
IV.2.3 Analyse des résultats
IV.2.3.1 Comparaison des résultats obtenus aux normes
IV.2.3.2 Evaluation du niveau en fonction du débit
IV.2.3.3 Evaluation de la corrélation des paramètres liés
IV.2.3.4 Evaluation du rendement de récupération de la phase organique entrainée
IV.2.3.5 Evaluation du rendement de récupération des particules solides en suspension
IV.2.3.6 Evaluation du régime d’écoulement
IV.2.3.7 Conclusion Partielle
IV.3 Tests effectués au laboratoire
IV.3.1 But
IV.3.2 Résultats de la caractérisation
IV.3.3 Présentation des résultats
IV.3.3.1 Conditions opératoires
IV.3.3.2 Temps de séparation des phases
IV.3.3.3 Détermination de la concentration de la phase organique entrainée dans la solution de l’électrolyte chargé et des particules solides en suspension
IV.3.4 Analyse des résultats
IV.3.5 Possibilité d’amélioration des performances
IV.4 Evaluation des gains éventuels à réaliser
IV.4.1 Introduction
IV.4.2 Evaluation de la quantité de phase organique perdue au circuit SX
IV.4.3 Evaluation de la quantité de phase organique entrainée dans la solution aqueuse de l’électrolyte
IV.4.4 Evaluation du rendement de courant
CONCLUSION GENERALE
PERSPECTIVES
Objectifs et thématiques
Le travail porte sur la minimisation de l’entrainement de la phase organique et des particules solides en suspension à l’électrolyse via l’après-décanteur installé en aval de l’extraction par solvant des usines hydrométallurgiques de Luita à Boss Mining, dans le but d’améliorer la qualité du cuivre cathodique produit.
- Évaluation des performances de récupération de l’après-décanteur existant par bilan matière.
- Conception d’un réacteur de laboratoire pour tester des techniques d’amélioration.
- Analyse de l’influence des paramètres opératoires (débit, niveau) sur l’entrainement.
- Évaluation des gains financiers liés à une meilleure récupération de la phase organique et des particules.
- Proposition d'un schéma de traitement amélioré pour le circuit d’extraction par solvant et électrolyse.
Auszug aus dem Buch
I.6.3 Problèmes à éviter aux usines d’extraction par solvant
Plusieurs problèmes peuvent être rencontrés aux usines d’extraction par solvant, entre autre : les impuretés et les éléments accompagnateurs, les solides en suspensions, des entrainements, des CRUDS, de séparation des phases, etc. Pour ce travail, nous aborderons le problème de l’entrainement de la phase organique dans la phase aqueuse et celui des particules solides en suspension ainsi que leur impact à l’électrolyse.
I.6.4 Aperçu général du circuit d’extraction par solvant et électrolyse de Boss Mining
I.6.4.1 Section d’extraction par solvant
L’extraction par solvant est une technique de séparation des constituants d'un mélange homogène en solution aqueuse par addition d’un solvant non miscible avec la phase aqueuse. Elle a pour rôle de concentrer, purifier et convertir une solution fertile contenant l’espèce à valoriser venant de la lixiviation (Cognis, 2005). A Boss Mining, l’extraction par solvant a pour but de concentrer et de purifier la solution venant de la lixiviation qui titre généralement 12 à 16 g/L en cuivre en utilisant comme extractant le LIX 984N et comme diluant le shellsol 2325.
Résumé des chapitres
CHAPITRE I. THEORIE GENERALE SUR L’EXTRACTION PAR SOLVANT: Ce chapitre présente les bases thermodynamiques, chimiques et industrielles de l'extraction par solvant, ainsi que les problèmes opérationnels associés aux impuretés et à la coalescence des phases.
CHAPITRE II. GENERALITES SUR LA DECANTATION: Ce chapitre expose les principes fondamentaux de la décantation et du dimensionnement des équipements de séparation solide-liquide, en mettant l'accent sur les bassins rectangulaires.
CHAPITRE III. MATERIEL ET METHODES: Ce chapitre détaille les protocoles expérimentaux utilisés pour caractériser la phase organique entrainée et les particules solides, tant à l'échelle industrielle qu'en laboratoire.
CHAPITRE IV. PRESENTATION ET ANALYSE DES RESULTATS: Ce chapitre synthétise et analyse les données recueillies, évalue les performances de l'équipement et propose des optimisations pour le circuit d'extraction et d'électrolyse.
Mots-clés
Extraction par solvant, Après-décanteur, Phase organique entrainée, Particules solides en suspension, Électrolyse, Cuivre cathodique, Bilan matière, Coalescence, Boss Mining, Rendement de récupération, Paramètres opératoires, Optimisation, Sédimentation, Lixiviation, Circuit SX-EW.
Foire aux questions
De quoi traite principalement ce travail ?
Ce travail se concentre sur la minimisation de la contamination de l'électrolyte (par la phase organique et les particules solides) au sein des usines hydrométallurgiques de Boss Mining pour améliorer la production de cuivre.
Quels sont les thèmes centraux abordés ?
Les thèmes principaux sont l'extraction par solvant, le dimensionnement de l'après-décanteur (surge tank), la cinétique de décantation et l'optimisation des performances de séparation en milieu industriel.
Quel est le but ultime de cette étude ?
Le but est de réduire l'entrainement des impuretés dans la salle d'électrolyse afin de produire du cuivre de meilleure qualité et de réaliser un gain monétaire significatif pour l'entreprise.
Quelles méthodes scientifiques sont employées ?
L'auteur utilise des calculs de bilan matière, des tests de filtration, des mesures de concentration par absorption atomique, des tests de séparation de phase en laboratoire et une analyse du régime d'écoulement via le nombre de Reynolds.
Que traite le corps principal du mémoire ?
Le mémoire alterne entre la théorie de l'extraction par solvant et de la décantation, suivi de la présentation détaillée des protocoles expérimentaux, de l'analyse des performances réelles à l'usine et de la validation d'améliorations en laboratoire.
Quels mots-clés caractérisent le mieux ce travail ?
Extraction par solvant, après-décanteur, phase organique entrainée, électrolyse, cuivre, bilan matière et optimisation.
Pourquoi l'après-décanteur est-il crucial pour l'usine ?
Il joue le rôle de réservoir tampon et de dispositif de nettoyage, permettant de réguler la qualité de la solution avant qu'elle ne soit envoyée aux cellules d'électrolyse.
Quelles conclusions l'auteur tire-t-il sur les performances actuelles ?
Les performances actuelles sont jugées médiocres, avec des taux d'élimination de la phase organique et des solides bien en deçà des normes recommandées, en raison notamment d'un régime d'écoulement turbulent dans l'équipement.
Quel gain financier l'auteur estime-t-il possible ?
L'auteur estime un gain potentiel total d'environ 121 800 dollars par jour par l'optimisation du circuit et l'amélioration du rendement de courant.
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- Jean-Jacques Bukuru (Autor), 2017, Minimisation de l'entrainement de la phase organique et des solides en suspension, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/505245
