Hydrodynamique, transferts et réaction biochimique dans une colonne à bulles à solide suspendu destinée à la biolixiviation de pyrites

par Jorge Garcia Ochoa

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Gabriel Wild.

Soutenue en 1998

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .


  • Résumé

    Au cours de la biolixiviation des minerais de pyrite, les micro-organismes acidophiles attaquent le sulfure de fer et utilisent l'oxygène de l'air pour oxyder les sulfures en acide sulfurique. Ce procédé est mené généralement en réacteurs mécaniquement agités de grande taille. Afin d'analyser la faisabilité de la réaction de biolixiviation dans une colonne à bulles à solide suspendu, des études d'hydrodynamique, de transfert de matière gaz-liquide et de transfert chaleur ont été entrepris avec des particules de pyrite, car le comportement de ce type de solide (particules de faible diamètre et de grande densité : dp<100 micromètre ; ps=4500 kg/m3) dans les colonnes à bulles n'a pas été encore étudié. Ces expériences ont été aussi réalisées avec des billes de verre de différentes tailles (38, 57, 85 et 160 micromètre) et dans un système biphasique eau-air, afin de permettre une comparaison avec des différents résultats de la littérature. La rétention de gaz, le coefficient de dispersion de liquide, le coefficient volumique de transfert de matière gaz-liquide et le coefficient de transfert de chaleur semblent être indépendants de la vitesse de liquide et du taux de solide, mais ils sont fortement influencés par la vitesse de gaz, la configuration du distributeur et la présence, type et taille des particules. L'évolution de la rétention de gaz, le coefficient de dispersion axiale de liquide et le coefficient volumique de transfert de matière en fonction du diamètre des billes de verre ont permis d'observer l'existence d'une taille critique des particules (dp 100 micromètre), correspondant aux valeurs maximales de ces paramètres. Cette taille critique coïncide avec le diamètre des particules pour lesquelles la vitesse de sédimentation est égale à la vitesse interstitielle du liquide. Deux expériences de biolixiviation ont été réalisées dans la même colonne (diamètre 0. 1 m ; hauteur 2 m) avec un taux de solide de 33% en poids et un rendement globale d'oxydation de pyrite proche à 80% a été obtenu dans les deux expériences réalisées. L'évolution de la rétention de gaz et du coefficient volumique de transfert de matière au cours de la réaction de biolixiviation nous ont permis de constater et de quantifier une limitation de la réaction par le transfert d'oxygène.

  • Titre traduit

    Hydrodynamics, transfers and biochemical reaction in a slurry bubble column for the pyrite bioleaching


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Informations

  • Détails : 1 vol. (182 p.)
  • Annexes : 201 réf.

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