Déshydratation mécanique de suspensions minérales en présence de dispersant : caractérisation physico-chimique et rhéologique des gâteaux obtenus par filtration avec formation de précouche (FAP)

par Zied Soua

Thèse de doctorat en Génie des procédés industriels

Sous la direction de Eugène Vorobiev.

Soutenue en 2006

à Compiègne .


  • Résumé

    Ce travail de recherche constitue une contribution à l'amélioration de la déshydratation mécanique des suspensions minérales en présence de dispersants par filtration/fluidification. Deux procédés de filtration/fluidification mis en œuvre dans un filtre-presse de laboratoire ont été comparés. Le premier procédé implique une filtration simple (FS) avec ajout de dispersant dans la suspension initiale avant filtration. Pour le deuxième procédé, l'ajout est réalisé après filtration avec formation d'une précouche (FAP). La présence de dispersant permet de transformer le gâteau de filtration (à env. 73+-1 % massique) en une suspension de carbonate fluide (de même concentration), et ceci uniquement grâce à un faible apport d'énergie mécanique. Les caractéristiques des gâteaux de filtration obtenus (siccité, résistance spécifique, taille des particules et flocs, potentiel zêta) ont été comparées pour différentes concentrations en dispersant et pour les deux procédés de filtration/fluidification. Des mesures de turbidité et de conductivité, effectuées sur le filtrat, ont mis en évidence le rôle de la précouche vis-à-vis de la protection du tissu filtrant contre le colmatage par les fines particules et du filtrat contre la contamination par le dispersant. Une modélisation de la FAP a été effectuée. Le modèle développé tient en compte la variation de la pression au niveau de l'interface précouche - gâteau. Un autre modèle mathématique a été développé pour décrire la dépendance entre la viscosité, la concentration en solides et la taille des flocs pendant le processus de fluidification des gâteaux. Celui-ci, corrélé à des analyses rhéologiques expérimentales, a permis d'estimer la taille des flocs. Les résultats ont montrés que ces derniers sont plus faibles pour le procédé de FAP. En effet, dans le cas de la filtration simple, à cause d'une perte en dispersant dans le filtrat, la quantité réelle de dispersant qui reste piégé dans le gâteau est inférieure à celle qui reste dans le gâteau formé par filtration avec précouche. Ainsi, le procédé avec précouche est plus efficace d'un point de vue économique et environnemental.

  • Titre traduit

    Mechanical dehydration of mineraI suspension in the presence of a dispersant : Physicochemical and rheological caracterisation of cake obtained by precoat filtration of defloculated suspension (PFDS)


  • Résumé

    This work represent a contribution to improve mechanical dehydration of mineral suspensions in the presence of dispersants. Two methods were used in this investigation. The first method involves a simple filtration of deflocculated calcium carbonate suspension (FDS). Dispersing agents were used to deflocculate the calcium carbonate before filtration. The second method involves a precoat filtration of deflocculated suspension (PFDS). This method was carried out in two stages. The dispersant was added after formation of a pre-Iayer (precoat) of cake using free-dispersing agent calcium carbonate suspension. The presence of dispersant permits the fluidification of filter cake (73+- wt%) by mechanical agitation in order to obtain a concentrated calcium carbonate suspension having the same concentration. Filter cake properties (dryness, specific resistance, particle and floc size, zeta potential) were compared for different dispersant concentrations and for the two processes of filtration/fluidification. Results confirm the role of precoat formed from a free-dispersant suspension in the protection of the filtrate from molecules of the dispersant and from fine particles of the deftocculated suspension. A simplified model of cake filtration incorporating the effect of pressure redistribution on the cake - precoat interface was developped. The obtained analytical solutions improve the prediction of the cake growth process (including cake thickness and filtration velocity as functions of time). Another model was developped to relate the evolution of viscosity to the solid fraction and the floc size. The results show that floc size is lower for the cakes obtained with PFDS process. It was be explained by the loose of dispersant during FDS. Along this process, the real quantity of dispersant entrapped in the cake remains inferior to one entrapped in the cake obtained with PFDS. Thus the PFDS process is more efficient from an economical and an environnemental point of view.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (182 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 102 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Technologie de Compiègne. Service Commun de la Documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2006 SOU 1612
  • Bibliothèque : Bibliothèque Anselme-Payen.
  • PEB soumis à condition
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