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Thèse soutenue

Étude d'une colonne à bulles à solide suspendu destinée à la biolixiviation de matières premières minérales : application à la biolixiviation de minerai de pyrite

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Auteur / Autrice : Ridha Khalfet
Direction : Gabriel Wild
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés
Date : Soutenance en 1995
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences du génie chimique (Nancy)
Jury : Président / Présidente : Michel Fick
Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Roustan, Alain Gaunand

Résumé

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On étudie la faisabilité du procédé de biolixiviation de minerais sulfurés métalliques dans une colonne à bulles à solide suspendu, à priori moins énergivore que le réacteur mécaniquement agité utilisé habituellement dans l'industrie minéralurgique. Afin de donner les bases du dimensionnement du réacteur, des études hydrodynamique, de transfert de matière gaz-liquide et de transfert de chaleur à un tube de transfert ont été réalisées sur une colonne pour deux types de particules (billes de verre et particules de pyrite). La rétention de gaz est plus petite en milieu triphasique qu'en système biphasique et elle n'est pas affectée par la vitesse du liquide ni par la concentration en solide dans la colonne. Même aux plus grandes vitesses utilisées, la concentration en billes de verre n'est pas homogène dans le réacteur. Pour la pyrite, aux vitesses de gaz élevées, le profil de concentration en solide est moins marqué, alors qu'aux faibles vitesses, les particules se concentrent en bas de colonne. L’écoulement de la phase liquide peut être modélisé par deux réacteurs agités en série. Pour le transfert de chaleur sonde/lit, on constate une différence de comportement entre les deux types de particules. Dans le cas des billes de verre, les valeurs de h sont plus faibles qu'en colonne à bulles ; dans le cas de la pyrite, le coefficient de transfert de chaleur est plus important qu'en système eau-air. L’étude du transfert de matière gaz-liquide a montré que les valeurs du coefficient volumique de transfert de matière gaz-liquide en milieu triphasique sont plus faibles qu'en gaz-liquide. Enfin, quelques essais en maquette chaude ont montré que la réaction de biolixiviation avait bien lieu dans la colonne à bulles à solide suspendu, même à des concentrations en solide assez élevées. Au maximum de la croissance des micro-organismes, la réaction de biolixiviation est limitée par le transfert de matière gaz-liquide