Contrôle électromagnétique des transferts de masse aux interfaces liquide/liquide

Electromagnetic control of mass transfer at liquid/liquid interfaces

• Auteur / Autrice : Bachir Saadi
• Direction : Jacqueline Etay, Yves Fautrelle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides et transferts
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de masse

Sels fondus

Métaux liquides

Brassage électromagnétique

Induction électromagnétique

Mots clés libres

Interface liquide-liquide

Résumé

Dans divers procédés, comme lors de l'affinage de l'acier, ou bien, dans le retraitement des déchets nucléaires, les interfaces entre deux phases liquides sont le siège de transferts de masse. Ces derniers nécessitent la mise en oeuvre de moyen de brassage pour accélérer la cinétique du transfert des polluants d'une phase vers l'autre. Cette thèse s'intéresse à l'utilisation des forces électromagnétiques pour agiter, sans contact matériel, le cœur du bain et l'interface afin de contrôler voire d'augmenter la cinétique de ces transferts. Pour cela, deux installations expérimentales complémentaires ont été utilisées : La première a permis de mesurer le transfert d'Indium initialement dissous dans du mercure vers un électrolyte de couverture et le champ des vitesses dans le mercure. Les expériences réalisées ont permis, d'une part de déterminer la topologie des champs de vitesses des écoulements dans le bain de mercure, et d'autre part de compléter les lois d'évolution de la cinétique de transfert en fonction de l'intensité du champ magnétique. Cette évolution est corrélée aux comportements dynamiques de la surface du mercure. La seconde installation a permis de caractériser le transfert d'un élément (Pb, Zr ou Ce) initialement contenu dans un sel fluoré vers une matrice d'antimoine contenant du lithium. Il apparaît que les cinétiques des transferts sont toutes très rapides. Le dispositif proposé est particulièrement efficace lors de transfert du Cérium (limité par l'interface) mais sans action lors de transfert de Zirconium.

Most metallurgical processes, such as steel refining or nuclear waste processing; the interfaces between two liquid phases are the regions of mass transfer. These transfers require the implementation of a means of stirring to accelerate the kinetics of the pollutants transfer between both phases. This thesis deals with the use of the electromagnetic forces to stir, without any material contact, the bath core and the interface in order to control or even increase the kinetic transfers. To achieve this, two complementary experimental installations were used. The first experiment allows the measurement of the Indium transfer, initially dissolved in mercury towards a covering electrolyte layer and the velocity field in mercury. The performed experiments, determine the topology of the fields flows speeds in the mercury bath, moreover the behaviour of the transfer kinetics versus the intensity of the magnetic field are established. This evolution is correlated with the dynamic behaviour of the mercury surface. The second installation allows the characterization of an element transfer (Pb, Zr or Ce) initially contained in a fluorinated salt towards an antimony matrix containing lithium. It appears that all transfers kinetics are very fast. The proposed experimental set-up is particularly efficient for Cerium transfer (limited by the interface) but does not present any action for Zirconium transfer.