Les courbes de décantation : Tests et équipements - WikiMemoires

Les courbes de décantation : Tests et équipements


Chapitre II. Notions sur la vitesse de sédimentation
II.1. Les courbes de décantation
Les courbes de décantation sont obtenues sur base des essais effectués au laboratoire par opération discontinue, d’une suspension laissée au repos dans une éprouvette.
Au bout d’un moment apparaissent dans cette éprouvette, différentes couches de hauteur variable avec le temps.

a. Généralités sur les tests de décantation

Lors des essais au laboratoire, la pulpe est déversée dans une éprouvette graduée, on observe une décantation rapide des grosses particules qui se déposent au fond de l’éprouvette ; ainsi la hauteur de cette zone augmente rapidement et se stabilise après un certain temps.
Il apparaît, à la fin de l’opération, une interface entre un liquide clair et une phase boueuse, qui peut être elle-même divisée en deux parties, l’une supérieure conservant l’aspect de la suspension de départ et l’autre inférieure d’aspect intermédiaire.
évolution de l’aspect d’une suspension en décantation dans une éprouvette
Figure II-0 : évolution de l’aspect d’une suspension en décantation dans une éprouvette
Le comportement de la suspension est étudié en traçant la variation de la hauteur ℎ (ou du volume) de l’interface séparant le liquide claire de la suspension en fonction du temps écoulé depuis le début de la décantation (BLAZY, El-Aid, & BERSILLON, 1999).
La courbe peut donc être représentée comme suite :
allure générale d’une courbe de décantation
Figure II-1 : allure générale d’une courbe de décantation (CORNEI& MASSON, 1973):
La vitesse de chute résulte par la tangente à la courbe au point d’abscisse t, d’où (CORNEI& MASSON, 1973):

[2.1]

[2.2]
Avec :

  • • v : la vitesse de sédimentation exprimée en cm/min ou m/h ;
  • • h : le niveau du front de sédimentation exprimé en mm, en cm ou m ;
  • • V : le volume occupé par la suspension encore trouble dans l’éprouvette. Exprimé en ml ou en cm3 ou encore en m3 ;
  • • S : la section de l’éprouvette exprimée en cm2 ou en m2 ;
  • • t : temps de sédimentation exprimé en secondes, en minutes ou en heures.

Cette courbe présente quatre domaines, à savoir :

  • – Domaine I correspondant à la durée initiale de la floculation, il est souvent inexistant lorsque la floculation est rapide ;
  • – Domaine II où la vitesse de décantation devient constante suite à la formation des flocons ;
  • – Domaine III où interviennent les actions perturbatrices entre les flocons et les particules ;
  • – Domaine IV correspondant à la formation des pseudo-réseaux semi-rigides, il est appelé domaine de compression.

Il est possible de comparer les modes de sédimentation pour des suspensions diluées et concentrées, en traçant les courbes de flux G=F(C) (BLAZY, El-Aid, & BERSILLON, 1999).
Forme générale d’une courbe de décantation
Figure II-2 : Forme générale d’une courbe de décantation (CORNEIL & MASSON, 1973)
La valeur de flux de décantation (G), exprimé en t/m2.h, est donnée par :

[2.3]
Avec :

  • • vi : la vitesse de sédimentation exprimée en cm/min ou m/h ;
  • • Ci : la concentration en solide de la pulpe exprimée en t/m3.

La vitesse de sédimentation détermine le bon déroulement de l’opération de décantation, elle permet d’avoir une idée assez précise des conditions de décantation à l’échelle industrielle grâce à la courbe qu’elle génère, donc elle nous guide aussi sur le choix de l’équipement de décantation.

b. Equipements de décantation

En principe on a deux types des décanteurs : le type vertical et le type horizontal ; toutefois on les classifie par leur mode de fonctionnement : discontinu et continu ; bien qu’il soit aussi identifier selon leur rôle d’épaississeur ou clarificateur.
En fonctionnement discontinu, la suspension est laissée au repos dans un récipient. Dans de telles conditions, une suspension homogène des solides bien calibrés sédimente progressivement. Au bout d’un moment apparaisse les différentes phases de sédimentation comme à la Figure II-0 ci-dessus.
En fonctionnement continu, l’alimentation en pulpe et le soutirage du liquide clair s’effectuent sans interruption, l’évacuation du sédiment pouvant être intermittente ou continue.
Dans ces conditions, on observe la formation de couches distinctes, comme en régime discontinu. Mais tandis que ce dernier cas, la hauteur de chacune de ces couches varie en fonction du temps, en sédimentation continue, les couches sont de hauteur invariable. Il s’établit un état permanent avec les différentes phases de sédimentation illustré à la Figure II-0 ci-dessus.
Vue l’avantage qu’apporte le fonctionnement continu des appareils à pouvoir travailler sans interruption, nous conduirons notre étude qu’au mode continu de la décantation.
Le mode continu de la décantation nécessite un appareillage approprié. Les décanteurs fonctionnant en ce mode peuvent être horizontaux ou verticaux. Ceux qui sont verticaux sont utilisés principalement dans les industries chimiques et de traitement des minerais, on distingue trois types de décanteur de cette catégorie, à savoir (MARCEL & TESTON, 1972).

  • • Cône d’Allen ;
  • • Cône de Callow ;
  • • Epaississeur mécanique de forme cylindro-conique.

Le cône d’Allen et le cône de Callow sont des appareils statiques de forme conique. Dans ces deux types de décanteur, l’évacuation du dépôt formé se fait à travers une canalisation. Toutefois, pour que l’opération soit réalisable, il faut d’une part, que la sédimentation soit rapide et d’autre part, que la consistance du dépôt formé permette son évacuation.
Quant au type d’épaississeur mécanique de forme cylindro-conique, il présente la facilité d’évacuer le sousverse et peut être utilisé bien que la sédimentation soit relativement lente. Il est le plus utilisé suite à ses avantages énumérés précédemment (MARCEL & TESTON, 1972).
Pour ce faire, notre étude de dimensionnement du décanteur se focalisera sur ce type d’épaississeur mécanique de forme cylindro-conique illustré sur la Figure II-3, il est constitué principalement de (MARCEL & TESTON, 1972):

  • • La cuve avec une goulotte périphérique pour recueillir la surverse, qui est évacuée par débordement et un orifice central ménagé à sa base pour évacuer les sédiments ;
  • • La chambre d’alimentation consistant en un cylindre recevant la pulpe à traiter. Elle peut être des dispositifs servant à la floculation.
  • • Le mécanisme de raclage, dont le rôle est d’entrainer les solides décantés vers l’orifice d’évacuation par un mouvement de rotation lente des râteaux.
    Le mécanisme de raclage est entrainé par une tête de commande située sur la colonne centrale ou sur une poutre reposant sur la cuve ou encore par un chariot roulant sur le bord de la cuve qui entraine une poutre dans un mouvement circulaire communiquant elle-même le mouvement de rotation à la colonne centrale.

décanteur cylindro-conique
Figure II-3: décanteur cylindro-conique (BAOUDDI, 2015)


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2 réflexions sur “Les courbes de décantation : Tests et équipements”

  1. Christian JACQUEMET

    Merci pour cette présentation.
    Serait-il possible d’obtenir les références bibliographiques citées dans le texte ?

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