Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

L'alumine est extraite de la bauxite grâce au procédé Bayer. Au cours de l'étape de décantation de ce procédé, les particules de boues rouges sont séparées de la liqueur contenant l'aluminate par des agents de floculation. Ces agents permettent l'agglomération des particules en agrégats plus volumineux, qui sédimentent plus rapidement, permettant ainsi d'améliorer l'efficacité de l'étape de séparation solide/liquide. Cependant, les méthodes actuelles de floculation ne permettent pas d'éliminer complètement les matières particulaires présentes dans la liqueur surnageante. Conséquemment, une étape de filtration est nécessaire pour réduire la quantité de matières particulaires en suspension à une concentration d'environ 10 mg/L.

Ce mémoire présente une étude effectuée dans le cadre du programme de maîtrise en ingénierie de l'Université du Québec à Chicoutimi, portant sur les principales variables susceptibles d'améliorer la clarté d'une suspension de boues rouges par floculation. Les variables à l'étude sont le type d'agents de floculation, la séquence d'injection des agents ainsi que le niveau et la durée d'agitation appliqués à la suspension floculée. Ce travail de recherche a été effectué en collaboration avec le Groupe de Recherche Universitaire de Séparation Solide/Liquide (GRUSSL) et le Centre de Recherche et de Développement Arvida (CRDA). L'objectif principal de cette étude consiste à effectuer des essais de floculation en changeant les variables afin d'établir les conditions optimales de séparation solide/liquide, et ainsi réduire la quantité de matières particulaires en suspension dans la surverse à un niveau inférieur à celui retrouvé en usine. Un montage expérimental, basé sur la géométrie Couette, a été élaboré afin de permettre l'étude en continu de la floculation et de déterminer les conditions optimales d'utilisation des agents de floculation.

Les essais de floculation ont été réalisés sous des conditions généralement retrouvées dans les circuits de lavage du procédé Bayer. Les résultats obtenus ont démontré que les conditions d'agitation requises pour obtenir une turbidité minimale dépendent de la nature du polymère et/ou des agents de floculation. L'emploi de mélanges doubles de polymère et/ou d'agents de floculation, utilisé sous des conditions d'agitation optimales, permet d'obtenir des niveaux de turbidité exceptionnellement bas. En effet, l'utilisation d'une double addition de polymère a permis de réduire la turbidité résiduelle de la surverse d'environ 47%, comparativement à une simple addition de polymère. Néanmoins, les niveaux de turbidité les plus bas ont été obtenus par des doubles additions d'agents de floculation. Le meilleur résultat de turbidité obtenu est 12 NTU et correspond à une concentration en matières particulaires de 6 mg/L. Par conséquent, le mélange d'agents de floculation est très efficace puisqu'il permet d'obtenir des concentrations inférieures à celles obtenues en usine après filtration. L'efficacité des mélanges doubles résulte probablement d'interactions entre les polymères et/ou les agents de floculation.