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

Résumé

De nos jours, les normes environnementales dictées par les gouvernements sont de plus en plus sévères : la grande industrie doit s’adapter afin de répondre à ces normes. Dans le cas de la production de l’alumine, une des préoccupations majeures est la gestion des résidus solides générés par le procédé Bayer. Au fil des années, la qualité de la bauxite disponible diminue et la quantité de rejet est en constante augmentation, d’où l’importance d’accroître la siccité des résidus solides qui sont acheminés vers les sites de disposition. Dans le procédé Bayer, l'utilisation d'une série de décanteurs, appelés laveurs, permet de séparer les résidus solides de l'aluminate. Chaque laveur est un immense réservoir muni d'un système de raclage qui est entraîné par une motorisation fixée au sommet de celui-ci. Le râteau dans les laveurs a principalement deux rôles : le compactage des résidus et le déplacement radial de ceux-ci vers le puits de décharge situé dans la partie inférieure centrale du laveur. Le dernier décanteur, appelé épaississeur, prépare le résidu pour la disposition. Le compactage est un phénomène important de l’épaississeur et la compréhension des phénomènes permettant la séparation solide-liquide induite par le râteau est encore incomplète. Le présent projet d’étude soumet l’hypothèse que le compactage de la boue par un râteau est dû à la déformation qu’il induit dans celle-ci. Plusieurs fournisseurs informatiques proposent des logiciels commerciaux afin de simuler l’écoulement d’un fluide. Cependant, aucun de ces logiciels ne permet de simuler l’épaississement de la boue rouge sous l’action d’un cisaillement induit par un râteau. Le compactage et la déformation de la boue rouge due à l’action d’un rotor ont été mesurés et quantifiés dans notre laboratoire en utilisant un montage expérimental innovateur. Les données observées concordent bien avec le modèle mathématique de l’épaississement par cisaillement développé dans ce projet. Ce modèle a été incorporé en tant que module de compactage dans le logiciel d’écoulement de fluide ANSYS FLUENT afin de simuler le compactage d’une boue rouge par un rotor. Les performances de compactage de différents rotors dans différentes conditions opérationnelles ont été analysées. Ce travail nous a permis de comprendre que la déformation par cisaillement de la boue combinée à la pression hydrostatique sont les deux phénomènes responsables de l’augmentation de la fraction solide. Les résultats obtenus dans ce projet suggèrent également qu’il serait possible d’améliorer les épaississeurs industriels par des modifications mineures de leurs équipements de râclage.