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Chapitre 2
particules à travers le milieu filtrant) ou pour la séparation des suspensions très diluées
en solide.
Lorsque les particules sont trop fines, elles se déposent par gravité avec des
vitesses de chute très faibles. Il est cependant possible d’améliorer cette séparation en
ajoutant des agents coagulants (cations trivalents et notamment sels d’aluminium ou
de fer) ou d’agents floculants (électrolytes, tensio-actifs) qui entraînent les particules
dans leur chute. Un floculant est un polymère qui emprisonne les matières colloïdales
et forme des flocons volumineux qui peuvent ensuite se déposer. Les agents floculants
les plus courants sont la silice activée, surtout associée à des produits tels que le
sulfate d’aluminium, l’alginate de sodium ainsi que des polyacrylamides anioniques et
cationiques. L’adjuvant agit, à la manière d’un filet très fin qui rabattrait les particules
disséminées à travers le liquide vers le fond.
Ces agents favorisent l'agglomération des particules et augmentent donc la
vitesse de chute par accroissement de leur masse. Les agrégats (flocons ou flocs) sont
des particules, sans cohésion, gorgées de liquide, de formes et de dimensions mal définies. L’étude théorique du dépôt des flocons est difficile et les renseignements disponibles sont purement expérimentaux. La floculation ne peut pas conduire à la séparation complète des deux phases mais permet simplement d’augmenter la vitesse de
sédimentation.
Un autre moyen d'augmenter la vitesse de chute consiste à utiliser une force
accélératrice plus forte que la force de pesanteur (forces centrifuge, magnétique ou
électrostatique). La clarification des liquides est souvent effectuée par centrifugation
qui est considérée comme une opération unitaire à part entière (cf chapitre 4).
La décantation gravimétrique est une opération fréquente dans l'industrie :
• minière et métallurgique : traitement des charbons bruts, lixiviation (passage
lent d’un solvant à travers le minerai pulvérisé et déposé en couche épaisse pour en
extraire la partie soluble) et lavage des minerais à contre-courants. Nous sommes alors
en présence de pulpes relativement concentrées. Dans ce cas, des décanteurs de surfaces et volumes suffisants doivent être utilisés pour épaissir convenablement les boues ;
•
chimique minérale pour séparer :
- 1 alumine obtenue à partir de bauxite (la bauxite est un mélange de
ALO3, SiO2, Fe2O3, TiO2 et seules les bauxites rouges, contenant moins de 5 % de
SiO2 sont utilisées pour fabriquer l'aluminium) ;
- le carbonate de calcium obtenu comme sous produit de la fabrication
de l’hydroxyde de sodium ;
2Na+CO32~ + Ca(OH)2
2(Na+0H’) + ;CaCO3
.
"Ie su^ate de calcium (gypse) provenant de la synthèse de l'acide phosphonque par le procédé humide.
Ca3(PO4)2 + 6 H+ 3 SO42 + 6 H2O -> 6 H+ 2 PO4 3" + 3 | [CaSO4,2 H2O]
Chapitre 2
particules à travers le milieu filtrant) ou pour la séparation des suspensions très diluées
en solide.
Lorsque les particules sont trop fines, elles se déposent par gravité avec des
vitesses de chute très faibles. Il est cependant possible d’améliorer cette séparation en
ajoutant des agents coagulants (cations trivalents et notamment sels d’aluminium ou
de fer) ou d’agents floculants (électrolytes, tensio-actifs) qui entraînent les particules
dans leur chute. Un floculant est un polymère qui emprisonne les matières colloïdales
et forme des flocons volumineux qui peuvent ensuite se déposer. Les agents floculants
les plus courants sont la silice activée, surtout associée à des produits tels que le
sulfate d’aluminium, l’alginate de sodium ainsi que des polyacrylamides anioniques et
cationiques. L’adjuvant agit, à la manière d’un filet très fin qui rabattrait les particules
disséminées à travers le liquide vers le fond.
Ces agents favorisent l'agglomération des particules et augmentent donc la
vitesse de chute par accroissement de leur masse. Les agrégats (flocons ou flocs) sont
des particules, sans cohésion, gorgées de liquide, de formes et de dimensions mal définies. L’étude théorique du dépôt des flocons est difficile et les renseignements disponibles sont purement expérimentaux. La floculation ne peut pas conduire à la séparation complète des deux phases mais permet simplement d’augmenter la vitesse de
sédimentation.
Un autre moyen d'augmenter la vitesse de chute consiste à utiliser une force
accélératrice plus forte que la force de pesanteur (forces centrifuge, magnétique ou
électrostatique). La clarification des liquides est souvent effectuée par centrifugation
qui est considérée comme une opération unitaire à part entière (cf chapitre 4).
La décantation gravimétrique est une opération fréquente dans l'industrie :
• minière et métallurgique : traitement des charbons bruts, lixiviation (passage
lent d’un solvant à travers le minerai pulvérisé et déposé en couche épaisse pour en
extraire la partie soluble) et lavage des minerais à contre-courants. Nous sommes alors
en présence de pulpes relativement concentrées. Dans ce cas, des décanteurs de surfaces et volumes suffisants doivent être utilisés pour épaissir convenablement les boues ;
•
chimique minérale pour séparer :
- 1 alumine obtenue à partir de bauxite (la bauxite est un mélange de
ALO3, SiO2, Fe2O3, TiO2 et seules les bauxites rouges, contenant moins de 5 % de
SiO2 sont utilisées pour fabriquer l'aluminium) ;
- le carbonate de calcium obtenu comme sous produit de la fabrication
de l’hydroxyde de sodium ;
2Na+CO32~ + Ca(OH)2
2(Na+0H’) + ;CaCO3
.
"Ie su^ate de calcium (gypse) provenant de la synthèse de l'acide phosphonque par le procédé humide.
Ca3(PO4)2 + 6 H+ 3 SO42 + 6 H2O -> 6 H+ 2 PO4 3" + 3 | [CaSO4,2 H2O]