VL2.1.3 Conclusion
L'épaississement de la fraction fine par sédimentation naturelle est donc inadapté pour deux
raisons. D'une part, les particules de quelques microns décantent trop lentement. D autre part,
les matières colloïdales ne décantent pas. Ainsi, l'utilisation d'agent accélérant ces phénomènes
de décantation semble inévitable.
Vl.2.2 Coagulation - Floculation
VI.2.2.1 Introduction
Il existe différents moyens d'améliorer la séparation solide-liquide des fractions fines.
L'utilisation de réactifs chimiques du type coagulant-floculant est très répandue. Ils permettent
une meilleure récupération des particules submicroniques dans la phase solide, ce qui conduit à
une forte augmentation du taux de clarification des filtrats. Ces réactifs chimiques sont en
général des polymères. Ils agissent par combinaison des deux mécanismes suivants :
- neutralisation des forces de répulsion électriques entourant les petites particules,
- formation de liaisons entre les particules en suspension grâce aux longues chaînes des
polymères de haut poids moléculaire. L'ensemble de ces polymères agit par adsorption à la
surface des particules.
En outre, le degré de floculation (efficacité du polymère) dépend de trois facteurs principaux :
- nature chimique et structure géométrique des polymères : poids moléculaire, charge
et répartition de la charge, type de groupe polaire, inter-liaison,
- nature des systèmes traités : charges superficielles, dimension et nature plus ou moins
hydrophile des particules solides, teneur en sels et en matières organiques de la phase liquide,
- protocole opératoire : concentration des polymères qui peuvent être ajoutés, point
d'addition, vitesse de mélange et d'agitation, durée...
Compte tenu de tous ces paramètres, on conçoit que le choix d'un coagulant ou d'un floculant
n'est pas aisé. On sait par exemple qu'un floculant anionique réagira sur une suspension
électropositive (potentiel Zêta positif), et qu'inversement, un floculant cationique réagira sur
une suspension électronégative (potentiel Zêta négatif). Cependant, cette règle n'est pas
générale car les liaisons de Van Der Waals peuvent être prépondérantes dans la floculation.
C'est le cas des argiles qui sont électronégatives, et que l'on traite avec des floculants
anioniques. Les tests de laboratoire restent donc indispensables dans le choix de ces réactifs.
VL2.2.2 Matériel et méthode
Dans ce cadre, treize floculants anioniques, non ioniques et cationiques ont été sélectionnés et
testés à différentes concentrations. Ces polymères, de poids moléculaires compris entre 2 et
20 millions g/mole, se présentent en général sous forme de poudres, qu'il est nécessaire de
diluer. La dilution est relativement lente à cause de la taille des chaînes moléculaires. Les
floculants ont été préparés à des concentrations de 1 g/1 et testés sur la fraction fine du
sédiment Cl, précédemment décrite (cf. VI.2.1) et préalablement quartée à l'aide d'un diviseur
de pulpe en échantillon de 500 ml et de concentration solide 9 g/1.
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L'épaississement de la fraction fine par sédimentation naturelle est donc inadapté pour deux
raisons. D'une part, les particules de quelques microns décantent trop lentement. D autre part,
les matières colloïdales ne décantent pas. Ainsi, l'utilisation d'agent accélérant ces phénomènes
de décantation semble inévitable.
Vl.2.2 Coagulation - Floculation
VI.2.2.1 Introduction
Il existe différents moyens d'améliorer la séparation solide-liquide des fractions fines.
L'utilisation de réactifs chimiques du type coagulant-floculant est très répandue. Ils permettent
une meilleure récupération des particules submicroniques dans la phase solide, ce qui conduit à
une forte augmentation du taux de clarification des filtrats. Ces réactifs chimiques sont en
général des polymères. Ils agissent par combinaison des deux mécanismes suivants :
- neutralisation des forces de répulsion électriques entourant les petites particules,
- formation de liaisons entre les particules en suspension grâce aux longues chaînes des
polymères de haut poids moléculaire. L'ensemble de ces polymères agit par adsorption à la
surface des particules.
En outre, le degré de floculation (efficacité du polymère) dépend de trois facteurs principaux :
- nature chimique et structure géométrique des polymères : poids moléculaire, charge
et répartition de la charge, type de groupe polaire, inter-liaison,
- nature des systèmes traités : charges superficielles, dimension et nature plus ou moins
hydrophile des particules solides, teneur en sels et en matières organiques de la phase liquide,
- protocole opératoire : concentration des polymères qui peuvent être ajoutés, point
d'addition, vitesse de mélange et d'agitation, durée...
Compte tenu de tous ces paramètres, on conçoit que le choix d'un coagulant ou d'un floculant
n'est pas aisé. On sait par exemple qu'un floculant anionique réagira sur une suspension
électropositive (potentiel Zêta positif), et qu'inversement, un floculant cationique réagira sur
une suspension électronégative (potentiel Zêta négatif). Cependant, cette règle n'est pas
générale car les liaisons de Van Der Waals peuvent être prépondérantes dans la floculation.
C'est le cas des argiles qui sont électronégatives, et que l'on traite avec des floculants
anioniques. Les tests de laboratoire restent donc indispensables dans le choix de ces réactifs.
VL2.2.2 Matériel et méthode
Dans ce cadre, treize floculants anioniques, non ioniques et cationiques ont été sélectionnés et
testés à différentes concentrations. Ces polymères, de poids moléculaires compris entre 2 et
20 millions g/mole, se présentent en général sous forme de poudres, qu'il est nécessaire de
diluer. La dilution est relativement lente à cause de la taille des chaînes moléculaires. Les
floculants ont été préparés à des concentrations de 1 g/1 et testés sur la fraction fine du
sédiment Cl, précédemment décrite (cf. VI.2.1) et préalablement quartée à l'aide d'un diviseur
de pulpe en échantillon de 500 ml et de concentration solide 9 g/1.
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