La densité retenue comme une variable d'état

Un phénomène non négligeable repose sur la capacité des particules à circuler librement dans le classificateur. Cette capacité, qui peut être traduite par le champ spatial des vitesses, joue un rôle prépondérant du point de vue régulation des variables telles que la densité (Xialong, 2007). De plus, on considère la densité comme une variable d'état, c'est-à-dire qu'elle représente le résultat et est une conséquence d'un changement apporté soit aux variables manipulées (contexte opérationnel) ou dans les mécanismes de classification proprement dit. Dans les sections suivantes, la calibration des modèles dynamiques montre que, pour différentes classes granulométriques et qui sont liées à la même excitation de la variable d'entrée, les régimes dynamiques des variables de sortie sont différents.

Le 1er juin 2011, des échantillons de boue (pulpe) ont été prélevés dans le classificateur à différentes hauteurs par intervalle approximatif de douze (12) pouces. L'objectif de cette vérification était de mieux comprendre comment la densité évolue dans un régime d'écoulement et ce, en fonction de la hauteur. La Figure 3.5 présente l'évolution des pourcentages solides en fonction de la hauteur dans le classificateur. Les données du pourcentage solide en fonction de la hauteur (en pieds) sont présentées au Tableau 3.1

Tableau 3.1 Pourcentage solide vs la hauteur du classificateur Hauteur (pieds) de haut en bas 0.25 1.17 2.17 3.17 4.25 5.25 6.33 Densité (% sol.) 23.0 47.0 63.5 69.3 73.0 75.3 71.8

Au-delà d'une profondeur approximative de 4' de la surface du classificateur (Figure 3.6), on remarque que le pourcentage solide retenu dans chaque classe granulométrique ne change plus de façon significative. Ces données sont également extraites de la campagne du 1er juin 2011 et obtenues à partir de mesures de tamisage. Un point important à remarquer est que ces échantillons ont été récupérés sur une fenêtre d'opération dans laquelle nous savons que le classificateur est toujours en régime transitoire (en phase de sédimentation) et ce, sur une période moyenne de douze heures (la sédimentation). Suivant cette période, une séquence de lavage (flush) est effectuée pour appliquer une purge dans le système. La Figure 3.6 présente les résultats obtenus de cette analyse21. On signale au lecteur que le classificateur fonctionne toujours sur ces contraintes tant qu'une nouvelle méthode de contrôle n'aura pas permis d'éliminer l'intégration dans le temps du lit fluidisé.

Zone d’activités plus intense de la classification

Figure 3.6 Distribution granulométrique

21 _{Les niveaux N1 à N7 couvrent la plage de 0.25' à 6.33' et les classes g1 à g8 couvrent les dimensions de}

3.5.1 L'innovation sur l'instrumentation de mesure

Dès le début du projet, le questionnement a porté sur la mesure. Comme nous l'avons mentionné, ces systèmes sont peu instrumentés. Avec le vécu des opérations depuis le milieu des années 90, nous croyons que la mesure du taux de silice (SiO2) en continu serait une

approche stratégique et que ses bénéfices justifient amplement l’investissement requis. Comme on le verra dans le Chapitre 4, nous comprenons mieux comment le taux de silice évolue dans le classificateur et l'inférence de variable par bilan de matière appuyée d'un modèle semi-empirique reconduit notre vision de l'instrumentation vers d'autres horizons. De plus, la densité qui est considérée comme une variable d'état épouse un certain profil tout au long du classificateur et influence directement les performances de la classification à différents niveaux.

On prévoit procéder à l'intention de la mesure de la densité sur plusieurs niveaux et l’utiliser comme variable d’état dans la boucle de contrôle du classificateur. Il s’agit là, selon notre connaissance, d’une innovation importante dans ce secteur industriel. Le modèle semi- empirique qui sera décrit dans les prochaines sections, utilisera directement cette approche et ce, dans le but de minimiser la complexité et le prix des instrumentations de mesure tout en fournissant une information pertinente pour le traitement des données.

3.5.2 L'innovation sur l'instrumentation de commande

L'eau de fluidisation alimente les jets descendants dans la partie inférieure du classificateur. Il est possible que l'angle auquel ces jets sont diffusés ait une importance significative. Pour ce faire, on prévoit apporter des modifications pour ajuster manuellement ces jets afin de couvrir une plage de 360 degrés et ce, même si les jets doivent être dirigés de façon descendante.

Dans l'éventualité où cette nouvelle approche opérationnelle mènerait à des résultats concluants, on peut penser qu'il s'en suivrait une phase d'automatisation de l'angle recherché

pour contrôler les variables stratégiques de façon optimale. Il est possible qu'il existe un lien entre l'angle d'injection de l'eau et la libération des minéraux si on le regarde en fonction des forces en présence (incluant les courbes de partage). Nous avons fait le pari qu’avec cette manière, on obtiendrait un meilleur contrôle sur la consommation de l'énergie. La Figure 3.7 présente l'arrangement possible d'un système rotationnel des jets d'eau de fluidisation. Encore une fois, selon notre connaissance, il s’agit là d’une innovation dans le domaine.

Tamisage Transmetteur de pression Régulateur Valve à pincement (contrôle de densité) Sousverse concentré enrichi Rotation

Figure 3.7 Rotation des jets (eau de fluidisation)

Pour les opérations du classificateur, nous considérons que la fluidisation du lit subit une phase d'intégration temporelle reliée à une augmentation de la restriction du lit fluidisé. Cette observation est ressentie, mesurée et observée sur une période approximative de six heures. Du point de vue contrôle, le système se rapproche plus d'un procédé "par lots" que d'un procédé du type continu.

La Figure 3.8 montre le comportement du contrôleur qui doit incrémenter la valeur de la commande de plus de 3 % pour réguler la variable de sortie, soit la densité.

Pour compenser cette augmentation de restriction dans le lit fluidisé, on remarque une intégration de l'ouverture de la valve de sortie pour maintenir le même point d'opération de l'écoulement de la matière. Le schéma de Process and Instrumentation Diagram (P&ID) de l'arrangement du système (CPBA) est présenté à l’ANNEXE II.

35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 1.95 1.97 1.99 2.01 2.03 2.05 2.07 0 4000 8000 12000 16000 Ou ve rtur e de la valve à p in cem en t (% ) D en si té (S PG) Temps (sec.)

Intégration de la restriction du lit fluidisé

Densité Ouverture de valve

Figure 3.8 Ouverture de valve (flush)22