Procédé d’Agglomération et de Recyclage en Compactés de poudres de bauxites (PARC)

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Submitted on 16 Apr 2015

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Procédé d’Agglomération et de Recyclage en Compactés

de poudres de bauxites (PARC)

Olivier Desplat, Eric Serris, Philippe Grosseau, Claire Michud, Thierry Menard, Guillaume Tardy

To cite this version:

Olivier Desplat, Eric Serris, Philippe Grosseau, Claire Michud, Thierry Menard, et al.. Procédé d’Agglomération et de Recyclage en Compactés de poudres de bauxites (PARC). Colloque STPMF 2015, Apr 2015, Nancy, France. Edition SFGP - Technique et Documentation Lavoisier, Récents Progrès en Génie des Procédés, 2015. �emse-01143047�

STP-PMF 2015 - Contact : olivier.desplat@emse.fr

O. Desplat

1

_{, E. Serris}

1

_{, P. Grosseau}

1

_{, C. Michud}

2

_{, T. Menard}

3

_,

_{G. Tardy}

3

1_{Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint Etienne Centre SPIN LGF-UMR CNRS 5307, 158 cours Fauriel, 42023 Saint-Etienne, France} 2Kerneos Research and Technology Centre, Société Kerneos, 1, rue Le Chatelier ZAC Parc Technologique 38090 Vaulx-Milieu – France

3 _{Société Medelpharm, 12 Rue des Petites Combes, 01700 Beynost}

Contexte et Objectifs

Bauxite

Calcaire

Ciment Alumineux

Apport d’alumine dans le système

(Al

₂

O

₃

)

Uniquement sous forme de blocs

Poudres de bauxite non valorisées

Recyclage

des poudres

Procédé d’agglomération

Poudre de Bauxite + Ciment + Eau

Bloc riche en Bauxite

Procédé

Compaction – Vibration

Etude de l’agglomération des poudres de bauxite mélangées à du ciment et de l’eau pour réaliser des blocs avec une porosité limitée, des tailles de

pores faibles et des propriétés mécaniques élevées

Procédé d’Agglomération et de

Recyclage en Compactés de poudres

de bauxites (PARC)

Financement FUI

Conclusions et Perspectives

•

Influence de la pression de compression : L’augmentation de la pression de compression permet d’obtenir de meilleurs propriétés mécaniques et des porosités faibles

pression de compression trop élevée peut impliquer l’apparition de fissures

•

Stockage, Maturation : Procédure de Stockage et Maturation reproductible Conditions de température et humidité maîtrisée lors du stockage pour le liant employé, et 2 semaines de maturation

pour obtenir des propriétés mécaniques optimales

• Perspectives : Après avoir étudié la densification des milieux granulaires en modifiant les paramètres de formulation et de compression, les études à venir porteront sur la

densification d’un milieu granulaire par vibrations/compression.

Matériel et Méthodes

Mélange de poudre sèche :

- 60 à 90 % massique de Bauxite

- 10 à 40 % massique de Ciment

Mélange de poudre humide :

- 80 à 95 % massique de mélange sec

- 5 à 20 % massique d’eau

31 mm 23 mm Épaisseur variable

Compacté

Simulateur de Compression :

STYL’ONE de MEDEL’PHARM

Pression de compression

P

_c

≤ 70 MPa

Stockage et Maturation

Stockage dans des

conditions de T et HR en

fonction du liant employé

Caractérisations :

- Microstructurales

- Mécaniques

Résultats

Bonne reproductibilité : maîtrise de la procédure de

Stockage et Maturation

Influence de la pression de Compaction

5 pressions de compaction (P_c) : 11,25,39,54 et 67 MPa E/C = 0,74 Stockage : 48h 100% d’humidité 5°C Maturation : 1 mois au laboratoire (20°C, 60% HR) Caractérisations après maturation  porosité en fonction de P_c

 σ_R en fonction de P_c mais mise en en évidence de fissures au sein d’un compacté en Tomographie à Rayons X

Influence du ratio Eau/Ciment

3 ratios E/C : 0,74, 0,58 et 0,43 P_c : 11 et 67 MPa Stockage : 48h 100% d’humidité 5°C Maturation : 1 mois au laboratoire (20°C, 60% HR) Caractérisations après maturation

 σ_R pour E/C élevé

Améliorations des

propriétés avec l’augmentation du rapport E/C : augmentation de la masse volumique

géométrique donc diminution de la porosité, et aussi

augmentation de la contrainte à la rupture

Influence des temps de Stockage et Maturation

Stockage : 48h 100% d’humidité 5°C 4 temps de Maturation : sortie d’enceinte, 1, 2 et 3 semaines au laboratoire (20°C, 60%HR) 2 P_c : 11 et 67 MPa E/C = 0,74 Caractérisations après maturation  σ_R en fonction du temps de Maturation Deux semaines de Maturation sont nécessaires pour atteindre une σ_R max

Reproductibilité

P_c : 11 et 67 MPa E/C = 0,74 Stockage : 48h 100% d’humidité 5°C Maturation : 3 semaines 60% d’humidité 20°C

3 mois d’écart entre les essais

Campagne 1 : Juillet 2014 Campagne 2 : Septembre 2014

Coupe tomographique d’un compacté réalisé à 67 MPa

0 10 20 30 40 50 60 70 80

E/C = 0,74 E/C = 0,58 E/C = 0,43

Contraint e à l a rupture (MPa) Ratio Eau/Ciment Pc = 67 MPa Pc = 11 MPa 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Sortie d'enceinte

1 semaine 2 semaines 3 semaines

Contraint e à l a rupture (MPa) Temps de maturation Pc = 67 MPa Pc = 11 MPa Pc (MPa) 11 67 11 67 ρ_{géométrique} (g,cm-3) 2,25 ± 0,01 2,50 ± 0,01 2,25 ± 0,01 2,51 ± 0,01 ρ (g,cm-3) 3,25 ± 0,03 3,23 ± 0,03 3,25 ± 0,03 3,22 ± 0,03

ε

31% ± 1 23% ± 1 31% ± 1 23% ± 1

σ

R

(MPa)

32 ± 3 72 ± 3 31 ± 3 75 ± 3

Campagne 1

Campagne 2