La valorisation du phosphogypse en vue de son utilisation dans l'industrie du ciment (Maroc)

Thèmes abordés

CERPHOS, acide, phosphorique, phosphogypse, H3PO4, valorisation du phosphogypse, industrie du ciment

Résumé du document

L'acide phosphorique H3PO4 est produit à partir des phosphates naturels au moyen de deux procédés : le procédé thermique et les procédés par voie humide.
Le phosphogypse est le sous-produit inévitable de la voie humide du procédé d'attaque des phosphates par l'acide sulfurique. Il s'agit donc d'une réaction en milieu hétérogène entre un solide et un liquide et dont les produits sont un liquide, but de l'opération et un solide sous-produit ; ce dernier est d'ailleurs plus abondant que le minerai solide dont on est parti. En fait, la production d'une tonne de P2O5 à partir de 4 tonnes de phosphates et 2,5 tonnes d'acide sulfurique génère 5 tonnes de phosphogypse.

Extraits

[...] phosphogypse A lavé, sédimenté et lixivié par l'acide sulfurique à 30min Valorisation du phosphogypse en vue de son utilisation dans l'industrie du ciment 55 Chapitre III : Etude Expérimentale Fig. phosphogypse A lixivié directement par l'acide sulfurique à 30min D'après les images des figures on constate que : Les cristaux ont changé de forme et leurs tailles deviennent plus petites (agrandissement 1000 X = 4 fois celui de l'image du phosphogypse A brut) ce qui explique le passage du CaSO 4,2H2O au CaSO4 anhydre. [...]

[...] Diffractogramme du produit issu de la 1ère lixiviation du phosphogypse A 2ème approche Fig. Diffractogramme du produit issu de la 6ème lixiviation du phosphogypse A 2ème approche Valorisation du phosphogypse en vue de son utilisation dans l'industrie du ciment 48 Chapitre III : Etude Expérimentale Fig. Diffractogramme du produit issu de la 1ère lixiviation du phosphogypse B 1ère approche Fig. Diffractogramme du produit issu de la 6ème lixiviation du phosphogypse B 1ère approche Fig. Diffractogramme du produit issu de la 1ère lixiviation du phosphogypse B 2ème approche Fig. [...]

[...] La masse m1 d'acide récupéré après filtration est déterminée par pesage, et sa concentration C1 à l'aide d'un pycnomètre. La masse m2 qu'on doit ajoutée pour atteindre 150g sera déduite par simple différence entre la masse initiale m et la masse récupérée m1. Alors le seul inconnu est la concentration C2 d'acide qui sera ajouté. Pour cela on va résoudre le système suivant : m1 + m2 = m m C = C1 + m2 C2 m2 = m - m1 m C - C1 = m2 C2 m C - C1 = - m1) C2 C2 = C - C1] / - m1) Valorisation du phosphogypse en vue de son utilisation dans l'industrie du ciment 44 Chapitre III : Etude Expérimentale Les résultats des ajustements de la concentration et de la quantité d'acide pour atteindre les paramètres initiaux ainsi que les masses des produits issus des différentes lixiviations sont mentionnés, pour les deux approches effectuées sur les deux types de phosphogypses A et dans les tableaux ci-dessous : (RX : recyclage Première approche A Masse initiale du phosphogypse en g Masse initiale d'acide de lixiviation en g Densité initiale d'acide en g/cm3 Concentration massique initiale d'acide en % Masse d'acide récupéré de la 1ère lixiviation en g Masse du solide récupéré après étuvage en g Deuxième approche A B B Première approche A-R1 Masse initiale du phosphogypse en g Densité d'acide récupéré de la 1ère lixiviation en g/cm3 Concentration d'acide récupéré de la 1ère lixiviation en % Masse d'acide ajouté en g pour atteindre 150g Concentration d'acide ajouté en % pour atteindre 60% Masse d'acide récupéré de la 2ème lixiviation en g Masse du solide récupéré après étuvage en g Deuxième approche A-R B-R B-R Première approche A-R2 Masse initiale du phosphogypse en g Densité d'acide récupéré de la 2èrme lixiviation en g/cm3 Concentration d'acide récupéré de la 2ème lixiviation en % Masse d'acide ajouté en g pour atteindre 150g Concentration d'acide ajouté en % pour atteindre 60% Masse d'acide récupéré de la 3ème lixiviation en g Masse du solide récupéré après étuvage en g Deuxième approche A-R B-R B-R Valorisation du phosphogypse en vue de son utilisation dans l'industrie du ciment Chapitre III : Etude Expérimentale Première approche A-R3 Masse initiale du phosphogypse en g Densité d'acide récupéré de la 3èrme lixiviation en g/cm3 Concentration d'acide récupéré de la 3ème lixiviation en % Masse d'acide ajouté en g pour atteindre 150g Concentration d'acide ajouté en % pour atteindre 60% Masse d'acide récupéré de la 4ème lixiviation en g Masse du solide récupéré après étuvage en g Deuxième approche A-R B-R B-R Première approche A-R4 Masse initiale du phosphogypse en g Densité d'acide récupéré de la 4èrme lixiviation en g/cm3 Concentration d'acide récupéré de la 4ème lixiviation en % Masse d'acide ajouté en g pour atteindre 150g Concentration d'acide ajouté en % pour atteindre 60% Masse d'acide récupéré de la 5ème lixiviation en g Masse du solide récupéré après étuvage en g Deuxième approche A-R B-R B-R Première approche A-R5 Masse initiale du phosphogypse en g Densité d'acide récupéré de la 5èrme lixiviation en g/cm3 Concentration d'acide récupéré de la 5ème lixiviation en % Masse d'acide ajouté en g pour atteindre 150g Concentration d'acide ajouté en % pour atteindre 60% Masse d'acide récupéré de la 6ème lixiviation en g Masse du solide récupéré après étuvage en g Deuxième approche A-R B-R B-R Tab. [...]

[...] Valorisation du phosphogypse en vue de son utilisation dans l'industrie du ciment 33 Chapitre III : Etude Expérimentale Chapitre II : Etude Expérimentale Valorisation du phosphogypse en vue de son utilisation dans l'industrie du ciment 34 Chapitre III : Etude Expérimentale 7 millions de tonnes/an de phosphogypse sont rejetés en mer par l'unité de production d'acide phosphorique de Jorf Lasfar (Maroc). L'objet de cette étude est de voir la possibilité de valorisation de ce déchet dans l'industrie du ciment comme adjuvants au clinker. Pour ce faire, j'ai eu recours à des traitements physico-chimiques sur deux types de phosphogypse issu de Jorf Lasfar permettant ainsi une éventuelle réduction des teneurs en fluor et en phosphore. Les spécifications exigées par l'industrie cimentière sont : moins de de P2O5 et moins de 0,05% de F. [...]

[...] Détermination du pourcentage d'acide d'imprégnation par lavage : Comme il a été cité dans ce mode opératoire, le traitement par lavage nous permet de déterminer le pourcentage d'acide d'imprégnation dans chacun des phosphogypses étudiés et cela par simple pesage. Valorisation du phosphogypse en vue de son utilisation dans l'industrie du ciment 42 Chapitre III : Etude Expérimentale Le calcul de ce pourcentage d'acide d'imprégnation s'effectue selon la relation suivante : AI% = 100 Avec : m : masse initiale du phosphogypse étudié en gramme. m' : masse du phosphogypse après lavage, filtration et étuvage en gramme. Le tableau suivant résume les résultats obtenus : m Phosphogypse A Phosphogypse B m' AI Tab. [...]