Présentation
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Auteur(s)
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Pierre BLAZY : Professeur à l’Institut National Polytechnique de Lorraine (INPL) - Directeur du Centre de Recherche sur la Valorisation des Minerais (CRVM)Laboratoire Environnement et Minéralurgie (LEM) − CNRS UMR 75-69 (ENSG-INPL)
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El-Aïd JDID : Docteur ès Sciences - Ingénieur de Recherche au CRVM, LEM − CNRS UMR 75-69 (ENSG-INPL)
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Jean-Luc BERSILLON : Doctor of Philosophy - Professeur à l’INPL − LEM UMR 75-69 (ENSG-INPL)
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Lire l’articleINTRODUCTION
La décantation est une opération unitaire, parmi les techniques de séparation liquide-solide basées sur le phénomène de sédimentation, qui consiste à séparer d’un liquide les particules en suspension en utilisant les forces gravitaires. Les procédés mis en œuvre diffèrent selon que l’on recherche seulement à augmenter la concentration des solides (épaississage) ou que l’on vise à obtenir un liquide clair à partir d’une suspension diluée (clarification).
La sédimentation est réalisée sur différents types de matières solides en suspension, parmi lesquelles on peut distinguer deux comportements opposés : celui des particules grenues, qui décantent indépendamment les unes des autres, et celui des particules plus ou moins floculées, qui ont des vitesses de chute variables, fonction de la taille des flocs et de leur abondance.
La théorie de la décantation et la procédure de dimensionnement des appareils tiennent compte de ces considérations.
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Théorie de la sédimentation
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3. Détermination expérimentale des vitesses de sédimentation
3.1 Comportement d’une suspension en éprouvette
Si l’on verse dans une éprouvette une suspension de concentration suffisante (> 0,5 % en volume), on observe les phénomènes suivants (figure 1) :
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au départ les gros grains sédimentent rapidement et se déposent sur le fond de l’éprouvette (zone a). La hauteur de cette zone augmente rapidement et se stabilise après la décantation des sables de dimension supérieure à 0,1 mm ;
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ensuite, il apparaît rapidement, et parfois immédiatement, une interface entre un liquide clair (zone b) et une phase boueuse. La phase boueuse peut être elle-même divisée en deux parties : une partie supérieure conservant l’aspect de la suspension de départ (zone c) et une zone inférieure d’aspect intermédiaire (zone d ).
Toutefois, il ne peut y avoir d’interface que si la suspension à décanter ne contient pas de particules ou de flocons ultrafins, et qu’il y ait en présence une assez grande quantité de flocons et de particules équitombantes, de sorte que la concentration en solides sous cette interface soit assez élevée. L’interface est d’autant plus nette que la vitesse de chute sous l’interface est faible, c’est-à-dire que la concentration en solide est élevée. Dès que la dilution de la suspension au départ dépasse de 8 à 10 fois celle du début de compression, il n’y a plus d’interface nette et on ne peut plus parler de vitesse de décantation d’interface (on retrouve alors les caractéristiques des suspensions diluées).
HAUT DE PAGE3.2 Courbes de sédimentation
Après avoir versé la pulpe à décanter dans une éprouvette cylindrique de section S, on étudie le comportement de la suspension en sédimentation, en traçant la variation de la hauteur h de l’interface séparant le liquide clair de la suspension, ou la variation du volume V, en fonction du temps écoulé depuis le début de la décantation (figure 2). La vitesse de sédimentation est représentée à tout moment par la tangente à la courbe au point d’abscisse t, et l’on a :
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