Présentation
En anglais
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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Procédure de dimensionnement des décanteurs
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4. Théorie de la sédimentation
La modélisation de la sédimentation est due à Kynch (1952), qui propose la théorie suivante : la vitesse de chute de particules rigides en sédimentation libre ne dépend que de la concentration locale en solide de la suspension. Elle est une fonction décroissante de la concentration en solide. Les particules de même dimension, de même forme et de même masse volumique sont équitombantes et leur concentration est uniforme pour chaque niveau de la colonne de sédimentation.
Ainsi, à partir d’essais en éprouvette, Kynch trace dans le diagramme (h, t ) les droites d’isoconcentration correspondant aux niveaux où la concentration a une valeur C donnée, et à leur déplacement dans le temps (figure 5). La pente de ces droites est donnée par la relation :
avec v (C) vitesse de déplacement d’un plan de concentration constante (C), par rapport à l’éprouvette.
Dans le triangle ab0, les vitesses de chute sont constantes. Leur équation s’écrit, pour Ca < C < Cb :
Les droites d’isoconcentration situées dans ce triangle traduisent la montée à travers la suspension à la vitesse v (C), d’un niveau de concentration C à travers lequel les particules sédimentent à la vitesse U(C) = − dh/dt. Au temps t, le flux (ou nombre) de particules qui ont traversé ce niveau est égal à (v + U)C.
Dans le tronçon bc, on assiste à un ralentissement progressif de la vitesse de chute du dépôt, et les lignes d’isoconcentration constituent dans le triangle b0c un faisceau de droites passant par l’origine, ce qui signifie que dès le démarrage de la décantation, les couches voisines du fond passent par toutes les concentrations comprises entre la concentration initiale C0 et celle correspondant au point du début de compression (Cc ). L’équation de ces droites s’écrit :
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