Etude d’un procédé innovant de densification de poudres de bauxite

Study of an innovative densification process of bauxite powders

• Auteur / Autrice : Olivier Desplat
• Direction : Philippe Grosseau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés
• Date : Soutenance le 08/12/2016
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département Procédés de Mise en oeuvre des Milieux Granulaires
• Jury : Président / Présidente : Gérard Thomas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Grosseau, Gérard Thomas, Pierre Tchoreloff, Abderrahim Michrafy, Claire Michud, Eric Serris
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pierre Tchoreloff, Abderrahim Michrafy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Compactage

Ciment

Agglomération

Bauxite

Mots clés libres

Agglomération

Bauxite

Ciment

Compaction

Vibration

Agglomeration

Bauxite

Cement

Compaction

Vibration

Résumé

La bauxite est un minerai utilisé pour l’élaboration de l’aluminium ou en tant que matière première pour les ciments techniques. Elle est employée, sous sa forme naturelle, en blocs. Ces blocs se font de nos jours de plus en plus rares et leur manutention peut entraîner des pertes sous formes de poussières non valorisées. L’objectif de ce projet est de recycler ces fines particules minérales sous forme de compactés afin d’améliorer l’usage des ressources naturelles minérales qui se raréfient. Ces compactés sont obtenus par compression directe puis avec un procédé innovant couplant vibration et compression. La poudre de bauxite est mélangée à du ciment et de l’eau, puis subit une phase de compaction. Ces compactés doivent avoir des propriétés spécifiques en termes de masse volumique, porosité et résistance mécanique. La micro-tomographie à rayons X est utilisée pour décrire le réarrangement granulaire et l’homogénéité 3D des porosités. La distribution poreuse est caractérisée par analyse d’image et comparée avec les résultats de porosimétrie mercure. Cette étude concernant l’évolution des paramètres texturaux des compactés amène une compréhension des phénomènes liés à la phase de compression. Le stockage et la maturation de ces compactés sous température et humidité contrôlées ont également été étudiés. L’optimisation des paramètres de compression et de formulation, comme la quantité d’eau ou de ciment dans le mélange et la pression de compression, a mené à l’amélioration des propriétés des compactés. Dans un second temps, la phase de compression et les propriétés des compactés ont été améliorées en utilisant une phase préliminaire de vibrations. Cette phase a été optimisée grâce à l’étude de plusieurs paramètres spécifiques comme le type, l’amplitude et la fréquence des vibrations.

The bauxite is used in aluminium elaboration or directly as a raw material for calcium aluminates in technical cements. It is used, as a raw material, as blocks. Recently bauxite blocks are rarer and rarer and their handling can lead to dust wastes that are not re-used. The objective of this project is to recycle the fine mineral particles in compacts to improve the use of natural mineral resources that are running out. These products are compacted by direct compaction and also with an innovative vibration and compaction process. The bauxite is mixed with cement and water, and then the mixture is compacted. They must have specific properties with higher density and mechanical resistance. X-Rays micro-tomography is used to describe the particle rearrangement and the 3D density homogeneity. The porous distribution is then characterized by image analysis and compared with the mercury intrusion porosimetry results. This study on textural parameters evolution of the compacts leads to improve an understanding about the phenomenon during the compaction stage. The storage with controlled temperature and humidity will also be studied. The optimization of the compression and mixture parameters, as amount of water or cement in the mixture and compression pressure, led us to get compacts with improved properties. In the final study, we improved the compression stage and the compacts properties by another stage using in-situ vibrations. The vibrations stage has been optimized studying several vibrational parameters especially the type, the duration, the amplitude and the frequency of the vibrations.