Détermination des paramètres contrôlant l’agglomération de poussières de Mn pour améliorer la prédictibilité des procédés

Determination of the controlling parameters of agglomeration of Mn dusts in order to improve process predictability

• Auteur / Autrice : John-Lee Dubos
• Direction : Beate Orberger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science des Matériaux
• Date : Soutenance le 30/11/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux et géosciences (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Géosciences Paris-Saclay (Orsay, Essonne ; 2004-....) - Groupe ERAMET
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université Paris-Saclay. Faculté des sciences d’Orsay (Essonne ; 2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Hubert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Colombani, Eric Serris
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean Colombani, Eric Serris

Mots clés

Mots clés contrôlés

Essais de compression

Compactage

Manganèse

Poussières minérales

Milieux granulaires

Agglomération

Mots clés libres

Agglomération

Paramètres

Manganèse

Matériaux granulaires

Caractérisation

Compression uniaxiale

Agglomeration

Parameters

Manganese

Granular materials

Characterization

Uniaxial compaction

Résumé

Les poussières (<3 mm) générées chaque année par les industries minières et métallurgiques ont un impact économique et écologique conséquent. Le recyclage de ces matériaux par l’agglomération à froid et sans liant est la meilleure option, mais ces procédés manquent de prédictibilité. La présente étude vise à améliorer cette prédictibilité grâce à une meilleure compréhension des phénomènes.Une caractérisation étendue des propriétés chimiques, physiques et morphologiques a été réalisée sur les matériaux fins généré durant la production d’alliages de ferromanganèse. Une prédiction qualitative a pu être développée selon des considérations théoriques et empiriques. Des tests de compaction uniaxiale ont été réalisés sur des échantillons de bentonite, kaolinite, minerai enrichi et hausmannite pour tester les hypothèses formulées. Ils ont confirmé l’importance de la présence de matériaux en feuillet et/ou qui se déforment de façon plastique. L’ajout d’humidité et l’accroissement de la pression ont une limite maximale d’efficacité, dépendante du matériau. Des tests de modélisation DEM préliminaires ont été réalisés pour estimer l’impact des variation du module d’Young et de la force et la taille des liens sur la force des agglomérés et leur comportement à la cassure.

The mining and metallurgical industries produce significant amount of fine materials (<3mm) each year, which bears a high economic and ecological impact. Recycling these materials through cold, binder-free agglomeration is the best course of action, but still lacks predictability. The present study aims increases this predictability through a deeper comprehension of the phenomena. An extensive characterization of the chemical, physical and morphological characteristics of the fine materials generated along the ferromanganese alloy production process was performed. A qualitative prediction of the agglomeration potential of the material was developed based on theoretical and empirical comparisons. Agglomeration experiments using uniaxial compaction were performed on bentonite, kaolinite, enriched ore and hausmannite samples to test the hypothesis formulated. They confirmed the importance of the presence of materials with a layered structure (such as clays) and/or that deform plastically. The moisture addition and the pressure increase have an upper limit of efficiency, depending on the material. Preliminary DEM modelling were performed to assess the impact of the variation of young’s modulus, bond strength and bond size on the simulation of the agglomerate strength and breakage style.