Chlorure de potassium : Procédé électrostatique

Sommaire
Médias

Présentation

1 - Procédé électrostatique

2 - Procédé thermique

2.1 - Principe du procédé
2.2 - Conditions opératoires
2.3 - Production annexe

3 - Procédé par flottation

3.1 - Principe du procédé
3.2 - Conditions opératoires

4 - Comparaison du procédé thermique et du procédé par flottation

5 - Protection de l’environnement

6 - Fiche produit KCI

6.1 - Propriétés physico-chimiques
6.2 - Précautions d’emploi
6.3 - Principales utilisations
6.4 - Principaux pays producteurs

Tableau 2
6.5 - Prix de vente

Bibliographie & annexes

Présentation

Auteur(s)

Frédéric SCHMITT : Ingénieur aux Mines de Potasse d’Alsace (MDPA)

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INTRODUCTION

Le chlorure de potassium (KCI), matière première de l’industrie chimique pour la production de chlore et d’hydroxyde de potassium, est avant tout un produit de base de la fertilisation en agriculture, qui repose sur les trois éléments essentiels N, P, K (azote, phosphore, potassium). La valeur fertilisante (en potassium) d’un engrais est habituellement exprimée en % en masse de K₂O et la production d’engrais potassiques sous forme de différents sels (chlorures, sulfates, carbonates, nitrates...) est exprimée en tonnes de K₂O. Ces différents engrais potassiques sont souvent désignés indistinctement par le terme « potasse », sans rapport dans ce cas avec l’hydroxyde de potassium. Le chlorure est, de loin, le sel de potassium le plus utilisé ; on le trouve à l’état naturel dans des gisements salifères d’origine sédimentaire, associé à d’autres sels tels que les chlorures et les sulfates de sodium, de calcium, de magnésium... On trouve aussi des sels de potassium en concentration importante (néanmoins très inférieure à celle du chlorure de sodium) dans la mer Morte et d’autres lacs salés.

La production de chlorure de potassium à partir de ces gisements consiste à le séparer des autres constituants présents dans le minerai exploité (ou dans le mélange de sels obtenu par évaporation de la saumure, dans le cas de la mer Morte).

Les méthodes de séparation les plus utilisées actuellement sont :

la lixiviation ou procédé thermique (dissolution – cristallisation) ;
la flottation ;
la séparation électrostatique.

Le procédé thermique et la flottation sont utilisés par l’ensemble des producteurs, souvent de façon combinée.

La séparation électrostatique est un procédé exclusif de la société Kali & Salz, en Allemagne.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-j6245

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Procédé thermique

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1. Procédé électrostatique

La séparation électrostatique de différents sels constituant un minerai de potassium a été mise au point industriellement par la firme Kali & Salz qui a réussi, après 20 ans de recherches empiriques commencées en 1953, à en faire un procédé économique particulièrement bien adapté à la séparation à sec du chlorure de sodium contenu dans le minerai traité. La fraction enrichie en potassium ainsi produite est ensuite traitée par flottation ou par le procédé thermique pour obtenir le concentré de qualité marchande.

Le procédé électrostatique (dénommé ESTA) est un procédé de tri physique des particules. Il requiert, comme la flottation, une libération complète des espèces minérales par un broyage suffisamment fin.

On ajoute ensuite au minerai broyé des agents de conditionnement de surface en faible quantité (de l’ordre de 50 ppm).

Après ce conditionnement, le minerai est introduit dans un mélangeur à lit fluidisé alimenté en air chaud aux caractéristiques de température et d’humidité relative bien définies.

Le frottement intense des particules dans le lit fluidisé provoque l’apparition de charges électriques opposées sur certaines espèces minérales par rapport à d’autres ; dans toutes les opérations (conditionnement, mélange, lit fluidisé), les temps de séjour jouent un rôle déterminant pour la conduite du procédé.

Le mélange de sels chargés électriquement tombe ensuite verticalement entre deux plaques de condensateur : selon leur charge, les particules sont attirées par la plaque positive ou négative et sont recueillies à la partie basse du dispositif. Des registres réglables permettent d’agir sur la qualité et la quantité des produits recueillis de part et d’autre ; des recyclages successifs permettent d’enrichir la fraction des concentrés jusqu’à la teneur requise. La tension utilisée est de l’ordre de 100 à 120 kV, l’intensité du champ électrique d’environ 4,5 kV/cm. La hauteur de chute des particules est d’environ 1 à 2 m.

Kali & Salz traite annuellement plus de 15 millions de tonnes de minerai par ce procédé et souligne la faible consommation d’énergie, ainsi que l’avantage de séparer à sec le chlorure de sodium résiduaire, dont le stockage en surface est ainsi facilité,...