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Auteur(s)
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Frédéric SCHMITT : Ingénieur aux Mines de Potasse d’Alsace (MDPA)
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Lire l’articleINTRODUCTION
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 :
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la lixiviation ou procédé thermique (dissolution – cristallisation) ;
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la flottation ;
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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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2. Procédé thermique
2.1 Principe du procédé
Les solubilités à saturation de KCI et de NaCI dans l’eau varient avec la température :
Le tableau ci-dessus indique qu’une solution saturée à 30 oC en KCI et en NaCl (appelée eau mère ), réchauffée à 100 oC, peut être utilisée comme solvant sélectif du chlorure de potassium.
L’eau mère, réchauffée à 100 oC, est mise en présence d’une quantité adéquate de minerai broyé à 4 mm (environ 1 t de minerai pour 2 m3 d’eau mère). Seul le chlorure de potassium se dissout dans l’eau mère, les autres constituants (NaCl et insolubles) restent à l’état solide et peuvent être séparés par filtration.
La solution filtrée, saturée à 100 oC en KCI (et en NaCl), appelée saumure, est ensuite refroidie à 30 oC, ce qui a pour effet de faire précipiter l’excès de KCI non soluble à 30 oC, et de ramener la phase liquide dans son état initial d’eau mère saturée à 30 oC en KCI et en NaCl disponible pour une nouvelle utilisation.
HAUT DE PAGE2.2 Conditions opératoires
La figure 1 présente un schéma type d’une unité de fabrication par le procédé thermique aux Mines de Potasse d’Alsace.
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Dissolution du chlorure de potassium contenu dans le minerai
L’appareil de dissolution est un cylindre horizontal en fonte, de 2,40 m de diamètre, équipé d’une vis de transport : le minerai au débit de 500 t / h et l’eau mère chaude au débit de 1 000 m3 / h y circulent à contre-courant ; la solution saturée sort par débordement du dissolveur, tandis que les résidus sont extraits par un élévateur à godets et filtrés pour récupérer l’eau mère qui les imprègne.
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Séparation et élimination des résidus
Les résidus solides comprennent environ 2 % de KCI, 85 % de NaCl, 13 % d’insolubles et sont utilisables, après une épuration sommaire...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LEDUC (P.), SCHMITT (F.) - Traitement de la sylvinite par le procédé thermique par dissolution aux Mines de Potasse d’Alsace. - Revue de l’Industrie Minérale. Minéralurgie, p.165-75, déc. 1978.
-
(2) - LEDUC (P.), MEDEMBLIK (L.), GEOFFROY (J.F) - Traitement de la sylvinite par le procédé de flottation aux Mines de Potasse d’Alsace. - Revue de l’Industrie Minérale. Minéralurgie, p. 137-46, août-sept. 1979.
-
(3) - KNÖPFL (Dr. N), Kali & Salz GmbH - * - Umweltfreundliche Aufbereitung von Kalirohsalzen. Praxis der Naturwissenschaften, Chemie ; 8/35, Aulis Verlag, Köln, déc. 1986.
-
(4) - HAUG (D.), REID (K.W) - Tails pile decommissionning options for Saskatchewan Potash - Mines. 2nd International Potash Technology Conference, Hambourg, 26-29 mai 1991.
-
(5) - SCHREIBER (H.) - Retraitement de vieux terrils de résidus de sels aux Mines de Potasse d’Alsace. - 2nd International Potash Technology Conference, Hambourg, 26-29 mai 1991.
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