contribution a la valorisation du lignite d'antanifotsy

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UNIVERSITE D' ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE Département : GENIE CHIMIQUE CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY Mémoire de fin d'Etudes - Monsieur ANDRIAMBOLA RAKOTONDRAVELO Manjatoson. - Monsieur RAVONIARISON Faralahihery Maroson Andriamalala Sous la direction de Monsieur RANAIVONIARIVO Gabriely Conseiller Technique auprès du Ministère de la promotion industrielle et de l'Artisanat. Date de soutenance : 20 Mars 1995 Présenté par

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Page 1: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

UNIVERSITE D' ANTANANARIVO

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

Département :

GENIE CHIMIQUE

CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU

LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Mémoire de fin d'Etudes

- Monsieur ANDRIAMBOLA RAKOTONDRAVELO Manjatoson.

- Monsieur RAVONIARISON Faralahihery Maroson Andriamalala

Sous la direction de Monsieur RANAIVONIARIVO Gabriely

Conseiller Technique auprès du Ministère de la

promotion industrielle et de l'Artisanat.

Date de soutenance : 20 Mars 1995

Présenté par

Page 2: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

REMERCIEMENTSREMERCIEMENTSREMERCIEMENTSREMERCIEMENTS

Nous tenons à exprimer nos sincères remerciements à toutes les personnes qui nous

ont aidées à la réalisation de ce travail.

Nous pensons particulièrement à :

- Monsieur Solonjatovo RAKOTONIRINA, Directeur de l'Ecole Supérieure

Polytechnique qui a hissé haut le fanion de l'Ecole.

- Monsieur Robert RAHOASA, Chef de département Génie-Chimique pour sa

direction illuminée.

- Messieurs:

Philippe ANDRIANARY, Maître assistant à l'ESPA

Roger RANDRIANJA, Maître assistant à l'ESPA

Michel RANARIVELO, Assistant à l'ESPA.

C'est un grand honneur pour nous de vous avoir comme membre de jury.

- Monsieur Gabriely RANAIVONIARIVO, Conseiller Technique auprès du Ministère

de la promotion Industrielle et de l'Artisanat, notre directeur de mémoire qui n'a

ménagé ni son temps, ni ses conseils pour nous guider dans la recherche.

Que tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce mémoire

trouvent ici nos sincères remerciements.

Page 3: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

RESUME Résumé de ce mémoire de fin d’étude s’articule principalement autour des axes suivants :

- Etude des donnée bibliographiques ainsi les caractéristiques du lignité d’Antanifotsy - Etude pratique de valorisation de ligne te à l’échelle de laboratoire. - Et en troisième point consiste à une suggestion au traitement industriel et l’impact socio

économique du projet Mot clés : Mettre en valeur une ressource disponible (combustible de remplacement) Rubrique : Génie – Chimique

Page 4: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

-

TABLE DES MATIERES

lNTRODUCTION ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 3

PREMIERE PARTIE: LE LIGNITE D'ANTANIFOTSY.

1 -GENESE DES COMBUSTIBLES SOLIDES FOSSILES.: .................................................................................................... 6

1.1 - Unité et diversité des combustibles fossiles .' ................................................................................................................. 6

1.2- Nature des paléovégétales .' ........................................................................................................................................... 6

1.3 - Dépôt et enfouissement des débris organiques - Diagenèse : ........................................................................................ 6

lA - Fossilisation de la matière organique - Catagenèse (1) .' ..................................................................................................... 7

II- DEFINITION DU LIGNITE. (3) ............................................................................................................................................ 9

III - LE LIGNITE D'ANTANIFOTSY. ........................................................................................................................................ 9

3.1 - Etude du gisement d'Antanifotsy: (4) ...................................................................................................................................... 9

3.2 - Situation géographique.: (5) ................................................................................................................................................. 11

3.3 – Estimation des réserves en combustibles solides (6) ............................................................................................. 15

IV - LES CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES DU LIGNITE D' ANTANIFOTSY: ................................... 16

-4.1. La densité.' (d) (7) ................................................................................................................................................... /6

a - Méthode des cubes: ......................................................................................................................................................................................1(,

b - Calcul direct: ................................................................................................................................................................................................. 16

4.2 - L'humidité: (H) (8) ................................................................................................................................................................. 17

4.3 - Teneur en cendre.' (A) (9) .................................................................................................................................. /7

4.4 - Indice de matières volatiles: (J) (10) ................................................................................................................................... /8

4.5· Teneur en Carbone fixe.' (C) .................................................................................................. /9

4.6 - Pouvoir calorifique supérieur: (PC::) (11) ........................................................................................................ ',; 20

4. 7 ~ Analyse et caractéristique des cendres: (5) ....................................................................................................................... 21

4.8 - Dosage du Soufre' (FeS2 et Sulfate) (12) .............................................................................................................................. 22

4.9 - Tableau récapitulatif et conclusion .' .............................................................................................................................. 22

DEUXIEME PARTIE: ETUDES PRATIQUES EN LABORATOIRE.

1 -GENERALITES: (/3) ..................................... .......................................................... ............................................ 25

a - Agglomération sans liant du lignite brut: ............. ........................................................................... .......................................................... 25

b - Agglomération avec liants : .................................. ........................................................................... ...........................................................27

11- ESSAI D'AGGLOMERATION : ...................... ................................................................ .................................................27

2./ -Description : ................................................. ................................................................ ................................................. 27

2.2 - Préparatio1l des matières premières : ....... ................................................................ ................................................. 27

2.2.1· Lignite: ............................................................. ........................................................................... .......................................................... 27

a) - Broyage: …………………………………………….. ............................................................. ...........................................................27

b) - Triage : ........................................................... ........................................................................... ...........................................................29

c). Epuration : ..................................................... ........................................................................... ...........................................................29

2.2.2 - Liants et additifs : ............................................ ........................................................................... ........................................................... 29

a) - Liant: ............................................................... ........................................................................... ' .......................................................... 29

b) - Additif: ........................................................... ........................................................................... ........................................................... 30

2. J - Pesage ........................................................... .................................................................... ................................................... JO.

2. -1 - Malaxage.: .................................................. , .............................................................. ................................................. 30

2.5 - Mise en forme: ............................................ ................................................................ ................................................. 30

2.6 - Traitement thermique: ................................ ................................................................ ................................................. 32

2.6.1 - Séchage des briquettes ................................... ........................................................................... .......................................................... 32

2.6.2 - Cuisson : ......................................................... ........................................................................... .......................................................... 34

2.6.3 - Epuration des gaz: ............................................ ........................................................................... .......................................................... 34

Page 5: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

2.6.4 • Refroidissement : ............................................................................................................................................ ..................................... 36

2.7- Caractéristiques des briquettes produites et comparaison avec les autres combustibles .............. ............................... 36

2.7.1 _ Régularité : ...................................................................................................................................................... : ................................... 39

2.7.2 _ Résistance mécanique : ................................................................................................................................... ..................................... 39

2.7.3 _ Légèreté (porosité) : ....................................................................................................................................... ...................................... 39

2.7.4 _ Fumivorité : .................................................................................................................................................... ...................................... 39

2.7.5 _ Souplesse du foyer: ........................................................................................................................................ ...................................... 39

2.7.6 _ Pouvoir calorifique: (Tableau 14) .................................................................................................... .................................. 39

1.8 _ CONCLUSION ............................................................................................................................. ................................ 40

TROISTEME PARTIE: PROPOSITION D'UN TRAITEMENT INDUSTRIEL 1 _ PARUE TECHNIQUE : ...................................................................................................................................................... .42

1.1 _ Broyage: (14) ............................................................................................................................................................... 44

1.2 - Criblage : (15) ........................................................................................................................................................................ 44

J.3 _ Epuration: (14) ..................................................................................................................................................................... 46

a' Par voie sèche : ............................................................................................................................................................................................ 46

b - Par voie humide : .......................................................................................................................................................................................... 46

1.-1- Pesa[!e : (description avec proposition des appareils de pesage utilisés en industrie) ................................................ 51

J.5 _ Malaxage : .................................................................................................................................................................. 51

1.6 - Mise en forme : ............................................................................................................................................................ 51

/.7- Traitements thermiques: ................................................................................................................................................. 54

J .7. J _ Séchage : .............................................................................................................................................................................................. S4

1.7.2 _ Cuisson: ................................................................................................................................................................................................ 54

1.7.3 _ Epuration : ............................................................................................................................................................................................ 54

a) _ Combinaison de pouzzolane. de l'eau et de bain de chaux: .............................................................................................................. 54

b) _ Méthode industrielle déjà utilisée: utilisation de ZnO (16) ................................................................................................................ 56

1.7.4 _ Refroidissement: ................................................................................................................................................................................... 58

1.8 - Stockage et conditionnement : ...................................................................................................................................... 58

Il _ ETUDE SOCIO-ECONOMIQUE : ..................................................................................................................................... 59

2.1 - Etude du marché : .................................................................................................................................................... - .. 59

2. J 1 - La capacité potentielle du marché: (17) ................................................................................................................................................ 59

2.1.2 - Type de produit: .................................................................................................................................................................................... 60 2.1.3 _ Financement de l'entreprise: ...................................................................................................................................................... 61

2.2 - Etude de rentabilité de l'investissement: ....................................................................................................................... 61

2.21 _ La prévision de recette et dépense d' exploitation : ............................................................................................................................... 61

a)- Personnel et frais : ..................................................................................................................................................................................................... 62

b) _ Investissement : •.............................……………………................................................................................................................. 63

c _ Calcul du résultat brut d'exploitation : ............................................................................................................................... .................. 6S

2.2.2 Calcul de l'annuité et tableau d'amortissement de I"emprunt : (18) .................................................................................... ...................65

2.2.3 _ Compte d'exploitation prévisionnel: (18) ........................................................................................................................ : .................. 66

2.2.4 _ Tableau de Ressources et emplois •..........................................................................................................……………...................... 67

2.2.5 _ Taux de rentabilité interne TRI : ........................................................................................................................................................... 68

2.2.6 _ Conclusion: ............................................................................................................................................................................................ 68

CONCLUSION GENERALE : …………………………………………………………………………………………………69

ANNEXES ......................................................................................................................................................................................................... 70

B IB LI OG RA PHI E ................................................................................................................................................................................ 80

2

Page 6: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

L'énergie, sous toutes les formes, joue dans la vie de l'homme un rôle prépondérant à savoir: l'énergie

traditionnelle, énergie hydraulique, énergie éolienne, énergie solaire, énergie nucléaire, énergie chimique, ...

Pour un pays, le développement économique est accompagné d'une forte croissance des consommations en

énergie, par exemple les Européens du XVIIIème siècle avaient consommé 500 à 800 kg d'équivalent pétrole par

tête et par an (principalement sous forme de bois), actuellement ils en consomment plus de 4 à 5 tonnes.

Dans le Tiers Monde, les énergies traditionnelles comme le bois et le charbon de bois qui ont été longtemps

les seules sources d'énergie de l'humanité, jouent toujours un rôle important. Ces énergies traditionnelles

servent à la cuisson des aliments et aussi au chauffage des habitations (quand il est nécessaire), par exemple, à

Madagascar pour la ville d'Antananarivo, la consommation en kilogramme par jour de charbon de bois est de

287 685 tandis que celle en bois de chauffe atteint 206 734 (1).

Ces prélèvements de bois de feu et son utilisation excessive sont évoqués à la disparition accélérée des

ressources forestières et à la dégradation du milieu naturel. Si nous revenons à Madagascar pour les années 80,

sur les 13 200 000 ha de forêts et de bois que Madagascar avait, si le reboisement a été estimé à 12 000 ha par

an, le déboisement annuel atteignait 156 000 ha (1).

L'énergie et l'environnement ne vont pas toujours de paire car l'exploitation de l'un entraîne souvent la

destruction de l'autre, et c'est justement pour essayer de trouver une solution à ce problème qu'est le but de notre

projet. Effectivement, nous possédons de quantité non négligeable de réserve de lignite à Antanifotsy pouvant

subvenir à une partie de notre besoin en énergie.

Le présent mémoire, intitulé "CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY",

cherche à répondre à ces appels: Cette valorisation:

- peut contribuer à résoudre la crise énergétique observée un peu partout à Madagascar;

- aide à freiner la déforestation sauvage ;

- permet de mettre en valeur une ressource disponible, qu'on appelle jusqu'à présent comme combustible

de remplacement;

3

Page 7: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

- épargne les ménages de la hausse spectaculaire du prix de charbon;

- peut être créatrice d'emploi.

Pendant la réalisation de notre travail, nous avons rencontré de tas de difficultés sur le plan financier ainsi

que sur d'autre domaine tel que l'obtention des matériels nécessaires aux différents essais.

Ces difficultés, qui étaient lourdes, ne nous ont pas découragé à finir notre mémoire car tout le monde sait

que notre pays traverse actuellement une période très difficile.

Ce travail se divise en trois parties. Dans la première, nous trouverons les données bibliographiques ainsi

que les essais de caractérisation du lignite. Dans la deuxième partie, nous allons aborder t'étude pratique de

valorisation en laboratoire. Et pour terminer, la dernière partie consiste à suggérer un traitement industriel et

t'étude socio-économique du projet.

4

Page 8: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Première partiePremière partiePremière partiePremière partie :::: Le lignite d’AntanifotsyLe lignite d’AntanifotsyLe lignite d’AntanifotsyLe lignite d’Antanifotsy

5

Page 9: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

I - GENESE DES COMBUSTIBLES SOLIDES FOSSILES.:

1.1 - Unité et diversité des combustibles fossiles:

L'étude des combustibles fossiles n'est pas dissociable de leur genèse qui permet d'expliquer la filiation et la

grande diversité des roches sédimentaires organiques, dont les caractéristiques dépendent de trois groupes de

facteurs:

- la nature du paléovégétal;

- les circonstances du dépôt et de l'enfouissement;

- la fossilisation.

La figure n°O1 donne une représentation globale simplifiée du chemin de houillification.

1.2 - Nature des paléovégétales :

Comme la biomasse actuelle, la paléobiomasse offrait une grande variété d'espèces que l'on peut ranger en

deux grandes catégories:

- la flore marine;

- la flore continentale.

On peut schématiquement associer la structure du vivant à la typologie de la matière organique

sédimentaire.

• Protides: ils donnent des protéines qui sont fonctionnalisées et détruites.

•••• Lipides: ils produisent des structures paraffiniques retrouvées dans les roches mères des pétroles

et dans l'exinite des houilles.

•••• Glucides: ils fournissent la lignocellulose.

Cette explication, extrêmement simplifiée, vise à fournir une vue synthétique de la genèse de la matière

organique sédimentaire.

1.3 - Dépôt et enfouissement des débris organiques - Diagenèse

La préservation partielle des débris végétaux s'est faite dans des circonstances exceptionnelles, mais elle a

dans tous les cas, nécessairement eu lieu sous faible épaisseur d'eau, qui a protégé la matière organique contre

l'oxydation totale par l'oxygène de l'air. Le processus de dépôt ne s'est pas déroulé de la même manière en

milieu marin et sur la plate-forme continentale.

Dans le premier cas, la biomasse s'est déposée lentement, en subissant une dégradation intense sur le fond

marin où elle s'est mélangée avec une quantité appréciable de matières minérales alluvionnaire de fine

granulométrie.

6

Page 10: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Le sédiment organique fraîchement formé subira au cour de la fossilisation, ou catagenèse, de profondes mais très

progressives transformations chimiques qui affecteront notamment la texture poreuse et la structure carbonée

résiduelle.

Les premières étapes de la catagenèse se caractérisent par la poursuite de l’expulsion d’eau interstitielle et de

l'élimination des fonctions carboxyliques à l'état de dioxyde de carbone.

1.4 - Fossilisation de la matière organique - Catagenèse :

Les étapes les plus marquantes de la fossilisation débutent dans des conditions de température et de pression

déterminées (on parle de maturation ou macération) avec la rupture des liaisons carbone-carbone des chaînes

aliphatiques, la cyclisation des chaînes paraffiniques et l'aromatisation (en condensation) de la phase carbonée

(2).

Les circonstances du dépôt de la paléoflore continentale sont plus complexes. La formation de couches de

charbon s'explique par le mouvement relatif du paléosol de végétation et du niveau d'accumulation des débris

organiques.

Le paléosol s'est enfoncé progressivement, ce phénomène appelé subsidence compense l'accumulation de la

matière organique qui demeure ainsi recouverte d'une mince couche d'eau pendant de longues périodes.

Dans les premiers stades du dépôt, les débris végétaux ont été profondément altérés sous l'influence de

l'action bactérienne, des conditions physico-chimiques du milieu et de l'accessibilité de l'oxygène de l'air.

La matière organique a connu:

- une destruction par hydrolyse des fonctions vitales protéiques azotées~

- une désorganisation des structures lignocellulosiques sous l'effet de réactions biochimiques dont les agents

actifs sont des bactéries et des champignons aérobies en surface, et des bactéries anaérobies en profondeur, la

dégradation aérobie libère du dioxyde de carbone et de l'eau, la fermentation anaérobie produit de l'hydrogène

sulfuré, de l'ammoniac et du méthane;

- un confinement du milieu ambiant, sous l'effet du dégagement d'hydrogène sulfuré et de l'absence

d'oxygène, qui conduit finalement à la destruction des microorganismes;

- enfin, la compaction avec expulsion d'eau qui la met désormais à l’abri des influences atmosphériques.

Ces étapes, conjuguées avec l'accroissement de la compaction du sédiment entraînent un changement de

couleur des lignites qui passent du brun au noir.

7

1

Page 11: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY
Page 12: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

La réalisation d'un tel processus est conditionnée par: -

une aire de subsidence propice;

- d'un climat chaud et humide;

- une atmosphère chargée en gaz carbonique (CO2)·

Ces conditions semblent avoir été réunies d'une manière exceptionnelle à la fin de l’ère primaire

(permo-carbonifère). Le lit sur lequel repose la couche de charbon est en général argileux

II- DEFINITION DU LIGNITE.

Le lignite est un combustible solide naturel renfermant

• 57 à 80.% de carbone;

• 4,88 à 7,25% d'hydrogène;

• 1,7 à 5,49% de cendre;

• et fournissant 36 à 61 % de coke.

L'origine et la formation des houilles et des lignites sont la décomposition de la matière végétale.

Celle-ci est essentiellement constituée de cellulose [C6{H2O)5]n de lignite plus riche en carbone

d'albumines végétales (Azote), des résines gommes présentant de nombreuses fonctions de la chimie organique (3).

III - LE LIGNITE D'ANTANIFOTSY.

3.1 - Etude du gisement d'Antanifotsv : (4)

La formation du lignite d'Antanifotsy Sambaina se situe à la fin du Tertiaire et au début du Quaternaire. Les coulées de laves de l'Ankaratra ont isolé le bassin de sédimentation (faciès lacustre). Il y eut formation de lignites et de schistes bitumineux, l'ensemble fut ensuite recouvert par d'autres laves.

Historiquement, l'exploitation du gisement fut commencée en 1915 et s'est arrêtée en 1949 (Utilisation par le chemin de fer). Différents auteurs ont déjà signalé l'existence de gisement du lignite et de schiste bitumineux d'Antanifotsy notamment: E. Merle 1909; Penier de la Bathie 1912, et Tribe 1920.

Mais l'étude sérieuse a débuté avec A. Lenob en 1937, et a été reprise par Henri Besairie en 1963 à qui nous devons une identification précise du gisement. En effet, H.Besairie a fait la synthèse des différents travaux effectués jusque là qu'il publiait comme carte générale de la région.

En 1970, le Programme des Nations Unies pour le Développement Energétique dans la

République Malagasy prévoyait dans ses plans d'opérations, l'étude des dépôts de lignite

d'Antanifotsy et de schiste bitumineux dans ce bassin. L'étude, dont le but était d'évaluer la

possibilité de construire une centrale thermique approvisionnant la région en énergie électrique,

9

Page 13: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

a)

comprenait essentiellement la description géologique du bassin, les conditions du gisement et la qualité des

dépôts de combustibles solides, l'estimation des réserves et les conditions d'exploitabilité des gisements.

L'étude comprenait trois phases:

- Première phase: Février à Juin 1970.

Après une étude documentaire, un levé cartographique a été réalisé. Parallèlement, des travaux de

reconnaissance d'affleurement et des galeries de mines étaient menés à bien. Des échantillons étaient prélevés

et analysés. Enfin, un certain nombre de sondages profond, propres à compléter les connaissances sur le

gisement dans les zones de fort recouvrement étaient implantés.

Cette première phase a fait l'objet du rapport 70 TAN 16 de 1970 de M . JAVEY intitulé « Etude des

gisements du lignite et de schistes bitumineux du bassin d'Antanifotsy – Sambaina Implantation de forages

profonds ", et d'un rapport provisoire du Service Géologique National de Madagascar par J. A

RASOAMAHENINA.

-Deuxième phase : Août à Novembre 1971

Les 9 sondages prévus représentant 509 mètres ont été exécutés. Les logs ont été exploités.

Cette campagne a fait l'objet du rapport TAN 26 du Décembre 1971 de M.J LANDRY intitulé . « Etude des

gisements de lignites et schistes bitumineux du gisement d'Antanifotsy. Reconnaissance par sondages

profonds !'.

- Troisième phase : Décembre 1971 à Janvier 1972

Elle consistait en une synthèse économique qui devait analyser et récapituler tous les éléments

disponibles, proposer des solutions d'extraction et de traitement, estimer les coûts prévisibles d'investissement

et de fonctionnement, et formuler ces recommandations. Elle a fait l'objet du rapport 72 DEM 001 de Janvier

1972 de M.P LANEYRIE intitulé: « Etude des gisements de lignites et schistes bitumineux du bassin

d'Antanifotsy - Rapport de synthèse économique ".

La conclusion finale des études a été une recommandation de garder en attente le dossier

d'Antanifotsy pour un avenir non déterminé.

Les comparaisons faites à cette époque là ont montré qu'une centrale approvisionnée en fue1 (Diesel)

resterait plus avantageuse qu'une centrale alimentée en lignite (P.E.L.A 1987)

De ce fait, l'objet de notre étude est donc de rechercher les différentes utilisations et traitement du

lignite avec des conditions optimales, vu les problèmes énergétiques et écologiques que traverse actuellement

notre pays.

10

Page 14: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

b) : le fleuve d'Onive

: la montagne d'Ankaratra

. l'escarpement de Betampona - Ambohitrakanga. :

le plateau de Masimpierina

Le bassin d'Antanifotsy se trouve dans la portion orientale d'un ensemble complexe de cuvette lacustre;

le bassin d'Antanifotsy - Sambaina - Antsirabe, qui est compris entre le massif d'Ankaratra et la région

d'Antsirahe. (Voir cartes 1.2.3)

3.2 – Situation géographique .(5)

- situation : à 116 km au Sud d'Antananarivo

19°42' et 19°34' SUD

47°12' et 47°20' EST - Les limites naturelles :

à l'Est au

Nord à

l'Ouest

au Sud

- superficie;e : 287 km²

- altitude moyenne : 1 600 m

- Accès

La région est desservie par la route nationale N° 7 et la voie ferrée d'Antananarivo Antsirabe. De ce

fait, la région n'est pas isolée. Il y a une importante échange d'idées et donc un développement par

assimilation du progrès; en parallèle l'échange commercial est aussi favorisé.

- Le relief :

Au centre : la plaine d'Ilempona et de l'Onive;

dans la partie Sud : la colline E - W de Mahalavolona;

dans la partie Nord : le plateau d" Amparafarantany et la colline NW - SE de Mania

(1678m)

dans l'Ouest : la chaîne N - S d'Ambohitrakanga (1 846 m) qui sépare le bassin

d'Antanifotsy du bassin de Sambaina

dans l'Est : la ride basaltique d'Ambatoboka (1 643 m)

11

Page 15: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

c)

Page 16: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY
Page 17: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY
Page 18: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY
Page 19: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Dél}nition :

L'indice en matière volatile est la perte de masse exprimée en pOlllcenlage l\htcnue apres pyrolyse de lignite chauffé

à l'abri de l'air dans des conditions normalisées, ah~;tral'tion l~lile de la perte de masse duc à l'évaporation de l'eau Ù la

transformation des matières minérales

IR

[

Page 20: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

avec Il: Teneur d'humidité en 0;)

!\ . Teneur en cendre Ou

V : Teneur de matières volati les.

[

Page 21: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

[

Page 22: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Remarques : La détermination du pouvoir calorifique supérieur est conforme à la norme française

NF MO3-005 Mars 1977. L'appareil utilisé est un calorimètre adiabatique.

Le résultat est la moyenne de deux déterminations.

La présence de matières minérales dans le lignite constitue une lourde sujétion pour leur utilisation. Les

contraintes sont certes en rapport avec la teneur en cendre du lignite lavé et prêt à remploi, mais elles dépendent

aussi très fortement de la composition chimique des cendres.

Le pouvoir calorifique est donné en microthermie ou calorie / gramme, ou en millithermie par kg

E : équivalent en eau de l'ensemble formé par la bombe. Le sceau calorimétrique ml/ni de son agitateur et son chauffage.

tf , ti : températures finale et initiale lues en °c a : correction à la formation d'acide, donné en microthermie.

b : correction due aux chaleurs parasitaires de la combustion (fil d'allumage, enveloppe en papier, combustibles auxiliaires, etc H. …)) en microthermie.

m : masse de l'échantillon en gramme.

Le résultat exprimé en calorie / gramme est:

4.7 – Analyse et caractéristique des cendres :

Pour caractériser complètement les matières minérales, il faut incinérer la matière organique. recueillir les

cendres et les analyser. Au cours de l'opération d’incinération, les matières minérales subissent des

transformations :

- l'eau d'hydratation des différentes composés s'évapore,

- la pyrite est transformée en oxyde de Fer.

- les composés alcalins se volatilisent,

- les carbonates se dissocient,

- le résidu se trouve quasi entièrement oxydé.

En raison du mode d'obtention par incinération, la composition chimique des cendres est exprimée en oxyde (SiO2, Al2O3,Fe2O3 ... ). Elle ne représente donc pas rigoureusement la composition des matières minérales du lignite brut.

21

Pouvoir calorifique supérieur est : 3 390 cal/g

Page 23: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY
Page 24: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Sa teneur en cendre élevée explique le fait que le lignite d’Antanifotsy est difficile à brûler. Son pouvoir

calorifique moyen le renvoie dans les classes des combustibles de remplacement dernier lieu, sa teneur en

soufre relativement élevée mettra en doute l'utilisation de ce combustible sans lui faire subir des traitements

convenables.

Dans la deuxième partie intitulée" Etudes pratiques en Laboratoire'- nous essayerons de tracer le

déroulement de ce traitement en vue d'améliorer les caractéristiques cités auparavant

23

Page 25: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Deuxième partie : Etudes pratiques en laboratoire

24

Page 26: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

I -GENERALITES: (13)

Vus les caractéristiques du lignite cités auparavant, l'utilisation du lignite brut comme combustible n'est

pas tout à fait satisfaisante. De ce fait, nous proposerons de faire traiter les lignites avant de les

confectionner en briquettes. Les objectifs sont:

1 - d'obtenir des combustibles présentant le maximum de commodité d'emploi et emmenant dans les

appareils d'utilisation (foyer) classique (domestiques ou industriels), à un bon rendement thermique.

2 - d'obtenir des combustibles brûlant sans fumées et sans odeur.

Avant d'entrer dans les détails de traitement proprement dits, nous donnons ci-après le tableau résumant

les traitements, produits et utilisations possibles du lignite (Figure 01).

Pour atteindre l'objectif qu'on s'est fixé auparavant, la production de combustibles commodes et mieux

adaptés aux foyers classiques (domestique ou industriel), diverses recherches ont conduit à la fabrication

des agglomérés de lignite.

Le but de certains procédés est de confectionner des briquettes de lignite brut, d'autres tentent d'en faire

de semi-coke. Tous ces procédés ont des caractéristiques qui leur sont propres, ils se différencient tant aux

étapes de fabrication des briquettes, qu'à l'utilisation ou non de presses.

Le briquetage des combustibles présente divers avantages qui résident surtout:

- sur la forme des produits (briquette, boulets, ... ) : l'uniformité facilite très largement leur manipulation;

- l'accroissement du pouvoir calorifique par rapport au lignite brut;

- l'existence de pores au sein du combustible qui assure la bonne inflammabilité des briquettes.

- les résistances des combustibles faces aux diverses conditions de stockage (agent atmosphérique, abrasion ... )

Jusqu'à présent, on connaît quelques procédés mis au point par des chercheurs:

a - Agglomération sans liant du lignite brut:

Les lignites tendres peuvent être agglomérés par simples compressions, sans utiliser d'autre liant que

leur humidité naturelle. Les boues résiduaires de l'épuration du lignite fournissent, par simple extrusion,

des granulés à 13 - 20% d'eau que l'on peut durcir par séchage.

On peut également briqueter les fines particules, puis leur faire subir un traitement qui élimine les

matières les plus volatiles.

25

Page 27: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY
Page 28: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

b - Agglomération avec liants :

La régulation de quantité de liant s'avère nécessaire car la présence de liant en grande quantité

provoque dans les combustibles une combustion avec trop de fumées. Deux méthodes sont possibles :

- on élimine les grains de lignite supérieur à 4 mm. On forme la pâte avec la partie qui est inférieur à 0,3 mm et le liant, puis on ajoute avant moulage, une proportion constante de grains plus gros;

- on élimine la poussière fine (0 - 0,03 mm) avant d'effectuer le mélange avec le liant, puis on la

réincorpore à la pâte dans des cuves de distribution.

Pour ces deux cas, la teneur en eau ne doit pas dépasser 4%.

Différents types de liant sont à citer: le brai, la mélasse, l'amidon, la farine, l'asphalte ...

II - ESSAI D' AGGLOMERATION:

2.1 - Description:

Tous nos essais de confection de briquettes ont été réalisés avec la collaboration du bloc

technique de l'ESPA (Ecole Supérieure Polytechnique d'Antananarivo) Ankatso et du

Laboratoire National des Mines Ampandrianomby.

Nous décrivons dans ce paragraphe:: toutes les étapes à suivre allant du lignite épuré jusqu'au

refroidissement des produits (Figure 03)

2.2 - Préparation des matières premières:

2.2.1 - Lignite:

a) Broyage :

L'opération consiste à réduire les lignites en taille pratique à utiliser pour la production.

Elle est effectuée manuellement à l'aide d'un mortier de laboratoire.

La granulométrie des lignites joue aussi un rôle très important. Si on utilise des particules fines

seulement (Ø< 1 mm), après avoir passé au traitement thermique, les briquettes ne comportent pas des

pores, contrairement aux grosses particules qui donnent des briquettes moins compactes et à faible dureté.

Par conséquent, nos essais utilisent des lignites à granulométrie moyenne et fine, plus précisément, on

s'arrange pour qu'on obtienne des particules ayant des dimensions variant autour de 5 mm, au niveau de

notre broyeur.

27

'. '1".

Page 29: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY
Page 30: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

b) - Triage :

Cette opération est le classement volumétrique des particules après le broyage. Les dimensions des

particules nécessaires et propres à la suite des opérations doivent être inférieures à 6 mm.

De ce fait, nous allons adopter le crible de 6 mm de diamètre (série Tyler N° 3 1/2) pour la séparation

des particules ayant les dimensions supérieures à cette valeur en vue de les recycler (au broyeur).

c) - Epuration:

Le but de l'épuration est de séparer les constituants utiles des stériles (gangues. schistes ... ) en vue de

préparer les lignites propres aux opérations postérieures.

On n'a pas fait cette opération pour notre échantillon car il ne contient plus de gangue, donc on a fait

seulement le lavage à l'eau.

2.2.2 - Liants et additifs:

a) - Liant :

Ce produit joue d'abord le rôle d'un agglomérant pour l'ensemble des particules solides. Après

malaxage des matières solides et du liant, on obtient une pâte crue qui pourra être utilisée telle quelle

(produit crus) ou mise en forme pour subir ultérieurement une cuisson. Le liant doit avoir un

comportement rhéologique qui permet le mélange homogène des constituants à chaud, et qui, à froid après

une mise en forme, donne un produit manipulable pour les opérations de fabrication ultérieures.

Cette liaison à froid ne devient définitive qu'après cuisson du produit. Le liant s'est alors cokéfié, c'est à

dire qu'il a perdu ses matières volatiles au cours du traitement thermique pour donner, par craquage et

polymérisation, un résidu solide qui assure la liaison entre les grains.

La littérature nous a proposé différents type de liant pour le briquetage :

•••• Le brai: convient très bien pour l'agglomération des fines.

•••• Farine ou fécule de manioc: quand on l'utilise, il est indispensable d'ajouter de l'eau ou mélange

de manière à ce qu'elle peut jouer son rôle d'empois.

Il paraît recommandable de n'employer cette eau que sous forme de vapeur qui aide à malaxer la pâte

pour assurer l'homogénéité.

•••• Mélasse: convient parfaitement à la confection car la mélasse donne aux grains

l'aptitude à mieux se rassembler entre eux. L'existence de 4 usines de sucrerie à

Madagascar est un atout pour ce type de liant.

29

Page 31: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Pendant la confection, nous avons essayé de varier le type de liant, mais faute de produit, nous

nous sommes limités à utiliser la farine et la mélasse.

b) - Additif:

La principale charge est assurée par le lignite (grains) et la cohésion par le liant. Les autres

qualités des briquettes doivent être apportées par les additifs, par exemple : l'aptitude à brûler, la

porosité.

De la sciure de bois est mélangée avec la pâte, en faible (mais optimale) quantité, en vue de

donner aux briquettes cuites des porosités nécessaires à la circulation d'air par le comburant lors de la

combustion.

Lors du frittage des briquettes, ces sciures de bois très fines sont brûlé par l'élévation de

température et laissant à leurs places des fins pores. L'excès de sciure dans la pâte entraîne la

désagrégation des briquettes.

L'addition de charbon de terre ou charbon de bois améliore l'inflammabilité des briquettes et peut

aussi augmenter la qualités calorifique du combustible obtenu.

2.3 " Pesage:

Le pesage est nécessaire pour la composition de la pâte. Pendant nos essais, nous avons utilisé une

balance de précision de marque METTLER (à l'échelle de laboratoire) pour ne pas nous tromper sur la

qualité des briquettes obtenues.

Les différentes compositions des briquettes pendant nos essais sont données par le

Tableau 10.

2.4 "Malaxage.:

Cette opération a pour objet d'obtenir un mélange homogène des grains et du liant. Au cours de

cette opération, le liant dilué dans l'eau est chauffé jusqu'à l'obtention d'une pâte collante, après on le

mélange avec le lignite. Ce mélange permettra d'assurer ultérieurement les caractéristiques mécaniques.

Compte tenu de la viscosité des liants, le malaxage a lieu entre 80 et 100°C pendant une durée de

quelques minutes.

2.5 - Mise en forme.:

Les modes de mise en forme possibles sont variés. Nous citerons filage, compression à simple ou

à double effet, compression isostatique, pilonnage, vibration sous charge (ou vibrotassage).

Pour nos essais, nous avons appliqué la compression à simple effet. Ce procédé, simple dans son

principe, est l'un de plus anciens. Il consiste à comprimer la pâte dans une moule cylindrique à axe

vertical à l'aide d'un piston agissant de haut en bas. Grâce à sa simplicité, un tel procédé peut être rendu

facilement automatique.

30

Page 32: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

V'l

31

Page 33: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

36,8062

15

38,3008

30

35,0246

o 39,6210

45

35,5682

Ce pressage a pour objet de compacter les produits dans la moule en acier avec une pression suffisamment

forte pour former une pièce relativement dense et solide.

Dans ce cas, la valeur de la pression est inférieure à 20 bar. En outre, pendant l'opération de pressage, la

température de la pâte est recommandée à être suffisamment élevée à environ 70 - 80°C pour des briquettes

assez dures.

2.6 - Traitement thermique :

2.6.1 - Séchage des briquettes

Quelque soit la forme des briquettes moulées, elles contiennent toujours de l'eau, alors elles doivent être

séchées avant d'être frittées à une température relativement élevée. L'élimination de l'eau a deux raisons:

- raison économique: porter à chaud la pâte contenant de l'eau fait appel à un sacrifice pour l'élimination de

cette eau.

- raison mécanique: le départ trop rapide d'eau entraîne des contraintes. Le transfert de liquide de l'intérieur

vers l'extérieur provoque des fissures au niveau de la briquette. Le retrait et l'eau de séchage doivent être

contrôlés, en compatibilité avec le changement de la température.

Au laboratoire, le séchage peut se faire avec une étuve à la température hygrométrique réglée à 60 - 90

°C.

Tableau 11 : Séchage à l’étuve .- (température réglée à 90 °C).

Temps (mn)

masse (g)

60

35,0246

retrait: 11,60%

Tableau 12: Séchage à ['air libre des briquettes.

Temps (h)

masse (g)

o

40,0254

2

39,6790

4

39,3507

6

39,0053

8

38,5007

24

35,702

retrait: 10,8%

Le retrait dépend de la nature du liant utilisé, pour la farine ou l'amidon, le retrait est relativement

considérable, pour la mélasse, il est un peu plus modéré. Les courbes qui représentent la variation de poids des

briquettes en fonction du temps m = m(t) se trouvent ci-après.

32

50

Page 34: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY
Page 35: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

2 - Les polluants atmosphériques (gaz) : généralement constitués par des gaz sulfureux comme H2S, S02,

SO3 ...

L'épuration du gaz effluent est donc indispensable car d'une part la toxicité et d’autre part la pollution

atmosphérique provoquerait un effet dévastateur à l'utilisateur et à l'environnement

Pour l'opération, nous avons procédé à divers types d'essais.

1er essai: épuration avec masse de pouzzolane:

Ce procédé est basé sur la propriété adsorbante de la pouzzolane pour les gaz sulfureux. Le principe est de

faire passer le gaz à épurer à travers une masse de pouzzolane après avoir fait refroidir le gaz préalablement.

L'existence de pores au sein de la pouzzolane augmente la surface de contact pouzzolane-gaz et améliore

nettement l'efficacité du procédé.

Cette efficacité de pouzzolane est mesurée par comparaison avec un essai de grillage des briquettes en

laissant s' échapper librement. Le gaz produit par la grillade.

On constate qu'en faisant ce gaz à travers une masse de pouzzolane, on diminue largement l'odeur nuisible

caractérisant le grillage. (Figure 04 ).

2ème essai: Dissolution dans l'eau:

Ce procédé est basé sur la faculté de l'eau de dissoudre l'hydrogène sulfureux (31 H2S/1I d'eau à 15°C). Le

S02 formé est transformé en acide sulfureux en présence d'eau suivant la réaction:

H2S (aq)

Le fait du passage du gaz dans l'eau, après refroidissement, est constaté aussi par la comparaison avec

l'essai à vide.

Le résultat est analogue au 1er essai: une partie de l'odeur est piégée dans l'eau. (Figure 05 ).

35

Page 36: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

3ème essai: Couplage (pouzzolane + eau + bain de chaux) :

Cet essai consiste à effectuer l'épuration des gaz par l'utilisation de masse de pouzzolane et sa dissolution dans

l'eau. Le montage est fait en série.

On fait passer dans un récipient de barbottage dans l'eau le gaz non filtré par la masse de pouzzolane.

Mais pour s'assurer l'épuisement du gaz acide, nous avons procédé à faire passer le reste du gaz effluent dans

une suspension de chaux Ca(OH)2-

Le principe est de neutraliser le gaz acide par une solution basique: d'une autre manière, on dit qu'on neutralise

les propriétés acides du gaz par une solution de base. (Figure 06).

Remarque: Le résidu de la neutralisation peut être utilisable ultérieurement comme matériaux de construction,

c'est un mélange de plâtre (CaS04, 2H20),de carbonates (CaCO3) et de chaux (Ca(OH)2)·

2.6.4 - Refroidissement:

Le refroidissement s'effectue dans les dessiccateurs.

Tableau 13 : Variation du poids des briquettes après traitement.

Echantillon N° 1 2 3 4

Masse avant traitement (g) 40,0254 39,6790 39.0053 38,3008

Masse après traitement (g) 33,9873 33,7272 33,1545 32,5557

retrait: 15%

2.7 - Caractéristiques des briquettes produites et comparaison avec les autres combustibles.

Comparés avec les autres combustibles usuels comme le charbon de bois, le pétrole lampant ou le bois de

chauffe, les briquettes de lignite présentent des avantages bien déterminés qui résident surtout sur le plan

économique et écologique.

Ces briquettes ne polluent pas l'atmosphère car elles sont déjà désulfurées et son utilisation contribuera

largement à la diminution de la flagrante déforestation.

36

".,",

Page 37: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

d) e)

grain de

pouzzolane

Figure ~ 04

Absorption par grain de pouzzolane

~ . . o

Figure : 05

37

Page 38: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY
Page 39: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

2.7.1 - Régularité :

Cette régularité se fonde sur sa dimension, son poids. L'uniformité de la dimension (les pastilles ont des

dimensions égales) nous donne la facilité de manipulation : transport, utilisation dans les foyers ... , et l'uniformité

de poids nous confère la capacité des pastiJ1es à brûler plus facilement.

2.7.2 - Résistance mécanique:

Pendant l'opération d'extrusion, on a fait le pastillage avec une pression bien déterminée. Cette pression donne

aux pastilles une résistance à l'abrasion beaucoup plus élevée, et une résistance à la compression plus ou moins

fiable.

Cette caractéristique entraîne aussi la facilité de manipulation des produits: les produits ne se déforment pas

facilement.

2.7.3 - Légèreté (porosité) :

L'existence de la porosité au sein de la pastiJ1e lui confère une aptitude à brûler plus facilement car la

circulation du gaz comburant pendant la combustion est facilitée.

Ces pores sont obtenus après cuisson par la cokéfaction de la sciure de bois utilisée comme additif au niveau de

la composition des briquettes.

2.7.4 - Fumivorité :

Les pastilles sont dé fumées pendant l'opération de cuisson, donc la fumivorité des briquettes de lignite est

d'autant plus réduite après la cuisson.

2.7.5 - Souplesse du foyer:

L'utilisation des pastilles de lignite ne demande pas un foyer spécifique car ces pastilles s'adaptent à toute forme

et à tout type de foyer.

2.7.6 - Pouvoir calorifique: (Tableau 14)

Ce pouvoir calorifique est estimé à 1,5 à 2 fois du PCS du lignite brute. Mais la détermination se fait par le

chauffage par ces briquettes d'une quantité d'eau en un temps déterminé.

39

Page 40: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Si on utilise du charbon de bois pour le chauffage de cette quantité d'eau, te temps de chauffage est presque

identique.

Vues les caractéristiques des briquettes obtenues, on peut conclure qu' après ces différents traitements, elles

sont tout à fait satisfaisantes.

Poids briquettes [g] 140 138 132

Poids de r eau à chauffer [g] 250 250 250

Temps de chauffage [min] 13 15 16

Température finale [°C] 5 5 5

eau Température initiale [°C] 29 28 30

2.8 - CONCLUSION:.

40

Page 41: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Troisième partie : Proposition d’un traitement industriel

41

Page 42: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

I - PARTIE TECHNIQUE :

A l’échelle industrielle, divers types d'appareillage sont à considérer. Notre choix s'est orienté sur

l'utilisation d'appareillage qu'on peut fabriquer localement. La raison est d'ordre économique.

1.1 - Broyage: (14)

La réduction de taille des matières premières est nécessaire pour avoir une qualité des produits finis

fiable.

Nous avons choisi un broyeur à rouleaux à cause de sa bonne adaptation aux traitements pratiques du

charbon et de ses caractéristiques convenables aux exigences techniques.

D Figure 07 : Broyeur à rouleaux

Il est formé de deux cylindres parallèles en aciers horizontaux tournant en sens inverse à vitesses égales ou

différents, les cylindres peuvent être lisses, cannelés ou dentées.

Un système de ressort permet d'écarter ou de rapprocher les deux cylindres (problème de sécurité en cas

de présence d'une matière trop dure et trop grosse, c'est à dire une charge accidentelle ).

Diamètre intérieur du cylindre: 120 cm

Largeur: 30 à 60 cm

Epaisseur du blindage: 10 cm

N = 100 t/mn (vitesse de rotation).

42

Page 43: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

43

l )

·

Page 44: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

R

r

donc, en générale. on prend

R • rayon du cylindre

r • rayon maximal du minerai supposé sphérique en négligeant la gravité P

FR • la force radiale qui a tendance à expulser la particule à l'extérieur, R est fonction de l'angle de prise 2 a.

Fz : la force tangentielle qui introduit les particules à l'intérieur.

Donc ces deux forces sont reliées par fz=µ’FR

µ : coefficient de frottement.

La condition pour que le fragment puisse s'engager dans le broyeur exige la relation

2 Fz cos α - 2 FR sin a α ≥0

1.2 - Criblage(15)

Analogue à l'opération au laboratoire, les dimensions des particules nécessaires à la suite des

opérations doivent être inférieures à 6 mm.

L'appareillage est constitué par des cribles de taille moyenne montés en parallèle pour pouvoir traiter

des grandes quantités des matières premières.

La fabrication de ces cribleurs peut être effectué à partir des matériaux locaux. Nous donnons ciaprès le

schéma descriptif de l'appareil (Figure 09 ).

Le nombre des cribleurs est de 6.

44

Page 45: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

f)

\

Page 46: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Les lignites destinés à la fabrication de briquettes doivent être épurés préalablement de façon à éliminer les

gangues ou les schistes qui les accompagnent en sortant de la carrière ..

46

1.3 - Epuration: (14)

L'étape d'épuration s'avère nécessaire car la présence de ces éléments indésirables dans les futures briquettes

y provoque l'augmentation des cendres et entraîne l'abaissement de la résistance à l’abrasion. Les procédés

d'épuration peuvent être dirigées comme suit:

• par voie sèche

- par voie humide.

a - Par voie sèche:

Elle est basée sur la différence de densité et utilisant un séparateur pneumatique ou centrifuge. L'inconvénient

de ce procédé est son rendement de séparation faible et demande aussi d'autre installation comme production de

pression d'injection.

b - Par voie humide:

Ce procédé est surtout axé sur la dit1ërence de densité du schiste et du lignite (d~· 2,3 - D ~ 1,6).

α- Utilisation du bac à piston: (Figure 1O).

Lavage par sédimentation:

Les produits sont classés dans l'eau: par sédimentation sous l'influence de secousses verticales (pistonnage

ou air comprimé), par action d'un courant d'eau ascensionnel ou par chute en eau calme.

Description de l'appareil:

Le bac à piston ou laveurs à pulsation est constitué par une caisse à deux compartiments remplis d'eau. Dans

le premier: compartiment de pistonnage, se meut très rapidement un piston commandé par un excentrique

donnant des secousses très rapides 100 - 300 / mn (course de 2 à 10 cm). Dans le second, se trouve un tamis sur

lequel on place la couche de produit à traiter.

Les particules sont soulevées avec l'eau par la descente du piston; elles descendent ensuite dans le courant

d'eau lorsque le piston revient et se classe. L'agitation est toutefois si rapide que les particules ne peuvent

atteindre leur vitesse limite.

Page 47: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

g) h)

47

Page 48: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

ß- Utilisation d'un séparateur à liqueur dense.(Figure 11)

Cette opération est appelée encore lavage en milieu dense, ou opération par plongeants et flottants (Sink and

float).

Cette méthode de séparation consiste à l'immersion de solides dans un liquide de densité intermédiaire entre

celles des solides à séparer. Les plus légers flottent (flottants) tandis que les plus lourds tombent (plongeants).

On utilise comme milieu: soit de véritables liquides, soit des suspensions aqueuses fluidisées de produits

denses et fins qui ont les propriétés de liquides homogènes, tel que magnétite.

Expérimentalement, cette méthode permet d'éliminer la totalité des impuretés qui ne sont pas

mécaniquement liées aux lignites.

Appareillage :

Les appareils utilisés, bacs, séparateur ou système de séparation, sont très variés, les plus simples sont des

séparateurs de formes allongées (cône) dans lesquels les flottants sont recueillis par surverse à la partie

supérieure tandis que les plongeants tombent à la base et pourraient être évacués par simple décantation. Citons

ici la séparation STAATS MIJNEN.

Technique de séparation:

L'épuration du lignite se fait d'abord en deux fractions (une seule coupure) : lignite lavé et schistes plus

mixtes; elle est réalisée pour une densité de séparation inférieure à 1,6 avec des solides de densité comprise

entre 2,5 et 5 (schistes, pyrite, magnétite, baryte, sable, oxyde de fer).

Pour la séparation des mixtes et des schistes, c'est à dire pour des densités de séparation dépassant 1,6 (1,9

ou 2), on utilise des médiums de densité supérieure à 4,5 : pyrite. magnétite, oxyde de fer non magnétique.

Remarque : pour simple raison de commodité, il est préférable d'utiliser la mabJf1étite comme médium

(facilité de séparation avec un séparateur magnétique).

Installation de lavage en liqueur dense: (Figure 12).

L'alimentation en lignite brut se fait dans un premier bac qui effectue la première coupure en flottants et

plongeants (d = l,55).

Les flottants sont envoyés sur un crible d'égouttage qui sépare le lignite lavé du médium entraîné, puis le

charbon est rincé à l'eau pour éliminer la magnétite adhérente. Le médium d'égouttage (non dilué) est envoyé

dans un bac de stockage de la magnétite.

48

Page 49: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

i)

49

Médium

LIGNITE

Page 50: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

j) k)

Alimentation

rincage

ri nçage

rinçage

Médium non dilué

Ligni te

lavé

Mixtes rec.yclage du médiuM

tria ge magnetique

Figure 12 : Installation de lavage en Liqueur dense

recyclage du medium

pompe

50

Page 51: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Cet appareil reçoit également la magnétite récupérée par triage magnétique du médium de rinçage (dilué).

L'eau résiduaire qui contient des schlamms est envoyée ensuite aux décanteur quant à la magnétite, elle est

recyclée dans le premier bac.

Les plongeants du premier bac (mixtes et schistes) sont soumis à une seconde coupure en donnant des flottants

(mixtes) et des plongeants (schistes de densité 1,95). Ces deux fractions sont soumises aux mêmes opérations

d'égouttage et de rinçage sur cribles que le lignite et à l'opération de récupération de magnétite, laquelle est

recyclée dans le second bac de lavage.

1.4 - Pesage: (description avec proposition des appareils de pesage utilisés en industrie).

La bonne gestion des matières premières est la base de la réussite des traitements. Elle exige l'utilisation d'un

appareil de pesage de bonne qualité qui répond aux exigences de la composition.

Nous suggérons 2 types d'appareil de pesage:

- balance pour le pesage des charges: capable de suppol1er au moins 100 kg.

- balance à moyenne portée pour les additifs et liants.

1.5 - Malaxage:

L'objet de cette opération est l'homogénéisation de la pâte avant la mise en forme. Nous suggérons

deux types d'appareillage qui sont mieux adapté à ce genre d’opération : un malaxeur de type

bétonnière (d'occasion) ou un mélangeur à palettes (figure 13 ).

1.6 - Mise en forme:

Ce type d'opération demande un appareil spécifique qui peut traiter une quantité plus ou moins considérable

pendant une durée convenable.

La production journalière de l'atelier, en régime permanent, est de l'ordre de 50 t de briquettes.

Ce type d'appareil est de préférence à fabriquer, pour des multiples raisons

Le principe est l'extrusion de la pâte dans un orifice pouvant donner la forme de pastille comme une presse à

extrusion.

Les organes constitutifs de l'appareil sont:

- dispositif d'alimentation en pâte; - dispositif de presse: fonctionnant comme un piston;

- le moteur qui actionne le piston;

- dispositif de décharge des pastille.

51

Page 52: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

l)

Le dispositif d'alimentation est assuré par une cuve utilisant à sa partie inférieure une vanne de réglage de

quantité (A).

La pression est assurée par:

- le piston effectuant une course de quelques dizaines de centimètres pour permettre la rotation de la

plate-forme (moule);

- le moteur placé en haut avec réducteur de vitesse peut être remplacer par l’utilisation d’un système

hydraulique.

La décharge de pastilles est effectuée après la pression en faisant tourner la plate-forme moulante et en exerçant

une faible pression.

Ensuite, les pastilles seront évacuées pour le reste de traitements.

L'appareil sera décrit à la Figure 14.

Moteur avec réducteur de vitesse

52

Page 53: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

m)

Moteur ou

système

hydraulique

Plate forme mobile

plate forme fixe

1 1

- ~:il S

Moules à pastilles contenant jusqu’à

25 trous

Figure 14 Presse à extrusion

53

14

Page 54: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

1 .7 - Traitements thermiques:

1.7.1 - Séchage:

A l'échelle industrielle. l'utilisation d'une simple chambre aérée sera recommandée.

L'expérience a montré que mieux vaut utiliser beaucoup d'air que de chaleur.

1.7.2 - Cuisson:

L'opération est analogue à celui qui a été effectué en laboratoire. La seule différence est la grandeur de

produit à traiter qui nécessite un four de cuisson spécifique et qui est capable d'assurer une température

homogène.

L'essentiel pour ce traitement est d'avoir un cycle thermique contrôlé de façon à éviter toute contrainte et

fissure des briquettes.

Nous suggérons un four à chambre décrit à la figure 15 ,

1.7.3 - Epuration:

Cette opération vise à éliminer les polluants atmosphériques, soit sous forme solide, soit sous forme

gazeux. Les particules solides sont éliminées au niveau du sable de couverture. La purification des gaz

consiste à la désulfuration. On récupère les gaz provenant du four (nécessite éventuellement d'un aspirateur).

L'élimination des composés du soufre dans l'effluent gazeux se fait par deux méthodes.

u) - Combinaison de pouzzolanne de / 'eau et de bain de chaux:

Cette méthode est analogue à celle qu'on vu dans la partie expérimentale.

On récupère les gaz provenant du four. On les fait passer à travers des masses de pouzzolane après on les

fait barboter dans l'eau et enfin pour assurer l'épuisement du gaz acide, on les neutralise par la

chaux (Ca(OH)2). La réalisation à l'échelle industrielle se fera par utilisation des bacs en acier inoxydable ou

en terre cuite pour éviter la corrosion.

54

Page 55: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Cette méthode est recommandée au point de vue économique car elle ne nécessite pas un

investissement important mais il suffit simplement de piéger les fumées par la pouzzolane au niveau de la

cheminée. La grande partie de gaz nuisible est éliminée par cette méthode.

h) -Méthode industrielle déjà utilisée: utilisation de Zn0 (16)

L'élimination totale du soufre dans l'effluent gazeux est nécessaire pour la préservation de

l'environnement atmosphérique

Désulfuration :

L'élimination complète du soufre se fera par combinaison irréversible du sulfure d'hydrogène avec l'oxyde

de zinc selon la réaction:

Une des premières étapes de la désulfuration est donc la transformation de tous les composés du soufre en

H2S par hydrogénation catalytique.

La désulfuration totale sera constituée:

- Soit d'un premier réacteur d'hydrogénation, suivi d'un ou deux réacteurs d"absorption de H2S.

- Soit parfois de deux réacteurs disposés en parallèle, ou en série, contenant un catalyseur qui

assure simultanément l'hydrogénation et l'absorption du soufre.

α - Hydrogénation:

Les composés du soufre sont transformés en H2S par réaction avec de l' H2 mélangé au gaz à traiter. La

réaction s'effectue à environ 350 °C - 400°C en présence de catalyseur d'hydrogénation (Co-Mo ou Ni-Mo).

ß- Fixation du sulfure d'hydrogène:

Nous citerons d'abord le charbon actif (additionné d'un promoteur chimique: CuO). Le charbon actif n'a

qu'une faible capacité d'absorption de H2S, COS et autres produits sulfurés plus lourds, si bien que

regénerable, il présente l'inconvénient de ne pas pouvoir fixer certains produits. Ainsi, il est remplacé presque

partout par le ZnO avec une hydrogénation préalable du gaz.

La réaction de fixation de H2S s'effectue à 350°C - 400 °C selon que les catalyseurs sont constitués de ZnO

pur (95 - 99,5%) ou qu'ils ont des teneurs en ZnO plus faibles.

Leur degré de fixation maximal du soufre sera de 18 à 35% de la masse initiale de ces catalyseurs.

56

Page 56: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Généralement, on dispose en secours d'un second réacteur contenant une quantité équivalente de ZnO et

pouvait fonctionner en parallèle ou en série avec le premier. Il existe dans le marché des catalyseurs associant

dans la même pastille de catalyseur d'hydrogénation et d'oxyde de Zn .

. Mise en œuvre industrielle :

Le catalyseur est disposé en un ou deux lits dans des réacteurs cylindriques verticaux.

Compte tenu des conditions de température et de pression partielle de l'hydrogène, les réacteurs

d'hydrogénation et d'absorption de H2S sont généralement construits en aciers légèrement alliés contenant

0,5% de Mo ..

Deux réacteurs de ZnO (Figure 16) sont généralement installés en série, assurant ainsi une garde à soufre

complémentaire, mais peuvent être également utilisés en parallèle.

Un analyseur en continu de soufre dans le gaz épuré complète la surveillance de fonctionnement de

l'installation, pression comprise entre 20 à 45 bar (2 - 4,5 MPa)

gaz de charge

R

Figure 16: INSTALLATION INDUSTRIELLE.

R : réacteur d' hydrogénation

RI et R2 : réacteurs d'absorption de H2S

57

gaz épurés

Page 57: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Remarque : La disposition des vannes et de tuyauteries permettent le fonctionnement des réacteurs.

RI et R2 sont soit en parallèle, soit en série RI - R2 ou R2 - RI.

Cette méthode nécessite un investissement coûteux mais efficace au niveau du rendement de désufuration.

1.7.4 - Refroidissement:

Pour que le cycle thermique soit rentable, le refroidissement doit se faire dans un premier temps à

l'intérieur même du four en coupant l'alimentation et en laissant le four refroidir de lui-même. La température

à l'intérieur du four diminue lentement pour atteindre enfin à 50°C. On vide le four et on fait le

refroidissement à l'air libre des briquettes dans un hangar.

1.8 - Stockage et conditionnement:

L'opération de stockage se fait dans le hangar de refroidissement à l'abri de l'humidité. Le conditionnement

se fait en deux étapes. Premièrement, on fait des paquets de 1 kg de produits finis dans des sachets plastiques.

Ensuite, on les met dans des sacs de 50 kg.

Après cette opération, les produits sont prêts à livrer.

58

Page 58: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

II - ETUDE SOCIO-ECONOMIQUE :

« L'une des principales voies d'accès au développement est la bonne gestion des investissements ».

Tout investissement, qu'il soit privé ou public, contribue à la relance de l'économie. Le fait de créer des

emplois, à l'heure où le spectre du chômage plane, constitue l'un des aspects économiques d'un

investissement. Son principal objectif reste pourtant la recherche du bénéfice. Tout investissement, et tout

emprunt, doivent être impérativement productifs.

L'objectif de cette partie est l'étude de la rentabilité qui vérifiera la viabilité du projet. Elle justifiera ou non

l'investissement des capitaux.

A ce propos, elle se divise en deux grandes étapes: -

l'étude du marché;

- étude de la rentabilité de l'investissement.

2.1 - Etude du marché:

Comme il y a toujours interdépendance entre marché de produit et sa commercialisation, cette étude mérite

d'être réalisée en premier lieu. Elle a pour objet:

- d'évaluer les besoins du marché;

- de prévoir le prix dont le marché est disposé à payer pour les produits.

Sur ce point, il est alors à éviter tout risque que le futur marché acceptera et sur les indices des autres

produits compétitifs dans le marché.

A partir des enquêtes, des analyses et des données du marché sur notre zone de commercialisation

projetée, nous pouvons déterminer:

2.1.1 - La capacité potentielle du marché: (17)

Cette capacité est exprimée en volume annuel des produits pouvant être écoulés. Le tableau suivant

résume l'évolution du besoin en charbon (combustibles solides) des différentes régions qui seront des cibles

privilégiés du produit.

59

Page 59: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Tableau 15 : Quantités de sacs livrés par marchand par Firaisana en période normale et période de pénurie

(Moyenne/mois).

Moyenne Minimum Maximum

Firaisana P. Normale P. Pénurie P. Normale P. Pénurie P. Normale P. Pénurie

1 180 153 10 10 640 600

Il 141 86 20 10 360 300

III 186 107 24 10 420 430

IV 119 78 30 10 400 360

V 176 98 40 10 360 240

VI 180 137 16 10 600 400

Atsimondrano 63 40 10 10 180 100

Avaradrano 86 110 12 8 350 560

TOTAL 1 131 809 162 78 3 310 2990

NB : 1 sac ~ 32 - 38 kg.

2.1.2 –Type de produit :

Le type de produit est unique: combustible aggloméré sans fumée.

L'usine projetée est de taille moyenne, selon l'estimation de production, l'agrandissement de sa capacité ne

sera possible qu'après quelques années d'exercice selon la croissance du marché (environ 10 à 15 ans).

L'estimation de la capacité de production et du prix de vente des produits seront données par te tableau

suivant.

Tableau 16 : Estimation de production pendant 5 ans.

Année 1

2 3

4

Estimation de production (t /an) 9000 12000 12 000 12 000 9600

prix de revient

On trouvera le calcul détaillé en annexe 8

Le résultat est 130 Fmg/kg de briquettes,

60

5

Page 60: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

prix de vente : suivant la marge bénéficiaire acceptée, nous l'avons fixé à 15%, alors le prix de vente aux

grossistes sera: 150 Fmg/kg.

Production journalière : 50 t/jour de briquettes.

2. 1.3 –Financement de l’entreprise

La nature du capital est supposée comme deux variantes: -

capital propre (argent liquide ou terrain ... );

- emprunt.

Selon la politique actuelle de l'Etat sur la promotion de PMI, un financement bancaire (emprunt) est prévu

pour des projets respectant les règles financières des amortissements et des intérêts.

L'amortissement se fait avec annuité constante. Un taux d’intérêt de 20% est fixé et le délai de remboursement de

l'emprunt à 5 ans.

Remarque: Pour une demande de financement, le bailleur demande à ce que le demandeur apporte de sa part les

30% des investissements comme capital propre.

2.2 - Etude de rentabilité de l'investissement:

Cette étude vérifie la viabilité du projet. Elle justifie la rentabilité ou non de l'investissement des capitaux. A ce

propos, nous allons suivre les étapes de calcul:

- prévision de recette et dépense d'exploitation;

- calcul des annuités et tableau d'amortissement des emprunts~

- établissement du compte d'exploitation prévisionnel;

- établissement du tableau d'emplois et de ressource;

- calcul du taux de rentabilité interne du projet.

2.2.1 - La prévision de recette et dépense d'exploitation:

Pour savoir si le projet est économiquement viable, on commence par établir une projection des recettes et

dépenses qui apparaissent probable dans un avenir raisonnable.

La période de projection est d'ordinaire entre 4 et 10 ans, mais pour notre cas, nous choisissons cette période

pour 5 ans.

Le prix à considérer sont ceux imposés par les prospecteurs du marché, ils sont supposés constants pendant

toute la période.

Le prix de vente et prix de revient sont donc statiques dans l'hypothèse de hausse et de baisse à peu près dans la

même proportion.

61

Page 61: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

n) -«"1

a) –Personnel et frais :

Nombre total: 10 personnes.

( 1 ) Directeur

Nombre de mois de travail par an : 13

( 1 ) Personnel Administratif (1)

(1) (2) (1)

Atelier

Chef de production Technicien manipulateur (entretien) Agent d'exécution Manutentionner.

Magasin:

(1) Magasinier - conditionnement et stockage (1) Agent de collecte (1) Agent de sécurité

Tableau 17: Frais des personnels en FMG

POSTE Effectif Salaire mensuel Année 1 Année 2

- Directeur 1 350 000 4 550 000 4 550 000

- Chef de production 1 250 000 3 250 000 3 250 000

--

- Personnel Administratif 1 180 000 2 340 000 2 340 000

- Technicien manipulateur 1 110 000 1 430 000 1 430 000

- Agent d'exécution 2 165 000 2 145 000 2 145000

-

- Agent de collecte 1 110 000 1 430 000 1 430 000 -- - Magasinier 1 110 000 1 430 000 1 430 000

- Manutentionneur 1 60 000 780 OO0 780 000

- Agent de sécurité 1 82 500 1 072 500 1 072 500

-- Total 10 1 417 500 18 427 500 18 427 500 -

62

Page 62: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

h) -Investissement :

L 'investissement est constitué par les divers dépenses qu'on doit faire pour faire tourner, et surtout pour faire

démarrer la production.

1. Terrain et son aménagement:

Terrain (superficie: 10 are)

Aménagement (terrassement)

: 2 500 000

: 1 500 000

Sous total 4 000 000 FMG

2. Construction et travaux du Génie Civil

Bâtiment administratif 12 300 000

Atelier (hangar) 33 000 000

Imprévu (5%) 2265000

Sous total 47 565 000 FMG

3 - Machines et équipements: (Tableau 18).

--- ,~- ------ Désignation Etat Age Origine Coût unitaire Nombre Utilisation et (an) (Fmg) affectation

- Broyeur Occasion 5 Importé 15000000 O1 unité Broyage des composants

_. Cribleur Neuf Local 333 335 06 unités Tamisage

Epurateur de lignite Neuf Local 10 000 000 01 unité

Balance primaire Neuf Impol1é 10 000 000 O1 unité Pesage de lignite brut

Balance secondaire Neuf Importé 1 000 000 01 Imité Pesage au niveau dosage

Malaxeur Occasion 10 Local 2 500 000 01 unité Malaxage

Etrudeuse ( 1 ) Neuf Local 1 500 000 01 unité Façonnage

Etrudeuse (2) Neuf Local 15 000 000 01 unité Façonnage

_. Four Neuf Local 5 000 000 2unités Cuisson des briquettes

- Epurateur de gaz Neuf Local 5 000 000 01 unité Epuration

Total des équipements 72 000 000

-

Imprévu (5%) 3 600 000

Totaux 75 600 000

--

63

Page 63: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

15 010 000 FMG Sous total

2 000 000

5 010 000

4 000 000

47 565 000

75 600 000

15 010 000

79 116 000

4 - Investissements divers:

Equipement de bureau 8 000 000

Outillage

Frais divers

Ces chiffres sont déduites à partir de celles des entreprises de même échelle et de même taille. Les frais

divers sont composés des frais administratifs, de législation, de déplacements, etc ... 5.

Fond de roulement:

Frais de personnel (3 mois)

Pièces de rechange

Utilités (consommables)

Emballages

Matières premières

Frais de publicité

Imprévu (20%)

4 252 500

2 000 000 *

677 500 * 5

000 000 ** 45 000 000 *** 5 000 000

13 186 000

*

79 116 000 FMG

Les prix des pièces de rechange, des utilités (consommables: lubrifiants, carburants, ... ) sont estimés à

partir des entreprises de dimension égale à celle projetée.

** Emballage: nature sac en plastique ~ de 30 kg et de 5 kg

*** Matières premières : Pour des raisons socio-économiques, ces matières premières sont collectées auprès

des paysans avoisinants. L'impact de cette collecte vise surtout à créer des emplois dans la région

d'Antanifotsy, et à promouvoir: le développement régional.

6. Investissement total :

Terrain et aménagement

Construction

Machines et équipements

Divers

Fond de roulement

221 291 000 FMG

64

Page 64: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

65

Page 65: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

E

Page 66: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

67

Page 67: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

68

[

Page 68: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

L'estimation de la réserve de lignite nous donne une idée sur la richesse que contienne la région

d'Antanifotsy en matière de combustible. La valorisation de ce produit ne se limite pas uniquement sur la

production de combustible solide, mais d'autres procédés ont fait l'objet des diverses recherches dans le

domaine de la gazéification du lignite.

L:exploitation de ce site d'Antanifotsy sera nécessairement créatrice d'emplois et en parallèle pourrait

aussi contribuer à la préservation du patrimoine écologique, plus précisément nos forêts de cette région.

L'étude économique faite signale la rentabilité de l'investissement.

Fn conclusion, la réalisation d'une usine d'exploitation et de traitement pour la production de combustible

pourrait être bénéfique pour notre pays qui est en train de gaspiller ses devises en important des combustibles

comme le pétrole. N'est-t-il pas nécessaire d'essayer de trouver des solutions durables pour ce genre de

problème aussi bien économique qu'écologique?

69

Page 69: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

70

[

AnnexeAnnexeAnnexeAnnexe

Page 70: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

72

1

Page 71: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY
Page 72: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

- ml

73

Page 73: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

,

Page 74: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Annexe 5 : Mode opératoire et calcul de l'indice en matière volatile.

Réactifs :

- déshydratant: gel de Silice;

- charbon de bois ayant une graine courte de 1 à 6 mm et débarrassé des matières volatiles par pyrolyse dans des creusets en fonte à 900°C pendant une heure.

- Four électrique permettant d'atteindre une zone homogène de température de: 9000C ± 200C.

- Récipient en fonte de diamètre 60 mm, 65 mm hauteur, et 1 mm d'épaisseur munis d'un couvercle.

- Ruban en Ni - Cr;

- Creuset;

-Balance.

- Etuve.

- Dessiccateur

- Prise d'essai ayant passé sous tamis de 0,2 mm.

Mode opératoire :

Chauffer préalablement pendant 30 minutes à (950 ± 20) °C le creuset muni de son couvercle, et le refroidir

dans l'étuve à 105°C, puis dans le dessiccateur et enfin peser. Soit m1.

Introduire dans le creuset 2 à 3 g d'échantillon, peser, soit m2.

Attacher le couvercle de creuset avec le ruban. Recouvrir le fond du récipient d'une couche de 1 cm de charbon

de bois débarrassé des matières volatiles. Introduire le creuset muni de son couvercle contenant l'échantillon dans

le récipient en fonte. Remplir totalement avec le charbon de bois débarrassé des matières volatiles. Couvrir le

couvercle en fonte et placer l'ensemble dans le four chauffé à 950°C ± 20 °C.

Laisser séjourner à cette température pendant une heure, sortir et laisser refroidir, sortir alors le creuset,

détacher le ruban, nettoyer avec un chiffon sec l'extérieur du creuset et enfin peser, soit m3 .

75

31,0270 + 23,5701 + 27,6254 V= = 27,4102 3

Page 75: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

76

Page 76: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Annexe 6 : Mode opératoire et calcul du pouvoir calorifique.

Appareillage:

- Calorimètre ; bombe calorimétrique;

- Coupelle en Platine ; fil d'allumage en Ni-Cr et fil de coton;

- Source de courant électrique; manomètre et robinet à pointeau;

- Prise à pastiller; vibreur; balance.

Produit et matériels :

Oxygène. fulmicoton. fil de clavecin. NaOH (1 N). papier à cigarette (dans le cas où l'échantillon ne pourrait être

pastillé), prise d'essai sec passé au tamis 0,2 mm.

Mode Opératoire :

Relier les deux bornes de la bombe par un fragment de fil d'allumage sur lequel est enroulé l'une des extrémités d'un

fil de coton. Introduire dans la bombe 1 mg d'eau distillée. Peser dans la coupelle, line masse de lignite permettant

d'obtenir une élévation de température de 2,5 - 3,5 °C.

Appliquer de légers chocs sur la coupelle pour niveler le combustible, mettre en place celle-ci sur son support et

disposer d'autre bout du fil de coton de telle sorte qu’elle soit en contact avec le combustible.

Ajuster le couvercle et le viseur sur le corps de la bombe. Relier la bombe à la bouteille d'oxygène.

Charger la bombe jusqu'à la pression de 25 bar.

Introduire dans la vase calorimétrique une quantité suffisante pour submerger la face supérieure du couvercle de la

bombe. Placer la bombe dans la vase calorimétrique, puis celle-ci dans la jaquette.

Etablir les connexions et mettre en marche l'agitateur.

Les mesures doivent être faites sans échange de chaleur avec le milieu extérieur

Application numérique :

E =3 191.67g ti = 25 °C

77

B= 9,2 µth / cm3

3400 + 3380 PCs = = 3 390 cal / g 2

Pouvoir calorifique supérieur est : 3 390 cal / g

Page 77: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Annexe 7 : Mode opératoire et calcul du dosage du soufre. Mode

opératoire :

1g de lignite finement broyé et séché à 100°C, est mélangé dans un creuset en platine. avec 2 g de magnésie

calcinée et 1 g de carbonate de soude sec. On recouvre encore avec une couche de magnésie et on porte au moufle. L'incinération doit se faire au contact de l’air et progressivement. Lorsqu'elle est terminée, ce que l'on reconnaît à la

coloration jaune du mélange et quand il ne se forme plus d' étincelles en remuant avec un fil de platine. on retire le

creuset du four et on laisse refroidir. Le contenu est vidé, à l'aide de pissette, dans un vase de Berlin. lequel est porté à

environ 100 cc avec de l'eau distillée et on y ajoute quelque goutte de brome. Après avoir chauffé un instant, on filtre et

on lave le résidu à l’eau chaude. Le filtrat est nettement acidifié par de l'acide chlorhydrique et on fait bouillir jusqu'à

disparition du brome. Dans la liqueur claire (sinon on doit la filtrer à nouveau). on précipite l'acide sulfurique tonné par

25 cc de chlorure de baryum. Après quelques instants d'ébullition, on retire du feu et on laisse déposer pendant

quelques heures. Le précipité de sulfate de baryum est filtré. lavé à l'eau chlorhydrique, puis à l'eau chaude, calciné et

pesé.

• Poids du creuset vide: 7,6355 g

• Poids du creuset + précipité: 7,7070 g

Le poids de BaS04 (précipité) est 0,0715 g => m (BaS04) = 0,0715 g

M (BaS04): 233,34 g contient 32 g de Soufre

0,0715 m Soufre?

32 x 0,0715 m Soufre = = 00098 g 233.34 ' '-

1 g de minerais contient 0,0098 g de Soufre

d'où

78

m soufre %S = x 100 = 0,98% 1

Page 78: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

Annexe 8 : Prix de revient.

1 ) - COUT MATIERE

- prix d'acquisition de la matière

- frais sur achat:

•••• frais d'acquisition

•••• frais de contrôle

•••• frais de manutention divers

•••• frais de stockage et magasinage

•••• frais de règlement

2) - COUT DE TRANSFORMATION:

- main d’œuvre

- frais de fabrication

- frais variables

• fourniture industrielle • +

fluide, énergie, utilité •

entretien machine

3) – FRAIS DE DIRECTION TECHNIQUE ET INDUSTRIELLE..

4) -FRAIS COMMERCIAUX.

- proportionnel: commission et remise

•••• transport de marchandise

•••• frais financier sur vente •

garantie, facturation

- fixe: marketing, publicité.

5) FRAIS GENERAUX AU NIVEAU DE L’ENTREPRISE -

direction

- comptabilité

- relation extérieure ...

79

prix matière venant de l'extérieur

Page 79: CONTRIBUTION A LA VALORISATION DU LIGNITE D'ANTANIFOTSY

( 1) - "L'Afrique Subsaharienne "

Banque Mondiale 1989 - page: 322 (2) -

Georges PRUDHON :

Technique de l'Ingénieur: Combustibles Solides - Caractéristiques - Propriétés - Analyse Paris

Février 1990 A 1712 - pages: 7, 8,9.

(3) - Chennet Dl/V AL et Raymond DUVAL:

Dictionnaire de la chimie

Technique et Documentation - Paris 1978.

(4) - Projet des nations Unies pour le Développement. Madagascar

Etablissement d'un programme de développement et d'équipement énergétique Etude de

Gisement de Lignite et de Schistes bitumeux d'Antanifotsy

Rapport de Synthèse Economique 72 DEMOO 1 .

(5) - Harinirina ANDRIANJAFINISAINANA - Edouard ANDRIANTSOA

Projet d'Exploitation du lignite d'Antanifotsy.

EESP Antananarivo - Mines 1987. - Page: 23.

(6) - Y CABANIS Fiches éditées par le Centre de documentation pédagogique de Madagascar.

Ministère de l'Education Nationale.

(7) à (12) - AFNOR: Association Française de la Normalisation. (13)

- Y Mayor - Combustibles solides - Presses Documentaires Paris 7ème

1950. - page: 6.

(14) - Cours de PATC 1 : Monsieur RAHOASA Robert. (15) –

A.R PADDON et A ROBINSON

(. The construction and operation of Charcoal kilns built with locally manufactured bricks ".

1984

(16) - JP MAZAUD Technique de l'Ingénieur

Génie et Procédés chimiques - Réacteur Procédés

unitaires - Production de gaz synthèse Paris Sept 1989

J5480. - page: 3.

(17) -" Ankon'ny ala"janvier 1991. - page: 7.

(18) - Cours d"Economie et gestion Il par Madame Gisèle RAKOTONIRINA

80

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