Diapositive 1

Prsentation Lacide phosphorique est la base de composs industriels appels phosphates .A 25C lacide phosphorique est forms de cristaux et possde une densit de 1.83.Lacide phosphorique est stock et vendu sous forme de solutions.

* Formule brut : H3PO4. * Masse molaire : M=68 g/mol. * Masse volumique : u =1.69 g/cm3.

Les acides ci-dessus sont classs en fonction de leurs puret en acide (du moins pur au plus pur) .

* Acide phosphorique vert . * Acide phosphorique dfluor. * Acide phosphorique alimentaire .En gnral, il existe 2 procds de fabrication de lacide phosphorique :

* Procd par voie humide:

Qui consiste a attaquer directement le phosphate par lacide sulfurique .

* Procd par voie thermique :

Dans lequel Lacide phosphorique est produit a partir de phosphore. En pratique , la fabrication de lacide phosphorique par voie humide fait intervenir les oprations suivantes :

* Broyage du minerai . * Attaque du phosphate. * Sparation de lacide phosphorique . * Concentration de lacide .1

Atelier phosphorique Latelier Phosphorique de Maroc Phosphore II est compos de :

3 lignes Raction filtration selon le procd Nissan (capacit 1500 T de P2O5)

6 lignes de Concentration dacide phosphorique selon le procd Rhne Poulenc (Capacit 2115 T de P2O5)

Afin davoir le degr de dcomposition le plus lev, il est ncessaire de broyer le phosphate. La surface dchange est ainsi augmente. Les trois broyeurs utiliss sont des broyeurs barres de capacit totale de 81,5 T sec. Le procd Nissan utilis la raction consiste fabriquer tout dabord le gypse sous forme de semi hydrate (ca SO4, H2O) en faisant attaquer le phosphate par lacide sulfurique et lacide phosphorique de retour.Lattaque seffectue dans le pr-mlangeur et se prolonge dans deux digesteurs placs en srie. En quittant les digesteurs, la bouillie est dirige vers quatre cristalliseurs en srie refroidis avec de lair dans le but dobtenir des cristaux sous forme de dihydrate Facilement filtrable.La bouillie obtenue est dirige vers un filtre rotatif fonctionnant sous vide en donnant Un acide fort 28 30% envoy au stock, un acide moyen 22% recycl lattaque et un acide faible 2 5% utilis pour lavage du gteau de gypse.Linstallation de concentration permet dvaporer leau excdentaire et dlever la teneur en P2O5 54%. La chaleur ncessaire dvaporation est fournie par la vapeur basse pression.Lacide concentr est ensuite refroidi, et avant darriver au stock final, il passe par une tape de clarification par centrifugation.2

3Phosphate BGAcide Phosphorique 54% P2O5Pour CommercialisationSection Broyage

Section RactionSection FiltrationSection concentrationAcide SulfuriqueBouillie phosphoriqueAcide Phosphorique 30% P2O5Gypse (rejet)

Schma DES Procds

Broyage Le broyage consiste prpar le Phosphate la raction en rduisant sa granulomtrie. Le Phosphate lav avec une teneur dHumidit de 13% 20% est transport a partir du stock de Laverie par des convoyeurs passe vers des trmies ou silos de stockage dont la capacit est denviron 300 tonnes pour chaque ligne (3 lignes), llment dextraction de Phosphate est quipe par deux moteurs et une trappe manuelle qui assure louverture et La fermeture du casque.

A partir de la commande de la station du broyage, le Phosphate naturel parvient dans le broyeur barres par lintermdiaire de la bande transporteuse. A lentre du broyeur on injecte de leau de telle faon obtenir une pulpe de Phosphate constitue de 60% en solide et 40% en eau.A la sortie du broyeur barres, la pulpe de Phosphate scoule dans la fosse par une goulotte forte pente. Un agitateur de la fosse maintient les gains de Phosphate en suspension.

La pulpe de Phosphate produite est transporte en continue au moyen dune pompe hydraulique. En la refoulant vers le bac de stockage. Une autre pompe refoule la pulpe partir de bac du stockage vers lUnit 22(Raction-filtration et d sulfatation).

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Unit broyage 5

Prototype dune ligne de lavage5

La raction La raction dattaque se droule dans des conditions semi hydrate de sulfate de calcium. Le semi hydrate est recristallis avant dtre spar sur ltage de filtration.

La PrdigestionElle est base sur lattaque du phosphate par lacide phosphorique rcupr du processus de filtration nomm acide de retour faible concentration. Environ 20% P2O5 sont introduits dans un pr-mlangeur de capacit 27 m3 une temprature qui varie entre 55 et 60 la raction qui se produit est la suivante: Ca3 (PO4)2+4H3PO4 3Ca (H2PO4)2Ainsi on ralise la transformation du Phosphate tricalcique en phosphate mono calcique.On dispose de deux digesteurs, on introduit dans le premier un dbit de 1/3 dacide sulfurique dilu 84% et 2/3 le deuxime, cette rpartition est ncessaire pour viter laugmentation de la temprature et la formation de sulfate de calcium CaSO4 stable pendant lattaque de Phosphate par lacide sulfurique dans les digesteurs qui donnent la formation de lacide Phosphorique et du semi hydrate suivant la raction:

Ca (H2PO4) +H2SO4+1/2H2O CaSO4+1/2H2O+2H3PO4Vu lexo-thermicit de cette raction, on refroidit par barbotage de lair frais dans la pulpe pour viter laugmentation de la temprature au dessus du niveau dsirer.Le temps de sjour de la bouillie dans les deux digesteurs favorise la stabilit des cristaux de semi hydrate, le temps qui prend ce stade est denviron 50 min 1h.La bouillie produite dans les deux digesteurs est achemine par des gouttires vers la zone de cristallisation par dbordement en cascade.6

La raction La Cristallisation La bouillie passe par la suite la phase de cristallisation dans quatre cristalliseurs pour transformer la semi hydrate (CaSO4, 1/2 H2O) en di hydrate (CaSO4, 2H2O) par refroidissement de la bouillie qui traverse les cristalliseurs un par un, par dbordement avec une agitation dans chaque cristalliser. Le refroidissement est assur par lintroduction de lair frais laide dun ventilateur.Et pour avoir un meilleur rendement, on doit respecter les paramtres suivants:- La temprature: si la chute de la temprature entre la partie de lattaque et celle de cristallisation se modifie dune manire dfavorable ce la peut entrainer des difficults lors de la cristallisation. - Le temps de sjour: La transformation optimale de semi hydrate en di hydrat demande un temps de sjour dans les cuves de 16 heures. - Teneur en sulfates libres: elle doit se situer entre 7% et 9% dans le deuxime digesteur et de 5 6% dans le troisime cristalliseur.

Le dsulfatationElle consiste a diminuer la teneure dacide sulfurique libre dans la bouillie une valeur infrieure 3% et elle seffectue par lajout de la pulpe (Phosphate) dans le bac de dsulfuration qui joue le rle du pr-mlange de la bouillie monocalcique dborde vers le cristalliseur 4 afin de ragir avec le sulfates libres contenue dans la bouillie.7

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Schma de raction

La filtrationLa filtration consiste sparer les deux phases liquide-solide de la bouillie ainsi forme. La surface de filtration contient sept secteurs:

PerscuteurSecteur acide fortSecteur acide moyenSecteur acide faibleSecteur acide trs faibleSecteur vacuation de gypseSecteur lavage toiles

A la sortie du distributeur la bouillie est verse sur le pr-secteur et mlange un floculant qui rassemble les fines particulires de gypse de telle manire quelles soient colls ce qui entraine une augmentation de la porosit.par la suite le gteau de gypse entre dans le secteur dacide fort ou il y a laspiration de lacide laspiration dacide fort 30% qui soit refoule vers le stockage. Puis vers le secteur dacide moyen pour que le solide restant subisse un premier lavage avec lacide faible pour tre aspirer comme un acide moyen. Au niveau du secteur faible le gteau est lav une deuxime fois par lacide trs faible et donne lacide faible qui est entrain vers un sparateur puis refoul vers le premier lavage par une pompe. Un troisime lavage seffectue avec de leau pollue qui se fait au dbut du secteur trs faible puis un quatrime lavage dans le mme secteur par leau procde.

Le gypse obtenu aprs le quatrime lavage est vacue laide dune visse dArchimde, vers une trmie de rcupration place au dessous du filtre et se mlange avec leau de mer pour faciliter lcoulement du gypse vers la mer.

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Schma de filtration 10

La CONCENTRATION Lobjectif de cette unit est: Augmentation de la teneur en P2O5 Lunit de Concentration se divise en deux circuits:

Circuit acide:

Boucle de concentrationElle contient un changeur bloc utilisant de la vapeur basse pression provenant du transformateur pour chauffer lacide circulant de 77C 87C et un brouilleur dune dpression de 60 torr et une temprature de 77C, il sert vaporer leau et les chlorures et fluorures, il comporte aussi un filtre panier dont la fonction darrter les solides qui sont en gnrale des fluosilicates.Station vide:Le vide est provoqu par la condensation des gaz dans le grand laveur ruisslement deau de mer, les condensats sont aspirs par des jecteurs afin de condenser la totalit des gaz et cela pour maintenir un vide constant dans le bouilleur.Circuit nergtique:Le circuit est constitu dun transformateur de vapeur qui est un changeur de chaleur faisceau tubulaire, sont rle est de produire la vapeur de chauffe basse pression de 4 5 bars et de temprature 150C partir de la vapeur moyenne pression 7 8 bars et de temprature 250C venant de la centrale pour alimenter lchangeur.Lappoint dacide de 30% dans la boucle de concentration se fait la sortie de lchangeur, il est entrain par la suite avec lacide 54% P2O5 87C vers le brouilleur o rgne un vide de 60torr, lacide Phosphorique se trouvera dans le brouilleur une temprature de 77C. Ainsi lacide 54% P2O5 est entrain par trop plein jusqu la pompe transporteuse qui refoule lacide vers la station stockage, tandis quune autre partie est aspire par pompe se circulation en passant par le filtre panier puis dans lchangeur, il se rencontre avec lacide de 30% P2O5 et subit le mme traitement Lacide 54% produit va tre stock dans un bac de stockage.

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Unit de concentration ACP

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Clarification et stockage

Lunit de clarification et stockage pour rle de rduire le taux de solide de la solution dacide phosphorique 54%; elle est compose de:

2 bacs de stockage chaud trois tages et capacit de 2000 m3 chacun 1 batterie de refroidisseurs trois tages et capacit de 2000 m3 chacun 2 bacs de stockage froid Station de clarification 4 bacs de stockage final de 10000 m3 2 bacs boues 13

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BROYEUR A BARRES
Arrive phosphate
TREMIE
Bande transporteuse
Goulotte dalimentation
FOSSE DE PULPE
BAC A PULPE
Arrive deau de procd
Pompe de transfert
Pompe
Agitateur
UNITE BROYAGE
Agitateur
couronne
pallier
pallier