BE1032259A1 - Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée - Google Patents

Abstract

Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée dans lequel une filtration pilote et une filtration d’échantillonnage sont présentes.

Description

]

BE2023/6044

PROCEDE DE DETERMINATION DE LA FAISABILITE DE PRODUCTION D'UN PRODUIT Ä

BASE DE PHOSPHORE AU DÉPART D'UNE SOURCE PHOSPHATÉE

La présente invention se rapporte à un procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée.

On connait de nombreux procédés qui permettent de produire des produits à base de phosphore comme de l'acide phosphorique, des phosphates (DCP, MCP) à partir de diverses sources phosphatées.

Plusieurs technologies de production d'acide phosphorique sont connues, comme par exemple celle connue sous le nom générique de procédé

DH qui consiste à faire réagir une source phosphatée, typiquement de la roche

IO phosphatée avec l'acide sulfurique dans des conditions donnant lieu à une cristallisation de sulfate de calcium dihydraté ou gypse (CaSO4.2H20). La bouillie de gypse obtenue dans un premier réacteur peut être ensuite soumise, dans un second réacteur, à une maturation permettant un grossissement des cristaux de sulfate formés, et cela est généralement effectué pour augmenter la filtrabilité.

La bouillie maturée est ensuite filtrée avec obtention d'un acide phosphorique présentant une teneur en P2Os libre de l'ordre de 25 à 35 % en poids. Le gypse obtenu contient encore assez bien de P2Os, soit non attaqué, soit co-cristallisé, c'est-à-dire fixé dans le réseau cristallin du gypse. Cela limite le rendement d'extraction du P2Os contenu dans le phosphate et rend le gypse impropre à certaines applications.

Lorsque le terme «concentration en PzOs» est utilisé, il faut entendre la teneur massique totale en l'élément phosphore exprimée en unités d'équivalents P2Os, nous écrirons « % P2Os ».

Lorsque le terme « concentration en P2Os libre» est utilisé, il faut entendre la teneur massique totale en l'élément phosphore dans la phase liquide exprimée en unités d'équivalents P2Os, nous écrirons « % P2Os libre».

Lorsque le terme « SO: libre » est utilisé, il faut entendre la teneur massique totale en l'élément soufre présente dans la phase liquide considérée, exprimée sous forme d'unité d’équivalents SO3, nous écrirons « SO: libre».

Dans la présente demande de brevet, toutes les concentrations sont exprimées en concentrations massiques, c'est-à-dire sous forme de % en poids par rapport au poids total de la référence considérée.

On connaît également des procédés de production d'acide phosphorique par attaque à l'acide sulfurique donnant, à des températures et concentrations en P2Os et/ou SO: plus élevées, une bouillie de sulfate de calcium sous forme d'hémihydrate (CaSO«. % H2O) ou d'anhydrite. Ces procédés sont typiquement utilisés pour obtenir une meilleure filtration du sulfate de calcium ou lorsque l’on cherche à obtenir un acide phosphorique concentré, mais le rendement d'extraction du P2Os de ces procédés est inférieur, lorsqu'il n'y a qu'une étape de cristallisation, au procédé classique. Une forme de réalisation selon ce principe est décrit dans le brevet WO2018002051.

Dans certain cas, on procède également, après cette attaque, à une réhydratation du sulfate de calcium hémihydraté obtenu en sulfate de calcium dihydraté (v. Schrôdter et al., Phosphoric Acid and Phosphates, Ullman's

Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2008, pages 8 et 9).

On connaît aussi des procédés comprenant une triple cristallisation de sulfate de calcium d'abord en hémihydrate, puis en dihydrate et enfin à nouveau en hémihydrate (v. US-A-4588570).

En vue d'améliorer les résultats du procédé classique, en particulier pour améliorer la filtrabilité de la pulpe, on a prévu, après séparation de l'acide — phosphorique de production à partir de la pulpe de gypse, de mélanger le reste de celle-ci à de l'acide sulfurique concentré et éventuellement de chauffer le tout, pour convertir le gypse en sulfate de calcium hémihydraté. La seconde pulpe ainsi formée est filtrée à son tour et le filtrat acide est recyclé à l'étape d'attaque (voir FR 1485940). Ce procédé améliore nettement le rendement d'extraction en P2Os. En effet le P2Os co-cristallisé dans le gypse au cours de l'attaque est libéré lors de la solubilisation des cristaux de gypse intervenant avant la recristallisation, tandis que le sulfate de calcium, recristallisé en hémihydrate, est très pur et extrêmement bien filtrable.

Suivant une variante de ce procédé, on a prévu, après avoir appliqué les conditions du procédé classique de formation d'une bouillie de gypse (mais dans des conditions de concentration en P2Os et en SO: libre éventuellement différentes), de soumettre directement celle-ci à un mélange avec de l'acide sulfurique et éventuellement à un chauffage, sans en séparer préalablement l'acide phosphorique de production. La pulpe d'hémihydrate obtenue est filtrée en donnant un gâteau d'hémihydrate très pur, mais Un filtrat

IO formé d'un mélange d'acide phosphorique et d'acide sulfurique. Pour obtenir un acide phosphorique de production de qualité marchande, il faut alors soumettre ce mélange à une étape de désulfatation, ce qui ne résout donc pas totalement les problèmes d'encombrement. On connaît encore d'autres procédés de production d'acide phosphorique fort semblables au précédent comprenant une conversion de dihydrate en hémihydrate et présentant ces mêmes inconvénients (GB-1 164836, US-A-3984525).

On connaît enfin un procédé dans lequel on soumet à nouveau la roche phosphatée aux conditions d'attaque du procédé classique de façon à obtenir une première pulpe dans laquelle le gypse formé présente une taille de cristaux permettant une filtration acceptable. Une partie de cette première pulpe est alors prélevée et soumise à des conditions dans lesquelles le gypse est converti en hémihydrate, en formant ainsi une seconde pulpe. Le reste de la première pulpe est alors mélangé à la seconde (avant et/ou pendant la filtration) et le tout est filtré (voir WO 2005/118470). Ce document décrit que par rapport à des pulpes contenant uniquement du dihydrate, l'alimentation du filtre en un mélange contenant dihydrate et hémihydrate donne des gâteaux de filtration dont les teneurs en eau libre et en P2Os soluble dans l'eau sont les plus basses, pour un temps minimum de filtration, ce qui a été décrit comme améliorant fortement la rentabilité économique de l'installation.

Comme on peut le constater de ce qui précède, lorsqu'il est nécessaire d'améliorer la filtrabilité de la pulpe contenant du sulfate de calcium dihydraté, on a recours à sa transformation en sulfate de calcium hémihydraté,

soit via une conversion complète, soit via une conversion d'une partie du sulfate de calcium dihydraté.

Comme on peut le constater les variantes pour la production d'acide phosphorigue sont nombreuses, auxquelles il faut ajouter les technologies de production de sels de phosphates MCP (sel de phosphate monocalcique) et DCP (sel de phosphate di-calcique), (voir par exemple le document WO2018/002051)

De nos jours, les gisements de roches phosphatées de bonne qualité s'épuisent et on a recours à des roches moins riches en phosphates, plus riches en contaminants mais aussi à d'autres sources de phosphates. Ainsi les sources de phosphates sont nombreuses et sont typiquement choisies parmi e du minerai et/ou de laroche de phosphate, éventuellement sous forme de suspension (dans l'eau, dans une solution aqueuse ou encore dans un solvant), e les résidus d'enrichissement comprenant un ou plusieurs résidus de phosphate et des boues résiduaires de phosphate (« slime ») éventuellement sous forme de suspension (dans l'eau, dans une solution aqueuse ou encore dans un solvant), e sels de phosphate choisis dans le groupe du phosphate de calcium, de sodium, d'ammonium, de fer, d'aluminium, de la struvite, des sels calciques doubles ou de leurs mélanges, e les cendres, de préférence les cendres d'os ou des cendres de boues de stations d'épuration, e les « masses noires », issuues des batteries, e leurs mélanges

De plus, avec la conjoncture environnementale actuelle, l'eau est devenue un paramètre de plus en plus critique dont la consommation doit être la plus limitée possible. Ainsi, dans de nombreux procédés industriels, les challenges pour la récupération des eaux de process sont courants.

Ainsi pour la production de produits phosphorés, on choisit l'eau dont on a besoin dans les procédés industriels parmi de l'eau de ville, de rivière, de lac, de puits, de bassin de décantation (pond), des eaux résiduaires issues de l’industrie phosphatière ou de leurs mélanges. L'eau peut aussi contenir des ions 5 tels que des fluorures et/ou du P2Os et/ou des sulfates.

De plus, certaines technologies de production de produits phosphorés requièrent typiquement des ajouts d'acide sulfurique concentré, généralement présentant une concentration en H25O4 comprise entre 40 et 99 % en poids d’H2SO«4 par rapport au poids d’acide sulfurique, de préférence entre

IO 45 et 98.5%, de préférence entre 50 en 98% de H2SO4 par rapport au poids d'acide sulfurique.

D'autres technologies de production de produits phosphorés requièrent typiquement des ajouts d'acide sulfurique dilué, généralement présentant une concentration en H2SO4 comprise entre 3 et 20 % en poids d'H2SO4 par rapport au poids d'acide sulfurique, de préférence entre 4 et 15 %, de préférence entre 5 en 10% de H2SO«4 par rapport au poids d'acide sulfurique.

Cet acide sulfurique peut être un acide sulfurique récupéré d'autres industries (préférentielement des Industries métallurgiques, pharmaceutiques, ...) et contenant des impuretés de types organiques, — métalliques, du P2Os, du NO3, des chlorures, …

Comme on peut le constater, de nombreuses possibilités existent lorsque l'on souhaite produire un produit phosphoré à partir d'une source phosphatée. Il existe donc un besoin de pouvoir disposer d'une installation pilote qui permet de vérifier la faisabilité de produire les produits phosphorés à partir de la source phosphatée et de pouvoir tester différentes conditions de récupération des flux secondaires, sans encrasser les lignes de production au risque de gaspiller de grande quantité de matière ou au préalable de la construction d'une ligne de production et sans risquer de dégrader la qualité des produits.

L'invention a pour but de pallier les inconvénients de l'état de la technique en procurant un procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée qui permet de manière robuste de vérifier la faisabilité ou non de l’utilisation d'une certaine source phosphatée, de vérifier la faisabilité d'utiliser une qualité d'eau particulière, de vérifier la faisabilité d'utiliser un acide sulfurique ou un acide phosphorique particulier pour attaquer la source phosphatée et de déterminer avec certitude s'il sera non pas seulement possible de traiter la source phosphatée, mais si elle pourra être traitée de manière industrielle avec un rendement cible avec certitude.

Pour résoudre ce problème, il est prévu suivant l'invention un

IO procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée comprenant : - Une alimentation d'une cuve d'attaque d'une installation pilote par ladite source phosphatée - Une alimentation de ladite cuve d'attaque par une phase aqueuse acide contenant un acide sulfurique, un mélange d'acide sulfurique et phosphorique, - Une digestion de ladite source phosphatée en présence de ladite phase aqueuse acide dans ladite cuve d'attaque sous apport de chaleur, pour former une bouillie de digestion, - Une sortie de ladite bouillie et une séparation de celle-ci en une première bouillie et une deuxième bouillie de qualité correspondant à celle de la première bouillie, - Une filtration pilote de la première bouillie sur un premier filtre permettant de séparer une phase solide pilote et ledit produit à base de phosphore pilote, et une filtration d'échantilonnage de la deuxième bouille permettant de séparer une phase solde d'échantilonnage comprenant du sulfate de calcium et ledit produit à base de phosphore d'échantillonnage, - Unlavage de la phase solide pilote comprenant du sulfate de calcium par une phase aqueuse pilote alimentée ultéreurement à l'alimentation de la première bouillie de digestion, et en parallèle, un lavage de la phase solide d'échantillonnage comprenant du sulfate de calcium par une phase aqueuse d'échantilonnage, alimentée ultérieurement à l'alimentation de la deuxième bouillie de digestion,

- Une collecte dans un premier temps au premier filtre du produit à base de phosphore piloie et une collecte dans un premier temps au deuxième filtre du produit à base de phosphore d'échantilonnage,

- Une mesure du temps de filtration de la deuxième bouillie,

- Une quantification de la teneur en P2Os dans la phase solide d'échantillonnage ([P:Os]TOT), de préférence dans la phase solide d'échantillonnage lavée,

- Une mesure de la quantité de P:Os dans le produit à base de phosphore d'échantilonnage,

- Une détermination de la faisabilité de produire un produit à base de phosphore, à partir de ladite source phosphatée par i) une catégorisation en faisable si a) dans des conditions où la digestion réalisée en présence de ladite phase aqueuse acide est une digestion par une phase aqueuse acide concentrée pour la production d'acide phosphorique (WPA): si ([P2Os]WPA) > 20% en poids par rapport au poids de l'acide phosphorique de production et que le temps de filtration ramené en coefficient de filtration exprimé en tonne P2Os/jour/m? est compris entre 2 et 20, de préférence entre 2 et 15 ou,

b) dans des conditions où la digestion réalisée en présence de ladite phase aqueuse acide est une digestion par une phase aqueuse acide diluée pour la production phosphate di- calcique (DCP) ou mono-calcique (MCP): si ([P2Os]) > 4% en poids par rapport au poids du produit à base de phosphore et que le temps de filtration ramené en coefficient de filtration exprimé en tonne P:Os/jour/M? est compris entre 2 et 20, de préférence entre 2 et 15:

il) une catégorisation en non-faisable si a) dans des conditions où la digestion réalisée en présence de ladite phase aqueuse acide est une digestion par une phase aqueuse acide concentrée pour la production d'acide phosphorique (WPA): si ([P2O5]WPA) < 20% en poids par rapport au poids de l'acide phosphorique de production ou que le temps de filtration ramené en coefficient de filtration exprimé en tonne P2O:/jour/m? est en dehors de la plage de 2 à 20, de préférence de 2 à 15 ou, b) dans des conditions où la digestion réalisée en présence de ladite phase aqueuse acide est une digestion par une phase aqueuse acide diluée pour la production phosphate di- calcique (DCP) ou phosphate mono-calcique (MCP) : si ([P2Os]) < 4% en poids par rapport au poids du produit à base de phosphore ou que le temps de filtration ramené en coefficient de filtration exprimé en tonne P2Os/jour/m? est en dehors de la plage de 2 à 20, de préférence de 2 à 15.

Comme on peut le constater le procédé selon la présente invention comprend tout d'abord une alimentation d'une cuve d'attaque d'une installation pilote par ladite source phosphatée et par une phase aqueuse acide contenant un acide sulfurique, un mélange d'acide sulfurique et phosphorique.

La source phosphatée est alors digérée en présence de ladite phase aqueuse acide dans ladite cuve d'attaque sous apport de chaleur. La cuve d'attaque comporte un sysième de chauffage direct ou indirect tels qu'une injection de vapeur, une épingle de chauffe, des panneaux radiants, une resistance immergée, ou encore une double enveloppe dans laquelle circule un fluide caloporteur, qui apporte de la chaleur pour former une bouillie de digestion. En effet, bien que la réaction d'attaque soit exothermique, il est apparu de manière surprenante que pour pouvoir reproduire des conditions industrielles dans une installation de petite taille, il était requis d'apporter de la chaleur à la réaction d'attaque pour qu’elle puisse avoir lieu dans les mêmes conditions que des installations de taille industrielle.

La bouillie ainsi produite est alors extraite et séparée ici en une première bouillie et une deuxième bouillie de qualité correspondant à celle de la première bouillie. Ainsi la première et la deuxième bouillie sont relativement identiques.

Dans le procédé selon la présente invention, il est prévu alors d'effectuer deux filtrations en parallèle, une qui a été appelée filtration pilote qui permet d'obtenir les produits et une qui a été appelée filtration d'échantillonnage qui permet d'effectuer les prélèvements et les tests de qualité sans impacter les bilans de matière et les études pilote et qui permet de calculer les paramètres utiles pour dimensionner une installation industrielle.

En effet, en séparant la bouille en une première bouillie et une

IO deuxième bouille, chacune étant de volume connu, on peut ainsi prélever les quantités requises pour les tesis et ce en quantité suffisante, sans craindre d'impacter les calculs de rendements et de faisabilité, puisque chacune des bouillies est de volume connu.

Ensuite, il est prévu suivant la présente invention d'effectuer une filtration pilote de la première bouillie sur un premier filtre permettant de séparer une phase solide pilote comprenant du sulfate de calcium et du produit à base de phosphore pilote, et d'effectuer une filtration d'échantilonnage de la deuxième bouille permettant de séparer une phase solide d'échantilonnage comprenant du sulfate de calcium et du produit à base de phosphore —d'échantilonnage. De cette manière, la première bouillie et la deuxième bouillie sont filtrées dans des conditions similaires, mais sur deux filtres séparés. Il est avantageusement prévu de calculer une proportion entre la surface de filtration pilote et la surface de filtration d’échantillonnage et que la même proportion soit obtenue entre le volume de la première bouillie et le volume de la deuxième bouille.

La phase solide pilote comprenant du sulfate de calcium est alors lavée par une phase aqueuse pilote alimentée ultérieurement à l'alimentation de la première bouillie de digestion, et en parallèle, la phase solide d'échantilonnage comprenant du sulfate de calcium est lavée par une phase aqueuse d'échantillonnage alimentée ultérieurement à l'alimentation de ladite deuxième bouillie, de préférence de qualité identique. Ainsi, plusieurs phases aqueuses telles qu'indiquées ci-dessus peuvent être testées dans l'installation pilote et l'impact qualitatif et pilote des installations peuvent être dérivés en parallèle. On collecte ensuite le produit à base de phosphore pilote et d'échantillonnage respectivement dans un premier temps au premier filtre et au deuxième filtre.

Pendant la filtration de la deuxième bouille, on effectue une mesure du temps de filtration de la première bouillie.

A l'issue de la filtration on quantifie également la teneur en P2Os dans la phase solide d'échantilonnage ([P2Os]TOT) et dans le produit à base de phosphore d'échantillonnage, qui peut être nommé également ([P:Os]libre), puisqu'il se trouve en phase liquide.

Il a été identifié selon la présente invention que sur base de ces paramètres simples à mesurer il était alors possible de déterminer la faisabilité de produire un produit à base de phosphore à partir de ladite source phosphatée en catégorisant en faisable si les conditions suivantes sont rencontrées : e dans des conditions où la digestion réalisée en présence de ladite phase aqueuse acide est une digestion par une phase aqueuse acide concentrée pour la production d'acide phosphorique (WPA): si ([P20s]WPA) > 20% en poids par rapport au poids de l'acide phosphorigue de production et que le temps de filtration ramené en coefficient de filtration exprimé en tonne P2Os/jour/m? est compris entre 2 et 20, de préférence entre 2 et 15 ou, e dans des conditions où la digestion réalisée en présence de ladite phase aqueuse acide est une digestion par une phase aqueuse acide diluée pour la production phosphate di calcique (DCP) ou mono-calcique (MCP): si ([P2Os]) > 4% en poids par rapport au poids du produit à base de phosphore et que le temps de filtration ramené en coefficient de filtration exprimé en tonne P2Os /jour/m? est compris entre 2 et 20, de préférence entre 2 et 15.

Par contre, l'exploitation (de la source phosphatée, de l’eau, de l’acide sulfurique, …) sera considérée comme non faisable si les conditions suivantes sont rencontrées : e dans des conditions où la digestion réalisée en présence de ladite phase aqueuse acide est une digestion par une phase aqueuse acide concentrée pour la production d'acide phosphorique (WPA): si ([P205]WPA) < 20% en poids par rapport au poids de l’acide phosphorique de production ou que le temps de filtration ramené en coefficient de filtration exprimé en tonne P2Os /jour/m? est en dehors de la plage de 2 à 20, de préférence entre 2 et 15 ou, e dans des conditions où la digestion réalisée en présence de ladite phase aqueuse acide est une digestion par une phase aqueuse acide diluée pour la production phosphate di- calcique (DCP)ou phosphate mono-calcique (MCP) : si ([P2Os]) < 4% en poids par rapport au poids du produit à base de phosphore ou que le temps de filtration ramené en coefficient de filtration exprimé en tonne P2Os /jour/m° est en dehors de la plage de 2 à 20, de préférence de 2 à 15.

En effet, selon la présente invention, il a été observé que le coefficient de filtration était un des éléments critiques pour déterminer la première étape de faisabilité d'une exploitation d’une source phosphatée, mais aussi de la possibilité d'utiliser une qualité d'eau ou d'acide sulfurique plutôt que d'une autre et au-delà que celui-ci devait être compris entre 2 et 20, de préférence entre 2 et 15, pour pouvoir exploiter industrielement la source phosphatée, l'eau, l'acide sulfurique, mais également éventuellement d’autres flux susceptibles de rentrer dans la fabrication du produit base de phosphore.

Par les termes «phase solide comprenant dude sulfate de calcium », on entend selon la présente invention une phase solide qui contient comme solide du CaSOa4.x H2O, avec x qui peut valoir 0; 0,5 ou encore 2, pour former ainsi du sulfate de calcium anhydre, du sulfate de calcium hemihydraté ou du sulfate de calcium dihydraté en fonction de de la concentration en acide sulfurique, de la température du milieu réactionnel et de l'acidité totale

La quantité de sulfate de calcium.xH2O est typiquement supérieure à 3%, de préférence à 5%, plus particulièrement à 10%, plus particulièrement à 15%, encore mieux, supérieure à 20%, 30%, 40 %, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% en poids, par rapport au poids total de la phase solide du gâteau de filtration. Si le produit à base de phosphore est un acide phosphorique de production, la quantité de sulfate de calcium.xH20 est typiquement supérieure à 80%, 85%, 90%, 95% en poids par rapport au poids total de la phase solide du gâteau de filtration. Dans certains cas, lorsque le produit à base de phosphore contient un

MCP en solution, ou si des sources phosphatées de types boues, cendres, ou des slimes sont utilsées, la quantité de sulfate de calcium.xH:O est typiquement supérieure à 3, de préférence supérieure à 4%, plus particulièrement supérieure à 5% en poids par rapport au poids total de la phase solide du gâteau de filtration.

Le coefficient de filtration mentionné ci-dessus est égal à la vitesse de filtration sans unité. La vitesse de filtration indiquée ci-dessus est calculée, d'une manière connue de l'homme de métier, comme décrit notamment dans

Albert Rushton» Anthony S. Ward et Richard G. Holdich, Solid-Liquid Filtration and

Séparation Technology, p. 35-93, ed. John Wiley & Sons, 2008.

Avantageusement, ladite filtration pilote est effectuée sur un filtre de dimension comprise entre 0,02 et 5 m°, plus particulièrement sur un filtre de dimension comprise entre 0,05 et 3 m?, typiquement d'environ 1 m°.

De manière tout aussi avantageuse, dans le procédé selon la présente invention, ladite filtration d'échantilonnage est effectuée sur un filtre de dimension comprise entre 5 et 150 cm”, plus particulièrement entre 10 et 120 cm”, encore plus préférentiellement d'environ 100 cm?.

Dans une forme de réalisation de la présente invention, ladite phase aqueuse pilote est enrichie en P2Os durant ledit lavage de la phase solide pilote ainsi que ladite phase aqueuse d'échantillonnage durant ledit lavage de la phase solide d'échantilonnage.

Différentes situations peuvent se produire selon la présente invention au niveau de la filtration et du ou des lavages.

En fonction de la qualité de la filtration, et de la quantité de P2Os perdue durant la filtration, on aura recours à un, deux ou trois lavages, typiquement à deux ou trois lavages. De plus, la filtration peut être effectuée en batch ou en continu.

Si la filtration est effectuée en batch, de préférence, on prévoit alors le premier filtre et le deuxième filtre soient tous les deux des filtres adaptés à une filtration en batch.

Dans ce cas, si un seul lavage est présent, alors, la phase aqueuse pilote et d'échantillonnage sont choisies parmi de l'eau ou de l'eau contenant de l'acide phosphorique pour former une solution diluée d'acide phosphorique.

Si deux lavages sont présents, le lavage dans un premier temps est un lavage avec une solution d'acide phosphorique diluée et forme après passage au travers du gâteau de filtration une solution d'acide phosphorique diluée enrichie en P2Os Cette dernière solution, collectée au premier filtre forme un acide phosphorique de retour (RPA) tandis que celle collectée au deuxième filtre forme un acide phosphorique de retour (RPA) d’échantillonnage. Dans un deuxième temps, un autre lavage est effectué au niveau du premier filtre et au niveau du deuxième filtre à partir d'eau. L'eau asse ainsi au travers du gâteau de filtration du premier et du deuxième filtre et est enrichie après passage respectif au travers du gâteau en P2Os. Elle forme ainsi respectivement la phase aqueuse pilote et la phase aqueuse d'échantillonnage, c'est-à-dire une solution diluée en P2Os.

La phase aqueuse d'échantilonnage est en pratique utilisée pour la filtration dans un temps suivant lorsque la filtration d'échantilonnage est une fitration en batch, tandis que pour la filtration initiale de la série des premières fitrations en batch, une solution synthétique diluée d'acide phosphorique sera utilisée.

Si trois lavages sont présents, le lavage dans un premier temps est un lavage avec une solution d'acide phosphorique diluée et forme après passage au travers du gâteau de filtration une solution d'acide phosphorique diluée enrichie en P2Os Cette dernière solution, collectée au premier filtre forme un acide phosphorique de retour (RPA) tandis que celle collectée au deuxième filtre forme un acide phosphorique de retour (RPA) d'échantillonnage. Dans un deuxième temps, un autre lavage est effectué au niveau du premier filtre et au niveau du deuxième filtre à partir d'une solution d'acide phosphorique diluée (dont la concentration est inférieure à celle du lavage dans un premier temps).

La solution d'acide phosphorique diluée passe ainsi au travers du gâteau de fitration du premier et du deuxième filtre et est enrichie après passage respectif au travers du gâteau en P2Os. Elle forme ainsi respectivement la phase aqueuse pilote et la phase aqueuse d'échantilonnage, c'est-à-dire une solution diluée en P:Os, mais de concentration plus élevée que celle utilisée pour laver le gâteau de filtration dans un deuxième temps. Dans un troisième temps. Encore un autre lavage est effectué au niveau du premier filtre et au niveau du deuxième filtre à partir d'eau. L'eau passe ainsi au travers du gâteau de filtration du premier et du deuxième filtre et est enrichie après passage respectif au travers du gâteau en P2Os. Elle forme ainsi respectivement la solution d'acide phosphorique diluée utilisée dans le lavage dans un deuxième temps pilote et la solution d'acide phosphorique diluée utilisée dans le lavage dans un deuxième temps d'échantillonnage.

La phase aqueuse d'échantilonnage est en pratique utilisée pour la filtration dans un temps suivant lorsque la filtration d'échantilonnage est une fitration en batch, tandis que pour la filtration initiale de la série des premières fitrations en batch, une solution synthétique diluée d'acide phosphorique sera utilisée.

En d'autres termes, les termes « Un lavage de la phase solide pilote comprenant du sulfate de calcium par une phase aqueuse pilote alimentée ultérieurement à l'alimentation de la première bouille de digestion, et en parallèle, un lavage de la phase solide d'échantilonnage comprenant du sulfate de calcium par une phase aqueuse d'échantillonnage, alimentée ultérieurement à l'alimentation de la deuxième bouillie de digestion » si les deux fitrations sont effectuées en batch, signifient alors typiquement un lavage de la phase solide pilote comprenant du sulfate de calcium par une phase aqueuse pilote alimentée temporellement après l'alimentation de la première bouillie de digestion, et en parallèle, un lavage de la phase solide d'échantilonnage comprenant du sulfate de calcium par une phase aqueuse d'échantillonnage, alimentée temporellement après l'aimentation de la deuxième bouille de digestion.

Si la filtration est effectuée en continu, de préférence, on prévoit alors le premier filtre et le deuxième filtre soient tous les deux des filtres adaptés à une filtration en continu comme des filtres à bande, des filtres rotatifs, etc.

Dans ce cas, la collecte dans un premier temps au premier filtre est une collecte dans une partie amont du premier filtre du produit à base de phosphore pilote et la collecte dans un premier temps au deuxième filtre est une collecte dans une partie amont du deuxième filtre du produit à base de phosphore d'échantilonnage, | est également prévu dans certains cas, d'avoir un lavage préalable de la phase solide pilote qui est réalisé par ladite phase aqueuse pilote enrichie en P2Os pour former un acide phosphorique de retour (RPA) pilote, ladite phase aqueuse pilote enrichie en P2Os étant alimentée au premier filtre en aval de l'alimentation de la première bouillie, mais en amont de ladite phase aqueuse pilote.

Lorsque la première filtration est continue, il est prévu une collecte, en aval de produit à base de phosphore pilote mais en amont d'une sortie de la phase liquide pilote enrichie en P2Os dudit acide phosphorique de retour (RPA) pilote.

Si le deuxième filtre est également un filtre en continu, le procédé selon la présente invention comprend un lavage préalable de la phase solide d'échantillonnage qui est réalisé par ladite phase aqueuse d'échantilonnage enrichie en P2Os pour former un acide phosphorique de retour (RPA) pilote, ladite phase aqueuse d'échantillonnage enrichie en P:Os étant alimentée au deuxième filtre en aval de l'alimentation de la deuxième bouillie, mais en amont de ladite phase aqueuse d'échantilonnage.

Par contre, si le deuxième filtre est un filtre en batch, le procédé selon l'invention comprend comme indiqué plus haut dans cette demande un lavage dans un deuxième temps de la phase solide d'échantilonnage par ladite phase aqueuse d'échantilonnage enrichie en P2Os pour former un acide phosphorique de retour (RPA) d'échantilonnage.

En d'autres termes, les termes « Un lavage de la phase solide pilote comprenant du sulfate de calcium par une phase aqueuse pilote alimentée ultérieurement à l'alimentation de la première bouille de digestion, et en parallèle, un lavage de la phase solide d'échantilonnage comprenant du sulfate de calcium par une phase aqueuse d'échantilonnage, alimentée ultérieurement à l'alimentation de la deuxième bouillie de digestion » si les deux fitrations (pilote et échantillonnage) sont effectuées en continu, signifient alors typiquement un lavage de la phase solide pilote comprenant du sulfate de calcium par une phase aqueuse pilote alimentée spatialement après (en aval de) l'alimentation de la première bouillie de digestion, et en parallèle, un lavage de la phase solide d'échantillonnage comprenant du sulfate de calcium par une phase aqueuse d'échantilonnage, alimentée spatialement après (en aval de) l'alimentation de la deuxième bouillie de digestion.

Dans une autre forme de réalisation particulièrement préférentielle selon la présente invention, ladite phase aqueuse pilote est alimentée à une température comprise entre 55°C et 75°C, plus particulièrement entre 60°C et 70°C, et en parallèle, ladite phase aqueuse d'échantilonnage est alimentée à une température comprise entre 55°C et 75°C, plus particulièrement entre 60°C et 70°C, ladite phase aqueuse d'échantilonnage étant de qualité correspondant à celle de la phase aqueuse pilote.

Dans un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, la digestion est poursuivie dans une cuve de maturation alimentée à partir de la cuve d'attaque sous apport de chaleur par ledit fluide caloporteur, pour former ladite bouillie de digestion,

Plus particulièrement, dans le procédé selon la présente invention, la quantification de la teneur en P2Os dans la phase solide d'échantillonnage est une mesure de la quantité totale de P2Os dans la phase solide par colorimétrie, la quantité totale de P2Os dans la phase solide correspondant à la somme du

P2Os inattaqué pendant la digestion ([P2Os]UN), de la perte de P2Os provenant de la co-cristallisation avec le gypse durant la digestion ([P:Os]CO), et de la perte de P2Os soluble dans l'eau résiduelle dans la phase solide d'échantillonnage ([P20s]WS) selon (0). (0) ([P2Os]TOT)= ([P2O5]UN)+ ([P2O5]CO + [P2Os]WS)

De manière particulièrement avantageuse, dans le procédé selon la présente invention, ladite perte de P2O5 soluble dans l'eau résiduelle dans la phase solide d'échantilonnage ([P2Os]WS) est déterminée après lavage à l'alcool de la phase solide d'échantilonnage et mesure de quantité de P2O5 dans la phase solide après lavage à l'alcool! ([P2Os]LA) permettant de déterminer la quantité de P2Os perdue pendant la digestion et co-cristallisé avec le gypse durant la digestion selon : (1) : ([P2O5]LA)= ([P2O5]UN)+ ([P2Os]CO) et (II) (Il) ([P2Os]WS)= ([P2O5]TOT)- ([P2Os]LA)

Dans encore un mode de réalisation avantageux selon la présente invention, le P2Os non attaqué durant la digestion ([P2Os]UN) est obtenu selon (1!) : ([P2O5]UN) = ([P2O5]LA)- ([P20s]CO)

Toutes les mesures de teneur en P2Os que ce soit en phase liquide ou en phase solide sont réalisées par colorimétrie de phosphore-vanado- molybdate à 436 nm (jaune) sur un appareil de spectrométrie par absorption de lumière.

Dans encore un mode de réalisation avantageux selon la présente invention, le produit à base de phosphore d'échantillonnage est soumis à Un test de décantation dans un verre à pied en présence de floculant et sans floculant, jusqu'à obtenir une séparation en trois phases, où la hauteur de la phase solide, la hauteur de la phase contenant des particules en suspension et la hauteur de la phase clarifiée sont mesurées pour déterminer la teneur en matière solide de l'acide phosphorique d'échantillonnage ainsi que la capacité de la matière solide à décanter ainsi que d'évaluer la nécessité de recourir à un floculant ou non.

Plus particulièrement, suivant l'invention, le procédé est catégorisé en faisable si la teneur en matière solide dans la phase clarifiée du test de décantation est inférieure à 3%, plus particulièrement inférieure à 2% en poids, plus préférentiellement inférieur à 1% en poids par rapport au poids total de la phase clarifiée.

De manière plus préférentielle, selon la présente invention, la hauteur de la phase solide, la hauteur de la phase contenant des particules en suspension et la hauteur de la phase clarifiée en présence de floculant et en absence de floculant sont utilisées pour dessiner une courbe de décantation.

Dans un mode préféré suivant la présente invention, le procédé comprend en outre si le procédé est catégorisé en faisable, un dimensionnement d’une ou de plusieurs éléments d'une installation de production de produit à base de phosphore.

Plus particulièrement, selon la présente invention, ladite courbe de décantation est utilisée pour dimensionner une installation de décantation.

Dans encore un mode de réalisation particulier du procédé selon la présente invention, le produit à base de phosphore d'échantillonnage est concentré sous vide croissant à une température de 80°C à 120°C, plus particulièrement de 85°C à 100°C +2°C jusqu'à obtenir une concentration cible en P2Os entre 40 et 60 % en poids, plus particulièrement entre 50 et 58% en poids par rapport au poids du produit à base de phosphore, la mesure du vide appliqué au moment où la concentration est atteinte étant comparée à une P absolue comprise entre 100 et 300 mbar, plus particulièrement entre 110 et 150 mbar, permettant de calculer la dimension du concentrateur.

Plus particulièrement, selon la présente invention, le filtre est dimensionné à partir du coefficient de filtration en tonne P2Os/jour/m? et de la capacité attendue en tonne P2Os/jour calculée à partir de la teneur en P2Os du produit à base de — phosphore d'échantilonnage ([P20s]WPA) selon (V) :

(V) capacité en tonne P2Os/jour /coefficient de filtration (tonne

P»Os/jour/m?) = taille du filtre en m°.

D'autres formes de réalisation du procédé suivant l'invention sont indiquées dans les revendications annexées.

D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et en faisant référence aux dessins.

Dans les dessins, la figure 1 représente une première forme de réalisation du procédé selon la présente invention.

La figure 2 représente une variante de la figure 1 comprenant en outre une cuve de maturation et où l'apport de chaleur est effectué par une épingle de chauffe.

La figure 3 représente une variante de la figure 2 comprenant en outre une cuve de précipitation.

Sur les figures, les éléments identiques ou analogues portent les mêmes références.

Comme on peut le voir à la figure 1, un phosphate tricalcique 1 est alimenté dans un réacteur agité 2, muni d'une double enveloppe 3 chauffée par de l'huile comme liquide caloporteur. Le réacteur agité comprend un agitateur à pales 4 et une entrée additionnelle 5 pour des additifs éventuels.

La température dans le réacteur agité 2 qui forme la cuve d'attaque est de 76°C à 85°C. Le phosphate calcique est alimenté automatiquement via un système mesurant la perte de poids (non illustré). Une première pompe volumétrique (non illustrée) est connectée à une entrée via un … entonnoir 6 et injecte l'acide sulfurique 7.

Une bouille 8 est ainsi formée dans la cuve d'attaque 2 et collectée via le conduit 9 pour être divisée en une première bouille 10 et une deuxième bouillie 11.

L'installation pilote comprend deux filtres, un premier filtre pilote 12 et un deuxième filtre d'échantilonnage. Le premier filtre pilote permet de valider la robustesse du procédé tandis que le deuxième filtre permet de déterminer les vitesses de filtration, l'efficacité du procédé ainsi que les diverses qualités des produits liquides et solide. Ainsi, dans la figure 1, le produit à base de phosphore que l’on souhaite obtenir est Un acide phosphorique de production. Le procédé comprend ainsi une filtration pilote de la première bouillie 11 sur un premier filtre 12 qui permet de séparer une phase solide pilote 16 et ledit produit à base de phosphore pilote 18. Ce dernier est de l'acide phosphorique de production (WPA). La filtration pilote est effectuée sur un filtre 12 de dimension comprise entre 0,02 et 5 m?, plus particulièrement sur un filtre de dimension comprise entre 0,05 et 3 m2, typiquement d'environ 1 m°, ou typiquement d'environ 0,5 m2.

Avant d'être collectée, la phase solide pilote 16 est lavée par une phase aqueuse pilote 14 alimentée à une température comprise entre 55°C et 75°C, plus particulièrement entre 60°C et 70°C, en aval de l'alimentation de la première bouillie de digestion 10.

Dans un premier temps, au premier filtre, l'acide phosphorique de production WPA, en tant que produit à base de phosphore pilote 18 est collecté

Le procédé comprend un lavage de la phase solide pilote 16 comprenant du sulfate de calcium par une phase aqueuse pilote 14 alimentée ultéreurement à l'alimentation de la première bouille de digestion 10.

Typiquement, dans une installation industrielle, le lavage du gâteau de filtration est effectué en deux étapes et à contre-courrant. On introduit ainsi généralement de l'eau dans une partie en aval du filtre qui est enrichie en P2Os en passant au travers du gâteau de filtration. On collecte l'eau enrichie en P2Os et elle retourne en amont de la zone d'introduction de l'eau, mais en aval de la zone de collecte du produit à base de phosphore, pour laver le gâteau de filtration. En passant au travers du gâteau de filtration, elle est encore enrichie en P2Os et elle forme ainsi un acide phosphorique de retour (RPA) qui peut être renvoyé en cuve d'attaque. Pour reproduire les étapes de la lavage typiques d'un filtre industriel un premier lavage de la phase solide pilote 16 est réalisé par une solution d'acide phosphorique diluée enrichie en P2Os 21 (par exemple par la phase aqueuse pilote enrichie en P2Os du batch précédent si la filtration est réalisée en batch) pour former un acide phosphorique de retour (RPA) 20 pilote, ladite phase aqueuse pilote enrichie en P2O:21 étant alimentée au premier filtre après l'alimentation de la première bouillie 10, mais avant ladite phase aqueuse pilote 14.

Ensuite, une phase aqueuse pilote, généralement de l'eau majoritairement, 14 est utilisée pour laver une deuxième fois le gâteau de fitration. La phase aqueuse pilote 14 est enrichie en P2Os durant ledit lavage de la phase solide pilote 16 et forme la phase aqueuse pilote 21 enrichie en P2Os (qui sera utilsée pour le batch de filtration suivant).

Après la collecte de produit à base de phosphore pilote (acide phosphorique de production RPA) 18, l'acide phosphorique de retour (RPA) 20 pilote est collecté.

Le procédé comprend en parallèle une filtration d'échantilonnage de la deuxième bouillie 11 sur le deuxième filtre 13 qui permet de séparer une phase solide d'échantilonnage comprenant du sulfate de calcium 17 et ledit produit à base de phosphore d'échantilonnage 19 (de l'acide phosphorique de production WPA).

La filtration d'échantilonnage est effectuée sur un filtre 13 de dimension comprise entre 5 et 150 cm”, plus particulièrement entre 10 et 120 cm”, encore plus préférentiellement d'environ 100 cm?

La phase solide d'échantilonnage comprenant du sulfate de calcium 17 est lavée par une phase aqueuse d'échantilonnage 15, à une température comprise entre 55°C et 75°C, plus particulièrement entre 60°C et 70°C, alimentée en aval de l'alimentation de la deuxième bouillie de digestion 11.

La phase aqueuse d'échantilonnage 15 est enrichie en P2Os durant ledit lavage de la phase solide d'échantillonnage 17 et forme une phase aqueuse d'échantillonnage 22 enrichie en P2Os.

De manière optionnelle, un premier lavage de la phase solide d'échantillonnage 17 est réalisé par une solution d'acide phosphorique dilué enrichie en P2Os (par exemple ladite phase aqueuse d'échantilonnage enrichie en P2Os du batch précédent si la filtration est réalisée en batch) 22 pour former un acide phosphorique de retour (RPA) d'échantilonnage 23, ladite phase aqueuse d'échantilonnage enrichie en P2O: 22 est en pratique alimentée au deuxième filtre après l'alimentation de la deuxième bouille 11, mais avant la phase aqueuse d'échantillonnage 15.

Ensuite, une phase aqueuse d'échantillonnage 15, généralement

IO de l'eau majoritairement, est utilisée pour laver une deuxième fois le gâteau de filtration d'échantillonnage. La phase aqueuse d'échantilonnage 15 est enrichie en P2Os durant ledit lavage de la phase solide d'échantillonnage 16 et forme la phase aqueuse d'échantilonnage 22 enrichie en P2Os (qui sera utilisée pour le batch de filtration suivant).

Dans un premier temps, au deuxième filtre, de l'acide phosphorique de production WPA 19 en tant que produit à base de phosphore d'échantillonnage est collecté.

Le temps nécessaire à la filtration de la deuxième bouillie est mesuré et on mesure la teneur en P2Os dans la phase solide d'échantilonnage ([P2Os]TOT) formée de sulfate de calcium 16 ainsi que la quantité de P2Os dans l’acide phosphorique de production en tant que produit à base de phosphore d'échantillonnage 18.

La teneur en P2Os dans la phase solide d'échantilonnage ([P2Os]TOT) est mesurée colorimétrie comme décrit ci-avant

La quantité totale de P2Os dans la phase solide corespondant à la somme de la perte de P2Os provenant de l'inattaqué durant la digestion ([P2Os]UN), de la perte de P2Os provenant de la co-cristallisation avec le sulfate de calcium durant la digestion ([P20s]CO), et de la perte de P2O5 soluble dans l'eau résiduelle dans la phase solide d'échantilonnage ([P2Os]WS).

La perte de P2Os soluble dans l'eau résiduelle dans la phase solide d'échantillonnage ([P:Os]WS) est déterminée après lavage à l'alcool de la phase solide d'échantilonnage et mesure de quantité de P2Os dans la phase solide après lavage à l'alcool ([P2Os]LA) permettant de déterminer la quantité de P2Os perdue pendant la digestion et co-cristallisé avec le sulfate de calcium durant la digestion selon : (1) ([P2O5]LA)= ([P2O5]UN)+ ([P2O0s]CO) et (II) ([P2Os]WS}= ([P2Os]TOT)- ([P2Os]LA).

La perte de P2Os provenant de la digestion ([P2Os]UN) est obtenu selon : (1!) ([P2O5]UN) = ([P2Os]LA)- ([P2Os]CO).

De cette manière il est possible de déterminer séparément les pertes de P2Os à chacune des étapes et d'en tenir compte dans les calculs de rendement. Ceci permet d'une part de vérifier la faisabilité d'une exploitation industrielle, lorsque les pertes sont raisonnables et d'autre part, de garantir un rendement de l'exploitation industrielle et d'optimiser les pertes et identifier les paramètres de fonctionnement optimaux.

La teneur en P2Os dans l'acide phosphorique de production est mesurée par colorimétrie de phosphore-vanado-molybdate à 436 nm (jaune) sur un appareil de spectrométrie par absorption de lumière.

Dans cette forme de réalisation, si ([P20s] WPA) > 20% en poids par rapport au poids de l'acide phosphorique de production et que le temps de fitration ramené en coefficient de filtration exprimé en tonne P2Os/jour/m° est compris entre 2 et 20, de préférence entre 2 et 15 alors le procédé est catégorisé comme faisable au niveau industriel.

Ensuite, dans la plupart des cas, l'acide phosphorique de production 19, en tant que produit à base de phosphore d'échantillonnage est soumis à un test de décantation dans un verre à pied en présence de floculant et sans floculant, jusqu'à obtenir une séparation en trois phases, où la hauteur de la phase solide, la hauteur de la phase contenant des particules en suspension et la hauteur de la phase clarifiée sont mesurées pour déterminer la teneur en matière solide du produit à base de phosphore d'échantilonnage ainsi que la capacité de la matière solide à décanter.

Si le produit à base de phosphore d'échantillonnage 19 décanté présente une teneur en matière solide du test de décantation est inférieure à 3%, plus particulièrement inférieure à 2% en poids, de préférence inférieur à 1% en poids, par rapport au poids total de la phase clarifiée alors on considère faisable une exploitation industrielle.

La hauteur de la phase solide, la hauteur de la phase contenant des particules en suspension et la hauteur de la phase clarifiée en présence de

IO floculant et en absence de floculant sont utilisées pour dessiner une courbe de décantation.

Les informations collectées au niveau de la filtration d'échantillonnage et des tests effectués sur le produit à base de phosphore d'échantillonnage ou sur la phase solide d'échantilonnage permettent, si le procédé est catégorisé en faisable, un dimensionnement d'une ou de plusieurs éléments d'une installation de production de produit à base de phosphore.

Ainsi par exemple, la courbe de décantation est utilisée pour dimensionner une installation de décantation.

On envisage aussi selon la présente invention que le produit à base de phosphore d'échantilonnage soit concentré sous vide croissant à une température de 85°C jusqu'à obtenir une concentration cible en P2Os entre 35 et 55% en poids par rapport au poids de produit à base de phosphore, la mesure du vide appliqué au moment où la concentration est atteinte étant comparée à une P absolue de 120mbar, permettant de calculer la dimension du … concentrateur par rapport à une dimension d'un concentrateur standard.

Le filtre est dimensionné à partir du coefficient de filtration en tonne

P2Os /j/m? et de la capacité attendue calculée à partir de la teneur en P2Os de l’acide phosphorique de production d'échantilonnage ([P20s] WPA) selon (IV) capacité attendue (t P2Os /jour)/coefficient de filtration (t/1/m°) = taille du filtre en m2.

La figure 2 montre une installation pilote qui fonctionne comme à la figure 1, mais où lequel la digestion est poursuivie dans une cuve de maturation 24 alimentée à partir de la cuve d'attaque 2 sous apport de chaleur par une épingle de chauffe 3, via une conduite 25 pour former ladite bouillie de digestion 8 qui est alors extraite via la conduite 9 pour former la première et la deuxième bouillie, 10, 11.

La figure 3 montre une installation pilote qui fonctionne comme à la figure 1, mais où le produit à base de phosphore est un phosphate mono- calcique. La source phosphatée est de préférence du slime, des résidus de bénéficiation, des cendres, ou encore des boues. Ainsi, le produit à base de phosphore extrait du premier filtre pilote est un phosphate mono-calcique MCP dissous pilote 18 et le produit à base de phosphore extrait du deuxième filtre d'échantilonnage est un phosphate mono-calcigue MCP dissous d'échantillonnage 19.

Celui-ci est obtenu par une attaque d'une source phosphatée à l’aide d'un acide sulfurique dilué (<20% en poids H2SO«4 par rapport au poids total de l'acide dilué).

Le phosphate monocalcique MCP pilote 18 collecté au premier filtre pilote 12 est ensuite transféré dans une cuve de précipitation 26, alimentée par une source de calcium 27, comme par exemple à l'aide d'une suspension de chaux éteinte aussi appelée lait de chaux, pour former un DCP solide en suspension dans une phase liquide 28. Celui-ci peut alors être collecté par filtration (nonillustré).

Le phosphate monocalcigue MCP d'échantillonnage 19 collecté au deuxième filtre d'échantillonnage 13 est ensuite transféré dans une cuve de précipitation 29, alimentée par une source de calcium 30, comme par exemple à l'aide d'une suspension de chaux éteinte aussi appelée lait de chaux, pour former un DCP solide en suspension dans une phase liquide 31. Celui-ci peut alors être collecté par filtration (non illustré).

Dans des conditions où la digestion réalisée en présence de ladite phase aqueuse acide est une digestion par une phase aqueuse acide diluée pour la production phosphate di-calcique (DCP) ou mono-calcigue (MCP) : si ([P2Os]) > 4% et que le temps de filtration ramené en coefficient de filtration exprimé en tonne P2Os/jour/m}? est compris entre 2 et 20, de préférence entre 2 et 15, alors une exploitation industrielle est considérée comme faisable.

Il est bien entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisations décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées.

Par exemple, dans un mode particulier de réalisation de la présente invention, ladite eau alimentée, enrichie en P2Os est introduite une première fois («second secteur de lavage ») dans une partie en amont de la partie avale du premier filtre avant d'être introduite une seconde fois dans une partie plus en amont du « second secteur de lavage » avant d'être retournée à ladite pulpe pour effectuer deux lavages préliminaires du gâteau de filtration. Le gâteau sera dès lors lavé 3 fois.

De même, le procédé selon la présente invention a été illustré avec une installation pilote fonctionnant en condition du procédé DH décrit aux figures 1 et 2. Dans ce cas, la phase solide pilote et d'échantilonnage comprenant du sulfate de calcium contient majoritairement du sulfate de calcium dihydraté. Le procédé selon la présente invention s'applique également dans le même pilote à une attaque dans des conditions où la phase solide est du sulfate de calcium hémihydraté. On parle alors de procédé HH. Il est également possible qu'une cuve de conversion de la phase solide en sulfate de calcium dihydraté soit présente en suite de la cuve d'attaque. On parlera alors de procédé HH-DH.

Alternativement, On peut aussi prévoir chacun des sulfates de calcium majoritairement dihydraté collecté au premier filtre et au deuxième filtre soit ensuite converti dans une cuve de conversion en sulfate de calcium hémihydraté, avant d'être à nouveau filtré dans un filtre pilote et dans un filtre d'échantilonnage. On parlera alors de procédé DH-HH. On peut aussi encore prévoir en suite des deux dernières filtrations une conversion en sulfate de calcium dihydraté.

On parlera alors de procédé DH-HH-DH.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée comprenant : - Une alimentation (5) d'une cuve d'attaque (2) d'une installation pilote par ladite source phosphatée - Une alimentation de ladite cuve d'attaque par une phase aqueuse acide (1) contenant un acide sulfurique, un mélange d'acide sulfurique et phosphorique, - Une digestion de ladite source phosphatée en présence de ladite phase aqueuse acide dans ladite cuve d'attaque (2) sous apport de chaleur, pour former une bouillie de digestion (8), - Une sortie de ladite bouillie et une séparation de celle-ci en une première bouille (10) et une deuxième bouille (11) de qualité correspondant à celle de la première bouillie (10), - Une filtration pilote de la première bouillie (10) sur un premier filtre (12) permettant de séparer une phase solide pilote (16) et ledit produit à base de phosphore pilote (18), et une filtration d'échantillonnage de la deuxième bouillie (11) permettant de séparer une phase solide d'échantilonnage (17) comprenant du sulfate de calcium et ledit produit à base de phosphore d'échantillonnage (19), - Un lavage de la phase solide pilote (16) comprenant du sulfate de calcium par une phase aqueuse pilote (14) alimentée ultérieurement à l'alimentation de la première bouillie (10) de digestion, et en parallèle, un lavage de la phase solide (17) d'échantilonnage comprenant du sulfate de calcium par une phase aqueuse d'échantillonnage (15), alimentée ultérieurement à l'alimentation de la deuxième bouillie de digestion (11). - Une collecte dans un premier temps au premier filtre (12) du produit à base de phosphore pilote (18) et une collecte dans un premier temps au deuxième filtre (13) du produit à base de phosphore d'échantillonnage (19), - Une mesure du temps de filtration de la deuxième bouillie (11), - Une quantification de la teneur en P2Os dans la phase solide d'échantilonnage (17) ([P2Os]TOT), de préférence dans la phase solide d'échantilonnage lavée, - Une mesure de la quantité de P:Os dans le produit à base de phosphore d'échantillonnage (19), - Une détermination de la faisabilité de produire un produit à base de phosphore, à partir de ladite source phosphatée par iii) une catégorisation en faisable si c) dans des conditions où la digestion réalisée en présence de ladite phase aqueuse acide est une digestion par une phase aqueuse acide concentrée pour la production d'acide phosphorique (WPA): si ([P2Os]WPA) > 20% en poids par rapport au poids de l'acide phosphorique de production et que le temps de filtration ramené en coefficient de filtration exprimé en tonne P2Os/jour/m? est compris entre 2 et 20, de préférence entre 2 et 15 ou, d) dans des conditions où la digestion réalisée en présence de ladite phase aqueuse acide est une digestion par une phase aqueuse acide diluée pour la production phosphate di- calcique (DCP) ou mono-calcique (MCP): si ([P2Os]) > 4% en poids par rapport au poids du produit à base de phosphore et que le temps de filtration ramené en coefficient de filtration exprimé en tonne P2Os/jour/m? est compris entre 2 et 20, de préférence entre 2 et 15: iv) une catégorisation en non-faisable si c) dans des conditions où la digestion réalisée en présence de ladite phase aqueuse acide est une digestion par une phase aqueuse acide concentrée pour la production d'acide phosphorique (WPA): si ([P2O5]WPA) < 20% en poids par rapport au poids de l'acide phosphorique de production ou que le temps de filtration ramené en coefficient de filtration exprimé en tonne P2O:/jour/m? est en dehors de la plage de 2 à 20, de préférence de 2 à 15 ou, d) dans des conditions où la digestion réalisée en présence de ladite phase aqueuse acide est une digestion par une phase aqueuse acide diluée pour la production phosphate di- calcique (DCP) ou phosphate mono-calcique (MCP) : si ([P2Os]) < 4% en poids par rapport au poids du produit à base de phosphore ou que le temps de filtration ramené en coefficient de filtration exprimé en tonne P2Os/jour/m? est en dehors de la plage de 2 à 20, de préférence de 2 à 15.

2. Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée selon la revendication 1, dans lequel ladite filtration pilote est effectuée sur un filtre (12) de dimension comprise entre 0,02 et 5 m°, plus particulièrement sur un filtre (12) de dimension comprise entre 0,05 et 3 m2, typiquement d'environ 1 m°.

3. Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel ladite filtration —d'échantilonnage est effectuée sur un filtre (13) de dimension comprise entre 5 et 150 cm? plus particulièrement entre 10 et 120 cm? encore plus préférentiellement d'environ 100 cm.

4. Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite phase aqueuse pilote (14) est enrichie en P2Os durant ledit lavage de la phase solide pilote (16) ainsi que ladite phase aqueuse d'échantillonnage (15) durant ledite lavage de la phase solide d'échantillonnage (17).

5. Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée selon Pune quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ladite phase aqueuse pilote (14) est alimentée à une température comprise entre 55°C et 75°C, plus particulièrement entre 60°C et 70°C, et en parallèle, ladite phase aqueuse d'échantillonnage (15) est alimentée à une température comprise entre 55°C et 75°C, plus particulièrement entre 60°C et 70°C, ladite phase aqueuse d'échantillonnage (15) étant de qualité correspondant à celle de la phase aqueuse pilote (14).

6. Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée selon Pune quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la digestion est poursuivie dans une cuve de maturation (24) alimentée à partir de la cuve d'attaque (2) sous apport de chaleur par ledit fluide caloporteur, pour former ladite bouillie de digestion (8),

7. Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la quantification de la teneur en P2Os dans la phase solide d'échantillonnage (17) est une mesure de la quantité totale de P2Os dans la phase solide par colorimétrie, la quantité totale de P2Os dans la phase solide correspondant à la somme du P2Os inattaqué pendant la digestion ([P2Os]UN), de la perte de P:Os provenant de la co- cristallisation avec le gypse durant la digestion ([P20s]CO), et de la perte de P2Os soluble dans l'eau résiduelle dans la phase solide d'échantillonnage ([P2Os]WS) selon (0). (0) ([P2O5]TOT)= ([P2Os]UN)+ ([P2Os]CO + [P2O5]WS)

8. Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée selon la revendication 7, dans lequel ladite perte de P2O5 soluble dans l'eau résiduelle dans la phase solide d'échantilonnage ([P:Os]WS) est déterminée après lavage à l'alcool de la phase solide d'échantilonnage et mesure de quantité de P2Os dans la phase solide après lavage à l'alcool! ([P2Os]LA) permettant de déterminer la quantité de P2Os perdue pendant la digestion et co-cristallisé avec le gypse durant la digestion selon : (1) : ([P2Os]LA)= ([P2Os]UN)+ ([P2Os]CO) et (II) (Il) ([P205s] WS)= ([P2O5]TOT)- ([P2Os]LA)

9. Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée selon la revendication 8, dans lequel la perte de P:Os provenant de la digestion ([P2Os]UN) est obtenu selon (Ill) : ([P2O5]UN) = ([P2Os]LA}- ([P2Os] CO).

10. Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée selon lune quelconque des revendications précédentes, dans lequel le produit à base de phosphore d'échantillonnage est soumis à Un test de décantation dans un verre à pied en présence de floculant et sans floculant, jusqu'à obtenir une séparation en trois phases, où la hauteur de la phase solide, la hauteur de la phase contenant des particules en suspension et la hauteur de la phase clarifiée sont mesurées pour déterminer la teneur en matière solide du produit à base de phosphore d'échantilonnage (19) ainsi que la capacité de la matière solide à décanter.

11. Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée selon la revendication 10, dans lequel le procédé est catégorisé en faisable si la teneur en matière solide dans la phase clarifiée du test de décantation est inférieure à 3%, plus particulièrement inférieure à 2% en poids, plus préférentiellement inférieur à 1% en poids par rapport au poids total de la phase clarifiée.

12. Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée selon l’une quelconque des revendications 10 ou 11, dans lequel la hauteur de la phase solide, la hauteur de la phase contenant des particules en suspension et la hauteur de la phase clarifiée en présence de floculant et en absence de floculant sont utilisées pour dessiner une courbe de décantation.

13. Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée selon Pune quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre si le procédé est catégorisé en faisable, un dimensionnement d'une ou de plusieurs éléments d'une installation de production de produit à base de phosphore.

14. Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée selon la revendication 13, dans lequel ladite courbe de décantation est utilisée pour dimensionner une installation de décantation.

15. Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée selon la revendication 13 ou la revendication 14, dans lequel le produit à base de phosphore d'échantilonnage est concentré sous vide croissant à une temperature de 80°C à 120°C, plus particulièrement de 85°C à 100°C +2°C jusqu'à obtenir une concentration cible en P2Os entre 40 et 60 % en poids, plus particulièrement entre 50 et 58% en poids par rapport au poids du produit à base de phosphore, la mesure du vide appliqué au moment où la concentration est atteinte étant comparée à une P absolue comprise entre 100 et 300 mbar, plus particulièrement entre 110 et 150 mbar, permettant de calculer la dimension du concentrateur.

16. Procédé de détermination de la faisabilité de production d'un produit à base de phosphore au départ d'une source phosphatée selon Pune quelconque des revendications précédentes, dans lequel le filtre est dimensionné à partir du coefficient de filtration en tonne P2Os/jour/m° et de la capacité attendue en tonne P:Os/jour calculée à partir de la teneur en P2Os du produit à base de phosphore d'échantillonnage ([P20s]WPA) selon (V) : (V) capacité en tonne P2Os/jour /coefficient de filtration (tonne P2Os/jour/m°) = taille du filtre en m°.