Modélisation numérique d’un décanteur utilisé dans le traitement d’eaux usées pour l’exploitation minière

L’eau est une ressource capitale dans le processus d’extraction minier, c’est pourquoi son traitement est important pour la bonne gestion d’une mine. Pouvoir traiter cette eau sous terre plutôt qu’en surface permet de faire des économies énergétiques et financières et ce d’autant plus que la mine est profonde. À cet effet, l’entreprise Technosub propose le procédé Mudwizard basé essentiellement sur l’utilisation d’un décanteur. Après l’injection d’un polymère et un mélange avec les eaux usées, les flocs de terre ainsi formés sont séparés par gravitation dans le décanteur. L’objectif de ce projet est d’étudier la dynamique des fluides au sein de ce décanteur et de proposer une optimisation du procédé. La littérature est restreinte sur le sujet car le traitement de l’eau se fait le plus souvent en surface ou en profondeur à l’aide d’hydrocyclones. Cette dernière option est rejetée par Technosub, car de nombreux problèmes d’usure apparaissent lors du traitement d’un débit important. Étant donné la difficulté d’obtenir des résultats expérimentaux et de tester de nouvelles variations sur des modèles à échelle réelle, l’étude sera basée sur des simulations numériques avancées. Cette difficulté ainsi que le faible nombre d’articles traitant de ce sujet dans le secteur minier impose de calibrer la modélisation tout d’abord à l’aide de plusieurs cas expérimentaux typiques de la littérature à savoir un écoulement diphasique de particules de verre dans un tuyau considéré par Kaushal et al: [26] et un écoulement multiphasique de particules de roches calcaires dans un hydrocyclone étudié par Delgadillo et Rajamani [16]. Ensuite une comparaison sera faite avec de nouveaux résultats expérimentaux en similitude obtenus sur un modèle réduit de décanteur. Une fois la modélisation numérique validée, la géométrie initiale de Technosub a été simulée dans les mêmes conditions d’opération (à savoir un débit d’entrée de 0:0097 m3 s􀀀1) que celles d’une mine profonde typique. Elle démontre une très bonne efficacité de séparation pour les particules de terre floculées. Cependant après plusieurs simulations, on constate qu’il est possible d’augmenter le débit d’entrée jusqu’à 0:021 m3 s􀀀1 sans perdre en efficacité. Ensuite, plusieurs variations géométriques se basant sur la revue de la littérature ont été étudiées. L’effet Boycott généré par la présence de parois inclinées de 30 degrés au sein de l’écoulement permet une forte amélioration de la sédimentation. En effet, la perte d’efficacité de la sédimentation avec l’augmentation du débit est bien plus faible avec cette dernière géométrie qu’avec le modèle initial.

Name thesis:degree_name

M. Sc. A.

Level thesis:degree_level

Maîtrise

Discipline thesis:degree_discipline

Génie mécanique

Grantor dc:publisher

Université de Sherbrooke

Year dc:date.issued

2021

Author dc:creator

• Monot, Antoine

Advisors dc:contributor.advisor

• Poncet, Sébastien
• Rancourt, David

• Modélisation numérique
• Écoulement diphasique
• Approche Euler-Euler
• Décanteur
• Boues
• Sédimentation
• Numerical modelling
• Multiphase flow
• Euler-Euler approach
• Decanter
• Mud
• Particle settling

Language dc:language.iso

fr

Handle dc:identifier.uri

http://hdl.handle.net/11143/20117

OAI identifier oai:identifier

oai:usherbrooke.scholaris.ca:11143/20117