Cristallisation de la fluorine en milieu KOH et application à un procédé en lit fluide

National audienceDans le cadre de la mise en oeuvre des nouvelles usines, le Hall de Recherche de Pierrelatte de COMURHEX, a mis au point un procédé de traitement des effluents liquides permettant d'atteindre les nouveaux objectifs de rejet fixés à ces nouvelles usines. Ce procédé consiste en une cristallisation de fluorure de calcium en lit fluidisé. Afin d'approfondir les connaissances sur les mécanismes de cristallisation de la fluorine dans le réacteur, une étude thermodynamique du système portlandite-calcite-fluorine a été lancée pour étendre les données existantes aux fortes concentrations de KOH en solution et élaborer un modèle thermodynamique adapté. L'étude des solubilités est conduite sur le système KOH-portlandite-calcite, puis KOH-portlandite-calcite-fluorine, et les résultats utilisés pour calibrer un modèle de spéciation en solution. L'étude expérimentale est conduite dans un réacteur parfaitement agité de 3L à double enveloppe entre 15° et 35°C avec des concentrations en KOH comprises entre 0 et 300 g /kg H2O. Les solutions sont analysées par chromatographie ionique pour les anions et spectrométrie à source plasma (ICP-AES) pour les cations. Les difficultés rencontrées à ce stade sont (1) l'effet de matrice de KOH dans l'analyse des solutions, qui requiert un étalonnage spécifique et (2) l'obtention d'un équilibre avec le carbonate solide à partir de sa seule dissolution. Les concentrations obtenues et les valeurs expérimentales existantes sont comparées avec celles calculées à partir du logiciel de spéciation ARXIM, développé à l'Ecole des Mines de Saint-Etienne, ajusté aux paramètres d'interaction publiés dans le système K-OH-Ca. La partie thermodynamique du travail est dédiée à l'élargissement de sa base de données au système K-OH-Ca-F. La deuxième partie du travail est la construction du modèle de cristallisation de la fluorine à partir des cinétiques de nucléation, croissance et agglomération déterminées expérimentalement par mélange de suspensions de portlandite avec un effluent fluoré