Cinétique non - isotherme de la formation des gaz de pyrolyse des phosphates de Youssoufia

Abstract

Les résultats présentés dans ce mémoire ne constituent qu'à un début à l'étude des interactions qui peuvent se développer en fonction de la température entre des constituants organiques et un phosphate à structure apatitique. Le problème posé ainsi est évidemment trés complexe compte tenu de la grande variété des composés constituant le Kérogène. Notre ambition de ce premier temps ne pouvait donc se limiter quâ à 'lexamen des produits gazeux les plus simples résultants de la pyrolyse. La reproductibilité des résultats à ce niveau, dâ une manipulation à l'autre, est tout à fait remarquable. On retrouve d' ailleurs dans cette remarque la spécificité et l'effet de mémoire bien connu des réactions catalytiques. Nous avons donc suivi la cinétique de dégagement des gaz majoritaires an calcinant de manière non-isotherme l'échantillon de phosphate de la température ambiante jusqu'aux environs de 95°C à différentes vitesses de chauffes. Il est apparu que : - le domaine de calcination peut être divisé en deux parties : le premier qui va jusquâ à 600°C environ concerne essentiellement la dégradation de la matière organique sous lâ effet thermique. Le deuxième domaine plus complexe que le précédent dépend beaucoup de la nature oxydo-réductrice des gaz de balayage du réacteur. Dans ce domaine câ est essentiellement la décarbonatation du minerai qui se manifeste parallèlement à une formation des résidus carbonés qui se déshydrogènent en atmosphère interne. Ces résidus carbonés dans ces conditions peuvent subsister au delà de 900°C. le soufre se dégage en majorité sous forma de H2S. Son dégagement recouvre presque tout le domaine de première pyrolyse. Un e quantité importante reste piégée dans la matrice solide, sous forma de sulfures et de sulfates encore mal connus. Cette quantité emprisonnée dépend beaucoup de lâ atmosphère régnant dans le réacteur. Il semble que la cinétique de formation de ce gaz H2S met en jeu lâ action simultanée de la matière organique et minérale. La formation du méthane est quantitativement faible par rapport aux autres gaz. Son rendement augmente lorsquâ on introduit un pourcentage dâ hydrogène dans le réacteur. Lâ apparition dâ hydrogène dans le flux de produits est relativement en retard comparée à celle de CH4 et H2S. Ceci est sans doute attribuable à la participation de ce gaz dans les processus de formation de ces deux derniers produits. Lâ évolution du dégagement de lâ eau est très limitée mais elle est significative du rôle quâ elle joue dans les réactions de formation des autres gaz et de la transformation du solide. Les résidus carbonés sont principalement gazéifiés sous forme de CH4, CO2 et CO. La production de CO est très liée au dégagement de CO2 provenant de la décomposition des carbonates. En agissant sur la nature des gaz de balayage du réacteur on peut orienter certaines réactions vers une production plus importante dâ un gaz donné (exemple :CH4). Cependant la formation dâ un tel produit semble sâ amorcer indépendamment de la nature de lâ atmosphère. Au cours de nos manipulations il est apparu quâ il existe des échanges importantes entre la matrice minérale et la matière organique ; et il nâ est pas exclu que certains métaux de la structure apatitique soient réduit pour se combiner avec le soufre en donnant des composés plus stables. Tous les éléments existants au départ dans le phosphate devraient faire lâ objet dâ un bilan, difficile à établir, main nécessaire à la compréhension des phénomènes qui se déroulent.