Effet de magnésium sur la production et le comportement rhéologique de l’acide phosphorique industriel et développement de procédés de son élimination

Abstract

La fabrication industrielle de l’acide phosphorique (ACP) se fait essentiellement à partir des roches phosphatées sédimentaires. Ce procédé s’opère majoritairement par voie humide. Si l’avantage essentiel de ce type de procédés est d’être moins énergétique, il présente aussi l’inconvénient majeur de produire des profils d’acide phosphorique contenant une grande variété d’impuretés dissoutes tel que le magnésium (MgO). Cette dernière est l’une des impuretés indésirables pour les industries de transformation des phosphates minéraux par voie humide. Le présent travail a en effet, une double vocation. D’une part, il est dédié à une étude expérimentale et de modélisation dans laquelle nous avons étudié, à l’échelle de laboratoire, les effets de la teneur de magnésium, initialement contenu dans la roche phosphatée, sur les performances du procédé de fabrication de l’ACP par la voie humide et sur le comportement rhéologique de ce dernier. D’autre part, il a pour objectif principal, le développement et la mise au point d’une méthode et/ou d’un procédé innovant permettant d’éliminer ou de réduire la teneur du magnésium dans l’acide phosphorique à des niveaux permettant d’éviter les effets indésirables de cette impureté sur les opérations unitaires en aval de ce type de procédés. L’ensemble des résultats expérimentaux obtenus montre que l’augmentation de la teneur en MgO dans la roche phosphatée conduit non seulement à la dégradation du rendement chimique et à la diminution de la filtrabilité de la bouillie phosphorique dans la section réaction-filtration des procédés, mais aussi à une chute remarquable de la cinétique de clarification de l’ACP, par décantation, à cause de l’augmentation de la viscosité de l’acide produit. Dans l’objectif de réduire ces effets indésirables, deux procédés concurrents de précipitation de magnésium, sous forme de phases minérales, ont été mis au point et évalués. Le premier procédé est basé sur l’ajout des réactifs donneurs de fluor, aluminium et ammonium. Le deuxième se base sur un processus de précipitation par ajout de l’acide fluosilicique et de l’acétone. Les deux procédés ont permis d’atteindre des rendements d’élimination de MgO qui dépassent 85%. Cependant, il est à signaler que le deuxième procédé présente l’avantage principal d’utiliser un acide fluosilicique qui est un sous-produit des opérations de concentration de l’acide phosphorique.