une collaboration de et cezinc jarofix39 un groupe dÉtudiants de la 39 ième promotion gÉnie...

UNE COLLABORATION DE

ET

C E Z i n c

J a r o f i x 3 9

UN GROUPE D’ÉTUDIANTS DE LA 39ième PROMOTION GÉNIE CHIMIQUE DE L ’U. De S.

Plan de la présentationPlan de la présentation

Survol du Survol du projetprojet

Technologies Technologies utiliséesutilisées

Diagrammes Diagrammes d ’écoulements d ’écoulements et simulationset simulations

Choix des Choix des équipementséquipements

AnalyseAnalyse

environnementaenvironnementalele

Analyse Analyse économiqueéconomiqueConclusion et Conclusion et

recommandatiorecommandationsns

•Survol du projet et objectifsSurvol du projet et objectifs

•Technologies utiliséesTechnologies utilisées

•Diagrammes d ’écoulements Diagrammes d ’écoulements et simulationset simulations

•Choix des équipementsChoix des équipements

•Analyse environnementaleAnalyse environnementale

•Analyse économiqueAnalyse économique

•Conclusion et Conclusion et recommandationsrecommandations

SURVOL DU PROJETSURVOL DU PROJET

ProblématiqueProblématique

Bassins150 000 tn/an

de Jarosite

Solution:

Jarofix

Maher BoulosMaher BoulosCoordonnateur

Nicolas DignardNicolas DignardAssistant


Distribution du groupeDistribution du groupe

Martine LanoueMartine LanoueEnvironnement

Bruno JeannotteBruno JeannotteÉquipements

Philippe DussaultPhilippe DussaultSimulation

Valérie CarrierValérie CarrierAnalyse économique

Hélène BoivinSuzanne DoraisSophie Labelle

Richard LabrecqueFrédéric Tremblay

Louis DénomméClaudine GagnonV. Jean-Baptiste

Ugo LapierreMartin Paquet

Patrick CharestMarie-Lyn HachéFrancis LacroixCharles Lussier

Yves SImard

Annie BélangerDaniel Crane

Stéphanie FontaineÉlise Laroche

Mireck Mételski

ÉconomiqueÉconomiqueEnvironnementEnvironnementÉquipementsÉquipementsSimulationSimulation


Mandat du groupe Jarofix 39Mandat du groupe Jarofix 39

SimulationSimulationSimulationSimulation

•Simuler l ’unité de traitement de la Jarosite

•Étudier l’influence des parties précédentes du procédé sur la section Jarofix

•Évaluer la sensibilité des paramètres d’opération

•Obtenir et fournir les données caractérisant le procédé aux autres équipes

ÉquipementsÉquipementsÉquipementsÉquipements

•Évaluation des alternatives technologiques

•Analyse de risques (HAZOP)

•Choix des équipements

EnvironnemenEnvironnementtEnvironnemenEnvironnementt

•Bilan environnemental présent

•Bilan environnemental futur

•Choix du site

ÉconomiqueÉconomiqueÉconomiqueÉconomique

•Déterminer les coûts et l ’investissement nécessaires

•Étudier la viabilité du projet

•Étudier la viabilité des options

•Analyse de sensibilité

•Fournir une recommandation



•Tecnhologies utiliséesTecnhologies utilisées






TECHNOLOGIES UTILISÉESTECHNOLOGIES UTILISÉES

Table des matièresTable des matières

Procédé CEZinc Général

Lixiviation

Épuration

Procédé Jarofix


Procédé CEZincProcédé CEZinc

GrillageGrillage ÉlectrolyseÉlectrolyse MoulageMoulage

Minerai Courant

Cu/CdJarositeAcide

Jarosite

ÉpurationÉpurationLixiviationLixiviation

ÉpurationLixiviation


LixiviationLixiviation

Minerai grillé (1120 T/J)

KMnO4 et air

Vers épuration

MnO2

Bassin de Jarosite (400 T/J)

Électrolyte uséRx

Rx Rx Rx Rx

Rx

Décanteur

Décanteur

Décanteur

Décanteur

DécanteurDécanteur


ÉpurationÉpuration

Vapeur

Vers électrolyseVers section Cu/Cd

Solution impure de lixiviation

Filtre à vide

Électrolyte

Échangeur de chaleur

Filtre presse

Électrolyte

Poussière de Zn

Sb2O3 et CuSO4

Filtre presse

Filtrat

Rx

Rx

Rx


Procédé JarofixProcédé Jarofix

Filtre à bande

Filtre à bande

Décanteur Décanteur

Décanteur

Rx

Rx

RxRx

Rx

Rés

RésChaux

Vers cimentation

Électrolyte usé

Entrée

CimentationCimentation


Transport par bétonnière

Transport de blocs coulés

Pompage de la Jarosite

Cimentation à l ’usine

Personnel pour le transport et la disposition du béton

Formation d ’une pyramide en béton

Cimentation à l ’usine

Personnel pour le transport et la disposition du béton

Unité de moulage du béton

Cimentation sur le site d ’enfouissement

Pipelines

Pompes à béton et à Jarosite

Avec Dilution: Filtre à bandes

Avec dilution

Sans dilution


Retour sur les objectifs

Logiciel de simulation

Hypothèses

Choix des unités

SIMULATIONSIMULATION

Résultats

Recommandations


Retour sur les objectifsRetour sur les objectifs

ÉconomiqueÉconomiqueEnvironnementEnvironnementÉquipementsÉquipementsSimulationSimulationSimulationSimulationSimulationSimulation

•Simuler l ’unité de traitement de la Jarosite

•Étudier l’influence des parties précédentes du procédé sur la section Jarofix

•Évaluer la sensibilité des paramètres d’opération

•Obtenir et fournir les données caractérisant le procédé aux autres équipes


Logiciel Aspen Plus Logiciel Aspen Plus

Logiciel étudié au cours de Design I

Un des plus avancé sur le marchéBilans de matière et d’énergie interdépendantsMécanique de calcul très sophistiquée

Étudiants familiers avec le logiciel

Mais également un

des plus complexesBesoin de toutes

les données pour obtenir un

résultat valideDifficile d’identifier les erreurs

Insuffisante pour le procédé Jarofix

Base de données imposante


Données de simulationDonnées de simulation

Données fournies par CEZinc•Diagrammes d ’écoulements •Débits

•Pressions•Températures

•Compositions

Données manquantes•Énergies de formation •Températures critiques

•Pressions critiques •Équilibres de phases

•Forme des composés

Données trouvées dans le Perry’s et sur l’Internet


Répartition du travailRépartition du travail

Épuration JarofixLixiviation

Logiciel de simulation utilisé:

3SECTIONS

ASPEN PLUS


Diagramme d’écoulementDiagramme d’écoulement

Minerai grillé (1120 T/J)

KMnO4 et air

Vers épuration

MnO2

Bassin de Jarosite (400 T/J)

Électrolyte usé LixiviationLixiviation


Diagramme de simulationDiagramme de simulation

CALCI NE

SPENT1

AI R

M NO 2

L- EVAP1

L- 6

L- 7

L- 5

SPENT2

L- EVAP2

L- 13

L- 12

L- 14

L- EVAP3

L- 16

SPENT3

RAW-ACI D

L- EVAP4

L- 18 L- EVAP5

L- 21

L- 19

M NO 2- J A3

NH 3- J AR3

O 2- I NJ A3

L- 1

L- 2

L- 8

L- 9

L- EVAP6

L- 22

L- EVAP7

L- 4

L- 3

L- 10

L- 15

L- 17

L- 20

L- 23

L- 24

L- 25

L- 29

J ARO FI X

EPURATI O

L- 11

L- 28

L- 26

L- 27

L- S1

L- M 1

L- D 1

L- M 2

L- S3

L- R4

L- D 2

L- R1

L- M 3

L- S4

L- R5

L- S5

L- R6

L- S6

L- M 4

L- R7

L- S7

L- R8

L- S8

L- R9

L- D 3

L- R2

L- R3

L- S2

L- S9


Choix des unitésChoix des unités

Réacteurs: Réacteurs stoechiométriques

•Possibilité de définir toutes les réactions avec le taux de conversion

•Permet de définir dans quel écoulement les produits se retrouvent. Évaporateurs: Pour simuler l ’évaporation des réacteurs

•Pour ajuster les bilans de masse et d’énergie

•Choix entre deux types d’unités (FLASH et SEP)Décanteurs: Séparateurs d’écoulements (SSPLIT)

•Permet de spécifier le % de liquide présent dans les boues

•Spécifiés de façon à ne pas avoir de solides dans le surnageantFiltres: Aucune unité existante sur Aspen correspond à nos besoins

•Filtres à bandes modélisés par un ensemble de MIXER et de SPLITER

•Autres filtres modélisés par une séparation à 100% du solide et du liquide

Pompes: La simulation n’en tenait pas compte !!


HypothèsesHypothèses

Absence de solides dans les filtrats

Dimensions des unités négligées

Pertes de chaleur dans les

écoulements et les unités négligées

Absence de solides dans le

surnageant des décanteurs

Formation de certains sels

négligée

Taux de conversion de 100%


Comparaison des résultatsComparaison des résultats

Nos résultatsDonnées CEZinc

Densité de l’entrée “ calcine ” 5.723 3.865Quantité de Zn vers l’épuration 39 351 40 879Quantité de Zn vers Jarofix 225 2 285Quantité de NH4-Jarosite 7 857 6 470Quantité de H3O-Jarosite 2 624 2 160Quantité de solides vers Jarofix 15 450 14 420

Densité en kg/l Quantité en kg/hr

Mais comment expliquer ces résultats

de simulation???


Comparaison des résultatsComparaison des résultats

Nos résultatsDonnées CEZinc

Densité de l’entrée “ calcine ” 5.723 3.865Quantité de Zn vers l’épuration 39 351 40 879Quantité de Zn vers Jarofix 225 2 285Quantité de NH4-Jarosite 7 857 6 470Quantité de H3O-Jarosite 2 624 2 160Quantité de solides vers Jarofix 15 450 14 420

Densité en kg/l Quantité en kg/hr


Difficultés rencontrésDifficultés rencontrés

Composés non définis dans ASPEN:• Toutes les Jarosites • ZnSO4*3Zn(OH)2*6H2O• ZnSO4*3ZnO*6H2O• etc.

Complexité accrue des calculs due aux électrolytes présents dans les solutions

Modélisation des phases pour définir les écoulements dans Aspen

Les unités opérationnelles manquantes


Difficultés rencontrésDifficultés rencontrés

Complexité accrue des calculs due aux électrolytes présents dans les solutions

Modélisation des phases pour définir les écoulements dans Aspen

Les unités opérationnelles manquantes

RecommandationsRecommandations

Avoir les mécanismes réactionnels complets

Avoir toutes les données

opérationnelles

Modéliser les filtres à bandes selon leur fonctionnement

Composés non définis dans ASPEN:• Toutes les Jarosites • ZnSO4*3Zn(OH)2*6H2O• ZnSO4*3ZnO*6H2O• etc.

Se procurer des bases de données complètes








•RecommandationsRecommandations

CHOIX DES ÉQUIPEMENTSCHOIX DES ÉQUIPEMENTS

Procédure généraleProcédure générale

1- Identifier les équipements requis

2- Rechercher et obtenir l’information

3- Définir les hypothèses

4- Dresser la liste des fournisseurs

5- Choisir un fournisseur par type d’équipement

6- Choisir et dimensionner les équipements

Pompe

pour le

transport de la

Jarosite vers le site

- Données rhéologiques

- Conditions d ’opération

- Estimation des données

rhéologiques manquantes

– Caractéristiques du pipeline

- Hydro Dynamique ltéé

- Peacock inc.

- John Meunier

John

Meunier inc

RENNEL

pompe à boue

modèle PSE-30

(100 HP)

1- Identifier les équipements requis

2- Rechercher et obtenir l’information

3- Définir les hypothèses

4- Dresser la liste des fournisseurs

5- Choisir un fournisseur par type d’équipement

6- Choisir et dimensionner les équipements

Exemple: pompe à piston de la JarositeExemple: pompe à piston de la Jarosite


Méthodes d’analyse de risquesMéthodes d’analyse de risques

• HAZOPHAZOP

• Process hazard checklistProcess hazard checklist

• Hazard surveysHazard surveys

• HAZOPHAZOP

HAZOP: niveau du réservoir BZS


HAZOP: HAZOP: niveau du réservoir BZSniveau du réservoir BZS

MOT-CLÉ

Plus

Moins

Aucun

DÉVIATION

Trop haut niveau

Bas niveaud ’eau

Pas d ’eau

CONSÉQUENCES

Débordement

1. Risque manquer d ’eau2. Risque cavitation

1. Risque manquer d ’eau2. Risque cavitation3. Brûler pompe

ACTIONS

1. Moteur étanche2. Sonde de niveau3. Puisard avec pompe4. Débimètre sur alimen.5. Trop-plein

1. Débimètre2. Alarme3. Entretien préventif4. Sonde niveau liquide5. Arrêt pompe bas niveau

1. Arrêt pompe à bas niveau








•Recommandations et Recommandations et conclusionconclusion

ENVIRONNEMENTENVIRONNEMENT


Bilan des impacts environnementaux Avant Jarofix

Après Jarofix

Site d ’enfouissement Localisation

Exploitation


Bilan des impacts environnementaux Bilan des impacts environnementaux (avant Jarofix)(avant Jarofix)

Électrolyte

Jarosite

Bassin 5B, 5C

BZS

Filtrat Liquide UNA Bassin Décantation

Canal

Gâteau

Recyclage dans le procédé


Bilan des impacts environnementaux Bilan des impacts environnementaux (après Jarofix)(après Jarofix)

Jarosite

CanalComme avant Jarofix

Lavage et Filtration

BZS

Gâteau résidu Jarosite

Site Jarofix

Ruissellement

Ciment Unité de traitemen

t


Comparaison Comparaison AvantAvant et et AprésAprés

Disposition d ’un résidu dangeureuxAVANTAVANT

Lixiviat contenant des métaux lourdsLixiviat contenant des métaux lourdsAVANTAVANTAPRÈS Ruissellement moins offensifRuissellement moins offensif

APRÈS Disposition d ’une matière stable: Le JarofixDisposition d ’une matière stable: Le Jarofix

Cellules étanchesCellules étanchesAVANTAVANTAPRÈS Infrastructures moins imposantesInfrastructures moins imposantes


Site d’enfouissementSite d’enfouissement

CEZinc

Canal de Beauharnois

Site Jarofix

Nord

Sud

EstOuest

Vers Valleyfield

2 km

CEZinc


Site d’enfouissementSite d’enfouissement

Sol argileux

Béton Jarofix

Le site pourra ensuite être converti en parc récréatifLe site pourra ensuite être converti en parc récréatif

DrainsDra

ins

Ouest



•Description du procédéDescription du procédé





•RecommandationsRecommandations

ANALYSE ÉCONOMIQUEANALYSE ÉCONOMIQUE

IntroductionIntroductionIntroductionIntroduction

HypothèsesAnalyse des coûts

Recommandations

Transport par pipeline

Transport par camion Procédé

Analyse de sensibilité


HypothèsesHypothèses

Taux d’imposition = 40 %

TRAM = 15 %

Dépréciation des bâtiments = 4 %

Dépréciation des équipements = 30 %

Inflation = 2 %

Valeur de récupération = Valeur comptable


ProcédéProcédé

•Capital total investiCapital total investi 19 759 309 $19 759 309 $

•Coût des équipementsCoût des équipements 4 057 353 $4 057 353 $

•Coût d ’opérationCoût d ’opération 5 769 386 $5 769 386 $

•Valeur présente netteValeur présente nette•5 ans5 ans 23 451 23 451 600 $600 $

•25 ans25 ans 31 033 377 $31 033 377 $


Transport par camionsTransport par camions

•Capital total investiCapital total investi 16 919 509 $ 16 919 509 $

•Coût des équipementsCoût des équipements 3 474 232 $ 3 474 232 $

•Coût d ’opérationCoût d ’opération 22 318 656 $ 22 318 656 $

•Valeur présente netteValeur présente nette•5 ans5 ans 47 47 809 104 $809 104 $

•25 ans25 ans 88 305 898 88 305 898 $$


Transport par pipeline SANS dilutionTransport par pipeline SANS dilution

CE ZI

nc

Vers le site d’enfouissemen

t

•Capital total investiCapital total investi 23 861 418 $23 861 418 $

•Coût des équipementsCoût des équipements 4 899 675 $4 899 675 $

•Coût d ’opérationCoût d ’opération 16 506 921 $16 506 921 $

•Valeur présente netteValeur présente nette

• 5 ans5 ans 43 524 574 $43 524 574 $

• 25 ans25 ans 71 709 790 $71 709 790 $


Comparaison des coûts par tonneComparaison des coûts par tonne

Transport par Transport par camionscamions

Pompage par Pompage par pipelinepipeline


Analyse de sensibilitéAnalyse de sensibilité

Exemple: analyse sur les coûts du procédé sur 5 ans

• Étude faite sur 5 et 25 ans• Paramètres étudiés:

coût de l’énergie coût des matières premières coût de la main d ’œuvre coût des équipements

Vale

ur

pré

sen

te n

ett

e(e

n m

illion

s d

e d

ollars

)

Variation (%)

28

26

24

22

20

18

16

Procédé sur 5 ans

-20% +20%

Vale

ur

pré

sen

te n

ett

e(e

n m

illion

s d

e d

ollars

)

Variation (%)

28

26

24

22

20

18

16

Procédé sur 5 ans

-20% +20% coût de l’énergie coût des matières premières coût de la main d ’œuvre coût des équipements


Analyse de sensibilitéAnalyse de sensibilitéV

ale

ur

pré

sen

te n

ett

e(e

n m

illion

s d

e d

ollars

)

Variation (%)

51

49

47

45

43

Transport par camions sur 5 ans

-20% +20%

Vale

ur

pré

sen

te n

ett

e(e

n m

illion

s d

e d

ollars

)

Variation (%)

51

49

47

45

43

Transport par camions sur 5 ans

-20% +20%

Vale

ur

pré

sen

te n

ett

e(e

n m

illion

s d

e d

ollars

)

Variation (%)

48

46

44

42

40

38

Transport par pipeline sur 5 ans

-20% +20% coût de l’énergie coût des matières premières coût de la main d ’œuvre coût des équipements


RecommandationRecommandation

Évaluer la possibilité Évaluer la possibilité d'effectuer le transport de la d'effectuer le transport de la

Jarosite par Jarosite par pipelinepipeline

Évaluer la possibilité Évaluer la possibilité d'effectuer le transport de la d'effectuer le transport de la

Jarosite par Jarosite par pipelinepipeline

Tenir compte de Tenir compte de l'achat éventuel l'achat éventuel du terrain entre du terrain entre l'usine et le site l'usine et le site d'enfouissementd'enfouissement

Tenir compte de Tenir compte de l'achat éventuel l'achat éventuel du terrain entre du terrain entre l'usine et le site l'usine et le site d'enfouissementd'enfouissement

Réévaluer le Réévaluer le dimensionnement et le dimensionnement et le type des équipements type des équipements

d'après les d'après les données rhéologiques données rhéologiques réelles de la Jarosite et réelles de la Jarosite et

les conditions les conditions d ’opération du d ’opération du

procédéprocédé

Réévaluer le Réévaluer le dimensionnement et le dimensionnement et le type des équipements type des équipements

d'après les d'après les données rhéologiques données rhéologiques réelles de la Jarosite et réelles de la Jarosite et

les conditions les conditions d ’opération du d ’opération du

procédéprocédé

une collaboration de et cezinc jarofix39 un groupe dÉtudiants de la 39 ième promotion gÉnie...

Documents