Soutenance mémoire
Mode opératoire de différentes formes de la silice
Généralités sur le phosphate
L’élément phosphore participe aux substances les plus indispensables des organismes vivants. On le trouve en particulier dans les acides désoxyribonucléiques (ADN) constituants des noyaux cellulaires ; il existe en outre dans la plupart des parties constituantes du règne animal et végétal. Il se trouve également emmagasiné sous différentes formes dans la croûte terrestre avec une grande abondance (1Kg de phosphore /tonne). Ceci lui donne la 12éme place dans la liste des éléments classés par abondance décroissante, précédant ainsi des éléments tels que le carbone (14éme), le soufre (15éme) ou l’azote (17éme). Les principales sources de phosphore sont : -Les phosphates minéraux d’ou est extraite la plus grande partie du phosphore et de ses dérivés, -Les os, contenant 50 à70 % de Ca 3 (PO4)2, qui sont utilisés dans l’industrie de la colle et de la gélatine. -Les scories de déphosphoration de l’acier employées comme engrais. Ces phosphates sont de types très divers mais les plus employés sont les phosphates d’aluminium et surtout de calcium ; ils se rencontrent un peu partout dans le monde. C’est à partir de ces phosphates minéraux que l’on fabrique le phosphore, l’acide phosphorique et la majeure partie des engrais phosphatés.Le phosphate peut être associé à d’autres éléments et constitues des roches très variés. Certaines sont aussi dures que le calcaire dur ou silice tandis que d’autres sont tendres ; certaines sont d’aspect sableux ou gréseux, d’autres sont argileux. Les colorations sont également très diverses : les unes foncées, presque noires, les autre clair Plus ou moins colorées en ocre, en rose etc. Ceci fait que des identifications sont faciles ; il en a été souvent commis au cours de reconnaissances géologique.Le phosphate marocain est un gisement sédimentaire d’origines marines constituées par des couches généralement peu inclinées sur l’horizontale et dont l’épaisseur est de quelques mètres. Les minerais bruts ont des teneurs assez variables, allant de 28% environ à 36% de P2O5.
La fluoroapatite est définie par la formule chimique : Ca3 (PO4)2 CaF2. Elle est composée de deux principales familles : – Les éléments majeurs : P2O5, SiO2, CaO, F, SO3, CO2. – Les éléments de traces : NaO, K2O, Cd, Mg, Fe, Cl, Al.
Généralité sur l’acide phosphorique
L’acide phosphorique H3PO4 est produit à partir des phosphates naturels au moyen de deux grandes catégories de procédés : thermique et humide.Procédé par voie thermique dans le quel L’acide phosphorique est produit à partir du phosphate, il consiste à oxyder le phosphate préparé au four électrique pour obtenir l’oxyde P 2O5 qu’est ensuite hydraté en acide phosphorique.Procédé par voie humide qui consiste à attaquer directement le phosphate minéral broyé par l’acide sulfurique avec formation de l’acide phosphorique et de sulfate de calcium qui précipite. Les opérations générales de ce procédé qui est le plus utilisable pour produire H3PO4 existent à l’atelier phosphorique du complexe industriel de Jorf Lasfar qui comprend :
8 unités de broyage de phosphate ; 8 unités de production d’acide phosphorique dont 3 fonctionnent selon le procédé Rhône-Poulenc (France) et 5 selon le procédé Jorf (OCP) ; 20 échelons de concentration ; 1 unité de traitement d’acide phosphorique ; 1 unité de prétraitement d’acide phosphorique ; Décanteurs, désursaturateurs et bacs de stockage.
Les cinq principales phases de fabrication comprennent :
Broyage du phosphate brut : Le broyage du phosphate brut a pour but d’augmenter la surface d’attaque du minerai par l’acide sulfurique. Attaque du phosphate broyé par l’acide sulfurique : Le phosphate broyé est attaqué par l’acide sulfurique concentré à 82% et l’acide phosphorique moyen (18 à 22% de P 2O5) en milieux aqueux. Le mélange donne une bouillie.
Les principales réactions de cette attaque sont :
Ca3 (PO4)2 + 4H 3PO4 <–>3Ca (H 2PO4)2 .; Ca (H 2PO4)2 + H 2SO4 + H 2O<—> (CaSO4, 2H 2O) +2H 3PO4
La somme de ces deux réactions est une réaction exothermique qui se présente comme suit:
Ca10 (PO4)6F2 + 10H 2SO4 + 20H 2O <—>10(CaSO4, 2H 2O) +6H 3PO4+2HF
Filtration de la bouillie phosphorique : La filtration de cette bouillie consiste à séparer l’acide phosphorique 30% en P 2O5 du phosphogypse via un filtre rotatif. Le produit est ensuite stocké dans des bacs de décantation. La concentration : La fonction de la concentration de l’acide phosphorique est de permettre l’évaporation de l’eau pour obtenir un acide titrant 54% en P 2O5. Clarification de l’acide phosphorique concentré.
Généralités sur la silice
Définition
Voici la définition de la silice ou silicium donné par le Lexique de la Cité des Sciences et de l’Industrie: « Le silicium (symbole Si) est le principal élément chimique constitutif des roches et le plus abondant sur Terre après l’oxygène. Il contient 14 protons et 14 neutrons. Il n’existe pas à l’état libre mais sous la forme de silice (SiO2). Mêlée à d’autres éléments comme l’aluminium, la silice forme les silicates qui constituent 95 % des minéraux de la croûte terrestre. Dans l’espace, le silicium forme des grains de poussière microscopiques abondants dans certaines nébuleuses, comme celle dont est né le système solaire. Cet élément se retrouve sous forme de silicates dans les roches de la Terre et de toutes les planètes rocheuses. Certains êtres vivants exploitent la silice pour renforcer leurs structures. Les diatomées, des algues unicellulaires très abondantes dans les eaux douces et marines, l’utilisent pour fabriquer leur enveloppe protectrice. Les graminées stockent la silice dans leurs tissus, ce qui leur confère des vertus reminéralisantes pour l’organisme humain. » [3]. La silice ou dioxyde de silicium (de formule chimique SiO2) occupe, parmi les oxydes, une place exceptionnelle en raison notamment de ses propriétés cristallochimiques, de ses modes de genèse et son importance pétrographique ; la silice représente en effet plus de 60 % en masse de l’écorce terrestre. Elle existe à l’état libre sous forme cristalline ou amorphe et à l’état combiné sous forme de silicates. Outre son occurrence naturelle, ce minéral très dur, blanc ou transparent peut également être d’origine industrielle.
Propriétés physique et chimique(Si)
Forme : cristallins (cristaux très dur ou poudre micro cristalline) Couleur : Gris sombre Densité : 2,35 Point de fusion : 1420 °C Semi conducteur (pur) de l’électricité Les groupes silanols (Si-O-H) présent en surface lui confèrent leur caractère hydrophile Insoluble dans l’eau et les acides (sauf HF) et solubles dans un milieu alcalin (pH > 9).
Propriétés physique et Chimique (SiO2)
Constante diélectrique : 3,8 Résistivité volumique : 1014 à 25 °C Densité : 2,18 Indice de réfraction : 1,46 Chaleur spécifique : 750 à 25°C Coefficient d’expansion thermique : 0,5 – 0,75 à 20-1000°C Point de fusion : 1715 °C Insoluble dans l’eau et les acides (sauf HF) et solubles dans un milieu alcalin (pH > 9). Réactions chimiques SiO2 + 4HF SiF4 (g) +2H2O SiO2 + 6HF H2SiF6 + 2H2O
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Table des matières
Introduction
Partie I: Présentation générale du groupe OCP I. Présentation du groupe OCP
I.1. Historique
II. Présentation du Maroc Phosphore Jorf Lasfar
III. Présentation du laboratoire central
Partie II: Etude bibliographique
I. Généralités sur le phosphate
II. Généralités sur l’acide phosphorique
III. Généralités sur la silic
IV. Mode opératoire de différentes formes de la silice
IV.1. Détermination de la teneur en la silice par colorimétrie
IV.2. Détermination de la teneur en silice totale par gravimétrie
IV.3. Détermination de la teneur en la silice par gravimétrie (acide borique)
V. Principe de spectrophotomètre d’absorption atomique
VI. Généralités sur la validation des méthodes d’analyses
VI.1. Introduction
VI.2. Définition de la validation
VI.3. Notions statistiques
VI.4. Critères de la validation
Partie 3: Etude expérimentale
I. Détermination de la teneur en silice réactive par absorption atomique
I.1. Principe
I.2. Réactifs
I.3. Appareillage
I.4. Mode opératoire
I.5. Expression des résultats
I.6. Validation des résultats
II. Résultats et discussions
II.1. Linéarité
II.2. Fidélité
II.3. Justesse
II.4. Suivi chronologique
Conclusion
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