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UNE COLLABORATION DE ET CEZinc Jarofix39 UN GROUPE DÉTUDIANTS DE LA 39 ième PROMOTION GÉNIE CHIMIQUE DE L U. De S.

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2 UNE COLLABORATION DE ET CEZinc Jarofix39 UN GROUPE DÉTUDIANTS DE LA 39 ième PROMOTION GÉNIE CHIMIQUE DE L U. De S.

3 Plan de la présentation Survol du projet Technologies utilisées Diagrammes d écoulements et simulations Choix des équipements Analyseenvironnementale Analyse économique Conclusion et recommandations Survol du projet et objectifsSurvol du projet et objectifs Technologies utiliséesTechnologies utilisées Diagrammes d écoulements et simulationsDiagrammes d écoulements et simulations Choix des équipementsChoix des équipements Analyse environnementaleAnalyse environnementale Analyse économiqueAnalyse économique Conclusion et recommandationsConclusion et recommandations

4 SURVOL DU PROJET Problématique Bassins tn/an de Jarosite Solution: Jarofix

5 Maher Boulos Coordonnateur Nicolas Dignard Assistant SURVOL DU PROJET Distribution du groupe Martine Lanoue Environnement Bruno Jeannotte Équipements Philippe Dussault Simulation Valérie Carrier Analyse économique Hélène Boivin Suzanne Dorais Sophie Labelle Richard Labrecque Frédéric Tremblay Louis Dénommé Claudine Gagnon V. Jean-Baptiste Ugo Lapierre Martin Paquet Patrick Charest Marie-Lyn Haché Francis Lacroix Charles Lussier Yves SImard Annie Bélanger Daniel Crane Stéphanie Fontaine Élise Laroche Mireck Mételski

6 ÉconomiqueEnvironnement Équipements Simulation SURVOL DU PROJET Mandat du groupe Jarofix 39 Simulation Simuler l unité de traitement de la Jarosite Étudier linfluence des parties précédentes du procédé sur la section Jarofix Évaluer la sensibilité des paramètres dopération Obtenir et fournir les données caractérisant le procédé aux autres équipes Équipements Évaluation des alternatives technologiques Analyse de risques (HAZOP) Choix des équipements Environnemen t Bilan environnemental présent Bilan environnemental futur Choix du site Économique Déterminer les coûts et l investissement nécessaires Étudier la viabilité du projet Étudier la viabilité des options Analyse de sensibilité Fournir une recommandation

7 Plan de la présentation Survol du projet et objectifsSurvol du projet et objectifs Tecnhologies utiliséesTecnhologies utilisées Diagrammes d écoulements et simulationsDiagrammes d écoulements et simulations Choix des équipementsChoix des équipements Analyse environnementaleAnalyse environnementale Analyse économiqueAnalyse économique Conclusion et recommandationsConclusion et recommandations

8 TECHNOLOGIES UTILISÉES Table des matières Procédé CEZinc Général Lixiviation Épuration Procédé Jarofix

9 TECHNOLOGIES UTILISÉES Procédé CEZinc Grillage Électrolyse Moulage MineraiCourant Cu/CdJarositeAcide Jarosite Épuration Lixiviation Épuration Lixiviation

10 TECHNOLOGIES UTILISÉES Lixiviation Minerai grillé (1120 T/J) KMnO 4 et air Vers épuration MnO 2 Bassin de Jarosite (400 T/J) Électrolyte usé Rx Décanteur

11 TECHNOLOGIES UTILISÉES Épuration Vapeur Vers électrolyse Vers section Cu/Cd Solution impure de lixiviation Filtre à vide Électrolyte Échangeur de chaleur Filtre presse Électrolyte Poussière de Zn Sb 2 O 3 et CuSO 4 Filtre presse Filtrat Rx

12 TECHNOLOGIES UTILISÉES Procédé Jarofix Filtre à bande Décanteur Rx Rés Chaux Vers cimentation Électrolyte usé Entrée

13 Cimentation TECHNOLOGIES UTILISÉES 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

14 Plan de la présentation Survol du projet et objectifsSurvol du projet et objectifs Tecnhologies utiliséesTecnhologies utilisées Diagrammes d écoulements et simulationsDiagrammes d écoulements et simulations Choix des équipementsChoix des équipements Analyse environnementaleAnalyse environnementale Analyse économiqueAnalyse économique Conclusion et recommandationsConclusion et recommandations

15 Table des matières Retour sur les objectifs Logiciel de simulation Hypothèses Choix des unités SIMULATION Résultats Recommandations

16 SIMULATION Retour sur les objectifs ÉconomiqueEnvironnement Équipements Simulation Simulation Simuler l unité de traitement de la Jarosite Étudier linfluence des parties précédentes du procédé sur la section Jarofix Évaluer la sensibilité des paramètres dopération Obtenir et fournir les données caractérisant le procédé aux autres équipes

17 SIMULATION Logiciel Aspen Plus Logiciel étudié au cours de Design I Un des plus avancé sur le marché Bilans de matière et dénergie interdépendants Mécanique de calcul très sophistiquée Étudiants familiers avec le logiciel Mais également un des plus complexes Besoin de toutes les données pour obtenir un résultat valide Difficile didentifier les erreurs Insuffisante pour le procédé Jarofix Base de données imposante

18 SIMULATION Données de simulation Données fournies par CEZinc Diagrammes d écoulementsDébits PressionsTempératures Compositions Données manquantes Énergies de formationTempératures critiques Pressions critiquesÉquilibres de phases Forme des composés Données trouvées dans le Perrys et sur lInternet

19 SIMULATION Répartition du travail ÉpurationJarofixLixiviation Logiciel de simulation utilisé: 3 SECTIONS ASPEN PLUS

20 SIMULATION Diagramme découlement Minerai grillé (1120 T/J) KMnO 4 et air Vers épuration MnO 2 Bassin de Jarosite (400 T/J) Électrolyte usé Lixiviation

21 SIMULATION Diagramme de simulation

22 SIMULATION Choix 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 dénergie Choix entre deux types dunités (FLASH et SEP) Décanteurs: Séparateurs découlements (SSPLIT) Permet de spécifier le % de liquide présent dans les boues Spécifiés de façon à ne pas avoir de solides dans le surnageant Filtres: 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 nen tenait pas compte !!

23 SIMULATION Hypothèses 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%

24 SIMULATION Comparaison des résultats Nos résultatsDonnées CEZinc Densité de lentrée calcine Quantité de Zn vers lépuration Quantité de Zn vers Jarofix Quantité de NH 4 -Jarosite Quantité de H 3 O-Jarosite Quantité de solides vers Jarofix Densité en kg/l Quantité en kg/hr Mais comment expliquer ces résultats de simulation???

25 SIMULATION Comparaison des résultats Nos résultatsDonnées CEZinc Densité de lentrée calcine Quantité de Zn vers lépuration Quantité de Zn vers Jarofix Quantité de NH 4 -Jarosite Quantité de H 3 O-Jarosite Quantité de solides vers Jarofix Densité en kg/l Quantité en kg/hr

26 SIMULATION Difficultés rencontrés Composés non définis dans ASPEN : Toutes les Jarosites ZnSO 4 *3Zn(OH) 2 *6H 2 O ZnSO 4 *3ZnO*6H 2 O 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

27 SIMULATION Difficultés 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 Recommandations 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 ZnSO 4 *3Zn(OH) 2 *6H 2 O ZnSO 4 *3ZnO*6H 2 O etc. Se procurer des bases de données complètes

28 Plan de la présentation Survol du projet et objectifsSurvol du projet et objectifs Tecnhologies utiliséesTecnhologies utilisées Diagrammes d écoulements et simulationsDiagrammes d écoulements et simulations Choix des équipementsChoix des équipements Analyse environnementaleAnalyse environnementale Analyse économiqueAnalyse économique RecommandationsRecommandations

29 CHOIX DES ÉQUIPEMENTS Procédure générale 1- Identifier les équipements requis 2- Rechercher et obtenir linformation 3- Définir les hypothèses 4- Dresser la liste des fournisseurs 5- Choisir un fournisseur par type déquipement 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 linformation 3- Définir les hypothèses 4- Dresser la liste des fournisseurs 5- Choisir un fournisseur par type déquipement 6- Choisir et dimensionner les équipements Exemple: pompe à piston de la Jarosite

30 CHOIX DES ÉQUIPEMENTS Méthodes danalyse de risques HAZOP HAZOP Process hazard checklist Process hazard checklist Hazard surveys Hazard surveys HAZOP HAZOP HAZOP : niveau du réservoir BZS

31 CHOIX DES ÉQUIPEMENTS HAZOP: niveau du réservoir BZS MOT-CLÉ Plus Moins Aucun DÉVIATION Trop haut niveau Bas niveau d eau Pas d eau CONSÉQUENCES Débordement 1. Risque manquer d eau 2. Risque cavitation 1. Risque manquer d eau 2. Risque cavitation 3. Brûler pompe ACTIONS 1. Moteur étanche 2. Sonde de niveau 3. Puisard avec pompe 4. Débimètre sur alimen. 5. Trop-plein 1. Débimètre 2. Alarme 3. Entretien préventif 4. Sonde niveau liquide 5. Arrêt pompe bas niveau 1. Arrêt pompe à bas niveau

32 Plan de la présentation Survol du projet et objectifsSurvol du projet et objectifs Technologies utiliséesTechnologies utilisées Diagrammes d écoulements et simulationsDiagrammes d écoulements et simulations Choix des équipementsChoix des équipements Analyse environnementaleAnalyse environnementale Analyse économiqueAnalyse économique Recommandations et conclusionRecommandations et conclusion

33 ENVIRONNEMENT Table des matières Bilan des impacts environnementaux Avant Jarofix Après Jarofix Site d enfouissement Localisation Exploitation

34 ENVIRONNEMENT Bilan des impacts environnementaux (avant Jarofix) Électrolyte Jarosite Bassin 5B, 5C BZS Filtrat LiquideUNA Bassin Décantation Canal Gâteau Recyclage dans le procédé

35 ENVIRONNEMENT Bilan des impacts environnementaux (après Jarofix) Jarosite Canal Comme avant Jarofix Lavage et Filtration BZS Gâteau résidu Jarosite Site Jarofix Ruissellement Ciment Unité de traitement

36 ENVIRONNEMENT Comparaison Avant et Aprés Disposition d un résidu dangeureux AVANT Lixiviat contenant des métaux lourds AVANT APRÈS Ruissellement moins offensif APRÈS Disposition d une matière stable: Le Jarofix Cellules étanches AVANT APRÈS Infrastructures moins imposantes

37 ENVIRONNEMENT Site denfouissement CEZinc Canal de Beauharnois Site Jarofix Nord Sud EstOuest Vers Valleyfield 2 km CEZinc

38 ENVIRONNEMENT Site denfouissement Sol argileux Béton Jarofix Le site pourra ensuite être converti en parc récréatif Drains Ouest

39 Plan de la présentation Survol du projet et objectifsSurvol du projet et objectifs Description du procédéDescription du procédé Diagrammes d écoulements et simulationsDiagrammes d écoulements et simulations Choix des équipementsChoix des équipements Analyse environnementaleAnalyse environnementale Analyse économiqueAnalyse économique RecommandationsRecommandations

40 ANALYSE ÉCONOMIQUE IntroductionIntroduction Hypothèses Analyse des coûts Recommandations Transport par pipeline Transport par camion Procédé Analyse de sensibilité

41 ANALYSE ÉCONOMIQUE Hypothèses ëTëT aux dimposition = 40 % ëTëT RAM = 15 % ëDëD épréciation des bâtiments = 4 % ëDëD épréciation des équipements = 30 % ëIëI nflation = 2 % ëVëV aleur de récupération = Valeur comptable

42 ANALYSE ÉCONOMIQUE Procédé Capital total investi $Capital total investi $ Coût des équipements $Coût des équipements $ Coût d opération $Coût d opération $ Valeur présente netteValeur présente nette 5 ans $5 ans $ 25 ans $25 ans $

43 ANALYSE ÉCONOMIQUE Transport par camions Capital total investi $Capital total investi $ Coût des équipements $Coût des équipements $ Coût d opération $Coût d opération $ Valeur présente netteValeur présente nette 5 ans $5 ans $ 25 ans $25 ans $

44 ANALYSE ÉCONOMIQUE Transport par pipeline SANS dilution CECE ZI nc Vers le site denfouissement Capital total investi $Capital total investi $ Coût des équipements $Coût des équipements $ Coût d opération $Coût d opération $ Valeur présente netteValeur présente nette 5 ans $ 5 ans $ 25 ans $ 25 ans $

45 ANALYSE ÉCONOMIQUE Comparaison des coûts par tonne Transport par camions Pompage par pipeline

46 ANALYSE ÉCONOMIQUE Analyse de sensibilité Exemple: analyse sur les coûts du procédé sur 5 ans Étude faite sur 5 et 25 ans Paramètres étudiés: coût de lénergie coût des matières premières coût de la main d œuvre coût des équipements Valeur présente nette (en millions de dollars) Variation (%) Procédé sur 5 ans -20% +20% Valeur présente nette (en millions de dollars) Variation (%) Procédé sur 5 ans -20% +20% coût de lénergie coût des matières premières coût de la main d œuvre coût des équipements

47 ANALYSE ÉCONOMIQUE Analyse de sensibilité Valeur présente nette (en millions de dollars) Variation (%) Transport par camions sur 5 ans -20% +20% Valeur présente nette (en millions de dollars) Variation (%) Transport par camions sur 5 ans -20% +20% Valeur présente nette (en millions de dollars) Variation (%) Transport par pipeline sur 5 ans -20% +20% coût de lénergie coût des matières premières coût de la main d œuvre coût des équipements

48 ANALYSE ÉCONOMIQUE Recommandation Évaluer la possibilité d'effectuer le transport de la Jarosite par pipeline pipeline Tenir compte de l'achat éventuel du terrain entre l'usine et le site d'enfouissement d'enfouissement Réévaluer le dimensionnement et le type des équipements d'après les données rhéologiques réelles de la Jarosite et les conditions d opération du procédé Réévaluer le dimensionnement et le type des équipements d'après les données rhéologiques réelles de la Jarosite et les conditions d opération du procédé

49 Plan de la présentation Survol du projet et objectifsSurvol du projet et objectifs Technologies utiliséesTechnologies utilisées Diagrammes d écoulements et simulationsDiagrammes d écoulements et simulations Choix des équipementsChoix des équipements Analyse environnementaleAnalyse environnementale Analyse économiqueAnalyse économique Conclusion et recommandationsConclusion et recommandations

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