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ÉTUDE D’INGÉNIERIE PRÉLIMINAIRE POUR

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Présentation au sujet: "ÉTUDE D’INGÉNIERIE PRÉLIMINAIRE POUR"— Transcription de la présentation:

1 ÉTUDE D’INGÉNIERIE PRÉLIMINAIRE POUR
LE TRAITEMENT DE LA JAROSITE Jarofix 39 UNE COLLABORATION DE C E Z i n c ET J a r o f i x 3 9 UN GROUPE D’ÉTUDIANTS DE LA 39ième PROMOTION GÉNIE CHIMIQUE DE L ’U. De S.

2 Plan de la présentation
Survol du projet et objectifs Technologies utilisées Diagrammes d ’écoulements et simulations Choix des équipements Analyse environnementale Analyse économique Conclusion et recommandations Survol du projet Technologies utilisées Diagrammes d ’écoulements et simulations Choix des équipements Analyse environnementale Analyse économique Conclusion et recommandations

3 Jarofix Ministère de l'environnement Problématique Solution:
SURVOL DU PROJET Problématique Ministère de l'environnement Bassins tn/an de Jarosite Solution: Jarofix

4 Distribution du groupe
SURVOL DU PROJET Distribution du groupe Maher Boulos Coordonnateur Nicolas Dignard Assistant 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

5 Mandat du groupe Jarofix 39
SURVOL DU PROJET Mandat du groupe Jarofix 39 Économique Déterminer les coûts et l ’investissement nécessaires Étudier la viabilité du projet Étudier la viabilité des options Analyse de sensibilité Fournir une recommandation Environnement Bilan environnemental présent Bilan environnemental futur Choix du site Simulation 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 Économique Environnement Équipements Simulation Équipements Évaluation des alternatives technologiques Analyse de risques (HAZOP) Choix des équipements

6 Plan de la présentation
Survol du projet et objectifs Tecnhologies utilisées Diagrammes d ’écoulements et simulations Choix des équipements Analyse environnementale Analyse économique Conclusion et recommandations

7 TECHNOLOGIES UTILISÉES
Table des matières Procédé CEZinc  Général  Lixiviation  Épuration Procédé Jarofix

8 TECHNOLOGIES UTILISÉES
Procédé CEZinc Minerai Courant Lixiviation Épuration Grillage Lixiviation Épuration Électrolyse Moulage Jarosite Acide Jarosite Cu/Cd

9 TECHNOLOGIES UTILISÉES
Lixiviation Minerai grillé (1120 T/J) KMnO4 et air Rx Électrolyte usé Décanteur Vers épuration Décanteur MnO2 Rx Décanteur Rx Rx Rx Rx Décanteur Décanteur Décanteur Bassin de Jarosite (400 T/J)

10 TECHNOLOGIES UTILISÉES
Épuration Solution impure de lixiviation Électrolyte Poussière de Zn Sb2O3 et CuSO4 Rx Échangeur de chaleur Filtre presse Rx Vapeur Électrolyte Rx Filtre à vide Filtre presse Filtrat Vers électrolyse Vers section Cu/Cd

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

12 TECHNOLOGIES UTILISÉES
Cimentation Transport par bétonnière Transport de blocs coulés Pompage de la Jarosite Avec dilution Sans dilution Cimentation sur le site d ’enfouissement Pipelines Pompes à béton et à Jarosite Avec Dilution: Filtre à bandes 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

13 Plan de la présentation
Survol du projet et objectifs Tecnhologies utilisées Diagrammes d ’écoulements et simulations Choix des équipements Analyse environnementale Analyse économique Conclusion et recommandations

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

15 Retour sur les objectifs
SIMULATION Retour sur les objectifs Simulation 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 Économique Environnement Équipements Simulation

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

17 Données trouvées dans le Perry’s et sur l’Internet
SIMULATION Données de simulation Données fournies par CEZinc Diagrammes d ’écoulements •Débits Pressions •Températures Compositions Données trouvées dans le Perry’s et sur l’Internet Données manquantes Énergies de formation •Températures critiques Pressions critiques •Équilibres de phases Forme des composés

18 Répartition du travail
SIMULATION Répartition du travail 3 SECTIONS Épuration Lixiviation Jarofix Logiciel de simulation utilisé: ASPEN PLUS

19 Diagramme d’écoulement
SIMULATION Diagramme d’écoulement Minerai grillé (1120 T/J) KMnO4 et air Lixiviation Électrolyte usé Vers épuration MnO2 Bassin de Jarosite (400 T/J)

20 Diagramme de simulation

21 Choix des unités SIMULATION 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 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 n’en tenait pas compte !!

22 Hypothèses Dimensions des unités négligées
SIMULATION Hypothèses Dimensions des unités négligées Formation de certains sels négligée Taux de conversion de 100% Pertes de chaleur dans les écoulements et les unités négligées Absence de solides dans les filtrats Absence de solides dans le surnageant des décanteurs

23 Comparaison des résultats
SIMULATION Comparaison des résultats Mais comment expliquer ces résultats de simulation??? Nos résultats Données CEZinc Densité de l’entrée “ calcine ” Quantité de Zn vers l’épuration Quantité de Zn vers Jarofix Quantité de NH4-Jarosite Quantité de H3O-Jarosite Quantité de solides vers Jarofix Densité en kg/l Quantité en kg/hr

24 Comparaison des résultats
SIMULATION Comparaison des résultats Nos résultats Données CEZinc Densité de l’entrée “ calcine ” Quantité de Zn vers l’épuration Quantité de Zn vers Jarofix Quantité de NH4-Jarosite Quantité de H3O-Jarosite Quantité de solides vers Jarofix Densité en kg/l Quantité en kg/hr

25 Difficultés rencontrés
SIMULATION Difficultés rencontrés Composés non définis dans ASPEN: Toutes les Jarosites ZnSO4*3Zn(OH)2*6H2O ZnSO4*3ZnO*6H2O etc. Les unités opérationnelles manquantes Complexité accrue des calculs due aux électrolytes présents dans les solutions Modélisation des phases pour définir les écoulements dans Aspen

26 Difficultés rencontrés
SIMULATION Recommandations Difficultés rencontrés Composés non définis dans ASPEN: Toutes les Jarosites ZnSO4*3Zn(OH)2*6H2O ZnSO4*3ZnO*6H2O etc. Les unités opérationnelles manquantes Se procurer des bases de données complètes Modéliser les filtres à bandes selon leur fonctionnement Complexité accrue des calculs due aux électrolytes présents dans les solutions Modélisation des phases pour définir les écoulements dans Aspen Avoir les mécanismes réactionnels complets Avoir toutes les données opérationnelles

27 Plan de la présentation
Survol du projet et objectifs Tecnhologies utilisées Diagrammes d ’écoulements et simulations Choix des équipements Analyse environnementale Analyse économique Recommandations

28 Exemple: pompe à piston de la Jarosite
CHOIX DES ÉQUIPEMENTS Exemple: pompe à piston de la Jarosite Procédure générale - Données rhéologiques - Conditions d ’opération 1- Identifier les équipements requis 1- Identifier les équipements requis - Hydro Dynamique ltéé - Peacock inc. - John Meunier RENNEL pompe à boue modèle PSE-30 (100 HP) 2- Rechercher et obtenir l’information 2- Rechercher et obtenir l’information John Meunier inc - Estimation des données rhéologiques manquantes Caractéristiques du pipeline Pompe pour le transport de la Jarosite vers le site 3- Définir les hypothèses 3- Définir les hypothèses 4- Dresser la liste des fournisseurs 4- Dresser la liste des fournisseurs 5- Choisir un fournisseur par type d’équipement 5- Choisir un fournisseur par type d’équipement 6- Choisir et dimensionner les équipements 6- Choisir et dimensionner les équipements

29 Process hazard checklist
CHOIX DES ÉQUIPEMENTS HAZOP: niveau du réservoir BZS Méthodes d’analyse de risques Process hazard checklist Hazard surveys HAZOP HAZOP

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

31 Plan de la présentation
Survol du projet et objectifs Technologies utilisées Diagrammes d ’écoulements et simulations Choix des équipements Analyse environnementale Analyse économique Recommandations et conclusion

32 Bilan des impacts environnementaux
Table des matières Bilan des impacts environnementaux  Avant Jarofix  Après Jarofix Site d ’enfouissement  Localisation  Exploitation

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

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

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

36 Site d’enfouissement CEZinc Canal de Beauharnois Site Jarofix Nord Sud
ENVIRONNEMENT Site d’enfouissement CEZinc Canal de Beauharnois Site Jarofix Nord Sud Est Ouest Vers Valleyfield  2 km CEZinc

37 Le site pourra ensuite être converti en parc récréatif
ENVIRONNEMENT Site d’enfouissement Le site pourra ensuite être converti en parc récréatif Drains Béton Jarofix Drains Ouest Sol argileux

38 Plan de la présentation
Survol du projet et objectifs Description du procédé Diagrammes d ’écoulements et simulations Choix des équipements Analyse environnementale Analyse économique Recommandations

39 Transport par pipeline Transport par camion Procédé
ANALYSE ÉCONOMIQUE Introduction Introduction  Hypothèses Analyse des coûts Transport par pipeline Transport par camion Procédé  Analyse de sensibilité  Recommandations

40 Hypothèses Taux d’imposition = 40 % TRAM = 15 %
ANALYSE ÉCONOMIQUE Taux d’imposition = 40 % TRAM = 15 % Dépréciation des bâtiments = 4 % Dépréciation des équipements = 30 % Inflation = 2 % Valeur de récupération = Valeur comptable Hypothèses

41 Coût par tonne Coût par tonne 52 $ 46 $ Procédé (sur 5 ans)
ANALYSE ÉCONOMIQUE Procédé Coût par tonne 52 $ (sur 5 ans) Capital total investi $ Coût des équipements $ Coût d ’opération $ Valeur présente nette 5 ans $ 25 ans $ Coût par tonne 46 $ (sur 25 ans)

42 Coût par tonne Coût par tonne 177 $ 171 $ Transport par camions
ANALYSE ÉCONOMIQUE Transport par camions Coût par tonne 177 $ (sur 5 ans) Capital total investi $ Coût des équipements $ Coût d ’opération $ Valeur présente nette 5 ans $ 25 ans $ Coût par tonne 171 $ (sur 25 ans)

43 Coût par tonne Coût par tonne 135 $ 128 $
ANALYSE ÉCONOMIQUE Transport par pipeline SANS dilution Coût par tonne 135 $ (sur 5 ans) Capital total investi $ Coût des équipements $ Coût d ’opération $ Valeur présente nette 5 ans $ 25 ans $ CE ZI nc Vers le site d’enfouissement Coût par tonne 128 $ (sur 25 ans)

44 Comparaison des coûts par tonne
ANALYSE ÉCONOMIQUE Comparaison des coûts par tonne Transport par camions Pompage par pipeline Coût par tonne 177 $ (sur 5 ans) Coût par tonne 135 $ (sur 5 ans) Coût par tonne 171 $ (sur 25 ans) Coût par tonne 128 $ (sur 25 ans)

45 (en millions de dollars) (en millions de dollars)
ANALYSE ÉCONOMIQUE Analyse de sensibilité Valeur présente nette (en millions de dollars) Variation (%) 28 26 24 22 20 18 16 Procédé sur 5 ans -20% +20% 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 Valeur présente nette (en millions de dollars) Variation (%) 28 26 24 22 20 18 16 Procédé sur 5 ans -20% +20% Exemple: analyse sur les coûts du procédé sur 5 ans coût de l’énergie coût des matières premières coût de la main d ’œuvre coût des équipements

46 Analyse de sensibilité
ANALYSE ÉCONOMIQUE Analyse de sensibilité Valeur présente nette (en millions de dollars) Variation (%) 51 49 47 45 43 Transport par camions sur 5 ans -20% +20% Valeur présente nette (en millions de dollars) Variation (%) 51 49 47 45 43 Transport par camions sur 5 ans -20% +20% Valeur présente nette (en millions de dollars) 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

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

48 Plan de la présentation
Survol du projet et objectifs Technologies utilisées Diagrammes d ’écoulements et simulations Choix des équipements Analyse environnementale Analyse économique Conclusion et recommandations

49 Conclusion Jarofix 39


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