Une technologie d’élimination du tartre durable pour la production d’alumine

En l’absence d’utilisation d’inhibiteurs de tartre dans le procédé de production d’alumine, le tartre s’accumule dans l’équipement de fabrication. Cet entartrage accroît la consommation d’énergie et d’eau douce, et nécessite des opérations de détartrage qui ne sont pas sans danger et mobilisent une main d’œuvre importante. Or Solvay a conçu une technologie optimale et durable, MAX HT®, qui élimine le tartre directement à la source, réduisant par conséquent la consommation d'énergie et d'eau douce ainsi que les coûts annexes, tout en offrant aux producteurs d’alumine une solution à un problème récurrent. La technologie MAX HT® a ainsi obtenu début 2020 le label “Solution efficiente” de l’Alliance mondiale pour sa contribution rentable à la protection des populations et de l’environnement. 

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Un procédé Bayer moins polluant

L’alumine, ou oxyde d’aluminium, est extraite d’un minerai naturel, la bauxite. Elle est la principale matière première entrant dans la production d’aluminium, second métal le plus utilisé dans le monde par un large éventail d'industries, parmi lesquelles les transports, la construction, la machinerie et les biens de consommation. L’alumine de spécialité et ultra pure peut également être utilisée dans les secteurs de la céramique, des batteries, des semi-conducteurs et écrans LED.

Actuellement, l'alumine est majoritairement produite au moyen du procédé Bayer, qui consiste à mélanger la bauxite avec de la soude caustique pour obtenir une liqueur, puis à extraire l'alumine à très haute température et sous pression. Ce procédé énergivore génère une grande quantité d'émissions et une forte empreinte carbone, étant donné que de nombreux échangeurs de chaleur de grande dimension sont nécessaires pour concentrer et chauffer la liqueur afin d’extraire une quantité maximale d’alumine.

Le tartre qui se forme lorsque la liqueur est chauffée, notamment sur les tubes des réchauffeurs, pose un problème majeur, car il a pour effet de réduire le transfert de chaleur et le rendement, ou d’augmenter la consommation d'énergie et par voie de conséquence les émissions de CO2.

C'est là que l’inhibiteur de tartre MAX HT® Sodalite de Solvay entre en jeu. Il réduit la consommation d’énergie et diminue ainsi les émissions générées par le procédé de production d’alumine. Il minimise les quantités de tartre (impuretés et contaminants) produites par l’évaporateur et les réchauffeurs du digesteur utilisés dans le procédé Bayer, et optimise le transfert de chaleur, d’où son nom “Maximum Heat Transfer”. 
Utilisé dans plus de 40 usines à travers le monde, MAX HT® réduit la consommation d’énergie ainsi que les déchets acides résultant du nettoyage des réchauffeurs.

Une solution à la fois durable et rentable

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Les produits et technologies sont évalués au moyen d’une méthodologie rigoureuse avant de pouvoir recevoir le label “Solution efficiente” de la Fondation Solar Impulse”, explique Michelle Engemann,  Directrice de la durabilité pour la GBU Technology Solutions de Solvay. “Il nous a fallu démontrer que MAX HT® a un impact positif direct sur l’environnement tout au long de son cycle de vie, tout en générant des économies pour les clients.” 

MAX HT® possède ce double avantage. En améliorant le transfert de chaleur, l’évaporation et le débit, il augmente de manière significative l'efficacité énergétique et réduit les émissions de CO2 de 13 à 92 kg par tonne d’alumine produite. Il favorise également une diminution des coûts de production et de maintenance associés aux arrêts de production induits par le tartre et aux opérations de nettoyage, tout en réduisant la quantité de déchets acides de 0,9 à 2,7 kg. Ramenée à la production totale d’alumine d’une vingtaine d'usines, la réduction des émissions de CO2  estimée est comprise entre 0,54 et 3,9 milliards de kg, et atteint entre 38 et 116 millions de kg pour les déchets acides. Pour avoir un ordre de grandeur, 2Mt d’équivalents CO2 correspondent à 20% des émissions produites par la ville de Bruxelles ou environ 115.000 citoyens américains.

Michelle ajoute : “L’analyse des raffineries a fait la preuve des économies directes et indirectes réalisées par les clients, qui ont réduit leur coût de possession total.”  MAX HT® améliore également la sécurité des ouvriers des raffineries, qui, dans de nombreux cas, ne sont plus exposés aux dangers liés au nettoyage des déchets acides.

Les raffineries d’alumine chinoises brûlent dorénavant moins de charbon et ont besoin de moins d'énergie grâce à notre version améliorée du MAX HT®.

Ryan Zheng, Global Marketing Manager pour Alumina & Industrial Minerals, Mining Solutions

Une nouvelle solution pour les raffineries d’alumine chinoises

Solvay a mis au point une gamme MAX HT® spécifique pour le marché chinois, où la liqueur est légèrement différente. “Le marché chinois utilisait beaucoup plus d’énergie que nécessaire. Les raffineries d’alumine chinoises brûlent dorénavant moins de charbon grâce à notre version améliorée du MAX HT®,” explique Ryan Zheng, Directeur marketing mondial pour l'alumine et les minerais industriels au sein de la GBU Mining Solutions.

Aluminium Refineries - scaling

 

 

 

 

 

 

Légende photo : Importante formation de tartre à l’intérieur d’une canalisation

Le défi de l'élimination du tartre dans les raffineries d’alumine à travers le monde est resté sans solution jusqu’à l’invention du MAX HT® il y a 15 ans. Les échangeurs de chaleur sont désormais débarrassés du tartre, et les raffineries d’alumine réduisent leur impact environnemental en économisant chaque année des milliards de litres d’eau douce, soit une quantité suffisante pour alimenter environ 2 400 foyers aux États-Unis.

Et Solvay continue à développer des produits pour optimiser les opérations minières à travers le monde, permettant ainsi à ses clients d'améliorer leur productivité et de réduire les coûts d'exploitation tout en répondant aux enjeux économiques et environnementaux.