AKW Equipment and Process Design: Silica Sand Processing Plant

Production de sable pour la verrerie et la fonderie

Usine de Traitement de Sable de Silice

Après l’eau, le sable est la matière première naturelle la plus consommée au monde. Le sable n’est pas seulement nécessaire dans le BTP ou pour les routes, mais aussi pour la production du verre, pour les cosmétiques ou les écrans de smartphones. La demande dépasse de loin les ressources naturelles. Depuis plus de 60 ans, AKW Equipment and Process Design, l’un des principaux spécialistes du traitement des minerais par voie mécano-humide avec des technologies innovantes , permet de traiter et de valoriser différents types de sable pour les applications industrielles .

L’industrie du verre a besoin d’un sable dit « siliceux » en raison de sa teneur élevée en silice, et donc des propriétés physiques haute performance . Il doit-être aussi exempt de certaines impuretés tel que le Fe2O3, Al2O3, TiO2 et avoir un fuseau granulométrique précis . Ce type de sable est un composant essentiel dans la fabrication de divers types de verre, notamment le verre flotté, le verre d’emballage, la fibre de verre et les produits en verre spécial.

Dans ce cas, un exemple de projet industriel de sable siliceux récemment mis en service sera présenté.

Faits marquants

Début du projet	01/2020
Montage	11/2020
Mise en service	04/2021

Capacité de l’usine

Sable de verrerie	60 Tonne par heure
Sable de fonderie	60 Tonne par heure

Granulométrie

Sable de verrerie	0 – 20 mm
Sable de fonderie	0 – 20 mm

Situation

Notre client tunisien est impliqué dans la production de verre . Afin de couvrir tous les besoins du marché local et d’exporter vers l’Afrique du Nord et l’Europe du Sud, le client nous a contacté pour concevoir une installation de lavage de sable siliceux permettant de produire différentes qualités de sable pour servir diverses applications industrielles, en particulier la production de verre.

Dans le but de maîtriser la qualité des entrants pour la production de verre et de garantir la fiabilité des matériaux finis , les études préliminaires se sont portées d’abord sur la composition de différents échantillons d’entrants ( pour ce projet 6 échantillons différents ) . Nous avons effectué des essais pilotes dans notre centre technique en Allemagne . En conséquence, nos services techniques ont été en mesure de définir un process et un design approprié à l’application du client. Le but étant de traiter ses entrants de la manière la plus efficace et de maximiser le rendement global du processus.

Dans le traitement du sable de verre, il est important que le fuseau granulométrique soit conforme aux norme en vigueur . Nos hydrocyclones et cribles de classification fine nous permettent d’atteindre ces résultats . Il est aussi nécessaire de retirer tout type de polluants et en particulier d’oxyde de fer Fe2O3, d’oxyde d’aluminium Al2O3 et de dioxyde de titane TiO2, tout en sauvegardant sa teneur en en SiO2 . Des classificateurs densimétriques et des systèmes de séparation magnétique sont utilisés pour cela . Dans ce projet en particulier , le client a demandé la possibilité de produire du sable de fonderie pour couvrir les besoins du marché local avec une fraction granulométrique spécifique et une quantité limitée de fines (-100 µm <4%).

Ainsi, AKW Equipment and Process Design a fourni avec succès l’ensemble de l’installation sur une base clé-en-main : équipements de traitement, charpente métallique, bandes de transport, tuyauterie, câblage et automatisme. Les travaux de génie civil ont été réalisés par l’entrepreneur local selon les plans préparés par AKW Equipment and Process Design.

Description du Procédé

Nous avons conçu pour ce projet une supervision permettant de produire plusieurs types de sable . un sable de verre de qualité A, d’un fuseau compris entre 100 et 800 µm avec une teneur en Fe2O3 de 250 ppm, un sable de verre de qualité B, d’un fuseau compris entre 100 et 800 µm avec une teneur en Fe2O3 de 500 à 550 ppm, pour la production de verre creux coloré.
Pour les applications de fonderie, un autre programme permet de produire du sable avec un fuseau entre 100 et 350 µm .

Production de sable de qualité A et B

Pour la production de sable de verrererie de qualité A, le matériau commence son processus par un pré-criblage pour éliminer les matériaux grossiers (> 4 mm) afin de protéger la durée de vie et l’efficacité des équipements de traitement en aval. La fraction de matériau < 4 mm est dirigée vers un hydrocyclone AKA-VORTEX pour un déschlamage, puis vers des cellules d'attrition à haute performance AKA-TRIT, où elle subit un traitement de surface mécanique. Un criblage fin permet d’obtenir une coupure précise à 0,8 mm : c’est notre AKA-SCREEN qui réalise cette opération. La produit grossier ainsi généré (0,8 - 4 mm) est mis en stock . Un hydrocyclone à fond plat AKA-VORTEX est utilisé pour une nouvelle étape de déchlamage pour obtenir une pulpe conforme pour être acheminé vers les spirales AKA-SPIN. Cette étape permet par densité l'élimination d'une fraction lourde contaminée par le Fe2O3. Un essoreur pour le traitement final du sous-produits et un autre essoreur pour le traitement final du produits (100 - 800 microns) sont installés comme dernière étape de traitement avant mise en stock.

Pour produire du sable de verrererie de qualité B, le process reste la même, à l’exception des cellules d’attrition AKA-TRIT qui ne sont pas nécessaires car les exigences en matière de teneur en Fe2O3 sont moindres.

Production de Sable de Fonderie

Pour la production de sable de fonderie, le process reste le même, mais les spirales AKA-SPIN ne sont plus nécessaire . Un classificateur AKA-SIZER est installé en amont pour effectuer une coupe précise à 350 µm. Pour le sable de fonderie , les cellules d’attrition AKA-TRIT sont nécessaires afin d’éliminer les argiles restées sous forme de gangue sur les grains de sable qui sont indésirables dnas les usines de fonderie. Ces argiles libérées dans la pulpe seront recupérées par cyclonage .

Pour la production de sable de fonderie, le process reste le même, mais les spirales AKA-SPIN ne sont plus nécessaire . Un classificateur AKA-SIZER est installé en amont pour effectuer une coupe précise à 350 µm. Pour le sable de fonderie , les cellules d’attrition AKA-TRIT sont nécessaires afin d’éliminer les argiles restées sous forme de gangue sur les grains de sable qui sont indésirables dnas les usines de fonderie. Ces argiles libérées dans la pulpe seront recupérées par cyclonage .

Produits Sortant

Sable de verrerie	Sable de Fonderie
0.1 – 0.8 mm	0.1 – 0.35 mm

Composition chimique
		Produit Sortant (Produit Sable Verrier)
	Entrant (Alimentation )	Qualité A	Qualité B
SiQ2	98.80 %	99.60 %	99.50 %
Fe203	0.12 %	0.025 %	0.050 %
AI203	0.27 %	0.10 %	0.18 %

Recyclage des eaux de process

Il existe différentes façons de recycler l’eau de traitement, soit par des lagunes, soit par des bassins de sédimentation, soit par des clarificateurs (AKA-SET).

Dans le cadre de ce projet, pour la gestion des eaux de process le client a opte pour des bassins de sédimentation compacts (au total 2 bassins, l’un en fonctionnement et l’autre en attente). Les bassins sont dimensionnés par l’équipe d’AKW Equipment and Process Design et généralement construits en béton par le client sur la base des plans fournis par AKW Equipment and Process Design, ce qui se traduit par une longue durée de vie pour un faible investissement.

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