Laboratoire Environnement et Minéralurgie Centre National de la Recherche Scientifique UMR 7569 Institut National Polytechnique de Lorraine Inauguration de la station STEVAL entièrement rénovée Station expérimentale de valorisation des matières premières et des substances résiduaires Vendredi 13 juin 2008 14h30 Jacques Yvon - Directeur Tél. : 03 83 59 62 93 e-mail : Jacques.Yvon@ensg.inpl-nancy.fr Dossier de presse CONTACTS LEM Fabien Thomas - Directeur Adjoint Tél. : 03 83 59 62 91 e-mail : Fabien.Thomas@ensg.inpl-nancy.fr Rue du Doyen Marcel Roubault - BP 40-54501 Vandoeuvre-lès-Nancy Cedex École Nationale Supérieure de Géologie Marie-Luce Vathelot Assistante de communication Tél. : 03 83 59 64 06, e-mail : Marie-Luce.Vathelot@ensg.inpl-nancy.fr Rue du Doyen Marcel Roubault - BP 40-54501 Vandoeuvre-lès-Nancy Cedex
L inauguration de la station STEVAL Le 13 juin 2008, l École nationale supérieure de géologie inaugurera sa station expérimentale entièrement rénovée. Plus de quarante ans après sa création, les ambitions de STEVAL sont plus que jamais d actualité. Le contexte mondial de renchérissement des matières premières et de développement durable impose la nécessité de développer et de valider de nouveaux procédés de concentration de minerais, mais aussi de valoriser, de recycler, de stabiliser et d inerter des rejets industriels et des sols pollués. Le Laboratoire Environnement et Minéralurgie LEM, structure mixte de recherche CNRS et INPL, dirigé par Jacques Yvon est l opérateur principal de la station. Le défi scientifique engagé par les chercheurs et enseignants-chercheurs de cette unité de recherche est de comprendre et maîtriser les effets d échelle dans ces procédés, depuis la connaissance fine des mécanismes moléculaires, jusqu à l application industrielle. Avec ses 2000 m² de plateau technique abritant plus de 150 machines permettant d étudier les opérations unitaires de la séparation solide-solide ou solide-liquide jusqu à l échelle 1/1, STEVAL s affirme aujourd hui comme un outil de transfert sans équivalent dans le monde universitaire. Un lieu où se croisent savoir académique, problématiques industrielles, préoccupations environnementales et réglementaires, et objectifs de formation. L inauguration, en présence de personnalités politiques, industrielles et universitaires, sera l occasion d échanger sur les sujets ayant trait aux activités de STEVAL : la gestion des ressources minérales et des déchets, l enseignement du génie minéral, les partenariats recherche-industrie pour le transfert de connaissances. Vendredi 13 juin 2008 14h30 Inauguration de la Station STEVAL entièrement rénovée ENSG Bâtiment C Rue du Doyen Marcel Roubault 54501 Vandoeuvre-lès-Nancy 2
La nouvelle station : un outil ouvert vers la recherche, la formation et l'industrie Une rénovation intégrale en 2005-2007 a été entreprise afin d adapter l'architecture et les équipements aux nouveaux défis, créer un espace d'accueil pour des équipements lourds industriels et scientifiques, améliorer la lisibilité industrielle, scientifique et pédagogique. Financement dans le cadre du Contrat de Projet Etat-Région 2000-2006 : Etat Conseil Régional de Lorraine Conseil Général de Meurthe et Moselle Communauté Urbaine du Grand Nancy. 3
STEVAL Station expérimentale de valorisation des matières premières et des substances résiduaires Un pilote industriel de génie minéral unique en milieu universitaire, au carrefour du savoir académique, de la formation de haut niveau, des problématiques industrielles, des préoccupations environnementales. Un plateau technique de 2 000 m 2 avec plus de 150 équipements permettant d'étudier les opérations unitaires de la séparation solide-solide ou solide-liquide jusqu'à l'échelle 1/1. Les enjeux sociétaux et industriels valoriser et protéger les ressources en minerais, minéraux industriels, eaux développer des procédés propres et sûrs de génie minéral faire évoluer les techniques de valorisation, de recyclage, de passivation des matières résiduaires Partenariats industriels : opérateurs miniers et carriers, équipementiers, fournisseurs de réactifs, traiteurs d'eau, producteurs de rejets Les défis scientifiques Faire évoluer les techniques séparatives L'art de la séparation constitue le cœur de métier du génie minéral. A partir de mélanges très complexes comme des roches broyées, des solides agglomérés, des poudres sèches, des suspensions dans des fluides divers, des matières molles, il s agit de séparer les constituants à traiter. Champ Stérile gravitaire magnétique Taille, dureté électrique Fragmentation Séparation Propriétés Taille Densité Hydrophobie Susceptibilité magnétique Enrichi Cela nécessite à la fois de connaître les propriétés de la matière à séparer (minéralogie, cristallinité, dureté, densité, susceptibilité magnétique, conductivité, balance hydrophilehydrophobe ), et de savoir appliquer des champs de force externes (gravité, centrifuge, vibrationnel, électrique, magnétique ) en rapport avec les contrastes de propriétés, permettant in fine une partition des constituants. 4
Exemple de chaîne de traitement : broyage à boulets tri densimétrique sur spirale séparation électrostatique Les travaux de recherche effectués au LEM s'attachent à : identifier et caractériser les constituants des mélanges complexes : quel caractère diffère suffisamment d'un constituant à l'autre pour être utile à la séparation? à quelle échelle? modéliser les champs de force : quel champ de force peut être associé à ce caractère pour obtenir une séparation? comment le produire? comment contrôler sa structure? comment interagit-il avec la matière? à quel écoulement l'associer? observer et modéliser la dynamique de la séparation : comment se déplacent les constituants sous l'effet du champ de force? quels sont les temps caractéristiques? identifier et caractériser les produits de la séparation : a-t-on réellement séparé les constituants selon le caractère choisi? les constituants ont-ils les mêmes propriétés que dans le mélange? Développer de nouvelles techniques d'inertage Formuler des matrices de confinement efficaces, Contrôler la mobilité élémentaire et la tenue mécanique immédiates Evaluer la réactivité résiduelle et l'évolution à long terme Inertage en matrice cimentaire Mélangeur pilote Mélangeur industriel 5
Le parcours de la matière dans un procédé de tri Fragmentation : obtenir un état de division de la matière solide tel que les constituants à valoriser sont libérés Concasseur à marteaux La tour de concassage semi industrielle (concasseur à mâchoires, à cylindres, broyeur à boulets ou à barres) assure des granularités de l ordre de la centaine de microns, à partir de blocs de 20 cm. Les différents broyeurs de laboratoire (concasseur à mâchoires, à marteaux, à cylindre, giratoire cranté, forplex..) réduisent la granularité jusqu à 10 ou 20 micromètres. Séparation solide-liquide ou solide-solide en voie humide tirer parti des contrastes de propriétés Table à secousses Séparateur magnétique Taille : cribles vibrants, tamis, cyclonage, classificateur à vis Magnétisme-électromagnétisme : par séparateurs à aimants permanents, électroaimants, champs induits, bobine supra-conductrice à basse et haute intensité en voies sèche et humide, séparateur haut champ haut gradient Conductivité : séparation électrostatique, séparation par courants de Foucault Gravité : jigs, spirale, cyclones et table à secousse humide maîtriser les états de surface Flottation : maîtriser la balance hydrophile-hydrophobe par l'adsorption sélective de collecteurs tensioactifs. Flottation en cellule ou en colonne, teschniques de réactionséparation. 6
Banc de cellules de flottation Colonnes de flottation Coagulation-floculation : écranter les répulsions électrostatiques et établir des pontages entre particules pour les agglomérer et les décanter Echantillonnage : contrôler et étudier la matière au cours de sa transformation Echantillonneur solide en continu Tout au long du parcours, il est possible d échantillonner en ligne, en voie sèche ou humide. Traitement des eaux de procédé : garantir des rejets propres Pilote de traitement des eaux de procédés par coagulation-floculation, décantation, filtration 0,5 m 3 /h dans le respect de la réglementation En fin de parcours une station de traitement des eaux de procédés (5 m3) permet le traitement sur place des co-produits secondaires des essais afin de rejeter des effluents aux normes réglementaires. Des études spécifiques de traitement des eaux sont également possibles. Les solides sont renvoyés aux commanditaires des études qui se chargent de leur élimination 7
Le Laboratoire Environnement et Minéralurgie est un laboratoire de l'école Nationale Supérieure de Géologie de Nancy. À propos de l École nationale supérieure de géologie L ENSG est la seule grande école française dans son domaine de compétences : les Géosciences. Ses domaines d excellence et ses débouchés se trouvent dans les activités où il est nécessaire d avoir une bonne compréhension de la composition, de la structure et du fonctionnement de notre milieu physique naturel, c est-à-dire pour l essentiel : - le génie du sol et du sous-sol (matières premières du génie civil, implantation et fondations d ouvrages, stockages...), - les ressources minérales et énergétiques (prospection des gisements, exploitation, valorisation des matières brutes, recyclage...), - l eau (ressources, aménagements et gestion, traitement...), - la protection de l environnement (risques naturels, pollutions industrielles, traitement des déchets, recyclage, stabilisation et stockage...). L ensemble des moyens humains et matériels d enseignement et de recherche au cœur duquel se trouve l ENSG fait de Nancy l une des grandes capitales européennes dans le domaine des Géosciences. Les nombreuses relations internationales qui en découlent sont à la mesure des défis pédagogiques et d insertion professionnelle du 21e siècle auxquels l école se doit de répondre. Issue de l Institut de Géologie Appliquée fondé en 1908, l ENSG est devenue École Nationale Supérieure d Ingénieurs en 1948. Elle dépend du Ministère de l Enseignement Supérieur et de la Recherche. C est une des écoles fondatrices en 1971 de l Institut National Polytechnique de Lorraine, qui comprend six autres écoles d Ingénieurs et une école d Architecture. Située au coeur de l Union Européenne, près de Nancy, elle forme en trois ans des ingénieurs généralistes ayant des connaissances approfondies en géosciences. Les activités des ingénieurs issus de l ENSG s exercent au sein d entreprises à vocation industrielle et de conseil, d administrations et collectivités territoriales, d établissements publics de recherche et d enseignement supérieur. 8