Augmentation de la production, diminution de l’intensité énergétique, des coûts de production et de l’empreinte environnementale, stabilisation de la combustion, réduction des arrêts non planifiés et des coûts d’entretien sont des énoncés maintenant utilisés par les gestionnaires et les propriétaires des Sables Olimag à Thetford Mines, et cela depuis la conversion de l’alimentation de leur four rotatif à l’huile usée vers le gaz naturel.
Cette entreprise québécoise fondée en 1986 est devenue un important fabricant d’abrasif pour le sablage au jet de sable. Olimag, nom issu des mots olivine et magnésium, fabrique aussi des sables réfractaires utilisés par des aciéries dans plusieurs pays. De plus, elle produit des sables spécialisés utilisés, entre autres, comme coulis de scellement pour étancher les puits d’eau profonde.
Cherchant constamment à améliorer la qualité de ses sables afin de répondre aux besoins spécifiques de différents secteurs d’activités, Olimag a investi dans la conversion d’un four rotatif au gaz naturel, l’élément clé pour la production de sables de qualité.
Extension de réseau à Thetford Mines : pour un accès au gaz naturel
L’utilisation de l’huile usée occasionnait de sérieux problèmes d’opération, d’entretien et de gestion. Les propriétés de ce combustible n’étant pas constantes, le maintien d’une stabilité de combustion s’avérait impossible à obtenir, ce qui entrainait un manque de contrôle et, par conséquent, une diminution de la qualité des produits ainsi que des arrêts fréquents.
Une réflexion s’est alors engagée pour changer de combustible : mazout lourd, anthracite, coke de pétrole, lequel choisir. Leurs désavantages opérationnels et environnementaux décourageaient les propriétaires de l’entreprise. Des investissements majeurs auraient alors été requis, soit pour la manutention, l’entreposage et le conditionnement de ces combustibles. Le chauffage de réservoirs de mazout lourd, le pompage et l’atomisation rendaient cette option onéreuse. L’acquisition d’un broyeur à boulets et ses coûts d’opération et d’entretien élevés éliminaient le choix du charbon et de coke de pétrole. L’impact environnemental des combustibles solides sur les gaz à effet de serre et la pollution atmosphérique occasionnée par le soufre, les particules et les oxydes d’azote allaient contre les principes et les convictions d’Olimag.
Les gestionnaires d’Olimag ainsi que les gens d’affaires de la région de Thetford Mines se sont donc mobilisés afin que Gaz Métro prolonge le réseau gazier dans cette région. Le gaz naturel représentait la meilleure source d’énergie pour répondre aux besoins économiques et environnementaux des entreprises régionales, de la petite PME à la multinationale.
Le gaz naturel : gage d’efficacité
Le gaz naturel offre plusieurs avantages pour satisfaire les besoins thermiques des procédés industriels. La simulation dynamique des fluides supporte le concepteur et permet d’optimiser le transfert de chaleur entre l’écoulement des gaz chauds et les produits à traiter. Il est possible d’obtenir une température de flamme ainsi qu’une configuration, une longueur et un volume adéquats pour optimiser la radiation dans une plage voulue. La conception des équipements et des contrôles devient aisée. En ce qui concerne le four rotatif chez Olimag, le choix du brûleur et de ses composantes maximise les vitesses d’écoulement, les pressions d’air et de gaz, et la plage de température tout au long du four. Le contrôle d’émissivité de la flamme ajuste la température en fonction de la granulométrie des sables.
Les transferts thermiques avec les produits à traiter sont alors maximisés tout en assurant la longévité des réfractaires qui isolent le four rotatif. Lorsque la conception est déficiente, la haute température requise pour la calcination représente un défi pour les opérateurs de fours rotatifs comme ceux utilisés dans la fabrication de ciment et de chaux. Des anneaux peuvent se former à l’intérieur des fours rotatifs, lesquels sont la conséquence de produits en fusion qui se solidifient et s’accumulent à des endroits précis au périmètre de la paroi. Ces anneaux colmatent le four, car ils empêchent la matière à traiter de circuler à l’intérieur du four rotatif. Des arrêts non prévus sont requis pour désengorger le four en cassant les anneaux solidifiés à l’aide d’un marteau-piqueur. Le choix du gaz naturel jumelé à une reconfiguration de la circulation d’air et de la turbulence à l’intérieur du four rotatif évite cette formation d’anneaux de colmatage.
Qualité du produit grâce au gaz naturel
Le sable à jet est produit grâce à un traitement thermique au gaz naturel soumis à des températures avoisinant les 2 300 °F. La matière première est alimentée en continu dans un four rotatif. Le traitement thermique à haute température fusionne et céramise les particules. Le sable à jet ainsi produit possède des qualités mécaniques recherchées, dont une très grande résistance à l’impact ainsi qu’une configuration géométrique adéquate pour son utilisation comme abrasif. Pour les sables réfractaires, le traitement thermique appliqué à la matière première et aux additifs ajoutés lui confère les qualités mécaniques et chimiques recherchées par les fonderies.
Résultats concrets : augmentation de la production et réduction des GES
Depuis la conversion du four rotatif en 2013, les résultats obtenus confirment que le gaz naturel a été un choix judicieux. Tout d’abord, le nouveau brûleur au gaz naturel et ses contrôles améliorés ont permis une augmentation de la production de plus de 23 % en termes de tonnes produites par jour. Ce nouveau brûleur a aussi permis de baisser l’intensité énergétique de 5,7 % en termes de gigajoule par tonne produite. La réduction de gaz à effet de serre s’élève à 24 % grâce au gaz naturel.
Avec la stabilité du prix et la forte compétitivité du gaz naturel ainsi que les nombreux avantages opérationnels et environnementaux de cette source d’énergie, Olimag se trouve dans une position très avantageuse.
Guy Desrosiers, ing., CEM, CMVP
Groupe DATECH
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