Rapport Broyage [PDF]

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Remerciements Louange à ALLAH seul, que ses bénédictions soit sur notre seigneur et maître Mohamed et sur les siens. Au terme de mon stage de formation, mes sincères remerciements vont à l’endroit de tous ceux dont l’intervention au cours de ce stage, a favorisé son aboutissement. Mes sincères remerciements à M.MOUMEN mon encadrant de stage, pour son accueil chaleureux, et pour leur aide et leur soutien pertinent durant la période de stage. Tous mes remerciements et mes respects à mon professeur M.CHHEN pour son suivi et ses remarques avisées qui m’ont guidées dans la réalisation de ce travail. Je tiens également à exprimer mes sincères remerciements à l’ensemble du personnel du service phosphorique, notamment aux employés de la salle de contrôle pour leur aide continue durant mon stage. Mes remerciements les plus sincères vont également aux personnes qui m’ont aidé de près ou de loin à réaliser ce projet et qui ont apporté leur soutien continu

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Rapport de Stage

Liste des figures: Figure 1: Organigramme du groupe chérifien des phosphates ... Error! Bookmark not defined.

Figure 2 : Organigramme des différents départements de Maroc Phosphore1Error! Bookmark not defi Figure 3 : Schéma du procédé de fabrication ........................... Error! Bookmark not defined.4 Figure 4: Schéma de l’unité de broyage ..................................................................................... 14 Figure 5: Schéma de l’unité de réaction ..................................................................................... 15 Figure 6: Schéma de l’unité de filtration .................................................................................... 17 Figure 7: Schéma de l’unité de Concentration ............................................................................ 19 Figure 8: Schéma de la Trémie ................................................... Error! Bookmark not defined. Figure 9: Blocs OPS ................................................................... Error! Bookmark not defined. Figure 10: Les 7 étapes de résolution des problèmes ................................................................. 30 Figure 11: Courbe gaussienne .................................................................................................... 31 Figure 12: Compréhension du système de fonctionnement ........................................................ 33 Figure 13: Principe d’analyse des 5 pourquoi ............................................................................ 34

Figure 14 : Evolution de la granulométrie>1,18 mm au cours de l’année 2015Error! Bookmark not de

Figure 15: Evolution de la granulométrie>0,589 µm au cours de l’année 2015Error! Bookmark not de

Figure 16 : Evolution de la granulométrie >0,147µm au cours de l’année 2015Error! Bookmark not d Figure 17: Schéma de principe et de fonctionnement d’atelier ......... Error! Bookmark not defined. Figure 18: Diagramme Ishikawa ................................................. Error! Bookmark not defined. Figure 19: Application du logiciel Minitab 16 ........................... Error! Bookmark not defined. Figure 20: Les 5 pourquoi ........................................................... Error! Bookmark not defined. Figure 21: Carte de contrôle 1 de la granulométrie>1,18 mm ... Error! Bookmark not defined. Figure 22: Carte de contrôle 2 de la granulométrie >0,589 µm.................................................. 45 Figure 23: Carte de contrôle 3 de la granulométrie >0,147 µm.................................................. 46 Figure 24: Courbe d’effet par rapport au 1er facteur......................................................................... 47 Figure 25: Courbe d’effet par rapport au 2em facteur ........................ Error! Bookmark not defined. Figure 26: Courbe d’effet par rapport au 3em facteur ........................ Error! Bookmark not defined.

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Rapport de Stage

Liste des tableaux : Tableau 1: Fiche technique de l’OCP……………………….…………………………11 Tableau 2: Les fluides utilisés lors de l’étape de filtration….…………………………18 Tableau 3: Paramètres de marche……………………….…….………………………..24 Tableau 4: Présentation des types de la charge broyante……..………………………..25 Tableau 5: Fixation des objectifs.....................................................................................32 Tableau 6: Résultats de l’étude de capabilité.................................................................. 38 Tableau 7: les pourcentages de la granulométrie............................................................42 Tableau 8: Les résultats du test de normalité..................................................................47 Tableau 9: Les niveaux (max et min) de chaque facteur................................................49 Tableau 10: Matrice d’expérience..................................................................................49 Tableau 11: Les effets de chaque facteur.......................................................................50

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Rapport de Stage

Liste des abréviations :  ACP

: Acide phosphorique

 CAP

: Concentration de l’acide phosphorique

 Cp

: Indice de capabilité procédé

 Cpk

: Indice de déréglage

 OPS

: Système de production d’OCP.

 PC

: Maroc Chimie

 PI

: Infrastructures de Safi

 PPI

: Maroc Phosphore I

 PM II

: Maroc Phosphore II

 QMP

: Qualité maitrise des procédés

 Sigma

: Ecart type des mesures

 TI

: Tolérance inférieure

 TS

: Tolérance supérieure

 AF

: Acide faible

 AM

: Acide moyen

 AF

: Acide fort

 LSC

: Limite supérieure de contrôle

 LIC

:Limie inférieur de contrôle

 DPP

: Département production phosphorique

 CSP

: Carte de contrôle par variables

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Rapport de Stage

Sommaire : Remerciements ...................................................................................................................

1

Liste des figures.................................................................................................................

2

Liste des tableaux..............................................................................................................

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Liste des abréviations....................................................................................................... .

4

Sommaire........................................................................................... ...............................

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Introduction générale ................................................................................................... ....

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CHAPITRE 1 : Généralité sur l’unité d’accueil ..............................................................

8

Introduction : .......................................................................................... ..........................

9

I. 1.

Présentation du groupe OCP................................................................................

9

A propos du phosphate..........................................................................................

9

1.1 Définition .............................................................................................................. 9 1.2 Utilisation ............................................................................................................

9

1.3 Les phosphates marocains : ..................................................................................

9

2.

Présentation du groupe OCP ...............................................................................

3.

Statut juridique de l’OCP : ................................................................................... 10

4. Organisation : .......................................................................................................

10 10

5. Les entreprises en partenariat ................................................................................ 11 6. Fiche technique de l’OCP .................................................................................... 11 7. Stratégie OCP ...................................................................................................... 11 II.

la compagnie industrielle de Safi ......................................................................... 1.

12

Présentation du pôle chimie ................................................................................ 12

2. Les ateliers de la division Maroc phosphore II ................................................... 12 Conclusion : ................................................................................................................ ....... 12 CHAPITRE 2 : procédé de fabrication d’acide phosphorique .......................................... 13 1. Broyage: ............................................................................................................... 2.

14

Réaction: ......................................................................................................... ...... 15

3. Filtration: ............................................................................................................... 16 4.

Concentration: ...................................................................................................... 19

5. Clarification et stockage : ..................................................................................... 20

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Rapport de Stage Conclusion : ................................................................................................................ ..20 Présentation de la problématique du stage ....................................................................21 Introduction : ........................................................................................ .........................22 I. Caractéristiques des différents équipements de l’unité de broyage..................22 1. Présentation de l’unité de broyage.....................................................................22 2. Capacité du broyeur et la quantité produite ....................................................23 3. Paramètres de marche......................................................................................23 4. Matières premières............................................................................................24 5. Les équipements de la chaine de broyage........................................................24 a) Latrémie.......................................................................................................24 b) Le broyeur....................................................................................................25 c) La fosse........................................................................................................26 II. Asservissements et régulation.......................................................................... 1. Généralités............................................................................................ 2. Définitions............................................................................................ 3. But de la régulation............................................................................... 4. Constituants d’une chaine de régulation................................................ 4.1-Le capteur............................................................................................ 4.2-Le transmetteur................................................................................. 4.3- Le régulateur..................................................................................... 5. Principe de fonctionnement.................................................................... CHAPITRE 3 : La mise en œuvre d’un système qualité selon la démarche QMP........27 I. Problématique.....................................................................................................28 1. L’outil de qualité Maitrise des procédés............................................................28 2. Qu’est-ce qu’un OPS ?.......................................................................................29 II. Méthodologie de travail......................................................................................30 1. Les 7 étapes de résolution de problèmes......................................................30 CHAPITRE 4 : La mise en application de la démarche QMP sur la granulométrie .....35 Introduction........................................................................................................36 I. Application de la démarche QMP......................................................................36 1. Identification du problème...........................................................................39 2. Fonctionnement normal du système............................................................40 a) Diagramme Ishikawa.....................................................41 3. Fixation de l’objectif....................................................................................42 4. Analyse des causes racines...........................................................................43 5. Actions et contres mesures...........................................................................44 6. Vérification des résultats..............................................................................44 a) Carte de contrôle……………………………………….....44 b) Interprétation de Carte de contrôle………………..............46 7. Verrouillage et généralisation………………………………………....48 Conclusion : ..............................................................................................................53

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Rapport de Stage

Introduction générale La production d’acide phosphorique est, dans le monde entier, considérée comme un baromètre de l’activité industrielle en générale. Aussi bien pour les pays fortement industrialisés que pour ceux en voie de développement. Le Maroc est parmi les pays producteurs d’acide phosphorique qui essaye d’améliorer la qualité de son produit en jouant sur plusieurs techniques, le broyage du phosphate est considéré parmi ces techniques. Le broyage du phosphate est une étape très importante, c’est pour cela qu’elle doit être parfaite, pour avoir une bonne granulométrie. Et pour que le produit fini soit conforme il faut améliorer les facteurs qui peuvent influencer sur cette étape .Notre objectif est d’améliorer la granulométrie de la pulpe sortante du broyeur au sein du service phosphorique au MP2.

Le premier et le deuxième chapitre de cette étude consiste à faire une présentation d’unité d’accueil ainsi qu’une description du procède de fabrication d’acide phosphorique. Le troisième chapitre sera consacré à l’étude générale du broyage de phosphate en prenant compte de tous ses spécifications afin de s’approcher à l’intérêt de la problématique. Le quatrième chapitre englobe les causes racines du problème ainsi leurs actions d’amélioration.

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Rapport de Stage

CHAPITRE 1 : Généralités sur l’unité d’accueil.

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Rapport de Stage I.

Présentation du groupe OCP : 1. A propos du phosphate : 1.1. Définition :

Le phosphate est un oligo-élément naturellement présent dans la nature et indispensable à la vie. C’est une molécule composée de 3 atomes d'oxygène et un de phosphore, il représente un élément essentiel à la prolifération de la vie végétale et animale sur terre et il fait partie d'un cycle sans fin. Le phosphate est au départ présent sous forme de roche (ou sédiment), ce phosphate est alors utilisé par les végétaux qui composent la flore qui l'entoure, puis ces végétaux retourne à l'état de poussière comme toutes vie. Le cycle phosphatique est une boucle qui tourne à l'infini c'est un circuit fermé. Mais l'homme a volontairement bouleversé cette équilibre si parfait en utilisant cet élément pour des fins commerciales et en déréglant ainsi le précieux circuit. 1.2. Utilisation : Le phosphate est extrait sous forme minérale pour être commercialiser pour différant usage: 

L’Agriculture: -L'activité agricole use et abuse du phosphate élément nécessaire à la vie il est utilisé pour pousser le rendement des récoltes (logique puisque le phosphate est un des carburant de la vie végétale)



L'industrie et l'usage domestique: - Matière première peu couteuse le phosphate à plusieurs usages dans le monde. Il est utilisé le plus couratant sous la forme de lessive et autre produit détergeant (lessive pour lave-vaisselle). Cette utilisation est l'une des plus grandes sources de dérèglement du cycle dans le monde. Le phosphate a des propriétés détachantes et très intéressantes pour l'industrie des lessives (il permet aussi de faire briller la vaisselle...)

1.3.Les phosphates marocains : Les réserves marocaines en phosphates, constituent l’une des principales ressources minières du Maroc, Elles représentent près de 75% des réserves mondiales identifiées et se distinguent, en plus, par leur richesse exceptionnelle en phosphore et par leur proximité relative par rapport aux ports d’embarquement. La production des phosphates s’élève à peu près à 21 million de tonnes de phosphate marchand dont près de la moitié de la production est destinée à la transformation chimique locale pour la fabrication d’acide phosphorique et d’engrais phosphatés. Les 4 principaux bassins phosphatés marocains sont :  OuladAbdoun  Maskala  Gantour, dans la méséta marocaine  Oued eddahab dans le sud. 9

Rapport de Stage

2. Présentation du groupe OCP : Crée en 1920, le groupe office chérifien des phosphates joue un rôle très important sur les plans économique et social du pays, cette importance est vue à travers ses ressources de revenues, les emplois qu’il offre, sa contribution au développement social des régions de l’état, et sa contribution à l’établissement semi-public à caractère industriel et commercial, doté d’une organisation lui permettant d’agir avec la même souplesse qu’une grande entreprise. Il assure l’exploitation des ressources nationales phosphatiques dont les réserves reconnues actuellement sont évaluées à environ 70 millions de même il commercialise annuellement plus de 13 millions de tonnes de phosphates à travers le monde.

3. Statut juridique de l’OCP : L’OCP a été constitué sous la forme d’un organisme semi-publique sous contrôle de L’ETAT. Il fonctionne ainsi comme une société dont le seul actionnaire est l’état Marocain, appliquant les méthodes de gestion privée, dynamique, souple et efficace vu le caractère de ses activités industrielles et commerciales, il est dirigée par un Directeur Général nommé par DAHIR, le contrôle est exercé par un conseil d’administration présidé par le premier ministre. Sur le plan fiscal, elle est inscrite sur le registre de commerce soumisà la même obligation que d’autres entreprises privées. Sur le plan financier ; entièrement indépendante de celle de l’état. Toutes les années, le groupe établit son bilan, son compte d’exploitation et ses prix de revient. Chaque année le Groupe, participe au budget de l’Etat par le versement des dividendes. La gestion du personnel est régie par le statut du mineur du 1er janvier 1973. Ce statut a été élaboré en conformité avec le DAHIR n° 16007 du 24 décembre 1960 sur le statut des entreprises minières au MAROC. Les structures actuelles ont été modifiées par le document 716 du 1/1/1971 signé par le Directeur Général du Groupe OCP est d’environ 22677 dont 725 ingénieurs.

4. Organisation :

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Rapport de Stage Figure 1 : Organisation du groupe chérifien des phosphates

5. Les entreprises en partenariat :  CERPHOS : C’est le Centre d’Etude et Recherche des Phosphates Minéraux, doté d’un laboratoire et d’unités d’essais pilotes.  MARPHOCEAN : Entreprise Maritime spécialisée plus particulièrement dans le transport d’acide phosphorique.  SOTREG : (Société des Transports Régionaux) comme son nom l’indique, elle assure le transport des agents O.C.P.

6. Fiche technique de l’OCP :

Tableau 1 : Fiche technique de l’OCP

7. Stratégie OCP :  Leur mission : Assurer dans le temps la meilleure valorisation des ressources en phosphate du Royaume dans le respect de leurs responsabilités sociétales et environnementales  Leur vision : Asseoir et affirmer leur leadership mondial sur l’industrie pour gérer au mieux le cycle du phosphate.  Les leviers :  Développer une surcapacité dans la roche et flexibiliser le mode de production  Accroître les capacités d’extraction  Diminuer les coûts de production et de logistique  Sécuriser les débouchés et maximiser la rentabilité  Piloter de manière intégrée le commercial et l’industriel  Développer les capacités chimiques au travers de partenariats  Sécuriser les approvisionnements en MP

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Rapport de Stage II.

la compagnie industrielle de Safi : 1. présentation du pôle chimie :

Après la mise en service en 1965 de l’usine Maroc Chimie, des efforts ont été menés depuis le début des années 70, aboutissant progressivement à la construction des usines Maroc Phosphore I et Maroc Phosphore II dans la même ville. Le dit complexe est situé au sud-ouest à 9Km de la ville de Safi. Cet emplacement est justifié l’approvisionnement en phosphate brut à partir de Youssoufia et Bengruir ainsi qu’ (une ligne ferroviaire avec le port de Safi. La proximité de la côte atlantique pour l’utilisation de l’eau de mes en tant que fluide de réfrigération.

Figure 2 : Organigramme des différents départements de Maroc Phosphore.

2. Les ateliers de la division Maroc phosphore II :       

Atelier énergie et fluides : Une station de traitement d’eau douce de 1. 000 M3/h. Une station de pompage d’eau de mer de 18. 000 m3/h. 3 groupes turboalternateurs (total 43.3 MW). Atelier sulfurique : Une unité de fusion et filtration de soufre de capacité 536 T/h. 4 lignes de production d’acide sulfurique de capacité unitaire 1. 500 T MH/J utilisant le procédé Polimex.  Atelier laverie:  4 lignes pour le lavage du phosphate brut de capacité unitaire 2160Tsec/jour selon le procède suivant :  Atelier phosphorique :  3 lignes de production d’acide phosphorique de capacité unitaire 500 T P2O5/J utilisant le procédé Nissan.  1 lignes de production d’acide phosphorique de capacité unitaire 300 T P2O5/J utilisant le procédé Rhône- Poulenc. Conclusion : A la fin de ce chapitre on peut conclure que l’OCP est un groupe industriel mondial qui joue un rôle indispensable à l’économie nationale. 12

Rapport de Stage

CHAPITRE 2 : procédé de fabrication d’acide phosphorique

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Rapport de Stage I.

Introduction :

L’objectif de ce chapitre est d’entamer le procédé de fabrication d’acide phosphorique afin de bien maitriser mon sujet de stage. Le procédé de fabrication d’acide phosphorique :

Figure 3 : Schéma du procédé de fabrication

1. Broyage : Le broyage a pour but l’augmentation de la surface d’attaque du minerai, la réaction chimique est d’autant plus facile que la surface offerte aux réactifs est plus grande. Le broyage est donc une opération généralement nécessaire. Le broyage du phosphate pour la fabrication d’acide phosphorique présente une importance particulière en effet :  un broyage insuffisant, conduit à une attaque très difficile, un temps de réaction très élevé et un rendement plus bas.  un phosphate sur broyé conduit au contraire à un degré de décomposition plus élevé, et provoque une attaque très poussée, ce qui permet d’augmenter la température et d’obtenir un semi hydrate plus stable. Mais le véritable but de broyage est d’obtenir une granulométrie bien définie entre 1,18 mm et 147µm.

Figure 4 : Schéma de l’unité de broyage

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Rapport de Stage 2. Réaction:

Figure 5 : Schéma de l’unité de réaction On obtient l’acide phosphorique depuis une réaction globale qui se manifeste au cours du circuit de fabrication : Ca10(PO4)6F2+ 10 H2SO4+ 20 H2O ==========> 6 H3PO4+ 10 CaSO4,2H2 O + 2 HF

Le phosphate stocké dans le silo est transporté vers le pré mélangeur à travers une bande roulante où se mélange avec l’acide phosphorique moyen et avec l’acide sulfurique concentré à 98 %.Le mélange est envoyé au digesteur, où se déroulent les réactions. L’acide moyen joue un rôle de catalyseur, il réagit en premier temps avec le tricalcique de phosphate pour donner le mono calcique suivant la réaction principale : (1)

Ca3(PO4)2+ 4H3PO4———> 3CaH4(PO4)2 +chaleur

Le mono calcique se transforme en acide phosphorique suivant une 2ième réaction principale : (2) 3CaH4(PO4)2 + 3 H2SO4———> 6 H3PO4+3Ca SO4+ chaleur Il y a aussi des réactions secondaires : CaCO3+ H2SO4 + 1/2 H2O ———> (Ca SO4 .1/2H2O )+ CO2 +H2O CaF2+ H2SO4 + 1/2 H2O ———> (Ca SO4. 1/2H2O )+ HF CaCO3+ H2SO4 + 1/2 H2O +3/2H2O ———> (Ca SO4. 2H2O) (cristallisation formation du gypse)

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Rapport de Stage Ces réactions en plus qu’ils sont exothermique dégagent une très quantité des gaz. Avant de l’évacuer vers l’atmosphère ces gaz sont récupérés et lavés par le laveur KOETING. Le sulfate de calcium formé se dispose sous forme semi hydrate (Ca SO4.1/2H2O) qui se transforme en di hydrate (Ca SO4) par refroidissement dans les 4 cristalliseurs (C1, C2, C3, C4).la température de la bouillie passe de 90°C dans C1 à 56°C dans C4. Une partie de la bouillie de C4 est recyclé vers C1 pour : 

Favoriser la germination du mélange.



Augmenter le rendement de la réaction par remettre en jeu la partie de phosphate qui peut être non attaqué.



Former les cristaux di hydrate pour faciliter la filtration.

Après la cristallisation il y a la désulfatation c’est une opération qui a pour objectif la réduction de l’acide sulfurique libre dans l’acide phosphorique produit. Elle se fait en attaquant l’acide phosphorique à la sortie de C4 par le phosphate dans un petit réacteur pour former le phosphate mono calcique suivant la réaction (1) ensuite ce mélange est recyclé vers C4pour que CaH4(PO4)2 réagit avec H2SO4 pour donner l’acide phosphorique suivant la réaction (2).Cette opération détermine la nature de phosphore (normal, dé sulfaté) selon la quantité de H2SO4 dans l’acide phosphorique.

- Equipements de l’installation:  02 Pré mélangeurs.  02 digesteurs.  04 cristaliseurs.  01 Bac de reprise  01 bac de di sulfatation  02 distributeurs.  02 laveurs.  05 pompes.  01 ventilateur.  01 Dilueur .

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Rapport de Stage 3. La filtration :

Figure 6 : Schéma de l’unité de filtration

- Equipements de l’installation:  01 table filtrante.  01 Boite à vide  06 séparateurs gaz liquide.  01 laveur.  03 bacs.  01 séparateur liquide solide.  01 distributeur.  13 pompes.

- Description : La bouillie provenant de l’unité de cristallisation doit subir une opération de filtration c.à.d. une séparation liquide – solide dans une table filtrante amenée d’un mouvement de rotation à vitesse constante, au niveau de ce filtre huit opérations s’exécutent en parallèle.

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Rapport de Stage - Fonctionnement : Le premier secteur (pré secteur) reçoit la bouillie pour être bien repartie sur la toile du filtre, après cette répartition et avec la rotation, cette partie du filtre entre dans le deuxième secteur (AF) où il y a lieu l’aspiration de l’acide 30%, puis vers le troisième secteur (AM) pour que le solide restant subit un premier lavage avec l’acide faible pour être aspirer comme un acide moyen, cette acide de lavage est le résultat d’un deuxième lavage avec l’eau gypseuse dans le quatrième secteur (AF), ce lavage est suivi par l’évacuation du gypse vers la mer suivi par le lavage de la toile par l’eau filtré qui se transforme en eau gypseuse, la huitième et la dernière opération est le séchage de la toile par l’air.

Nature du fluide

Utilisation

Acide fort (AF)

Vers l’unité de concentration (CAP).

Acide moyen (AM)

Retour vers le pré mélangeur pour la préparation de la bouillie.

Acide faible (AF)

Lavage du troisième secteur (AM).

Eau gypseuse

Lavage du quatrième secteur (AF).

Eau filtrée

Lavage de la toile du filtre.

Air

Séchage de la toile.

Tableau 2 : Les fluides utilisés lors de l’étape de filtration. La filtration au MP2 est une étape très importante pour la fabrication de l’acide phosphorique puisque celle qui détermine la qualité du produit final.

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Rapport de Stage 4. La concentration : L’unité de concentration a pour vocation d’augmenter la concentration de l’acide phosphorique de 30% à 54% par l’évaporation d’une quantité d’eau contenu dans l’acide. Ceci a pour but : La diminution des coûts de transport. La fabrication de certains produits nécessitant l’acide très concentré comme l’engrais. Cette opération utilise le procédé suivant : L’unité est constituée de trois lignes identiques, chaque ligne est composée de 3 échelons les suivant :  Un échangeur de chaleur.  Un bouilleur.  Une unité à vide. Dans le 1er échelon l’acide à 30% de stockage s’évapore après sa circulation dans les tubes de l’échangeur, assure les échanges thermiques à contre-courant en utilisant la vapeur sous vide dite secondaire cet acide est injecté dans le bouilleur (2eme échelon) tangentiellement pour favoriser la séparation entre la vapeur et le liquide. L’extraction de ces gaz est assuré par l’unité à vide (3eme échelon) à ce niveau se fait un 1ere lavage des gaz condensables par l’eau de mer, et les gaz non condensables sont aspirés par un injecteur et évacués vers un petit laveur. L’eau de ces deux lavages se rassemble dans une garde hydraulique pour le transporter vers la mer.

Figure 7 : Schéma de l’unité de concentration. 19

Rapport de Stage - Equipements de l’installation:  01 échangeur.  01 bouilleur.  01 filtre.  01 laveur.  02 condenseurs.  02 agitateurs.  01 séparateur.  01 garde hydraulique.  01 transformateur.  02 bacs de condensas.  06 pompes.  05 soupapes

- Description : La concentration a pour but la diminution des frais de transport par élimination d’un volume important d’eau contenue dans l’acide phosphorique 30% produit par la attaque et filtration pour le transformer en acide 54% Cette opération consiste à évaporer l’eau par une dépression créée dans un bouilleur par des éjecteurs à vapeur MP. L’acide produit est envoyé vers les bacs de stockage.

5. Clarification et stockage : L’unité de clarification et stockage a pour rôle de réduire le taux de solide de la solution d’acide phosphorique 54% ; elle est composée de :  2 bacs de stockage chaud à trois étages et à capacité de 2000 m3 pour chacun  1 batterie de refroidisseurs à trois étages et à capacité de 2000 m3 pour chacun  2 bacs de stockage froid  Station de clarification  4 bacs de stockage final de 10000 m3  2 bacs à boues

Conclusion : afin d’avoir un acide phosphorique 54% il faut passer par plusieurs étapes à savoir: broyage, réaction, cristallisation, désulfatation, filtration, concentration, clarification et stockage

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Rapport de Stage

Présentation de la problématique du stage Afin de renforcer et de préserver sa position de leader mondial dans l’industrie des phosphates, le groupe OCP vise à optimiser ses processus en cherchant à éliminer toutes les anomalies existantes dans son système. Produire à coût réduit et augmenter ses capacités de production font toujours l’objet des recherches continues et permanentes. La plateforme de Maroc Phosphore Safi adhère pleinement à cette politique et s’engage dans plusieurs démarches qui visent à améliorer les performances de ses unités. Dans le cadre de ce stage technique, nous sommes chargés de faire une étude sur la granulométrie en sortie du broyeur après on va essayer d’améliorer les facteurs qui influencent sur la performance de cette dernière pour avoir en fin de compte un produit fini de bonne qualité.

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Rapport de Stage Introduction : Avant d’entamer la problématique on va consacrer ce chapitre à une étude générale sur l’étape de broyage.

I.

Caractéristiques des différents équipements de l’unité de broyage : 1. Présentation de l’unité de broyage :

Les ateliers de production d’acide phosphorique, équipent le complexe industriel Maroc phosphore2 regroupent plusieurs unités remplissant chacune une fonction bien définie : La première est l’unité 21 ou broyage du phosphate qui fait partie de l’atelier phosphorique. La vocation de cette unité est le broyage du phosphate lavé –humide à la finesse requise pour la production d’acide phosphorique selon le procédé NISSAN. Le phosphate provenant du gisement de BEN GUERIR est lavé par la laverie de MP2. L’ensemble de l’unité de broyage est constitué par 03 lignes identiques. Chacune étant conçue pour une capacité réduite de 81,25t/h de phosphate lavé en régime normal. L’installation fonctionne à capacité réduite soit en moyenne 72t/h de phosphate. Le phosphate existe à l’état naturel sous la forme de 3Ca3(PO4)2.Ca(ClF)2. Impureté se trouvant dans le phosphate :  La silice : AlO2-Na2O-K2O  Oxydes métalliques : Al2O3-Fe2O3-MgO-CaO Le phosphate brut lavé ayant une humidité de 12% à 20% est introduit dans la trémie à l’aide d’un convoyeur à bande ; les niveaux haut et bas de cette trémie sont contrôlés en vue de prévenir la surcharge de la trémie et d’assurer d’ autre part une quantité suffisante de phosphate pour le broyage. Le volume de la trémie permet au maximum le stockage de 300t de phosphate humide .Ce phosphate a tendance à former des dépôts sur la partie conique de la trémie ;mais il est extrait de cette dernière par un élément d’évacuation à vibration du type moteur-vibreur ;le phosphate est acheminé vers le broyeur au moyen d’un convoyeur à bande ;le contrôle du débit massique est effectué par une bascule Dite ‘Doseuse’ incorporée dans ce convoyeur et agissant sur la vitesse de la bande de façons à maintenir un débit constant de phosphate ;en même temps l’alimentation en eau de procédé est réglée en fonction de l’alimentation en phosphate à l’entrée du broyeur. Le phosphate, ainsi acheminé, alimente le broyeur à barres où le broyage s’y effectue par voie humide Sortant du broyeur, la pulpe de phosphate s’écoule dans la fosse à travers une goulotte de forte pente, équipé d’un agitateur qui maintien les particules solides en suspension. La pulpe de phosphate est transférée en continu au moyen d’une pompe centrifuge de débit variable vers un bac de stockage. 22

Rapport de Stage Avant d’entrée dans le réservoir de stockage la pulpe est contrôlée par sa teneur en solide .Ceci a lieu par le contrôle de la densité au moyen d’un système radioactif en continu par voie électronique et enregistré dans la salle de contrôle. On assure l’enregistrement continu de la densité de la pulpe obtenu. Lors de l’alimentation de la réaction, une pompe réglable du débit 79,3m3/h refoule la pulpe de phosphate vers la réaction.

2. Capacité du broyeur et la quantité produite : Chaque ligne permet le broyage à la finesse désiré d’une capacité de 81,25t/h de phosphate lavé. En régime normal ; l’installation fonctionne à capacité réduite soit en moyenne 72t/h de phosphate. Le produit broyé devait sortir sous forme de pulpe de phosphate dont la teneur en solide est de 60%minimum.

3. Matières premières : Comme matières premières à l’entrée du broyeur on a :

 Le phosphate brut lavé : dont les caractéristiques sont les suivants : 

 Granulométrie entrée broyeur de 0,1mm à 5mm  Humidité de phosphate entrée broyeur de 12% à 20% Eau de procédé :  Qualité : Eau filtrée.  Pression : 4,5bars effective.  Température : D’environ 60 0C.

L’objectif du broyage est d’arriver à alimenter l’unité réaction filtration avec une pulpe de phosphate dont la densité varie entre 1,68__1,74 ce qui correspond à un taux de solide de 60% minimum soit 40% en eau maximum. Par suite la quantité d’eau nécessaire est de 40m3/h maximum. Et d’une une granulométrie bien définie entre 1,18 mm et 147µm.

23

Rapport de Stage 4. Paramètres de marche : PARAMETRES

VALEURS 70-120%

Cadence de marche Débit de phosphate Densité de pulpe de phosphate Granulométrie entrée broyeur Granulométrie sortie broyeur

65-115T/H(Humide) 1.68-174 >5,0mm >0,63μm >0,10μm

-0,0% -13%----18% -73%----78% - 0,2---0,4 % - 2------4 % - 53-----58 %

> 1.25 µm > 0. 65 µm > 0.160 µm.

Tableau 3 : Paramètres de marche.

5. Les équipements de la chaine de broyage : a) La Trémie : Elle est équipée de :    

2niveaux à sondes capacitives. Niveau haut-haut qui commande l’arrêt du convoyeur alimentant la trémie. Niveau bas-bas qui commande l’arrêt du vibreur. 2vibreurs (chacun d’un côté)

-

Schéma du principe :

Figure 8 : Schéma de la Trémie

24

Rapport de Stage b) Le Broyeur : Parmi ses caractéristiques on trouve : - Nature de la matière broyé : Phosphate de BEN GUERIR. - Mode de fonctionnement : Circuit ouvert. - Débit nominal : 70,80t/h base sèche broyeur sera rempli à 26,2% : 81,25t/h base sèche broyeur sera rempli à 32,3% - Vitesse de rotation : 17,5t/mn. - La charge broyante : 32tonnes. 

Equipements internes :    



Blindage du fond d’entrée : Acier moulé Blindage du fond de sortie : Acier moulé Blindage périphérique Font _ni hard N°2 Caoutchouc épaisseur 6mm : entre virole et blindage

Paliers porteurs du broyeur :  Diamètre : 1000mm  Largeur : 250mm



Virole :    



Epaisseur des plaques 60mm aux extrémités Longueur interne du broyeur : 4300mm Diamètre interne sans blindage : 2600mm Epaisseur de la tôle : 26mm

Spécification de la charge broyante :

Fournisseur : ASCOMETAL(France)-MAGOTTEAUX(Belge)-SAFET(Italie) Caractéristiques mécanique des barres : Diamètre Poids Charge introduite 60 mm 95kg/barre (2/3) 50 mm 90kg/barre (1/3) Tableau 4 : Présentation des types de la charge broyante. Charge broyante totale=32tonnes de barres Longueur des barres 4150±10mm NB : Les apports ultérieurs pour compenser l’usure : seront fait par barres de diamètre de 60mm, l’introduction des barres est fonction de la granulométrie et la puissance du moteur du broyeur. 25

Rapport de Stage 

Moteur d’entrainement :      

Type à rotor à cage Puissance installé Puissance utile Puissance consommé Tension Puissance consommé/ligne de broyage

: 315kw/1000t/mn : 200/220kw : 242kw : 6KV : 0,35MwH

c) La Fosse :     

Longueur=3000mm Largeur =2000mm Surface =6m2 Hauteur =1800mm Volume =S x h=10,8m3

La fosse est équipée d’une :  pompe centrifuge vertical : Débit nominal=71,3m3/h  d’un agitateur à deux pales  d’un transmetteur de niveau La pompe refoule vert un bac de stockage ; elle fonction à l’aide d’une centrale hydraulique ; dont les caractéristiques sont les suivantes :-Moteur électrique de puissance 30K et 1500T/min. Pompe hydraulique S A W E R-Type DV.CF débit 72L/min (Pompe à cylindre variable et réversible) Moteur hydraulique à cylindre fixe.

II.

Asservissements et régulation : 1. Généralités:

La conduite d’une opération chimique ou physico-chimique implique la connaissance et la maîtrise de certains paramètres tels que la pression, la température, le débit, etc.…. Nous sommes donc amenés à effectuer des « mesures » pour obtenir certaines connaissances indispensables avant d’entreprendre une quelconque action. Dans le domaine chimique la limitation du champ sensoriel et les possibilités biologiques introduisent des bornes au contrôle direct par l’homme. Ce contrôle sera obtenu par l’intermédiaire d’appareillages spécifiques.

26

Rapport de Stage Ce sont des informations qui vont nous permettre de :  Quantifier,  Comparer et vérifier,  Dupliquer, recopier, répéter. Ces informations peuvent être locales ou renvoyées en salle de contrôle. En salle de contrôle on peut accéder à ces informations sur :  Des indicateurs  Des enregistreurs  Des écrans, des consoles sur différentes vues spécifiques :  Synoptiques ;  Vues de détail ;  Alarmes ;  Historiques.

2. Définitions : La régulation des procédés industriels regroupe l'ensemble des moyens matériels et techniques mis en œuvre pour maintenir une grandeur physique à régler, égale à une valeur désirée, appelée consigne. Son but est d'étudier et de concevoir des systèmes présentant de bonnes caractéristiques de stabilité. Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique. La régulation (ou asservissement) consiste à agir de façon à ce que une mesure soit égale à une consigne. Si l’on cherche à atteindre une consigne (de position ou de température), on parlera de poursuite ou asservissement ; si l’on cherche à éliminer des perturbations pour qu’une valeur reste constante (ex : garder la température intérieure de la voiture constante quelle que soit la température extérieure), on parlera de régulation. L’industrie utilise à foison des systèmes d’asservissement ou de régulation : que ce soit pour gérer le débit d’un fluide dans une conduite, la température d’un produit, la hauteur d’un niveau de cuve… Donc la régulation est l’action de régler automatiquement une grandeur de telle sorte que celle-ci garde constamment sa valeur ou reste proche de la valeur désirée, quelles que soient les perturbations qui peuvent subvenir.

3. But de la régulation : L’objectif globale de la régulation peut se résumé par ces trois mots clefs.  Mesurer  Comparer  Corriger Ce pendant chaque procédé possède ces exigences propres, chaque appareille possède ces propres conditions de fonctionnement. Il est donc indispensable que la régulation soit

27

Rapport de Stage conçue pour satisfaire aux besoins particuliers liés à la sécurité, aux impératifs de production et aux matériels.

4. Constituants d’une chaine de régulation :    

La chaîne de régulation est constituée généralement d’un : Capteur. Transmetteur. Régulateur. L'organe de réglage (la vanne)

ILLUSTRATION: Grandeur

Organe de réglage

Capteur

Régulateur

transmetteur

4.1-Le capteur : C'est le premier élément fondamental d'une chaîne de régulation. Il est un organe de prélèvement d'information qui élabore à partir d'une grandeur physique, une autre grandeur physique de nature différente (très souvent électrique). Cette grandeur représentative de la grandeur prélevée est utilisable à des fins de mesure ou de commande. Grandeur à mesurer

Grandeur de sortie

Capteur

Process Pression Température et Niveau Etc.…

28

Tension Pression

Rapport de Stage 4.2-Le transmetteur C'est un dispositif qui convertit le signal de sortie du capteur en un signal de mesure standard. Il fait le lien entre le capteur et le régulateur. Grandeur à mesurer

Process

Signal Standard

Capteur

Transmetteur

Régulateur

4.3- Le régulateur Un régulateur est un élément très important dans une chaîne de régulation. Il est destiné pour faire la comparaison entre la mesure et la consigne. Cette opération est appelée l'écart: valeur mesurée – valeur désirée (M – C). Un signal de correction selon une loi mathématique donne pour l’amélioration des performances d’un système asservi pour savoir la stabilité et la précision. Le régulateur a deux modes de fonctionnement :  Manuel ;  Automatique ; On note qu’il y a différentes actions de régulation ; telles que :  L’action proportionnelle P ;  L’action intégrale PI ;  L’action dérivée PID. Les régulateurs les plus utilisés sont les régulateurs PID.

29

Rapport de Stage

5. Principe de fonctionnement : Pour réaliser un système automatique de réglage quelconque il faut tout d'abord définir le besoin; réglage "tout ou rien" ou réglage fin et continue, "analogique" ou "numérique". Dans le premier cas, c'est simple à mettre en œuvre; thermostat, poire de niveau, pressostat... Dans le second, il faudra étudier d'une part le fonctionnement du système à équiper et d'autre part le modéliser. Pour cela, on déterminera d’abord les paramètres entrant et sortant et on en définira la structure fonctionnelle, on en déduira donc la fonction de transfert. Une chaîne de régulation doit effectuer les opérations suivantes :    

La captation. La transmission. La détection de l’écart entre la valeur réelle et la consigne. La commande.

Schéma de principe de fonctionnement d'une chaîne de régulation

30

Rapport de Stage

CHAPITRE 3 : La mise en œuvre d’un système qualité selon la démarche QMP.

31

Rapport de Stage I.

Problématique : La satisfaction des clients est l’objectif de toute entreprise ; c’est pourquoi elles instaurent

des systèmes qualité en détectant les anomalies dans le processus .La non-conformité du produit ACP est liée à plusieurs facteurs. L’intérêt de notre présent travail est de traiter un élément parmi plusieurs qui influencent sur la qualité du produit ACP qui est le broyage, en relevant les anomalies et en cherchant les causes racines afin d’agir sur les sources pour les améliorer. Pour ce faire nous allons adopter la démarche QMP pour assurer l’amélioration continue de la qualité produit.

1. L’outil Qualité Maitrise des Procédés : Le QMP a été proposé par former pour apprécier le dynamisme qu’investissent les personnes dans le milieu professionnel. L’épreuve est fondée sur une conception multifactorielle combinant : 

Le besoin de réussite :

Tendance à surmonter les obstacles, exercer le pouvoir, s’efforcer de faire une chose aussi bien et aussi rapidement que possible  Le locus interne de contrôle : Possibilité d’action dont chacun s’estime subjectivement disposé dans les évènements de son existence.  La perspective temporelle : Prise en compte de la temporalité par une personne pour l’organisation de son action. Il s’agit de « l’espace dans lequel peut se développer la motivation dans sa forme cognitive, c’està-dire sous la forme de construction d’objets-buts et de projets ». C’est un outil de travail multidisciplinaire c’est un outil qui rentre dans le système de production d’OCP (OPS). Issu de l’analyse stratégique de la situation, sur une durée définie, organisé qui va appliquer une méthode en 7 étapes. Il comprend 5 règles essentielles :  Cesser de tenir compte de priorité: devenir systémique  Examiner tous les facteurs possibles  Considérer toute anomalie comme non négligeable  Préciser les rapports entre les 5M et les exigences qualité  Suivre l’évolution des paramètres du procédé à contrôler

32

Rapport de Stage 2. Qu’est-ce qu’un OPS ? C’est un système complet destiné à améliorer la productivité et les performances de l’entreprise par:  L’identification des pertes: ce qui consomme des ressources sans apporter de valeur au client.  La concentration des moyens sur les pertes principales: pannes, déchets, ... en appliquant des méthodes avec rigueur, qui nécessite l’implication de l’ensemble des employés pour atteindre des résultats de classe mondiale .qui est pour objet :  d’amener le système de production OCP à un niveau de performance mondiale World Class d’être un système de référence mondiale pour les industries de process continu comme Toyota l’est pour les industries manufacturières. En s’appuyant sur 3 principes fondamentaux : 1.

La puissance du projet OCP PS provient de l’implication des équipes,

L’homme au cœur de l’entreprise, 2.

Dans une société World Class, la voix du client doit être entendu dans

l’usine, de tous, 3.

Dans une société World Class, les leaders ont la passion du détail.

OCP production système est constitué de 6 blocs voir la figure ci-contre :

Figure 9: Blocs OPS

33

Rapport de Stage II.

Méthodologie de travail : On va appliquer les 7 étapes suivantes : Figure 10: Les 7 étapes de résolution des problèmes

1. Les 7 étapes de résolution de problèmes -

Étape 1 : Identification des conditions actuelles

Pour identifier les conditions actuelles il faut répondre aux questions suivantes :  Quel est réellement le problème ?  Quelle est la puissance actuelle du procédé ? On va identifier le problème par la mise en place d’une collecte de données et mesure des caractéristiques produit et des paramètres qui va nous permettre de répondre au QQOQPC. Donc ; La clarification du phénomène, ou bien la reformulation du phénomène se base sur la méthode QQQOQPC :  Quoi : C’est quoi concrètement le problème, le phénomène ?  Quand : Quand le problème a-t-il lieu ?  Où : Où observe-t-on-le Problème ? Sur quelle chose/quel produit peut-on observer le problème ?  Qui : Le problème est-il en lien avec des compétences ou des connaissances spécifiques ?  Par quel : Quelle tendance (figure, Formes) montre le problème ?  Comment : Quel est le film des événements ? Comment cela se produit-il ? 34

Rapport de Stage -

Etude capabilité

La capabilité caractérise l’aptitude d’une étape ou d’un procédé à satisfaire aux tolérances et produire des produits conforme.

Figure 11: Courbe gaussienne

On définit alors l’indice de capabilité procédé Cp par : Cp =(TS-TI) / 6 sigma, avec :  TS : tolérance supérieure  TI : tolérance inférieure  Sigma : Ecart type des mesures L’exigence actuelle sur Cp ≥ 1.76 Mais le Cp n’est pas suffisant. En effet, la production peut être décentrée et donc On définit l’indice de déréglage dans le cas où la tolérance n’est pas symétrique Cpk :  Cpk = Min (Cps, Cpi)  Cps = (TS - M) / 3 Sigma  Cpi = (M - TI) / 3 Sigma Avec TS : supérieure

M : Moyenne des mesures

TI : tolérance inférieure

Sigma: Ecart type des mesures

Les donneurs d’ordre exigent habituellement Cpk su ou égale à 1.33 ; Cpk constitue la vraie capabilité procédé, puis qu’il reflète la faible dispersion et le bon réglage du procédé. Cpk est le seul indice qui compte pour le client.

35

Rapport de Stage -

Etape 2 : Fonctionnement normale du système

L’étape 2 consiste à répondre à la question suivante : Comment fonctionne le système normalement ? Afin de découvrir le vrai problème, nous devons comprendre comment fonctionne notre procédé et faire une analyse complète des données de fonctionnement. La compréhension du système peut être résumée dans la figure ci-dessous :

Figure 12 : Compréhension du système de fonctionnement

Afin d’englober tous les atouts du fonctionnement normale du système, on ajoute l’analyse 5M. Souvent appelée diagramme d’Ishikawa ou diagramme causes-effets est une démarche qui permet de citer les causes possibles d’une défaillance. -

Étape 3 : Fixer des objectifs

Le fait de fixer des objectifs revient à répondre à la question suivante : Combien pensonsnous réduire le problème ? Afin de s’assurer des bons objectifs, il faut que l’objectif soit SMART. Spécifique

L’objectif est précis et défini, il dépend de moi, du groupe

Mesurable

Un indicateur de terrain mesurable par les opérateurs

Atteignable Qui implique un engagement mais prend en compte les contraintes Réalisable Temps

En accord avec le contexte, les moyens et les compétences disponibles Qui est planifié, défini dans le temps, avec des étapes Tableau 5 : Fixation des objectifs.

36

Rapport de Stage -

Étape 4 : Analyse des causes racines

L’analyse des causes racines revient quand elle répond aux questions suivantes : 

Quel système est défaillant ?



Quelle procédure est défaillante ?



Quelle conception de machine est défaillante ?



Quelle spécification est fausse ?



Quelles compétences ou quelles disciplines manquent ?



Pour ce faire, l’étape se base globalement sur une analyse des 5 pourquoi

Les 5 pourquoi est une méthode d’analyse pour identifier tous les facteurs qui ont généré les écarts qui ont causé le problème: les causes racines et pour s’assurer que l’on ne devine pas en passant directement aux conclusions en se posant la question «POURQUOI ?» plusieurs fois, les causes racines du problèmes peuvent être identifiées et des améliorations durables et efficaces mises en place

Figure 13: Principe d’analyse des 5 pourquois

37

Rapport de Stage -

Étape 5 : Actions et contre-mesures

Cette étape consiste à lister tous les idées dignes de se développer vers des solutions. On se base généralement sur un Brainstorming. Puis on identifie les meilleurs contres mesure, en se basant sur la matrice de priorisation. -

Étape 6 : Vérification des résultats

La vérification des résultats se fait comme suivant :  Le suivi dynamique en temps réel l’évolution des indicateurs du phénomène observé  L’indication de l’objectif à atteindre  L’indication des événements marquants : mises en place d’actions En cas d’échec, on cherche la cause, on vérifie la bonne compréhension du phénomène et on refait l’analyse 5 Pourquoi avant de développer d’autres contre-mesures. -

Étape 7 : Verrouillage et généralisation

Cette étape consiste à :  Familiarisation des personnels avec les nouvelles solutions établis.  Mettre à jour les documentations techniques et les plans.  Présentation des solutions.

38

Rapport de Stage

CHAPITRE 4 : la mise en application de la démarche QMP le long de la chaine de broyage.

39

Rapport de Stage Introduction : Ce chapitre est une application minutieuse de la méthode de la résolution de problème sur l’étape du broyage. Dans un premier temps on commence par l’identification des phénomènes qui causent la non-conformité du produit puis on cite dans la deuxième étape le fonctionnement normale du système en essayant de détecter les causes racines .une troisième étape est consacrée à la fixation de l’objectif à atteindre .par la suite on va analyser les causes racines avec la méthode 5 pourquoi dans la quatrième étape .la cinquième étape mis la lumière sur la proposition des solutions possibles et leurs fiabilités.la sixième vérifie les solutions et finalement la dernière généralise les solutions .le chapitre contient aussi l’étude des différentes propositions des solutions.

I.

Application de la démarche QMP

 Exigences : Qualité chimique  Teneur en P2O5 30%  Densité 1,72 Qualité granulométrique  Entre 1,18mm et 0,147 µm. NB : ces exigences sont prises en compte après la sortie du broyeur.  Etat du lieu La granulométrie surveillée est représentée selon 3 niveaux (>1,18 mm ; >0,589 µm ; >0,147 µm) pour chaque broyeur.

Pour étudier la capacité des 3 broyeurs on va tracer 3 cartes de contrôle d’après les données de l’annexe (1) après on va calculer les indices de capabilité Cp et Cpk.

40

Rapport de Stage

Figure 14: Evolution de la granulométrie>1,18 mm au cours de l’année 2015

Figure 15 : Evolution de la granulométrie >0,589 µm au cours de l’année 2015.

41

Rapport de Stage

Figure 16: Evolution de la granulométrie >0,147 µm au cours de l’année 2015.

D’après les données de l’annexe (1) on a calculé les indices de capabilité des 3 cartes pour détecter la capabilité des paramètres.  Cp (paramètre) =

avec

: écart type

On définit l’indice de déréglage dans le cas où la tolérance n’est pas symétrique Cpk : 

Cpk = Min (Cps, Cpi)



Cps = (TS - M) / 3 Sigma



Cpi = (M - TI) / 3 Sigma

Le tableau suivant représente les résultats obtenus: La granulométrie L’écart type Calcul des indices de capabilité Remarques

>1,18 mm

>0,589 µm

>0,147 µm

=0.3281

=0.9575

=1.1322

Cp 1 =0.5486 Cpk=0.35

Cp 2=2.1096 Cpk=37

Cp 3 =0.2134 Cpk=0.56

le 2em paramètre est capable car Cpk ≥1.33.

Le 3em paramètre est incapable.

Le 1er paramètre est incapable.

Tableau 6 : Résultats de l’étude de capabilité

42

Rapport de Stage Donc on constate que l’année 2015 présente des difficultés puisqu’on a un taux de conformité non valide, d’où la nécessité de détecter le problème majeur de cette nonconformité de la taille des grains, qui va causer des problèmes lors de la réaction et qui ne pourra pas par la suite répondre à la qualité demandée par le client.

1. Identification du problème On va clarifier le problème on utilisant la méthode QQQOCP on se basant sur les analyses des données voir (annexe 1) :  Quoi : la non-conformité de la granulométrie de la pulpe de phosphate.  Quand : Pendant le broyage de phosphate à l’atelier DPP.  Ou : le long de la chaine de broyage.  Qui : Vu la présence d’un grand nombre des paramètres (Blindage, Qualité de phosphate, La cadence, La charge broyante), le paramètre le plus lié à ce problème de la non-conformité en terme de qualité c’est le paramètre de la charge broyante. Et en ce qui concerne la relation de problème de la non-conformité avec les postes de production et d’exploitation, on remarque que le problème est lié aux paramètres physiques. On sort avec la conclusion que la non-conformité n’est pas liée aux compétences des personnels.  Par quel : l’évolution de la granulométrie totale ne suit aucune loi statistique du coup la dispersion est aléatoire.  Comment ? : Il y a des éléments inertes qui provoquent la perturbation processus.

43

Rapport de Stage 2. Fonctionnement normal du système : Comment ça marche :

Figure 21 : schéma de principe et de fonctionnement d’atelier

44

Rapport de Stage a) Diagramme Ishikawa But : Il sert à représenter la relation qui existe entre un effet et toutes les causes d'un problème. Il est utile pour faire la liste des causes potentielles de variabilité ou pour faire la liste des facteurs X reliés à une variable de réponse Y dans la planification d’une expérience. Méthode :  Énoncer le problème, effet (variable de réponse).  Faire la liste des causes associées à cet effet dans une session de brainstorming.  Penser aux grandes catégories: matériaux, machines, méthodes, procédures, main-d’œuvre, environnement, système de mesures.  . Tracer le diagramme  

Figure18: Diagramme Ishikawa

45

Rapport de Stage J’ai utilisé le logiciel Minitab 16 pour tracer le diagramme Ishikawa. Au premier lieu, j’ai créé un fichier Minitab 16 dont les variables sont : Matières, Méthodes, Milieu, Main d’œuvre et Matériels. En second lieu, j’ai affecté à chaque variable, les éléments correspondants.

Figure 19: Application du logiciel Minitab16

3. Fixation de l’objectif : L’objectif consiste à rendre la granulométrie de la pulpe de phosphate à la sortie du broyeur conforme c’est-à-dire : >1,18 mm

>0,589 µm.

>0,147 µm.

Entre 0,2% et 0,4%

Entre 2% et 4%

Entre 54% et 56%

Tableau 7 : les pourcentages de la granulométrie

46

Rapport de Stage 4. Analyse des causes racines : Risque de bouchage à l’entrée du broyeur La cadence

Variation des débits entrants (eau et le phosphate)

Ouverture des vis (Défaillance) L’usure avec le temps

Blindage

Qualité de phosphate

Non-conformité des pompes

Ecrasement des parois du broyeur

Mauvais broyage

Taille des grains très grande

L’usure des barres Broyeur non conforme

Le milieu de broyage

Le nombre des barres utilisées Figure 20: Les 5 pourquoi

A partir de l’analyse 5 pourquoi on a pu tirer les causes dites racines qui génèrent la nonconformité de la taille des grains. Les causes sont listées comme suivant (nécessaires et non nécessaires) :  Causes nécessaires :  Le milieu de broyage (Les barres).  La cadence.  Le blindage.  Causes non nécessaires :  La mauvaise qualité du phosphate

47

Rapport de Stage 5. Actions et contre-mesures : A partir d’un Brainstorming j’ai pu proposer quelques solutions susceptibles de résoudre les problèmes reconnus lors de l’analyse des causes racines. Au premier lieu, j’ai listé les solutions, afin d’éclaircir les idées : On va agir principalement sur l’élément suivant :  Les barres :  Augmenter le nombre des barres en se basant sur des expériences jusqu’à trouver la bonne granulométrie.  Travailler avec des barres de 60mm de diamètres qu’avec de 50mm puisque le broyeur n’est pas en bonne état.

6. Vérifications des résultats a) Carte de contrôle La carte de contrôle est un graphe utilisé pour analyser la variation d’un procédé. En comparant une série de données à des valeurs définies par les historiques, on peut conclure que le procédé est stable, ou bien qu’il est affecté par des causes de variation spéciales. Il existe plusieurs familles de cartes de contrôle. Chacune correspond à une catégorie spécifique de procédés ou de données. Donc afin d’améliorer la qualité et le rendement, minimiser les causes de variation, on a mis à profit les techniques de base du CSP et qui sont les cartes de contrôle par variables.

48

Rapport de Stage En se basant sur les données des dates ou les barres sont ajoutées au broyeur voir (Annexe 2 et 3) on va tracer les cartes de contrôles de moyenne suivantes :

Figure 21: carte de contrôle 1 de la granulométrie au cours de l’année 2015

Figure 22 : carte de contrôle 2 de la granulométrie au cours de l’année 2015

49

Rapport de Stage

Figure 23: carte de contrôle 3 de la granulométrie au cours de l’année 2015

b) Interprétation de la carte de contrôle : 

Test de points hors contrôle :

Pour la 1ere carte de contrôle on remarque que les deux premières points sont aberrantes et les autres points sont entre les deux limites de contrôles. Pour la 2em carte de contrôle on constate que tous les points sont inclus entre les deux limites de contrôles, donc absence des points hors limites. Pour la 3eme carte de contrôle on constate qu’on a un seul point qui est hors contrôle et tous les autres points sont inclus entre les deux limites de contrôles. 

Test de normalité :

Pour étudier la normalité de la taille des grains je me suis focalisé sur 16 échantillons à partir des 3 broyeurs et j’ai pris en compte les dates d’ajout des barres pour faire une liaison en fin de compte entre le nombre des barres utilisé et la taille des grains Voici les résultats numériques que j’ai trouvés pour chaque granulométrie pour les 3 broyeurs représentés dans le tableau ci-dessous : Avec

LSC(X) =

+ (A2 *R ) et

LIC(X) =

= LSC(X) - LIC(X) / 6 Pour l’intervalle de normalité [

- ,

+ ]

50

- (A2 *R )

Rapport de Stage 1ere carte

2eme carte

= 0.64

= 4.06

Calcul de

1eme carte

= 58.28

R= 0.41

R= 1.29

R= 1.7

LSC(X) = 1.023

LSC(X) = 5.37

LSC(X) = 59.981

LIC(X) = 0.22 = 0.133

LIC(X) = 2.7 4 = 0.43

LIC(X) = 56.49 = 0.581

Tableau 8 : les résultats du test de normalité 

Pour la 1ere carte :

On a l’intervalle de normalité [0.64-0.133, 0.64+0.133] On calcule le nombre des points qui n’appartiennent pas à cet intervalle on trouve 15 points (16-15)=1  (1/16)*100=6.25 % ere  Alors l’évolution de la 1 granulométrie n’est pas normale. 

Pour la 2eme carte :

On a l’intervalle de normalité [4.06-0.43, 4.06+0.43] On calcule le nombre des points qui n’appartiennent pas à cet intervalle on trouve 4 points (16-2)=14  (14/16)*100=87.5%  Alors l’évolution de la 2eme granulométrie est normale. 

Pour la 3eme carte :

On a l’intervalle de normalité [58.2354-0.581, 58.2354+0.581] On calcule le nombre des points qui n’appartiennent pas à cet intervalle on trouve 10 points (16-10)=6  (6/16)*100=37.6%  Alors l’évolution de la 3eme granulométrie n’est pas normale.

51

Rapport de Stage  Si on calcule la moyenne des trois résultats on trouve que la granulométrie totale du phosphate n’est pas normale car 43.78% ≤ 69%. Après la proposition de la solution qui était l’augmentation des nombres des barres, les résultats n’étaient pas fiables donc il faut appliquer un plan d’expérience. 

Test de série

On remarque dans la 1ere carte qu’on a une série de 7 points descendantes de la moyenne. Pour la Pour la 2eme carte on constate cette fois qu’il y a une absence de série. On note aussi la présence de série de 8 points descendants pour la 3eme carte. Le nombre de point en série (dépend du nombre d’essai effectuée). Puisqu’on a la vérification du test de série dans les 2 cartes on peut dire que c’est un signe de phénomènes non aléatoires donc présence des causes spéciales.  Une série au-dessous de la moyenne ou une série décroissante montre : -

Une dispersion plus faible des valeurs ce qui constitue une condition favorable à étudier pour l’amélioration du procédé.

-

Un changement dans les systèmes de mesure qui peut masquer des modifications réelles de performances.

7. Verrouillage et généralisation Cette dernière étape consiste à familiariser les personnels avec les changements appliqués .Le changement majeur qui nécessite une familiarisation c’est le plan d'expérience qui peut être utilisé comme une méthode d'optimisation, pour trouver une ou des solutions au problème posé, mais aussi comme une étape préliminaire à l’optimisation et a alors pour objectif le choix des variables à optimiser et des fonctions à prendre en compte dans une formulation mathématique classique pour résoudre le problème. On va appliquer un plan d’expérience à 2 niveaux et 3 facteurs (le nombre des barres ; le débit d’eau et le débit de phosphate) juste pour le broyeur de la ligne B.

Choix du plan de travail et construction de la matrice d’expérience : 52

Rapport de Stage Le modèle d'un plan complet à 3 facteurs comprend 8 coefficients (moyenne, 3 Effets de facteurs, 3 interactions du second ordre, 1 interaction du troisième ordre) donc 8 essais sont nécessaires. D’après les paramètres de marche on a : Le

débit

Le Débit d’eau

de Le nombre des barres

phosphate Niveau -1 (min)

65 t/h

300

25 m3

Niveau +1 (max)

115 t/h

200

40 m3

Tableau 9: Les niveaux (max et min) de chaque facteur Le choix se porte donc sur un plan complet 23 qui correspond à 8 essais :

Essai

Le

Le

Le débit

Débit

nombre

de

d’eau

des

phosphate

(A)

barres(B)

©

-1

-1

+1

A*B

A*C

B*C

A*B*C

Moyenne

Y

-1

+1

+1

+1

+1

+1

64.7%

-1

-1

-1

-1

+1

+1

+1

62.3%

-1

+1

-1

-1

+1

-1

-1

+1

60.6%

+1

+1

-1

+1

-1

-1

+1

+1

59.3%

-1

-1

+1

+1

-1

-1

-1

+1

62.6%

+1

-1

+1

-1

-1

-1

-1

+1

63.8%

-1

+1

+1

-1

+1

+1

+1

+1

58.9%

+1

+1

+1

+1

+1

+1

-1

+1

58%

1 Essai 2 Essai 3 Essai 4 Essai 5 Essai 6 Essai 7 Essai 8 Tableau 10: matrice d’expérience

53

Rapport de Stage NB : Les pourcentages de la réponse Y représentent la somme des 3 tailles des grains obtenue à la sortie du broyeur. On a calculé l’effet de chaque facteur comme il est remarquable dans le tableau audessous puis on a tracé les courbes pour déduire l’élément qui influence plus sur la granulométrie :

-1 1

A

B

C

61.8% 60.75%

63.35% 59.2%

61.625% 60.925%

Tableau 11: Les effets de chaque facteur

y=f(A) 62 61.8

y = -0.525x + 61.275

61.6 61.4 61.2 61 60.8 60.6 -1

0

1

Figure 24 : courbe d’effet par rapport au 1er facteur

y=f(B) 64

63.5

y = -2.075x + 61.275

63 62.5 62 61.5 61 60.5 60 59.5 59

58.5 -1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

54

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Rapport de Stage Figure 25 : courbe d’effet par rapport au 2em facteur

y=f(C) 61.7 61.6

y = -0.35x + 61.275

61.5 61.4 61.3 61.2 61.1 61 60.9 60.8 -1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Figure 26 : courbe d’effet par rapport au 3em facteur D’après les 3 courbes on constate que le 2em facteur (charge broyante) est celui qui influence plus sur la qualité de la granulométrie. En fin de compte et à l’aide du plan d’expérience et précisément la 7eme expérience on a pu aboutir à la résolution de ce problème. Les résultats de l’expérience sont représentés dans ce tableau :

Broyeur B Normes

>1,18 mm

>0,589 µm.

>0,147 µm.

0.2%

3.1%

56%

0.2%-0.4%

2%-4%

54%-56%

On remarque que les pourcentages des 3 tailles sont conformes aux normes donc pour avoir un bon broyage il faut : Augmenter le nombre de barres introduites dans le broyeur jusqu’à presque 300 barres Pour augmenter le degré de décomposition des grains et en même temps minimiser le pourcentage des grains gros. -

-

Introduire un débit d’eau maximal puisque la période de l’expérience était de la saison de l’été, c’est à dire le taux d’humidité du phosphate est minimal donc il faut ajouter une grande quantité d’eau à l’entrée du broyeur.

-

Introduire un débit de phosphate minimal pour avoir un temps de séjour important ce qui implique un bon broyage.

55

Rapport de Stage

Conclusion : Dans ce travail j’ai envisagé essentiellement d’étudier les causes du problème de la nonconformité de la granulométrie du phosphate à la sortie du broyeur tout on essayant de maitriser sa qualité en utilisant l’outil QMP de l’OCP PS. En ce qui concerne l’atelier DPP, j’ai appris énormément de techniques de travail, d’organisation et la manière dont l’information circule entre les agents de l’atelier. Ainsi j’ai découvert pour la première fois des techniques et des technologies de processus qui sont propres au procédé. Notre objectif a été de résoudre ce problème et pour bien mener ce travail et répondre à notre problématique on a adopté une méthodologie de résolution de problème tout en exploitant tant que possible : - les outils industriels simplifiant la représentation puis l’interprétation des données - la recherche des causes, - l’apport des solutions et l’optimisation des résultats. Sur la base des résultats obtenus on a pu apporter des actions et contre-mesures pour remédier aux non-conformités enregistrées. Enfin, l’étude que nous avons menée vise à aider à la maîtrise de la première étape de fabrication de l’acide phosphorique et par conséquent livré un produit respectant les normes de qualité exigées par les clients

56

Rapport de Stage Annexe1:

TABLE A Les moyennes des résultats de chaque granulométrie pour chaque broyeur au cours de tous les mois de l’année 2015. DATE

GRANNULOMETRIE SORTIE BROYEURS L. A

L. B

L. C

L. A

>1,18 mm JANV FEVR Mars AVRIL Mai JUIN JUILL AOUT SEPT OCT NVR DEC

0.31 0.47 0.74 0.92 1.83 0.55 0.34 0.45 0.49 0.48 0.43 0.41

0.49 0.69 0.93 0.95 1.3 0.46 0.34 0.67 0.61 0.67 0.55 0.68

L. B

L. C

L. A

>0,589 µm

0.47 0.7 1.25 1 1.23 0.42 0.35 0.56 0.56 0.59 0.43 0.52

2.65 3.03 4.64 4.84 6.02 3.49 2.69 3.07 3.77 3. 51 3.42 3.17

57

3.63 3.79 5.03 5.07 5.1 3.16 2.77 3.54 4.03 4.44 3.9 4.38

L. B

L. C

>0,147 µm

3.37 4.02 5.34 5.33 4.92 3.21 2.81 3.51 4.39 6.28 3.19 3.26

58.4 58.08 58.48 59.93 58.52 58.99 57.42 56.05 56.61 57.61 57.49 56.58

59.29 57.99 57.58 60.01 59.78 56.7 57.95 57.34 57.39 58.31 57.64 58.63

59.1 58.9 60.07 60.51 58.84 58.47 57.05 57.12 56.89 57.69 56.36 58.17

Rapport de Stage Annexe 2 :

TABLE B Les résultats de la granulométrie à la sortie des 3 broyeurs ; associés aux dates d’ajout des barres. GRANNULOMETRIE SORTIE BROYEURS

Date

L. A

20-mai-15 21-mai-15 22-mai-15 30-mai-15 31-mai-15 1-Juin-15 8-Juin-15 9-Juin-15 10-Juin-15 7-Sept-15 8-Sept-15 9-Sept-15 29-Sept-15 30-Sept-15 1-Oct-15 8-Dec-15 9-Dec-15 10-Dec-15

2.2 2 1.8 1.1 0.8 0.6 0.6 0.8 0.7 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 0.5 0.6 0.5

L. B

L. C

L. A

>1,18 mm

1.8 1.6 1.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.6 0.6 0.5 0.5 0.4 0.7 0.8 0.9 0.7 0.6 0.5

L. B

L. C

L. A

>0,589 µm

2.4 0.4 0.4 0.5 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.4 0.5 0.5 0.5 0.6 0.7 0.5 0.4 0.4

7 6.6 6.8 5.2 4.8 4.9 4.3 4.1 4.3 3.7 3.8 3.8 3.6 3.4 3.6 3 3.4 3.4

58

5.6 5.4 5.8 3.8 3.9 3.6 3.8 3.6 3.9 4 4.1 4 4.1 4.3 4.5 4.3 4.2 4

L. B

L. C

>0,147 µm

7 3 3.2 2.9 3.2 3.4 3.9 3.7 3.6 4.6 4.5 4.4 3.9 3.7 3.8 3.1 3.3 3.6

57.7 58 58.2 59.2 59 58.7 60.2 61.9 60.9 57.2 57.4 57.8 57.6 57.9 57.7 57.5 57.2 57.7

56 57.2 57.7 60.6 59.8 60.2 59.4 60.4 59.6 57.8 57.6 58 58 58.6 58.4 58.8 58.4 57.8

57.7 56.6 56.9 54 57.8 58.4 57.6 59.8 58.7 57 57.2 57.3 57.3 57.6 57.2 58.6 58.4 57.9

Rapport de Stage Annexe 3 :

TABLE C Les dates d’ajout des barres lors de l’année 2015 : Date

Broyeur B

A 19-mai-2015 21-mai-2015 31-mai-2015 3-Juin-2015 9-Juin-2015 12-Juin-2015 08-Sept-2015 16-Sept-2015 18-Sept-2015 30-Sept-2015 20-Oct-2015 09-Decr-2015 10-Dec-2015

C 200 20

200 20

20 20 200 10 10 10 10 8

10

10 10

2 Annexe 4 :

TABLE D Table de constantes utilisées dans le calcul des éléments de la carte de contrôle:

Taille de sous échantillons n 2 3 4 5

A2

Constantes D3

D4

D5

1.88 1.023 0.729 0.577

0 0 0 0

3.628 2.574 2.282 2.114

1.128 1.693 2.059 2.326

59