DESCRIPTION

Titre de l'invention : Dispositif et procédé de préparation d'une eau de refroidissement à la demande

Domaine technique de l'invention

La présente invention concerne un procédé de préparation d'une eau de refroidissement destinée à refroidir un produit durant une opération de transformation métallurgique et notamment pour des applications de coulée de pièces de fonderie, par exemple dans un procédé de coulée d'un produit, de préférence en alliage d'aluminium. L'invention concerne aussi un dispositif de coulée comprenant un dispositif de préparation d'une eau de refroidissement.

Etat de la technique

Il est connu de l'état de la technique (Gildemeister D., Light Metals 2014, pp885-891), que la composition d'une eau de refroidissement destinée à un procédé de transformation métallurgique peut avoir un effet sur le processus de refroidissement. En particulier, lors de la formation d'une plaque en coulée semi continue, l'utilisation d'une eau de refroidissement avec une composition non contrôlée et/ou non adaptée peut générer des effets négatifs sur la formation de la plaque tels que : des fissures, des fentes, des courbures excessives du pied de la plaque, des gonflements qui peuvent bloquer le processus de coulée, ou provoquer des percées de métal liquide, etc. Bien que l'influence de chaque paramètre constitutif de l'eau de refroidissement ne soit à ce jour pas totalement connue, il a en revanche déjà été démontré que l'alcalinité (caractérisée par le titre alcalimétrique (TA) et le titre alcalimétrique complet (TAC)), la dureté (caractérisée par exemple par le titre hydrotimétrique (TH)), le pH, la conductivité, ou la turbidité, avaient un impact sur le transfert thermique.

Ainsi, il existe un besoin de pouvoir faire varier les paramètres de l'eau de refroidissement afin de pouvoir étudier leur effet et le cas échéant pouvoir utiliser une eau optimisée. En effet, il existe un besoin de pouvoir maîtriser la qualité de l'eau au démarrage de la coulée semi- continue et pouvoir utiliser une eau de refroidissement différente de l'eau disponible sur le site industriel.

De plus, avant de mettre en oeuvre un procédé de transformation métallurgique à l'échelle industrielle, il est fréquent de réaliser des tests de refroidissement par simulation ou par essais réels, pour déterminer les conditions de refroidissement adaptées à une eau industrielle donnée. Toutefois, une fois ces conditions de refroidissement déterminées, elles ne peuvent généralement pas se transposer à toutes les eaux industrielles, ce qui rend difficile le transfert d'un procédé de transformation métallurgique d'un site industriel à un autre site industriel. Par ailleurs, étant donné que les moyens de tests pour déterminer des conditions de refroidissement ne sont pas systématiquement présents sur le site de production, une solution pourrait être de réaliser ces tests sur un autre site que le site de production et distant de ce dernier. Cependant, cette solution requiert, sur cet autre site, d'avoir à disposition une quantité suffisante d'eau du site de production. Le problème majeur d'une telle fourniture en eau de refroidissement, est qu'un volume important est nécessaire, ce qui implique des problèmes évidents de logistique et de coût. De plus, des modifications de la composition de l'eau de refroidissement peuvent se produire lors du transport.

Ainsi, il existe un besoin de pouvoir disposer d'une eau de refroidissement à la demande, pour les tests mis en oeuvre durant la détermination des conditions de refroidissement, qui soit une reproduction fidèle de l'eau de refroidissement qui sera ensuite utilisée sur le site de production. Alternativement, il existe aussi un besoin de pouvoir disposer d'une eau de refroidissement de coulée avec une composition particulière permettant d'avoir une efficacité thermique constante dans le temps, en particulier au moment de la phase transitoire du démarrage. Toutefois, cette problématique est difficile à résoudre car le contrôle et la modification de la composition d'une eau n'est pas aisée, en particulier lorsque cela concerne la concentration en sels de CaSO ₄ et MgSO ₄ dissouts.

Exposé de l'invention

La présente invention a pour but de proposer une solution qui réponde à tout ou partie des problèmes précités.

Ce but peut être atteint grâce à la mise en oeuvre d'un procédé de préparation d'une eau de refroidissement pour refroidir un produit durant une opération de transformation métallurgique et notamment pour des applications de coulée semi-continue de produits de fonderie, le procédé de préparation comprenant les étapes suivantes :

- une étape d'analyse de la composition d'une eau de refroidissement cible de manière à déterminer une composition finale cible (cfc). Le résultat d'analyse est sensiblement identique à la composition finale cible (cfc). Selon l'invention, le terme sensiblement doit être compris comme pouvant donner lieu à un arrondi d'au moins un paramètre utile. En effet, l'étape d'analyse permet de déterminer au moins un paramètre utile choisi dans le groupe comprenant une concentration en calcium (THCa), une concentration en magnésium (THMg), un titre alcalimétrique complet (TAC), un titre alcalimétrique (TA), un titre hydrotimétrique (TH), une concentration en ions chlorures (CCI), sulfates (CS), bromures (CBr), sodium (CNa) et un pH. La composition cible (cfc) peut donc être identique au résultat d'analyse ou égale à +/- 10%, préférentiellement +/-5% du résultat d'analyse. - une étape de fourniture d'au moins une première solution aqueuse caractérisée par une première composition et d'au moins une deuxième solution aqueuse distincte de la première solution aqueuse et caractérisée par une deuxième composition, ladite première solution aqueuse et ladite deuxième solution aqueuse étant choisies dans le groupe composé :

. d'une solution d'eau industrielle,

. d'une solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques,

. d'une solution d'eau déminéralisée,

. d'une solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ ,

- une phase de mélange comprenant une première étape de mélange dans laquelle un premier volume de la première solution aqueuse et un deuxième volume de la deuxième solution aqueuse sont mélangés, de manière à fabriquer un volume de mélange d'une solution de mélange caractérisée par une composition de mélange, et constituant tout ou partie de l'eau de refroidissement, lesdits premier volume de la première solution aqueuse et deuxième volume de la deuxième solution aqueuse étant déterminés par une étape de calcul (E7) en fonction de ladite première composition et de ladite deuxième composition, chacune de la première composition (cl), de la deuxième composition (c2), de la composition de mélange (cml), et de la composition finale cible (cfc), est définie par au moins un paramètre utile choisi dans le groupe comprenant une concentration en calcium (THCa), une concentration en magnésium (THMg), un titre alcalimétrique complet (TAC), un titre alcalimétrique (TA), un titre hydrotimétrique (TH), une concentration en ions chlorures (CCI), sulfates (CS), bromures (CBr), sodium (CNa) et un pH ,

- ladite étape de calcul (E7) dans laquelle le premier volume (VI) de la première solution aqueuse et le deuxième volume (V2) de la deuxième solution aqueuse sont déterminés en fonction dudit au moins un paramètre utile définissant la première composition (cl), dudit au moins un paramètre utile définissant la deuxième composition (c2), et de sorte que ledit au moins un paramètre utile définissant la composition de mélange (cml) tende vers ledit au moins un paramètre utile définissant la composition finale cible (cfc)

Par solution d'eau industrielle, on entend une eau industrielle ayant une conductivité inférieure ou égale à 2000 pS/cm, de préférence compris de 100 pS/cm à 2000 pS/cm. De préférence, le titre hydrotimétrique de l'eau industrielle est inférieur ou égale à 80 °f, préférentiellement inférieur ou égal à 50°f. L’eau industrielle désigne l’eau utilisée à des fins industrielles, par opposition à l’eau domestique et à l’eau agricole.

Par solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques, on entend une solution avec une conductivité supérieure ou égale à 100 pS/cm, qui est soit une eau décarbonatée telle que TH <TAC + 3°f, soit une eau permutée telle TH < 3°f, où TH et TAC sont respectivement le titre hydrotimétrique et le titre alcalimétrique de la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques considérée exprimés en degré français.

Par solution d'eau déminéralisée, on entend une solution ayant conductivité inférieure ou égale à 100 pS/cm. L'eau déminéralisée est une eau qui ne contient plus aucun ion en solution (tels que Ca2+ ou HCO3-...), ni non plus aucune substances minérales neutres dissoutes (hydroxydes d’aluminium (AI(OH)3) ou de fer(lll) (Fe(OH)3), silice dissoute (Si(OH)4)...). Le titre hydrotimétrique de l'eau déminéralisée est inférieur ou égal à l°f.

Par "solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ ", on entend une solution dont la conductivité est supérieure ou égale à 20 pS/cm, et telle que son titre hydrotimétrique TH est supérieure à 50 °f. De préférence, le titre hydrométrique TH de la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ est au moins cinq (5) fois plus grand que le titre hydrométrique de la solution d'eau industrielle. Par "solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ ", on entend une solution dont la concentration en ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ est supérieure à la concentration en ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ de la solution d'eau industrielle, de la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques, de la solution d'eau déminéralisée. Par ailleurs, et de manière avantageuse, l'utilisation de la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ permet de produire plus facilement et à la demande, une eau de refroidissement ayant une composition proche de la composition finale cible. En effet, l'utilisation de la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ est particulièrement avantageuse quand on a besoin d’une eau plus dure que l’eau industrielle disponible, ou bien pour stabiliser une composition d’eau par rapport à des variations saisonnières.

Les dispositions précédemment décrites permettent de proposer un procédé de préparation d'une eau de refroidissement présentant une composition proche d'une composition finale cible.

Le procédé de préparation peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.

Selon un mode de réalisation, l'étape de fourniture comprend la fourniture d'une troisième ou d'une quatrième solution aqueuse choisie distinctes entre elles et distinctes de la première solution aqueuse et de la deuxième solution aqueuse, lesdites troisième ou quatrième solution aqueuses étant choisies dans le groupe composé de :

- la solution d'eau industrielle,

- la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques,

- la solution d'eau déminéralisée,

- la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ , Dans ce cas, la première étape de mélange comprend le mélange de la troisième et/ou la quatrième solution aqueuse avec la première et la deuxième solution aqueuse. Il est donc bien compris que la phase de mélange du premier volume de la première solution aqueuse et du deuxième volume de la deuxième solution aqueuse n'est pas limitative et qu'elle peut comprendre également le mélange d'un nombre de volumes de solutions aqueuse distinctes supérieur à deux.

Selon un mode de réalisation, l'eau de refroidissement est obtenue par un mélange de quatre volumes de solutions aqueuses, chaque volume de solution aqueuse provenant respectivement de la solution d'eau industrielle, de la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques, de la solution d'eau déminéralisée, et de la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ .

Selon un mode de réalisation, la composition finale cible correspond à la composition d'une eau de refroidissement disponible sur un site de production industriel, par exemple un site de production de pièces de fonderie.

Selon un mode de réalisation, l'étape de calcul est mise en oeuvre par une unité de calcul configurée pour calculer le premier volume de la première solution aqueuse et le deuxième volume de la deuxième solution aqueuse de manière à minimiser une différence entre ledit au moins un paramètre utile définissant la composition de mélange et ledit au moins un paramètre utile définissant la composition finale cible. Ainsi, et de manière avantageuse, l'unité de calcul permet de faire des choix de priorité sur la précision d'un des paramètres utiles par rapport à d'autres. De cette manière, il est possible de mettre en oeuvre le procédé de préparation dans le cas où n'existe pas de solution mathématique unique ou exacte pour la préparation de l'eau de refroidissement ayant une composition proche de la composition finale cible.

Selon un mode de réalisation, chacune de la première composition, de la deuxième composition, de la composition de mélange, et de la composition finale cible, est définie par une pluralité de paramètres utiles, l'étape de calcul peut alors être mise en oeuvre en pondérant chaque paramètre utile de ladite pluralité de paramètres utile par un coefficient de pondération.

Selon un mode de réalisation, la phase de mélange comprend :

- une étape de contrôle de la composition de mélange, dans laquelle une valeur intermédiaire dudit au moins un paramètre utile définissant la composition de mélange est déterminée, de manière à calculer un écart initial entre ladite valeur intermédiaire et une valeur cible dudit au moins un paramètre utile définissant la composition finale cible

- dans le cas où l'écart initial est supérieur à un écart seuil, la phase de mélange comprend une deuxième étape de mélange dans laquelle au moins un élément de correction choisi dans le groupe composé d'un volume de la solution d'eau industrielle, d'un volume de la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques, d'un volume de la solution d'eau déminéralisée, d'un volume de la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ , d'une masse de sel, et d'une masse de correcteurs de pH, est mélangé à la solution de mélange de manière à fabriquer un volume de mélange corrigé d'une solution de mélange corrigée caractérisée par une composition de mélange corrigée qui est définie par au moins un paramètre utile, ledit au moins un élément de correction étant choisi de sorte qu'un écart corrigé entre une valeur corrigée dudit au moins un paramètre utile définissant la composition de mélange corrigée et ladite valeur cible soit inférieur à l'écart initial.

Selon un mode de réalisation, la deuxième étape de mélange est mise en oeuvre tant que l'écart corrigé est supérieur à l'écart seuil. Selon un mode de réalisation, l'étape de contrôle comprend la détermination de l'écart corrigé. Selon un mode de réalisation, l'écart seuil peut être égal à 10% de la valeur cible.

Selon un mode de réalisation, au moins une étape de mélange parmi la première étape de mélange et la deuxième étape de mélange est mise en oeuvre de manière à maintenir la solution de mélange corrigée à une température comprise entre 10°C et 35°C, préférentiellement entre 12°C et 30°C.

Selon un mode de réalisation, le procédé de préparation comprend en outre une étape de mise à disposition d'au moins un élément d'addition choisi dans le groupe comprenant des sels et des correcteurs de pH, la première étape de mélange comprenant en outre le fait de mélanger une masse d'élément d'addition, ladite masse d'élément d'addition étant déterminée en fonction de la première composition et de la deuxième composition, et de la composition finale cible.

Selon un mode de réalisation, les sels et correcteurs de pH comprennent : le chlorure de sodium NaCI, le bicarbonate de sodium NaHCOs, le carbonate de sodium Na2CÜ3, le chlorure de calcium CaCL, le sulfate de magnésium MgSO ₄ , le chlorure de magnésium MgCL, et le bromure de sodium NaBr.

Selon un mode de réalisation, la masse d'élément d'addition est diluée dans une solution aqueuse avant la première étape de mélange lors d'une étape de dilution. Par exemple, la masse d'élément d'addition peut être diluée dans une partie de la solution d'eau déminéralisée.

Selon un mode de réalisation, la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques est une eau décarbonatée obtenue selon les étapes suivantes :

- une étape de fourniture d'un échangeur de cations comprenant une résine cationique faible, ledit échangeur de cations étant configuré pour varier entre une configuration régénérée dans laquelle ladite résine cationique faible est apte à capter des cations divalents de calcium Ca ²⁺ ou de magnésium Mg ²⁺ et une configuration chargée dans laquelle ladite résine cationique faible constitue une réserve de cations divalents de calcium Ca ²⁺ ou de magnésium Mg ²⁺ ;

- une étape de charge sur résine cationique faible dans laquelle une partie de la solution d'eau industrielle circule dans l'échangeur de cations pour le faire varier de la configuration régénérée vers la configuration chargée ;

- une étape de dégazage dans laquelle une eau sortant de l'échangeur de cations est dégazée, de manière à obtenir l'eau décarbonatée.

Selon un mode de réalisation, ladite résine cationique faible est apte à capter des cations divalents de calcium Ca ²⁺ ou de magnésium Mg ²⁺ liés à des ions carbonates ou bicarbonates. Dans ce cas l'étape de dégazage comprend le dégazage d'une eau chargée en acide carbonique dissous (provenant des carbonates et bicarbonates de calcium et magnésium) sortant de l'échangeur de cations. Selon un mode de réalisation l'étape de dégazage est mise en oeuvre de manière naturelle, en laissant l'eau sortant de l'échangeur de cations à l'air libre. Selon un mode de réalisation, l'étape de dégazage est mise en oeuvre dans une colonne de dégazage. Selon un mode de réalisation, l'étape de dégazage est mise en oeuvre en faisant subir des cascades successives à l'eau sortant de l'échangeur de cations, ou par brassage, agitation, bullage, ou par l'utilisation d'une colonne de dégazage à ruissellement dans laquelle on injecte de l'air à contrecourant.

Selon un mode de réalisation, la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques est une eau permutée obtenue selon les étapes suivantes :

- une étape de fourniture d'un échangeur de cations comprenant une résine cationique forte, ledit échangeur de cations étant configuré pour varier entre une configuration régénérée dans laquelle ladite résine cationique forte est apte à capter des cations divalents de calcium Ca ²⁺ ou de magnésium Mg ²⁺ et une configuration chargée dans laquelle ladite résine cationique forte constitue une réserve de cations divalents de calcium Ca ²⁺ ou de magnésium Mg ²⁺ ;

- une étape de charge sur résine cationique forte dans laquelle une partie de la solution d'eau industrielle circule dans l'échangeur de cations pour le faire varier de la configuration régénérée vers la configuration chargée, et de manière à obtenir l'eau permutée, exempte de cations Ca2+ et Mg2+.

Selon un mode de réalisation, ladite résine cationique forte est apte à capter des cations divalents de calcium Ca ²⁺ ou de magnésium Mg ²⁺ liés à des ions carbonates ou bicarbonates. L'utilisation de résine cationique forte pour obtenir la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques est avantageuse dans le cas où la solution d'eau industrielle est peu calcaire et d'alcalinité faible. Il est possible d'utiliser un mode de régénération par sel (type adoucisseur) ou un mode de régénération par acide fort dilué (cations totalement permutés par ions H3O+). Dans le cas où on utiliserait un mode de régénération par sel, comme NaCI ou Na2SO4, l'eau permutée peut aussi s'appeler « eau adoucie ». L'eau adoucie est une eau dans laquelle on a remplacé les cations Ca2+ et Mg2+ par Na+ provenant de la résine. Dans le cas où on utiliserait un mode de régénération par acide fort dilué, l'eau permutée peut aussi s'appeler « eau dont les cations sont tous permutés par des ions hydronium H^O+ ». Cette eau est une eau dans laquelle on a remplacé les cations Ca2+ et Mg2+ par les ions hydronium H3O+ provenant de la résine.

Selon un mode de réalisation, l'étape de charge sur résine cationique faible ou forte comprend une étape de détection de niveau de charge, dans laquelle une mesure de variation du pH ou d'un autre paramètre de l'eau présente en sortie de l'échangeur de cations est réalisée, de sorte à en déduire (par exemple pour des cycles futurs) le niveau de charge de l'échangeur de cations à tout moment.

Selon un mode de réalisation, la solution d'eau déminéralisée est obtenue par une étape de déminéralisation dans laquelle une partie de la solution d'eau décarbonatée ou d'eau permutée est déminéralisée par un processus d'osmose inverse ou d'échange d'ions sur une résine de déminéralisation de manière à obtenir la solution d'eau déminéralisée. Le processus de déminéralisation comporte classiquement une opération de permutation sur résine cationique forte, un dégazage et une opération de permutation des anions sur une ou deux résines anioniques (selon la composition de l'eau et en particulier de son alcalinité). De manière préférée, si on utilise de l'eau permutée obtenue par une technique de régénération par acide fort dilué, l'étape de permutation sur résine cationique n'est pas nécessaire pour obtenir l'eau déminéralisée.

Selon un mode de réalisation, la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ est obtenue lors d'une étape d'élution dans laquelle un acide fort est mis en circulation dans l'échangeur de cations, de sorte que des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ captés par la résine cationique faible ou par la résine cationique forte soient dissouts, de manière à fabriquer la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ .

Selon un mode de réalisation, l'étape d'élution comprend une étape de mesure dans laquelle un pH de la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ est mesuré, de façon à optimiser la quantité d'acide utilisée, et de manière à optimiser la régénération de l'échangeur de cations. Selon un mode de réalisation, une quantité d'acide fort rajoutée lors de l'étape d'élution est définie par rapport à un volume de résine cationique faible ou forte à traiter. Une telle quantité d'acide fort peut par exemple faire partie des données techniques de la résine cationique utilisée, lesdites données précisant le volume et la concentration d'acide fort nécessaire pour régénérer ladite résine cationique.

Selon un mode de réalisation, la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ est obtenue par le prélèvement d'une quantité partielle de la solution obtenue lors de l'étape d'élution. Par exemple, une telle quantité partielle peut correspondre à une quantité d'eau fabriquée au début de l'étape d'élution. Dans ce cas, le reste de l'eau fabriquée lors de l'étape d'élution nécessaire à la régénération de l'échangeur de cations, est alors traitée et rejetée. De cette manière, il est possible de contrôler et limiter l'excès d'acide fort avec la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ lorsque la résine cationique faible ou forte est totalement régénérée. Selon un mode de réalisation l'acide fort est de l'acide chlorhydrique ou de l'acide sulfurique, dilué de préférence entre 2 et 10% dans l'eau. Dans le cas où l'acide fort est un acide sulfurique, la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ obtenue à l'étape d'élution contient des sels de CaSO ₄ et de MgSO ₄ dissouts.

Selon un mode de réalisation, l'étape d'élution est mise en oeuvre après l'étape de charge sur résine cationique faible ou après l'étape de charge sur résine cationique forte. Il est donc bien compris que les étapes d'élution, et de charge permettent de faire varier alternativement l'échangeur de cations entre la configuration régénérée et la configuration chargée.

Selon un mode de réalisation, le procédé de préparation comprend en outre une deuxième étape d'analyse dans laquelle au moins un paramètre utile de la solution d'eau industrielle choisi dans le groupe comprenant une concentration en calcium, une concentration en magnésium, un titre alcalimétrique complet, un titre alcalimétrique, un titre hydrotimétrique, et un pH est mesuré.

Selon un mode de réalisation, la deuxième étape d'analyse peut être mise en oeuvre pour déterminer un paramètre utile de la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques, ou sur la solution d'eau déminéralisée, ou sur la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ .

Les dispositions précédemment décrites permettent de choisir la ou les solutions aqueuses ayant la composition la plus adaptée pour servir de base à la fabrication d'une solution de mélange ayant une composition de mélange qui tende vers la composition finale cible.

Le but de l'invention peut également être atteint par l'utilisation d'une eau de refroidissement obtenue selon le procédé de préparation décrit ci-avant, et caractérisée par ladite composition finale cible, pour refroidir un produit dans une étape de transformation métallurgique, telle qu'une coulée, une trempe, ou un laminage à chaud.

Le but de l'invention peut également être atteint grâce à la mise en oeuvre d'un procédé de coulée d'un produit, de préférence en alliage d'aluminium comprenant les étapes suivantes :

- (a) on élabore un bain de métal liquide, de préférence en alliage d'aluminium comprenant, en % en poids, Cu : 0 - 6,0 ; Mg : 0- 8 ; Si 0-12 ; Zn 0 - 12 ; autres < 3 chacun et < 10 au total, reste aluminium,

- (b) on coule ledit métal liquide, de préférence par coulée semi-continue verticale de telle façon que, lors d'une phase de démarrage de coulée, on utilise une première eau de refroidissement caractérisée par une première composition de mélange obtenue selon le procédé de préparation décrit ci-avant.

Le procédé de coulée selon l'invention comprend le procédé de préparation défini précédemment.

Ladite première eau de refroidissement caractérisée par une première composition de mélange est obtenue par un procédé de préparation comprenant les étapes suivantes :

- une étape d'analyse de la composition d'une eau de refroidissement cible de manière à déterminer une composition finale cible,

- une étape de fourniture d'au moins une première solution aqueuse caractérisée par une première composition et d'au moins une deuxième solution aqueuse distincte de la première solution aqueuse et caractérisée par une deuxième composition, ladite première solution aqueuse et ladite deuxième solution aqueuse étant choisies dans le groupe composé :

. d'une solution d'eau industrielle,

. d'une solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques,

. d'une solution d'eau déminéralisée,

. d'une solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ ,

- une phase de mélange comprenant une première étape de mélange dans laquelle un premier volume de la première solution aqueuse et un deuxième volume de la deuxième solution aqueuse sont mélangés, de manière à fabriquer un volume de mélange d'une solution de mélange caractérisée par une composition de mélange, et constituant tout ou partie de l'eau de refroidissement, lesdits premier volume de la première solution aqueuse et deuxième volume de la deuxième solution aqueuse étant déterminés en fonction de ladite première composition et de ladite deuxième composition, chacune de la première composition (cl), de la deuxième composition (c2), de la composition de mélange (cml), et de la composition finale cible (cfc), est définie par au moins un paramètre utile choisi dans le groupe comprenant une concentration en calcium (THCa), une concentration en magnésium (THMg), un titre alcalimétrique complet (TAC), un titre alcalimétrique (TA), un titre hydrotimétrique (TH), une concentration en ions chlorures (CCI), sulfates (CS), bromures (CBr), sodium (CNa) et un pH ,

- une étape de calcul (E7) dans laquelle le premier volume (VI) de la première solution aqueuse et le deuxième volume (V2) de la deuxième solution aqueuse sont déterminés en fonction dudit au moins un paramètre utile définissant la première composition (cl), dudit au moins un paramètre utile définissant la deuxième composition (c2), et de sorte que ledit au moins un paramètre utile définissant la composition de mélange (cml) tende vers ledit au moins un paramètre utile définissant la composition finale cible (cfc).

Le procédé de préparation peut en outre présenter une ou plusieurs caractéristiques présentées précédemment.

Le procédé de coulée peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.

Selon un mode de réalisation, le procédé de coulée comprend une phase de régime permanent de coulée à l'issue de la phase de démarrage de coulée caractérisée en ce que lors de la phase de régime permanent de coulée, on utilise une deuxième eau de refroidissement caractérisée par une deuxième composition, différente de la première eau de refroidissement. Optionnellement cette deuxième eau de refroidissement est obtenue selon le procédé de préparation. Optionnellement cette deuxième composition est une deuxième composition de mélange obtenue selon le procédé de préparation. Selon un autre mode de réalisation, la deuxième eau de refroidissement n'est pas obtenue selon de le procédé de préparation de l'invention, elle peut être une solution d'eau industrielle.

Enfin, le but de l'invention peut également être atteint grâce à la mise en oeuvre d'un dispositif de coulée comprenant un dispositif de préparation d'une eau de refroidissement, ledit dispositif de préparation comprenant une unité de mélange configurée pour recevoir une première solution aqueuse caractérisée par une première composition et une deuxième solution aqueuse distincte de la première solution aqueuse et caractérisée par une deuxième composition, ladite première solution aqueuse et ladite deuxième solution aqueuse étant choisies dans le groupe composé :

- d'une solution d'eau industrielle,

- d'une solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques,

- d'une solution d'eau déminéralisée,

- d'une solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ , ladite unité de mélange étant en outre configurée pour mélanger un premier volume de ladite première solution aqueuse et un deuxième volume de ladite deuxième solution aqueuse, de manière à fabriquer un volume de mélange d'une solution de mélange caractérisée par une composition de mélange et constituant tout ou partie de l'eau de refroidissement, lesdits premier volume de la première solution aqueuse et deuxième volume de la deuxième solution aqueuse étant déterminés en fonction de ladite première composition et de ladite deuxième composition, et de sorte que la composition de mélange tende vers une composition finale cible prédéterminée.

Le dispositif de coulée peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.

Selon un mode de réalisation, l'unité de mélange est configurée pour mélanger un nombre de volumes de solutions aqueuses supérieur ou égale à deux.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de préparation comprend au moins un réservoir choisi parmi :

- un premier réservoir configuré pour recevoir la solution d'eau industrielle ;

- un deuxième réservoir configuré pour recevoir la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques ;

- un troisième réservoir configuré pour recevoir la solution d'eau déminéralisée ;

- un quatrième réservoir configuré pour recevoir la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ .

Selon un mode de réalisation, l'utilisation du premier réservoir, du deuxième réservoir, du troisième réservoir, et du quatrième réservoir peut être remplacée par un procédé de mélange continu en ligne. Par procédé de mélange continu en ligne, on entend la possibilité de réaliser les mélanges des solutions aqueuses directement dans un système de tuyauterie, d'alimentation ou bien en insérant un mélangeur statique ou réacteur de mélange de faible volume.

Selon un mode de réalisation, l'unité de mélange est en outre configurée pour recevoir au moins un élément d'addition choisi dans le groupe comprenant des sels et des correcteurs de pH, et pour mélanger une masse d'élément d'addition avec la solution de mélange, ladite masse d'élément d'addition étant déterminée en fonction de la première composition, de la deuxième composition, et de la composition finale cible.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de préparation comprend en outre une unité de stockage d'élément d'addition configurée pour stocker ledit au moins un élément d'addition. Selon un mode de réalisation, le dispositif de coulée comprend en outre une unité de calcul configurée pour déterminer le premier volume de la première solution aqueuse et le deuxième volume de la deuxième solution aqueuse en fonction d'un paramètre utile définissant la première composition, d'un paramètre utile définissant la deuxième composition, et de sorte qu'un paramètre utile définissant la composition de mélange tende vers un paramètre utile définissant la composition finale cible.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de coulée comprend en outre un échangeur de cations comprenant un matériau actif, ledit échangeur de cations étant configuré pour varier entre une configuration chargée dans laquelle des cations divalents de calcium Ca ²⁺ ou de magnésium Mg ²⁺ sont liés au matériau actif, et une configuration régénérée dans laquelle le matériau actif est apte à capter des cations divalents de calcium Ca ²⁺ ou de magnésium Mg ²⁺ , ledit échangeur de cations comprenant des moyens permettant de le relier à l'unité de mélange. Selon un mode de réalisation, l'échangeur de cations comprend une résine cationique faible. Selon un mode de réalisation, l'échangeur de cations comprend une résine cationique forte.

Selon un mode de réalisation, l'échangeur de cations comprend des moyens permettant de le relier à au moins un réservoir, par exemple le premier réservoir, le deuxième réservoir, le troisième réservoir, ou le quatrième réservoir.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de coulée comprend en outre un osmoseur inverse ou un échangeur d'ions sur résine de déminéralisation, ledit osmoseur inverse ou ledit échangeur d'ions comprenant des moyens permettant de le relier à l'unité de mélange et à l'échangeur de cations.

Selon un mode de réalisation, ledit osmoseur inverse ou ledit échangeur d'ions sur résine de déminéralisation comprend des moyens permettant de le relier à au moins un réservoir, par exemple le premier réservoir, le deuxième réservoir, le troisième réservoir, ou le quatrième réservoir.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de préparation comprend une alimentation en acide fort, ladite alimentation en acide fort étant configurée pour être reliée à l'échangeur de cations.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de coulée comprend en outre une unité d'analyse configurée pour mesurer au moins un paramètre utile choisi dans le groupe comprenant : une concentration en calcium, une concentration en magnésium, un titre alcalimétrique complet, un titre alcalimétrique, un titre hydrotimétrique, et le pH.

Selon un mode de réalisation, l'unité de mélange comprend un système de contrôle de température comprenant un capteur de température configuré pour mesurer une température de mélange correspondant à la température de la solution de mélange, ledit système de contrôle de température étant configuré pour maintenir la température de mélange entre 10°C et 35°C, de préférence entre 12°C et 30°C. Selon un mode de réalisation, le système de contrôle de température comprend des moyens de chauffage configurés pour chauffer l'unité de mélange, lorsque la température de mélange est inférieure ou égale à 10°C, de préférence inférieure à 12°C.

Selon un mode de réalisation, le système de contrôle de température comprend des moyens de refroidissement configurés pour refroidir l'unité de mélange, lorsque la température de mélange est supérieure ou égale à 35°C, de préférence 30°C.

Description des figures

D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : [Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique du dispositif de coulée comprenant un dispositif de préparation selon un mode de réalisation particulier de l'invention.

[Fig. 2] La figure 2 est une vue schématique de certains éléments du dispositif de coulée permettant de préparer des solutions aqueuses, selon un mode de réalisation particulier de l'invention.

[Fig. 3] La figure 3 est une vue schématique des étapes du procédé de préparation selon un mode de réalisation particulier de l'invention.

Description détaillée

Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l'échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux.

Comme cela est illustré sur les figures 1 à 3, la présente invention concerne un procédé de préparation d'une eau de refroidissement 1 destinée à refroidir un produit durant une opération de transformation métallurgique et notamment pour des applications de coulée de pièces de fonderie. L'invention concerne également l'utilisation d'une eau de refroidissement 1 obtenue selon ce procédé de préparation, pour refroidir un produit dans une étape de transformation métallurgique, telle qu'une coulée, une trempe, ou un laminage à chaud. Contrairement à la coulée continue, où la notion d'étape de démarrage n'est pas prépondérante quant à la qualité du produit final car il est possible d'ébouter la partie du produit avec des défauts, il est important de maîtriser le refroidissement pendant la phase de démarrage d'un produit obtenu par coulée semi-continue au risque de ne pas pouvoir le fabriquer. En coulée semi-continue, la difficulté réside dans la réussite du passage de la vitesse nulle du début de formation du produit à la vitesse de régime permanent. On parle de phase de démarrage. Ce passage se traduit par une déformation du pied de plaque, connue de l'homme du métier sous le nom de cambrure. Si elle est trop prononcée, ce qui se produit lorsque le pied est refroidi trop violemment, la cambrure peut engendrer ce que l'homme du métier appelle des « pissures », qui peuvent parfois dégénérer en « pendaison », c'est-à-dire un coincement de la plaque dans son moule. La cambrure associée à un régime de refroidissement inadapté peut aboutir, de façon moins catastrophique, à la cassure du pied ou à des fentes dans le pied. Ces cassures ou fentes sont tout à fait nuisibles car elles peuvent se propager en régime permanent conduisant de ce fait au rebut du produit, sinon et pour le moins, elles empêchent le laminage à chaud de la plaque sans sciage du pied pour restaurer l'intégrité du produit. Enfin une cambrure qui n'entraîne aucun rebut de coulée se traduit toutefois par des variations de section du produit qui peuvent empêcher le laminage des produits sans sciage du pied

L'homme du métier sait mettre en oeuvre des conditions de coulée adaptées pour minimiser l'apparition de ces défauts. Toutefois, il est important que les conditions trouvées soient reproductibles d'une coulée à l'autre. Les inventeurs ont trouvé qu'en particulier il était important d'avoir une eau de refroidissement reproductible pendant toutes les phases de démarrage afin de garantir la même efficacité thermique. Les inventeurs ont résolu ce problème en proposant une méthode de préparation d'une eau de refroidissement permettant de fabriquer à la demande une eau de refroidissement cible.

Par exemple, l'eau de refroidissement cible peut correspondre à une eau industrielle disponible sur un site sur lequel le procédé de coulée sera mis en oeuvre à grande échelle, ce site étant différent du site de production envisagé pour la mise en oeuvre de la préparation de l'eau de refroidissement. Par exemple l'eau de refroidissement cible peut correspondre à une eau industrielle disponible pendant une certaine période de l'année. C'est le cas par exemple lorsque l'eau industrielle d'un site est puisée dans une rivière et qu'en fonction de la saisonnalité été/hiver, sa composition évolue. Il peut être intéressant de choisir de toujours avoir une eau industrielle identique quelle que soit la saison. L'eau de refroidissement cible peut être une eau considérée comme adaptée pour le démarrage de coulée de par sa qualité d'efficacité énergique.

La figure 1 représente un procédé de coulée d'un produit, de préférence en alliage d'aluminium, qui comprend les étapes suivantes :

- (a) on élabore un bain de métal liquide, de préférence en alliage d'aluminium comprenant, en % en poids, Cu : 0 - 6,0 ; Mg : 0- 8 ; Si 0-12 ; Zn 0 - 12 ; autres < 3 chacun et < 10 au total, reste aluminium, et

- (b) on coule ledit métal liquide, de préférence par coulée semi-continue verticale de telle façon que, lors d'une phase de démarrage de solidification, on utilise une première eau de refroidissement la caractérisée par une première composition de mélange cma obtenue selon le procédé de préparation selon l'invention qui sera décrit plus précisément ci-après.

De manière préférée, on coule un alliage d'aluminium de la série AAlxxx ou AA2xxx ou AA3xxx ou AA4xxx ou AA5xxx ou AA6xxx ou AA7xxx.

A titre d’exemples non limitatifs, des exemples d’alliages d’aluminium de la série AAlxxx à utiliser dans les procédés décrits ici peuvent comprendre AA1100, AA1100A, AA1200, AA1200A, AA1300, AA1110, AA1120, AA1230, AA1230A, AA1235, AA1435, AA1145, AA1345, AA1445, AA1150, AA1350, AA1350A, AA1450, AA1370, AA1275, AA1185, AA1285, AA1385, AA1188, AA1190, AA1290, AA1193, AA1198 ou AA1199.

Des exemples non limitatifs d’alliages d’aluminium de la série AA2xxx à utiliser dans les procédés décrits ici peuvent inclure AA2001, A2002, AA2004, AA2005, AA2006, AA2007, AA2007A, AA2007B, AA2008, AA2009, AA2010, AA2011, AA2011A, AA2111, AA2111A, AA2111B, AA2012, AA2013, AA2014, AA2014A, AA2214, AA2015, AA2016, AA2017, AA2017A, AA2117, AA2018, AA2218, AA2618, AA2618A, AA2219, AA2319, AA2419, 2022, AA, AA24,20 AA2124, AA2224, AA2224A, AA2324, AA2424, AA2524, AA2624, AA2724, AA2824, AA2025, AA2026, AA2027, AA2028, AA2028A, AA2028B, AA2028C, AA2029, AA2030, AA2031, AA2032, AA2034, AA2036, AA2037, AA2038, AA2039, AA2139, AA2040, AA2041, AA2044,AA2045, AA2050, AA2055, AA2056, AA2060, AA2065, AA2070, AA2076, AA2090, AA2091, AA2094, AA2095, AA2195, AA2295, AA2196, AA2296, AA2097, AA2197, AA2297, AA2397, AA2098, AA2198, AA2099, or AA2199.

Des exemples d’alliages d’aluminium de la série AA3xxx non limitatifs à utiliser dans les procédés décrits ici peuvent inclure AA3002, AA3102, AA3003, AA3103, AA3103A, AA3103B, AA3203, AA3403, AA3004, AA3004A, AA3104, AA3204, AA3304, AA3005, AA3005A, AA3105A, AA3105B, AA3007, AA3107, AA3207, AA3207A, AA3307, AA3009, AA3010, AA3110, AA3011, AA3012, AA3012A, AA3013, AA3014, AA3015, AA3016, AA30,26, AA30, AA30, AA30 ou AA3065.

Des exemples non limitatifs d’alliages d’aluminium de la série AA4xxx à utiliser dans les procédés décrits ici peuvent inclure AA4004, AA4104, AA4006, AA4007, AA4008, AA4009, AA4010, AA4013, AA4014, AA4015, AA4015A, AA4115, AA4016, AA4017, AA AA4019, AA4020, AA4021, AA4026, AA4032, AA4043, AA4043A, AA4143, AA4343, AA4643, AA4943, AA4044, AA4045, AA4145, AA4145A, AA4046, AA4047, AA4047A, ou AA44 Des exemples non limitatifs d'alliages d'aluminium de la série AA5xxx à utiliser dans les procédés décrits ici peuvent inclure AA5182, AA5183, AA5005, AA5005A, AA5205, AA5305, AA5505, AA5605, AA5006, AA5106, AA5010, AA5110, AA5110A, AA5210, AA5310, AA5016, AA5017, AA5018, AA5018A, AA5019, AA5019A, AA5119, AA5119A, AA5021, AA5022, AA5023, AA5024, AA5026, AA5027, AA5028, AA5040, AA5140, AA5041, AA5042, AA5043, AA5049, AA5149, AA5249, AA5349, AA5449, AA5449A, AA5050, AA5050A, AA5050C, AA5150, AA5051, AA5051A, AA5151, AA5251, AA5251A, AA5351, AA5451, AA5052, AA5252, AA5352, AA5154, AA5154A, AA5154B, AA5154C, AA5254, AA5354, AA5454, AA5554, AA5654, AA5654A, AA5754, AA5854, AA5954, AA5056, AA5356, AA5356A, AA5456, AA5456A, AA5456B, AA5556, AA5556A, AA5556B, AA5556C, AA5257, AA5457, AA5557, AA5657, AA5058, AA5059, AA5070, AA5180, AA5180A, AA5082, AA5182, AA5083, AA5183, AA5183A, AA5283, AA5283A, AA5283B, AA5383, AA5483, AA5086, AA5186, AA5087, AA5187, or AA5088.

Des exemples non limitatifs d'alliages d'aluminium de la série AA6xxx à utiliser dans les procédés décrits ici peuvent inclure AA6101, AA6101 A, AA6101B, AA6201, AA6201A, AA6401, AA6501, AA6002, AA6003, AA6103, AA6005, AA6005A, AA6005B, AA6005C, AA6105, AA6205, AA6305, AA6006, AA6106, AA6206, AA6306, AA6008, AA6009, AA6010, AA6110, AA6110A, AA6011, AA6111, AA6012, AA6012A, AA6013, AA6113, AA6014, AA6015, AA6016, AA6016A, AA6116, AA6018, AA6019, AA6020, AA6021, AA6022, AA6023, AA6024, AA6025, AA6026, AA6027, AA6028, AA6031, AA6032, AA6033, AA6040, AA6041, AA6042, AA6043, AA6151, AA6351, AA6351A, AA6451, AA6951, AA6053, AA6055, AA6056, AA6156, AA6060, AA6160, AA6260, AA6360, AA6460, AA6460B, AA6560, AA6660, AA6061, AA6061A, AA6261, AA6361, AA6162, AA6262, AA6262A, AA6063, AA6063A, AA6463, AA6463A, AA6763, AA6963, AA6064, AA6064A, AA6065, AA6066, AA6068, AA6069, AA6070, AA6081, AA6181, AA6181A, AA6082, AA6082A, AA6182, AA6091, or AA6092.

Des exemples d'alliages d'aluminium de la série AA7xxx non limitatifs à utiliser dans les procédés décrits ici peuvent comprendre AA7011, AA7019, AA7020, AA7021, AA7039, / K7O1 , AA7075, AA7085, AA7108, AA7108A, AA7015, AA7017, AA7018, AA7019A, AA7024, AA7025, AA7028, AA7030, AA7031, AA7033, AA7035, AA7035A, AA7046, AA7046A, AA7003, AA7004, AA7005, AA7009, AA7010, AA7011, AA7012, AA7014, AA7016, AA7116, AA7122, AA7023, AA7026, AA7029, AA7129, AA7229, AA7032, AA7033, AA7034, AA7036, AA7136, AA7037, AA7040, AA7140, AA7041, AA7049, AA7049A, AA7I49,72O4, AA7249, AA7349, AA7449, AA7050, AA7050A, AA7150, AA7250, AA7055, AA7155, AA7255, AA7056, AA7060, AA7064, AA7065, AA7068, AA7168, AA7175, AA7475, AA7076, AA7178, AA7278, AA7278A, AA7081, AA7181, AA7185, AA7090, AA7093, AA7095, or AA7099. Comme cela est illustré sur l'exemple non limitatif de la figure 1, le procédé de coulée peut comprendre une phase de régime permanent c à l'issue de la phase de démarrage de coulée caractérisée en ce que lors de la phase de régime permanent de coulée c, on utilise une deuxième eau de refroidissement. La deuxième eau de refroidissement lb est caractérisée par une deuxième composition finale cible cfb. Par exemple, cette deuxième eau de refroidissement lb peut également être obtenue selon le procédé de préparation qui sera décrit plus précisément ci-après. Alternativement, la deuxième eau de refroidissement lb peut correspondre à une solution d'eau industrielle 3.

Les figures 1 à 3 représentent un exemple non-limitatif d'un procédé de préparation selon un mode de réalisation particulier de l'invention.

Le procédé de préparation comprend une première étape d'analyse El de la composition d'une eau de refroidissement 1 cible. Cette étape d'analyse permet de déterminer une composition finale cible cfc. De manière générale, selon l'invention, la détermination d'une composition correspond à la détermination d'au moins un paramètre utile choisi dans le groupe comprenant une concentration en calcium THCa, une concentration en magnésium THMg, un titre alcalimétrique complet TAC, un titre alcalimétrique TA, un titre hydrotimétrique TH, une concentration en ions chlorures CCI, sulfates CS, bromures CBr, sodium CNa, et un pH. Ainsi la composition finale cible cfc, déterminée par la première étape d'analyse El permet de définir au moins un paramètre utile pue cible choisi dans le groupe comprenant une concentration en calcium THCa, une concentration en magnésium THMg, un titre alcalimétrique complet TAC, un titre alcalimétrique TA, un titre hydrotimétrique TH, une concentration en ions chlorures CCI, sulfates CS, bromures CBr, sodium CNa, et un pH.

Le procédé de préparation comprend également une étape de fourniture E6 d'au moins une première solution aqueuse caractérisée par une première composition cl et d'au moins une deuxième solution aqueuse distincte de la première solution aqueuse et caractérisée par une deuxième composition c2, ladite première solution aqueuse et ladite deuxième solution aqueuse étant choisies dans le groupe composé :

- d'une solution d'eau industrielle 3,

- d'une solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5,

- d'une solution d'eau déminéralisée 7,

- d'une solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9.

De la même manière que pour la composition finale cible cfc, la première composition cl, et la deuxième composition c2 sont définies par au moins un paramètre utile pul et pu2 choisi dans le groupe comprenant une concentration en calcium THCa, une concentration en magnésium TH Mg, un titre alcalimétrique complet TAC, un titre alcalimétrique TA, un titre hydrotimétrique TH, une concentration en ions chlorures CCI, sulfates CS, bromures CBr, sodium CNa, et un pH. Lesdits au moins paramètre utile pul et pu2 définis sont de même nature que ledit au moins paramètre utile pue cible. Les compositions cl et c2 sont différentes.

De manière préférée, la solution d'eau industrielle 3 se caractérise par une conductivité comprise entre 100 pS/cm et 2000 pS/cm.

De manière préférée, la solution d'eau traitée sur échangeurs d'ions cationiques 5 est une eau décarbonatée, de préférence une eau décarbonatée avec une conductivité supérieure ou égale à 100 pS/cm et un titre hydrotimétrique TH en degré français (°f) et un titre alcalimétrique complet TAC en degré français (°f) tel que TH <TAC + 3°f. De manière préférée, la solution d'eau traitée sur échangeurs d'ions cationiques 5 est une eau permutée, de préférence une eau permutée avec une conductivité supérieure ou égale à 100 pS/cm et un titre hydrotimétrique TH en degré français (°f) tel que TH < 3°f.

De manière préférée, l'eau déminéralisée 7 a une conductivité inférieure à 100 pS/cm.

De manière préférée, la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ a une conductivité supérieure ou égale à 20 pS/cm et un titre hydrotimétrique TH en degré français (°f) tel que TH > 50 °f.

Selon l'invention, dans un mode de réalisation, la première solution aqueuse et la deuxième solution aqueuse peuvent être toutes les deux une solution d'eau industrielle ou une solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques ou une solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ , les compositions cl et c2 étant toutefois différentes.

La figure 2 illustre plus particulièrement différents moyens d'obtenir les quatre solutions citées ci avant.

La solution d'eau industrielle 3 correspond par exemple à une eau présente sur un site industriel sur lequel est mis en oeuvre le procédé de préparation objet de l'invention. Il est possible que ce site industriel soit un site distinct du site industriel sur lequel est disponible l'eau de refroidissement cible. Par exemple, l'eau de refroidissement cible peut correspondre à une eau industrielle disponible sur un site sur lequel le procédé de coulée sera mis en oeuvre à grande échelle. La solution d'eau industrielle 3 peut de son côté correspondre à une eau industrielle présente sur un site industriel de développement du procédé de coulée. La solution d'eau industrielle 3 peut également être issue d'un pompage dans la nappe phréatique, puis traitée par différentes étapes comme une déferrisation, et/ou une filtration, et/ou une stabilisation red-ox, pour être stable et utilisable pour les besoins industriels du site. La solution d'eau industrielle 3 peut aussi provenir d'un bassin permettant le recyclage de l'eau par refroidissement (par exemple à l'aide d'une tour aéroréfrigérante ou d'un groupe froid). Ainsi, il peut donc être avantageux que le procédé de préparation comprenne une deuxième étape d'analyse E2 dans laquelle au moins un paramètre utile de ladite solution d'eau industrielle 3 choisi dans le groupe comprenant une concentration en calcium THCa, une concentration en magnésium THMg, un titre alcalimétrique complet TAC, un titre alcalimétrique TA, un titre hydrotimétrique TH, une concentration en ions chlorures CCI, sulfates CS, bromures CBr, sodium CNa, et un pH soit mesuré. Le paramètre utile analysé à l'étape d'analyse E2 est de même nature que ledit au moins paramètre utile pue cible. On entend par « de même nature » que si le titre hydrotimétrique TH est choisi pour définir la composition finale cfc cible, on détermine le titre hydrotimétrique TH de l'eau industrielle 3. Une telle deuxième étape d'analyse E2 peut également être mise en oeuvre pour déterminer au moins un paramètre utile de la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5, et/ou pour déterminer au moins un paramètre utile de la solution d'eau déminéralisée 7, et/ou pour déterminer au moins un paramètre utile de la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9. Ainsi, il est possible de choisir la ou les solutions aqueuses ayant la composition la plus adaptée pour servir de base à la fabrication d'une solution de mélange ayant une composition de mélange cml qui tende vers la composition finale cible cfc.

Dans la suite de la description, lorsque qu'il est fait référence aux « solutions aqueuses », cela comprend le groupe composé de la solution d'eau industrielle 3, la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5, la solution d'eau déminéralisée 7, et la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9.

La solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5, peut être obtenue selon deux méthodes décrites ci-après.

Selon une première variante non limitative, la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5 est une eau décarbonatée obtenue selon les étapes suivantes :

- une étape de fourniture E30 d'un échangeur de cations 20 comprenant une résine cationique faible 21, ledit échangeur de cations 20 étant configuré pour varier entre une configuration régénérée dans laquelle ladite résine cationique faible 21 est apte à capter des cations divalents de calcium Ca ²⁺ ou de magnésium Mg ²⁺ et une configuration chargée dans laquelle ladite résine cationique faible 21 constitue une réserve de cations divalents de calcium Ca ²⁺ ou de magnésium Mg ²⁺ ;

- une étape de charge sur résine cationique faible E32 dans laquelle une partie de la solution d'eau industrielle 3 circule dans l'échangeur de cations 20 pour le faire varier de la configuration régénérée vers la configuration chargée ;

- une étape de dégazage E34 dans laquelle une eau sortant de l'échangeur de cations 20 est dégazée, de manière à obtenir l'eau décarbonatée. L'étape de dégazage E34 peut par exemple être mise en œuvre de manière naturelle, en laissant l'eau sortant de l'échangeur de cations 20 à l'air libre. Alternativement, l'étape de dégazage E34 peut être mise en œuvre dans une colonne de dégazage 24. Selon une troisième possibilité, l'étape de dégazage E34 peut être mise en œuvre en faisant subir des cascades successives à l'eau sortant de l'échangeur de cations 20, ou par brassage, agitation, bullage, ou par l'utilisation d'une colonne de dégazage 24 à ruissellement dans laquelle on injecte de l'air à contrecourant.

De préférence l'eau décarbonatée a une conductivité supérieure ou égale à 100 pS/cm et un titre hydrotimétrique TH en degré français (°f) et un titre alcalimétrique complet TAC en degré français (°f) tel que TH <TAC + 3°f.

Selon une deuxième variante non limitative, la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5 est une eau permutée obtenue selon les étapes suivantes :

- une étape de fourniture E31 d'un échangeur de cations 20 comprenant une résine cationique forte 23, ledit échangeur de cations 20 étant configuré pour varier entre une configuration régénérée dans laquelle ladite résine cationique forte 23 est apte à capter des cations divalents de calcium Ca ²⁺ ou de magnésium Mg ²⁺ et une configuration chargée dans laquelle ladite résine cationique forte 23 constitue une réserve de cations divalents de calcium Ca ²⁺ ou de magnésium Mg ²⁺ ;

- une étape de charge sur résine cationique forte E33 dans laquelle une partie de la solution d'eau industrielle 3 circule dans l'échangeur de cations 20 pour le faire varier de la configuration régénérée vers la configuration chargée, et de manière à obtenir l'eau permutée. Selon un mode de réalisation, l'étape dee charge E32, E33 comprend une étape de détection de niveau de charge, dans laquelle une mesure de variation du pH ou d'un autre paramètre de l'eau présente en sortie de l'échangeur de cations 20 est réalisée, de sorte à en déduire (par exemple pour des cycles futurs) le niveau de charge de l'échangeur de cations 20 à tout moment.

De préférence, l'eau permutée avec une conductivité supérieure ou égale à 100 pS/cm et un titre hydrotimétrique TH en degré français (°f) tel que TH < 3°f.

Dans le cas où la solution d'eau industrielle 3 est peu calcaire, il est avantageux d'obtenir la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5 par un échangeur de cations 20 utilisant un matériau actif à résine cationique forte 23.

La solution d'eau déminéralisée peut être obtenue par tout procédé connu de l'état de la technique. Selon le principe de l'invention, dans un mode préféré, la solution d'eau déminéralisée 7, peut être obtenue par une étape de déminéralisation E41 dans laquelle une partie de la solution d'eau décarbonatée ou d'eau permutée est déminéralisée par un processus d'osmose inverse Tl ou d'échange d'ions sur une série de résines de déminéralisation (cationique / anionique) 25 de manière à obtenir la solution d'eau déminéralisée 7.

Selon un mode de réalisation, la solution d'eau déminéralisée 7 peut être obtenue par une étape de charge E33 de telle sorte à permuter les cations par des ions Hydronium H3O+ sur la résine cationique forte, suivi d'une étape E41 de déminéralisation sur résines 25 dans laquelle une partie de l'eau dont les cations sont déjà permutés par H3O+ sera traité simplement sur une série de résines anioniques 25. Un dégazage préalable peut être effectué avant passage sur résines anioniques 25.

De manière préférée, l'eau déminéralisée 7 a une conductivité inférieure à 100 pS/cm. Enfin, la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9 est obtenue lors d'une étape d'élution E43 dans laquelle un acide fort 11 est mis en circulation dans l'échangeur de cations 20, de sorte que des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ captés par la résine cationique faible 21 ou par la résine cationique forte 23 soient dissouts, de manière à fabriquer la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9. De manière générale, l'acide fort 11 est de l'acide chlorhydrique ou de l'acide sulfurique dilué de préférence à une concentration entre 2 et 10% dans l'eau. Dans le cas particulier où l'acide fort 11 est un acide sulfurique, la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9 obtenue à l'étape d'élution E43 contient aussi des sels de CaSO ₄ et de MgSO ₄ dissouts. Ces sels sont particulièrement intéressants à obtenir car ils évitent l'utilisation d'éléments d'addition contenant du soufre. En effet, cette solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9 contient des sels de CaSO ₄ et de MgSO ₄ est obtenue directement à partir de l'eau industrielle et d'un acide. Cela évite d'une part d'approvisionner des sels tels que le sulfate de calcium (CaSO4) ou le sulfate de magnésium (MgSO ₄ ). Et d'autre part, on sait en particulier que le sulfate de calcium, communément appelé « plâtre » en langage courant, a une très faible solubilité dans l'eau et sa mise en solution est complexe et difficile.

De manière avantageuse, l'étape d'élution E43 est mise en oeuvre après l'étape de charge E32, E33. Il est donc bien compris que les étapes d'élution E43, et de charge E32, E33, permettent de faire varier alternativement l'échangeur de cations 20 entre la configuration régénérée et la configuration chargée.

Selon un mode de réalisation, l'étape d'élution E43 peut comprendre une étape de mesure E45 dans laquelle un pH de la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9 est mesuré. En effet, l'étape d'élution E43 étant mise en oeuvre par la circulation d'un acide fort dans l'échangeur de cations 20, il est possible de retrouver des traces d'acide fort 11 dans la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9, ce qui peut contribuer à diminuer son pH. Afin de mieux contrôler la composition de la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9, il est donc préférable de garantir l'absence de l'acide fort 11 dans cette solution. Pour éviter cela, il est possible de prévoir qu'une quantité d'acide fort 11 rajoutée lors de l'étape d'élution E43 est définie par rapport à un volume de résine cationique faible 21 ou forte 23 à traiter. Une telle quantité d'acide fort 11 peut par exemple faire partie des données techniques de la résine cationique 21, 23 utilisée, lesdites données précisant le volume et la concentration d'acide fort 11 nécessaire pour régénérer ladite résine cationique 21, 23. De cette manière, il est possible d'empêcher le mélange de l'acide fort 11 avec la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9 lorsque la résine cationique faible 21 ou forte 23 est totalement régénéré. De manière alternative, l'étape de mesure E45 peut être mise en oeuvre par la mesure d'un autre paramètre que le pH, comme par exemple la mesure de la conductivité. De cette manière, il est possible de connaître et de contrôler un éventuel excès d'acide fort 11 lors de l'étape d'élution E43.

De manière préférée, la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ a une conductivité supérieure ou égale à 20 pS/cm et un titre hydrotimétrique TH en degré français (°f) tel que TH > 50 °f.

En référence à la figure 1, le procédé de préparation peut comprendre en outre, une étape de mise à disposition E51 d'au moins un élément d'addition choisi dans le groupe comprenant des sels 13 et des correcteurs de pH 15. Les sels 13 et correcteurs de pH 15 peuvent notamment comprendre : le chlorure de sodium NaCI, le bicarbonate de sodium NaHCOs, le carbonate de sodium Na2CÜ3, le chlorure de calcium CaCL, le sulfate de magnésium MgSO ₄ , le chlorure de magnésium MgCL, et le bromure de sodium NaBr. Une masse notée « m » d'éléments d'addition peut ensuite être diluée dans une solution aqueuse lors d'une étape de dilution E53 pour former une solution d'addition. Par exemple, la masse m d'élément d'addition peut être diluée dans une partie de la solution d'eau déminéralisée 7. Dans le cas où plusieurs éléments d'addition sont ajoutés, il est possible de réaliser plusieurs solutions d'additions correspondant chacune à un élément d'addition dilué. Dans ce cas, plusieurs masses mj correspondant à chaque élément d'addition j sont diluées dans une solution aqueuse.

En référence à nouveau à l'étape de fourniture E6, il est bien compris que cette étape de fourniture E6 de la première solution aqueuse et de la deuxième solution aqueuse n'est pas limitative et qu'elle peut comprendre également la fourniture d'un nombre de volumes de solutions aqueuse distinctes supérieur à deux. Ainsi, l'étape de fourniture E6 peut comprendre la fourniture d'une troisième ou d'une quatrième solution aqueuse choisie distinctes entre elles et distinctes de la première solution aqueuse et de la deuxième solution aqueuse, lesdites troisième ou quatrième solution aqueuses étant choisies dans le groupe composé de :

- la solution d'eau industrielle 3, la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5, la solution d'eau déminéralisée 7, la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9.

Le procédé de préparation peut comprendre ensuite une étape de calcul E7 dans laquelle un premier volume VI de la première solution aqueuse et un deuxième volume V2 de la deuxième solution aqueuse sont déterminés en fonction dudit au moins un paramètre utile pul définissant la première composition cl, et dudit au moins un paramètre utile pu2 définissant la deuxième composition c2. Dans le cas où des sels 13 et des correcteurs de pH 15 sont mis à disposition lors de l'étape E51, l'étape de calcul E7 a également pour but de déterminer la masse m d'élément d'addition en fonction de la première composition cl, de la deuxième composition c2, et de la composition finale cible cfc. Comme indiqué précédemment, la détermination d'un premier volume VI d'une première solution aqueuse, et d'un deuxième volume V2 d'une deuxième solution aqueuse n'est pas limitative, et l'étape de calcul E7 peut également comprendre la détermination d'un troisième volume V3 d'une troisième solution aqueuse caractérisé par une troisième composition c3, et d'un quatrième volume V4 d'une quatrième solution aqueuse caractérisée par une quatrième composition c4. Ces volumes VI, V2, V3, et V4 de solutions aqueuses, et cette masse m sont destinés à être mélangés lors d'une phase de mélange P3 qui sera décrite plus loin, et de manière à fabriquer un volume de mélange Vml d'une solution de mélange caractérisée par une composition de mélange cml qui peut également être définie par au moins un paramètre utile puml choisi dans le groupe comprenant une concentration en calcium THCa, une concentration en magnésium THMg, un titre alcalimétrique complet TAC, un titre alcalimétrique TA, un titre hydrotimétrique TH, une concentration en ions chlorures CCI, sulfates CS, bromures CBr, sodium CNa, et un pH.

L'étape de calcul E7 a donc pour but de déterminer les volumes de solution aqueuses VI, V2, V3, et V4, et la masse m de sorte que ledit au moins un paramètre utile puml définissant la composition de mélange cml tende vers ledit au moins un paramètre utile pue définissant la composition finale cible cfc. Il est donc bien compris qu'en fonction de l'étape de calcul, les volumes VI, V2, V3, ou V4 peuvent être nuis et que la masse m peut être nulle.

Par exemple, selon une première variante non limitative, l'étape de calcul E7 permet de déterminer le premier volume VI de la première solution aqueuse déterminée par au moins un premier paramètre utile pul de même nature que le au moins paramètre utile pue cible et le deuxième volume V2 de la deuxième solution aqueuse déterminée par au moins un deuxième paramètre utile pu2 de même nature que le au moins paramètre utile pue cible. L'étape de calcul peut consister à résoudre le système d'équation suivant : pul*Vl +pu2*V2=puc*Vml

Vml=Vl+V2

Dans le cas où plusieurs paramètres utiles pue cibles sont déterminés pour la composition finale cible cfc, la méthode de calcul décrite consiste à résoudre autant de systèmes d'équations que de paramètres utiles cibles déterminés.

Dans ce cas, il est avantageux d'utiliser une unité de calcul 30.

Selon un mode de réalisation, l'étape de calcul E7 est mise en oeuvre par une unité de calcul 30 configurée pour calculer le premier volume VI de la première solution aqueuse et le deuxième volume V2 de la deuxième solution aqueuse de manière à minimiser une différence entre ledit au moins un paramètre utile définissant la composition de mélange cml et ledit au moins un paramètre utile définissant la composition finale cible cfc. Dans le cas où la composition finale cible cfc est définie par plusieurs paramètres, il n'existe parfois pas de solutions pour VI et V2 permettant de résoudre le système. De manière avantageuse, l'unité de calcul 30 permet de faire des choix de priorité sur la précision d'un des paramètres utiles par rapport à d'autres. De cette manière, il est possible de mettre en oeuvre le procédé de préparation dans le cas où n'existe pas de solution mathématique unique ou exacte pour la préparation de l'eau de refroidissement 1 ayant une composition proche de la composition finale cible cfc.

Selon un mode de réalisation, chacune de la première composition cl, de la deuxième composition c2, de la composition de mélange cml, et de la composition finale cible cfc, est définie par une pluralité de paramètres utiles, l'étape de calcul E7 peut alors être mise en oeuvre en pondérant chaque paramètre utile de ladite pluralité de paramètres utile par un coefficient de pondération.

Selon un mode de réalisation l'étape de calcul E7 peut être mise en oeuvre par la comparaison de chaque paramètre utile avec un autre paramètre utile de même type. Par exemple, selon une autre variante non limitative, l'étape de calcul E7 permet de déterminer le premier volume VI de la première solution aqueuse et le deuxième volume V2 de la deuxième solution aqueuse en comparant le titre alcalimétrique complet TAC de la première solution aqueuse, le titre alcalimétrique complet TAC de la deuxième solution aqueuse, et le titre alcalimétrique complet TAC de l'eau de refroidissement 1. Ainsi, chaque paramètre utile peut être comparé à un autre paramètre utile de même type lors de l'étape de calcul E7.

Le procédé de préparation comprend enfin, la phase de mélange P3 comprenant une première étape de mélange E8 dans laquelle le premier volume VI de la première solution aqueuse et le deuxième volume V2 de la deuxième solution aqueuse sont mélangés, de manière à fabriquer le volume de mélange Vml d'une solution de mélange caractérisée par une composition de mélange cml. Cette solution de mélange constitue alors tout ou partie de l'eau de refroidissement 1.

Il est bien compris que lesdits premier volume VI de la première solution aqueuse et deuxième volume V2 de la deuxième solution aqueuse sont déterminés lors de l'étape de calcul E7, en fonction de ladite première composition cl et de ladite deuxième composition c2, et de sorte que la composition de mélange cml tende vers la composition finale cible cfc prédéterminée.

Comme lors de l'étape de fourniture E6, la phase de mélange P3 n'est pas limitée au premier volume VI de la première solution aqueuse et au deuxième volume V2 de la deuxième solution aqueuse et peut comprendre également le mélange d'un nombre de volumes de solutions aqueuse distinctes supérieur à deux. Par exemple, l'étape de fourniture E6 peut comprendre le mélange de la troisième et/ou la quatrième solution aqueuse avec la première et la deuxième solution aqueuse. Par ailleurs, la première étape de mélange E8 peut également comprendre le fait de mélanger la masse m d'élément d'addition, elle-même déterminée également lors de l'étape de calcul E7. Ainsi, et selon un mode de réalisation particulier, l'eau de refroidissement 1 peut être obtenue par un mélange de quatre volumes VI, V2, V3, V4 de solutions aqueuses, chaque volume de solution aqueuse provenant respectivement de la solution d'eau industrielle 3, de la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5, de la solution d'eau déminéralisée 7, et de la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9, et de la masse m d'élément d'addition.

La phase de mélange P3 peut ensuite comprendre une étape de contrôle E9 de la composition de mélange cml, dans laquelle une valeur intermédiaire dudit au moins un paramètre utile définissant la composition de mélange cml est déterminée, de manière à calculer un écart initial entre ladite valeur intermédiaire et une valeur cible dudit au moins un paramètre utile définissant la composition finale cible cfc. L'étape de contrôle E9 permet donc de déterminer l'écart entre les paramètres utiles de la composition de mélange cml et les paramètres utiles correspondants de la composition finale cible cfc. En d'autres termes, l'étape de contrôle E9 permet de quantifier si la composition de mélange cml est suffisamment proche de la composition finale cible cfc.

Dans le cas où l'écart initial est supérieur à un écart seuil, c'est à dire lorsque la composition de mélange cml est trop éloignée de la composition finale cible cfc, la phase de mélange peut comprendre une deuxième étape de mélange E10 dans laquelle au moins un élément de correction est mélangé à la solution de mélange de manière à fabriquer un volume de mélange corrigé Vm2 d'une solution de mélange corrigée caractérisée par une composition de mélange corrigée cm2 qui est définie par au moins un paramètre utile. Cet élément de correction est Tl choisi dans le groupe composé d'un volume de la solution d'eau industrielle 3, d'un volume de la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5, d'un volume de la solution d'eau déminéralisée 7, d'un volume de la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9, d'une masse ml de sel 13, et d'une masse m2 de correcteurs de pH 15.

Naturellement, l'élément de correction est choisi de sorte qu'un écart corrigé entre une valeur corrigée dudit au moins un paramètre utile définissant la composition de mélange corrigée cm2 et ladite valeur cible soit inférieur à l'écart initial.

Selon un mode de réalisation, il peut être prévu que l'étape de contrôle E9 comprenne la détermination de l'écart corrigé, et que la deuxième étape de mélange E10 soit mise en oeuvre itérativement tant que l'écart corrigé est supérieur à l'écart seuil. Par exemple, l'écart seuil peut être égal à 10% ou 5% ou 3% de la valeur cible.

De manière généralement, il peut aussi être prévu qu'au moins une étape de mélange parmi la première étape de mélange E8 et la deuxième étape de mélange E10 soit mise en oeuvre de manière à maintenir la solution de mélange corrigée à une température comprise entre 10°C et 35°C, préférentiellement entre 12°C et 30°C.

Les dispositions précédemment décrites permettent de proposer un procédé de préparation d'une eau de refroidissement 1 présentant une composition proche d'une composition finale cible cfc. Par ailleurs, et de manière avantageuse, l'utilisation de la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9 permet de produire plus facilement et à la demande, une eau de refroidissement 1 ayant une composition proche de la composition finale cible cfc.

Selon l'invention, la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ est telle que la concentration en ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ est supérieure à la concentration en ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ de la solution d'eau industrielle, de la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques, ou de la solution d'eau déminéralisée.

Comme indiqué précédemment, le procédé de préparation, et le procédé de coulée peuvent être mis en oeuvre par l'intermédiaire d'un dispositif de coulée 100, objet de l'invention.

Le dispositif de coulée, représenté sur la figure 1, comprend un dispositif de préparation 50 d'une eau de refroidissement 1. Le dispositif de préparation 50 peut notamment comprendre au moins un réservoir choisi parmi :

- un premier réservoir 33 configuré pour recevoir la solution d'eau industrielle 3 ;

- un deuxième réservoir 35 configuré pour recevoir la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5 ;

- un troisième réservoir 37 configuré pour recevoir la solution d'eau déminéralisée 7 ;

- un quatrième réservoir 39 configuré pour recevoir la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9. Le mode de réalisation de la figure 1 présente un dispositif de préparation 50 comprenant quatre réservoirs.

Selon un mode de réalisation non représenté, l'utilisation du premier réservoir 33, du deuxième réservoir 35, du troisième réservoir 37, et du quatrième réservoir 39 peut être remplacée par un procédé de mélange continu en ligne. Par procédé de mélange continu en ligne, on entend la possibilité de réaliser les mélanges des solutions aqueuses directement dans un système de tuyauterie ou d'alimentation.

Le dispositif de coulée 100 peut en outre comprendre un échangeur de cations 20 (figure 2) comprenant un matériau actif, ledit échangeur de cations 20 étant configuré pour varier entre une configuration chargée dans laquelle des cations divalents de calcium Ca ²⁺ ou de magnésium Mg ²⁺ sont liés au matériau actif, et une configuration régénérée dans laquelle le matériau actif est apte à capter des cations divalents de calcium Ca ²⁺ ou de magnésium Mg ²⁺ , ledit échangeur de cations 20 comprenant des moyens permettant de le relier à l'unité de mélange 31 non représentée. Le matériau actif peut comprendre soit une résine cationique faible 21, soit une résine cationique forte 23. Comme cela est illustré sur la figure 2, l'échangeur de cations 20 est inclus dans le dispositif de préparation 50. Afin de pouvoir mettre en oeuvre simplement le procédé de préparation, l'échangeur de cations 20 peut comprendre des moyens permettant de le relier à au moins un réservoir, par exemple le premier réservoir 33, le deuxième réservoir 35, le troisième réservoir 37, ou le quatrième réservoir 39. Ces moyens peuvent par exemple comprendre des canalisations permettant d'effectuer un transfert fluidique vers et hors de l'échangeur de cations 20.

Le dispositif de coulée 100 peut également comprendre un osmoseur inverse 27 ou un échangeur d'ions sur résine de déminéralisation 25, ledit osmoseur inverse 27 ou ledit échangeur d'ions comprenant des moyens permettant de le relier à une unité de mélange 31 et à l'échangeur de cations 20 non représentés. De manière générale, l'osmoseur inverse Tl ou ledit échangeur d'ions sur résine de déminéralisation 25 comprend des moyens permettant de le relier à au moins un réservoir, par exemple le premier réservoir 33, le deuxième réservoir 35, le troisième réservoir 37, ou le quatrième réservoir 39. Sur la variante illustrée sur la figure 2, l'osmoseur inverse Tl comprend des moyens permettant de le relier de manière fluidique au deuxième réservoir 35, et au troisième réservoir 37.

Le dispositif de préparation 50 peut comprendre une alimentation en acide fort 41 configurée pour être reliée à l'échangeur de cations 20, et une unité de stockage 32 d'élément d'addition configurée pour stocker au moins un élément d'addition choisi dans le groupe comprenant des sels 13 et des correcteurs de pH 15. En référence à nouveau à la figure 1, le premier réservoir 33, le deuxième réservoir 35, le troisième réservoir 37, le quatrième réservoir, et l'unité de stockage 32 sont reliés de manière fluidique à une unité de mélange 31.

L'unité de mélange 31 est configurée pour recevoir la première solution aqueuse caractérisée par la première composition cl et la deuxième solution aqueuse distincte de la première solution aqueuse et caractérisée par la deuxième composition c2, ladite première solution aqueuse et ladite deuxième solution aqueuse étant choisies dans le groupe composé de :

- la solution d'eau industrielle 3,

- la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5,

- la solution d'eau déminéralisée 7,

- la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9.

L'unité de mélange 31 est par ailleurs configurée pour mélanger un premier volume VI de ladite première solution aqueuse et un deuxième volume V2 de ladite deuxième solution aqueuse, de manière à fabriquer un volume de mélange Vml d'une solution de mélange caractérisée par une composition de mélange cml et constituant tout ou partie de l'eau de refroidissement 1.

Lesdits premier volume VI de la première solution aqueuse et deuxième volume V2 de la deuxième solution aqueuse étant déterminés en fonction de ladite première composition cl et de ladite deuxième composition c2, et de sorte que la composition de mélange cml tende vers une composition finale cible cfc prédéterminée. Comme cela est représenté sur la figure 1, l'unité de mélange 31 peut être configurée pour mélanger un nombre de volumes de solutions aqueuses supérieur à deux. L'unité de mélange 31 est en outre configurée pour recevoir et pour mélanger une masse m d'élément d'addition avec la solution de mélange, ladite masse m d'élément d'addition étant déterminée en fonction de la première composition cl, de la deuxième composition c2, et de la composition finale cible cfc.

Selon un mode de réalisation particulier, l'unité de mélange 31 comprend un système de contrôle de température 61 comprenant un capteur de température 63 configuré pour mesurer une température de mélange correspondant à la température de la solution de mélange. Le système de contrôle de température 61 est alors configuré pour maintenir la température de mélange entre 10°C et 35°C, de préférence entre 12°C et 30°C. Le système de contrôle de température 61 peut être pourvu de moyens de chauffage 65 configurés pour chauffer l'unité de mélange 31, lorsque la température de mélange est inférieure ou égale à 10°C ou 12°C. Le système de contrôle de température 61 peut également comprendre des moyens de refroidissement 67 configurés pour refroidir l'unité de mélange 31, lorsque la température de mélange est supérieure ou égale à 35°C ou 30°C. De plus, le dispositif de coulée 100 peut avantageusement comprendre une unité d'analyse 60 configurée pour mesurer au moins un paramètre utile choisi dans le groupe comprenant : une concentration en calcium THCa, une concentration en magnésium THMg, un titre alcalimétrique complet TAC, un titre alcalimétrique TA, un titre hydrotimétrique TH, et le pH. L'unité d'analyse 60 peut notamment être utilisée pour mettre en oeuvre la première étape d'analyse El et la deuxième étape d'analyse E2 du procédé de préparation.

Enfin, le dispositif de coulée 100 peut comprendre une unité de calcul 30 configurée pour déterminer le premier volume VI de la première solution aqueuse et le deuxième volume V2 de la deuxième solution aqueuse en fonction d'un paramètre utile définissant la première composition cl, d'un paramètre utile définissant la deuxième composition c2, et de sorte qu'un paramètre utile définissant la composition de mélange cml tende vers un paramètre utile définissant la composition finale cible cfc. De manière générale l'unité de calcul est apte à mettre en oeuvre l'étape de calcul E7 selon les modes de réalisation décrits ci avant et ci-après. Le procédé de préparation et sa mise en oeuvre avec le dispositif de coulée 100 pourra être mieux compris sur la base des exemples donnés ci-dessous, donnés à titre d'exemple non limitatif.

Exemple 1 :

Dans cet exemple, une eau de refroidissement 1 est préparée en fonction d'un eau industrielle cible. Le tableau 1 ci-dessous décrit la composition de la solution d'eau industrielle 3 pouvant par exemple correspondre à la première composition cl, et la composition finale cible cfc obtenues lors de la première étape d'analyse El, et de la deuxième étape d'analyse E2.

^Tableau 1]

Dans cet exemple, la solution d'eau industrielle 3 caractérisée par la composition cl, présente une dureté élevée, une alcalinité élevée et une forte teneur en ions chlorures. Cette solution d'eau industrielle 3 peut être stockée dans un premier réservoir 33.

Une partie de la solution d'eau industrielle 3 peut alors subir une étape de charge E32 lorsqu'elle circule dans l'échangeur de cations comprenant une résine cationique faible 21 (la résine RESINEX KW-H, de la société Jacobi Carbons, Suède). Lors de cette étape de charge E32, la solution d'eau industrielle 3 circule avec un débit de 5m ³ /h, puis sur un dégazeur lors de l'étape de dégazage E34. Le dégazeur comprend une colonne à ruissellement avec flux d'air à contre-courant qui est située au-dessus d'un deuxième réservoir 35. On obtient ainsi dans ce deuxième réservoir, la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5 qui est alors une eau décarbonatée présentant dans cette exemple une deuxième composition c2.

Le deuxième réservoir 35 peut comprendre des moyens qui permettent de le relier de manière fluidique à un osmoseur inverse Tl, afin de pouvoir alimenter le troisième réservoir 37 en eau déminéralisée. Selon cet exemple, l'osmoseur inverse Tl comprend neuf membranes et fonctionne avec un taux de purge de 25%. Cet osmoseur inverse Tl est apte à produire entre lm ³ /h et 2m ³ /h de la solution d'eau déminéralisée 7 lors de l'étape de déminéralisation E41. Ladite solution d'eau déminéralisée présente alors une composition c3 qui est stockée dans un troisième réservoir 37.

Lorsque la résine faible 21 de l'échangeur de cations 20 est suffisamment chargée lors de l'étape de charge E32, l'étape d'élution E43 est mise en oeuvre de manière à produire la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9 présentant une quatrième composition c4, dont une partie sera stockée dans un quatrième réservoir 39. Par exemple, l'étape d'élution E43 peut être mise en oeuvre lorsqu'un pourcentage de charge de la résine faible 21 par rapport à la saturation théorique calculée pour l'échangeur de cations est comprise entre 60% et 90% de la saturation.

Selon un mode de réalisation, l'étape d'élution E43 comprend :

- une étape de détassage dans laquelle de l'eau industrielle 3 est introduit à contre-courant, cette étape de détassage permettant de soulever les grains de résine et d'éliminer les impuretés accumulées, typiquement on utilise un débit d'eau d'au moins 5 m3/h

- une étape d'élution avec une solution d'acide sulfurique à 4%, cette solution étant elle- même préparée par dilution à l'aide d'une pompe doseuses d'une solution d'acide sulfurique commerciale à 20% avec de l'eau déminéralisée. Cette étape permet de fabriquer la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9.

- une étape de rinçage lent (écoulement piston du liquide) avec de l'eau déminéralisée 7 afin de faire circuler une partie de la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9 vers le réservoir 39, et

- une étape de rinçage rapide (écoulement turbulent du liquide) avec de la solution d'eau déminéralisée 7, consistant à éliminer rapidement des traces d'acide 11 qui seraient encore présentes.

Dans le cas particulier de cet exemple, l'utilisation de résines cationiques faibles 21 permet d'obtenir des effluents d'acidité relativement faibles qui sont simplement neutralisés par passage sur un lit de granulés de carbonate de calcium. On considère comme effluent acide toute eau qui n'est pas utilisée pour la fabrication de l'eau de coulée (1, la ou lb), résidus, partie de la solution acide non utilisée, rinçages). Comme indiqué précédemment, la solution d'eau industrielle 3 a une première composition cl déterminée lors de la deuxième étape d'analyse E2. Cette première composition cl de cette solution d'eau industrielle 3 peut être suffisamment stable dans le temps pour ne pas nécessiter de deuxièmes étapes d'analyse E2 supplémentaires.

Dans le cas particulier de ce premier exemple, les, deuxième, troisième, et quatrième compositions c2 c3 et c4 peuvent être déduites connaissant la première composition de cl, de la façon suivante :

La solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5 est obtenue par décarbonatation sur une résine cationique faible 21. Les cations Na ⁺ (sodium), Ca ²⁺ (calcium) et Mg ²⁺ (magnésium) liés aux sels d'acides forts (sulfates et chlorures) ne sont pas retenus et vont se retrouver dans la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5 en passant à travers l'échangeur de cation 20, ainsi que tous les anions (carbonates, bicarbonates). Les cations retenus par l'échangeur de cation 20 (Mg ²⁺ et Ca ²⁺ liés aux carbonates et bicarbonates) seront retenus sur la résine cationique faible 21 et remplacés par des ions hydronium HsO ⁺ (2 ions HsO ⁺ par ion Ca ²⁺ ou par ion Mg ²⁺ ). On calcule donc la deuxième composition c2 en ions calcium et magnésium, dans ce cas, à partir du titre hydrotimétrique TH total selon la formule suivante :

TH (de la deuxième composition c2) = TH (de la première composition cl) - TAC (de la première composition cl).

On obtient donc TH=3.1°f (41.1-38.0).

Les valeurs en calcium (THCa) et magnésium (THMg) se calculent en faisant l'hypothèse que l'on conserve le même ratio (ici THCa/THMg=5) que dans la solution d'eau industrielle. On calcule donc THCa et THMg dans la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5 en résolvant les équations (1) et (2) :

(1) THCa/THMg=5

(2) THCa + THMg= TH = 3.1

En résolvant, ce système, on obtient alors les valeurs du tableau 2 ci-dessous (THMg=0.5°f, et THCa=2.6°f, valeurs arrondies).

Le TAC, obtenu après le dégazeur, a été mesuré à 0.5°f en sortie du dégazeur. Cette valeur est stable et n'est pas mesurée à chaque mélange.

La solution d'eau déminéralisée ayant la troisième composition c3 est produite par déminéralisation de la solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5 lors de l'étape de déminéralisation E41. Il est possible d'analyser la troisième composition c3 lors d'une troisième étape d'analyse consistant à mesurer la conductivité de la solution. Cette troisième étape d'analyse permet de déterminer que les ions principaux ont une concentration inférieure à 5mg/L, sauf pour le sodium et les chlorures (5mg/L environ).

La quatrième composition c4 de la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9 dépend de la concentration en acide 11 utilisée pour la régénération de la résine cationique faible 21. On tient compte pour cet exemple du rendement d'élution de l'échangeur de cations utilisé estimé à 0.98. La valeur de 0.98 correspond au rendement d'élution de l'échangeur de cations utilisé. La concentration en ions calcium et magnésium (à partir desquelles on calcule TH) correspond alors en début d'étape d'élution E43, à 0.98 fois la concentration (en moles ou en °f) en acide sulfurique. Cette concentration d'acide sulfurique peut être contrôlée par des mesures de débits en acide et en eau, et une mesure de conductivité en ligne. Il peut être prévu de ne garder que l'éluat du début de l'étape d'élution E43, et dans la limite de la capacité du quatrième réservoir 39. Suivant ce protocole, la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9 a donc une quatrième composition c4 constante qui peut être déterminé une seule fois par la mise en oeuvre de la deuxième étape d'analyse E2 sur la solution aqueuse contenant des ions Mg ²⁺ et Ca ²⁺ 9.

Tableau 2]

Les relations suivantes existent entre TH, THCa, THMg et R = THCa/THMg.

TH = THCa + THMg

THCa = R.TH/(1+R)

THMg = TH/(1+R)

Les étapes de mise à disposition E51 d'au moins un élément d'addition et de dilution E53 permet de former des solutions d'additions de composition al, a2, a3, a4, et a5 correspondant à la dilution de la masse ml de sel, ou la masse m2 de correcteur de pH dans un volume de solution d'eau déminéralisée 7 de manière à fournir une solution d'addition de MgSO ₄ (à 10%) définie par une composition al, une solution d'addition de MgCL (à 10%) définie par une composition a2, une solution d'addition de NaHCOs (à 8%) définie par une composition a3, et une solution d'addition de NaOH (à 5%) définie par une composition a4. La solution d'acide sulfurique à 20% utilisée pour régénérer les échangeurs de cations 20 est stockée dans une cuve de 3m3. Elle peut aussi servir de solution d'addition définie par une composition a5.

Les compositions chimiques al, a2, a3, a4, et a5 des solutions d'addition sont décrites avec le même formalisme que les quatre solutions aqueuses précédentes, les paramètres TH et le ratio R= THCa/THMg étant remplacés par THCa et THMg, pour éviter les calculs divergents quand THCa = 0, ou THMg = 0.

^Tableau 3]

A partir des solutions aqueuses disponibles de compositions cl, c2, c3, et c4, de la composition finale cible cfc, et des compositions chimiques des solutions d'addition al, a2, a3, a4, et a5, il est possible de mettre en oeuvre l'étape de calcul E7.

La composition de mélange cml de la solution de mélange, pour un volume Vml (connu), est alors décrite par l'équation suivante, qui se décline pour chaque paramètre utile de chaque composition (par exemple THCa, THMg, TAC, Sodium, Chlorures, Sulfates). On obtient donc dans ce cas, 6 équations correspondant à 6 paramètres utiles différents : ci.Vml = Vl.cli + V2.c2i + V3.c3i + V4.c4i + Val.ali + Va2.a2i + Va3.a3i + Va4.a4i + Va5.a5i.

L'indice i dans la formule précédente fait référence aux 6 paramètres utiles décrits dans cet exemple (THCa, THMg, TAC, CNa, CCI, CS).

On a Vml=Vl+V2+V3+V4+Val+Va2+Va3+Va4+Va5, où VI, V2, V3, et V4 correspondent aux volumes à mélanger de solutions aqueuses de compositions cl, c2, c3, et c4 et Val, Va2, Va3, Va4, et Va5 correspondent aux volumes à mélanger des solutions d'additions de composition al, a2, a3, a4, a5.

Dans le cas de ce premier exemple, les paramètres suivants Vml et cli, c2i, c3i, c4i, ali, a2i, a3i, a4i, a5i sont connus :

- Vml correspond au volume d'eau de refroidissement à fabriquer. Il est également possible d'utiliser des débits en divisant les volumes par une unité de temps. Ce paramètre est défini par une valeur unique. Pour cet exemple, on a besoin de 24m ³ de solution d'eau de refroidissement. Cette valeur en débit est 2.4m ³ /h si le temps caractéristique est lOh (intervalle de temps entre chaque coulée par exemple).

- cli, c2i, c3i, c4i, ali, a2i, a3i, a4i, a5i : correspondent respectivement aux paramètres utiles des solutions aqueuses disponibles (3, 5, 7, 9), et des solutions d'addition de sels 13 et correcteurs de pH 15 disponibles. Des étapes d'analyse complémentaires peuvent éventuellement être mises en oeuvre pour contrôler chaque paramètre utile.

Selon une variante non limitative, un coefficient de pondération yi peut être utilisé pour prioriser un des paramètres utiles. Dans cet exemple, par exemple une importance plus grande est donnée à la concentration en magnésium THMg par rapport à la concentration en sodium CNa ou à la concentration en ions sulfates CS. Les coefficients de pondération yi suivants sont donc choisis, permettant d'obtenir la composition de mélange cml suivante (tableau 4) :

^Tableau 4]

Dans le cadre de cet exemple et des pondérations choisies, il est possible d'obtenir une solution de mélange ayant une composition de mélange cml égale à la composition finale cible cfc. Une telle solution n'est cependant pas toujours mathématiquement obtenue compte tenu des éléments disponibles lors du procédé de préparation.

L'étape de calcul E7 comprend donc ensuite la détermination des volumes à mélanger. Dans cet exemple, les inconnues sont les 9 volumes des solutions à mélanger (VI, V2, V3, V4, Val, Va2, Va3, Va4, Va5). L'unité de calcul 30 utilise alors un solveur qui permet de minimiser la somme des écarts suivante :

Zi=i =>6 Yi. [(VI. cl, + V2.C2, + V3.c3i + V4.c4, + Val.al, + Va2.a2, + Va3.a3, + Va4.a4, + Va5.a5i ) - Vml.cmli ] ²

Afin d'obtenir des solutions mathématiques qui ont un sens physique, des conditions aux limites souhaitées sont ajoutées (i.e. toutes les valeurs sont positives, les volumes ne peuvent pas être supérieurs à la capacité des réservoirs 33, 35, 37, 39) de façon à obtenir les volumes de chaque solution à ajouter, ainsi que la composition de mélange cml de la solution de mélange.

Dans le cadre de cet exemple particulier, un volume Vml de 24 m3 de la solution de mélange peut être obtenue par le mélange des volumes suivants :

- VI (solution d'eau industrielle 3) = 9.28m ³

- V2 (solution d'eau traitée sur échangeur d'ions cationiques 5) = 9.10m ³

- V3 (solution d'eau déminéralisée 7) = 2.64m ³

- V4 (solution aqueuse contenant des ions Mg2+ et Ca2+ 9) = 2.98m ³

Et avec les additifs suivants :

Val (solution MgSO4 à 10%) = 21.7L

Va2 (solution CaCI2 à 10%) = 13.3L

Va3, Va4 et Va5 ne sont pas utilisés (=0). La phase de mélange P3 comprend alors uniquement une première étape de mélange E8 par le mélange dans une unité de mélange 31 des volumes calculés correspondant aux différentes solutions. Par exemple, la première étape de mélange E8 des solutions aqueuses peut être réalisé dans l'ordre suivant : VI, V2, V3, V4, par l'intermédiaire d'un agitateur magnétique, puis par l'ajout des volumes de solutions d'addition Val et Va2 en maintenant le brassage. Le procédé de préparation peut ensuite comprendre l'étape de contrôle E9 dans laquelle un contrôle de la composition de mélange cml obtenue est réalisé. Ce contrôle comprend :

- la mesure du taux hydrotimétrique TH et du taux alcalimétrique complet TAC à l'aide d'un analyseur de TH et de TAC à indicateur coloré

- la mesure du pH par une sonde de pH.

Selon le résultat de l'étape de contrôle E9, le pH peut ensuite être corrigé par l'ajout de l'eau de javel pour obtenir une quantité de chlore libre souhaitée pour que la composition de mélange cml tende vers la composition finale cible cfc.

Exemple 2 :

Dans ce deuxième exemple, Le tableau 5 ci-dessous décrit la composition de la solution d'eau industrielle pouvant par exemple correspondre à la première composition cl, et décrit également la composition finale cible cfc. Ces deux compositions sont obtenues lors de la première étape d'analyse El, et de la deuxième étape d'analyse E2. En particulier dans la mise en oeuvre du procédé de préparation de cet exemple, le but est d'obtenir une eau de refroidissement 1 pour laquelle les paramètres utiles « taux hydrotimétrique et taux alcalimétrique complet TAC » sont inférieurs aux paramètres utiles correspondant de la composition finale cible cfc.

Tableau 5]

Selon cet exemple, le dispositif de préparation 50 comprend un osmoseur inverse Tl, relié au premier réservoir 33, mais ne comprend pas d'échangeur de cations 20. Il n'est donc possible de réaliser que deux solutions aqueuses caractérisées par deux compositions :

- la solution d'eau industrielle 3 caractérisée par la première composition cl ; et

- la solution d'eau déminéralisée 7 caractérisée par une deuxième composition c2.

La solution d'eau industrielle 3, par exemple stockée dans le premier réservoir 33, ou disponible directement sur site, alimente l'osmoseur inverse Tl , ce qui permet de produire la solution d'eau déminéralisée 7 par l'étape de déminéralisation E41 d'une partie de la solution d'eau industrielle 3, puis de la stocker dans le troisième réservoir 37.

De manière avantageuse, la solution d'eau industrielle 3 servant à produire la solution d'eau déminéralisée 7 est filtrée par un filtre ayant une maille de filtration de 5pm. Cela permet d'éviter l'encrassement des membranes (en particulier au niveau des espaceurs) et augmente leur durée de vie. De manière avantageuse, on injecte en continu un produit séquestrant à base de polyphosphates Cela permet d'éviter la précipitation des ions calcium en présence de carbonates dans la boucle de concentration de l'osmoseur inverse 27.

Dans le cadre de cet exemple, la solution d'eau industrielle 3 stockée dans le premier réservoir 33 peut avoir une composition cl qui varie en fonction notamment des appareils utilisant cette eau, de la saison, et du fonctionnement du système de contrôle de température 61. Ainsi, il peut être prévu de mettre en oeuvre une ou plusieurs deuxièmes étapes d'analyse E2 afin de connaître à chaque instant une bonne estimation de la première composition cl de cette solution d'eau industrielle 3 stockée.

Contrairement à la solution d'eau industrielle 3, la solution d'eau déminéralisée 7 présente une composition c2 sensiblement constante et connue. Il n'est donc pas nécessaire de réaliser de deuxième étape d'analyse E2 à chaque étape de déminéralisation E41. Un contrôle de conductivité en ligne suffit à s'assurer du bon fonctionnement de l'osmoseur et de la qualité constante de l'eau. Le tableau 6 ci-dessous dresse les première et deuxième compositions cl, c2 des solutions d'eau industrielle 3 et d'eau déminéralisée 7.

Tableau 6]

A partir des solutions aqueuses disponibles et de la composition finale cible cfc, il est possible de mettre en oeuvre l'étape de calcul E7. Dans cet exemple, il n'est pas possible d'utiliser d'autres solution aqueuses que celle citées ci-avant, ni d'utiliser d'éléments d'addition.

La composition de mélange de la solution de mélange cml, pour un volume Vml (connu), est alors décrite par l'équation suivante, qui se décline pour chaque paramètre utile de chaque composition (par exemple THCa, THMg, TAC, Sodium, Chlorures, Sulfates). On obtient donc dans ce cas 6 équations correspondant à 6 paramètres utiles différents : ci.Vml = Vl.cli + V2.c2i,

L'indice i faisant référence aux 6 paramètres utiles décrits dans cet exemple (THCa, THMg, TAC, CNa, CCI, CS), avec Vml=Vl+ V2. Dans le cas de ce premier exemple, les paramètres suivants sont connus :

- Vml : volume de solution à fabriquer ;

- cli, c2i : qui correspondent respectivement aux paramètres utiles des solutions aqueuses disponibles (3, 7),

Selon une variante non limitative, un coefficient de pondération yi peut être utilisé pour prioriser un des paramètres utiles. Dans cet exemple, par exemple une importance plus grande est donnée à la concentration en magnésium THMg et à la concentration en calcium THCA par rapport aux autres paramètres utiles. Les coefficients de pondération yi suivants sont donc choisis, permettant d'obtenir la composition de mélange cml suivante (tableau 7) :

^Tableau 7]

L'étape de calcul E7 comprend donc ensuite la détermination des volumes à mélanger. Dans cet exemple, les inconnues sont les 2 volumes des solutions aqueuses à mélanger VI, V2. L'unité de calcul 30 utilise alors un solveur qui permet de minimiser la somme des écarts suivante :

Zi= 1 =>6 yi. [(VI. cl, + V2.c2i) - Vml.cmli ] ²

Afin d'obtenir des solutions réelles, des conditions aux limites souhaitées sont ajoutées. Par exemple, toutes les valeurs sont positives, les volumes ne peuvent pas être supérieurs à la capacité des réservoirs 33, 37 de façon à obtenir les volumes de chaque solution à ajouter ainsi que la composition de mélange cml de la solution de mélange.

Dans ce cas particulier, compte tenu des solutions aqueuses disponibles, il n'est pas possible d'obtenir exactement la composition finale cible cfc. Il est néanmoins possible d'obtenir un volume de solution de mélange Vml respectant les objectifs fixés du procédé de préparation en choisissant de mélanger moitié-moitié la solution industrielle 3 (Vl=50% Vml) et la solution déminéralisée 7 (V2= 50% Vml).