Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
C

concentration des minerais et charbons (suite)

• Le séparateur spirale est une gouttière en fonte descendant en hélice sur plusieurs tours, avec une série d’ouvertures sur son fond, réglables par opercules orientables. Une gouttière placée au-dessous de la première récolte les produits denses. Cet appareil donne d’excellents résultats avec des produits d’une finesse de l’ordre du millimètre, de densités nettement différentes, sans mixtes. Les énormes laveries américaines pour minerais de fer taconites (mélange de quartz et d’hématite) utilisent des batteries de plusieurs centaines de séparateurs spirales qui donnent de l’hématite pratiquement pure.

• Divers appareils combinent l’alluvionnement avec un courant ascendant, tels le lavodune, pour préconcentrer des alluvions diamantifères, le rhéolaveur, qui a été employé dans les charbonnages, etc.

• Les tables à secousses sont très utilisées pour des minerais très fins lorsque les différences de densité sont nettes. Bien que le débit d’une table soit faible, de l’ordre de 1,5 t/h pour du minerai et de 10 t/h pour du charbon, et qu’il en faille donc un nombre important occupant une grande surface, cette technique, lorsqu’elle est possible, est moins coûteuse que la flottation ; on l’utilise pour du minerai de chrome, de manganèse, et aux États-Unis pour les fines de charbon. La table standard de 10 m2, de forme légèrement trapézoïdale, très plane, recouverte de linoléum ou de caoutchouc dur, est montée avec une très faible pente sur un mécanisme à secousses qui fait progresser le produit parallèlement au grand côté de la table. La pulpe arrive dans l’angle supérieur, et l’eau sur le reste de la longueur. La table est garnie de minces baguettes (« riffles ») légèrement obliques sur sa longueur ; celles-ci retiennent les particules denses, qui sont rincées par le film d’eau et progressent latéralement jusqu’au petit côté de la table, où elles sont recueillies. Les particules légères sont entraînées par l’eau par-dessus les baguettes et s’écoulent le long du grand côté de la table. Les mixtes forment une frange diagonale, qu’on peut rebroyer et relaver. Une table doit être alimentée en produits d’une même classe approximative de grosseur, ce qui s’obtient par un hydroclasseur dont les différents compartiments alimentent successivement en pulpe les différentes tables.


Flottation

Elle utilise la tension superficielle sur la ligne de contact entre solide, liquide (eau) et air, variable avec la nature du solide. Pour que ces forces de capillarité l’emportent sur la gravité, les produits doivent être de faible dimension : 1,5 à 2 mm, ce qui est acceptable pour le charbon, qui est léger ; les minerais plus denses exigent une plus grande finesse : généralement, le broyage à la maille de libération convient. Une grande surface de contact eau-air est nécessaire ; il faut donc former de nombreuses bulles s’agglomérant en une écume stable dans laquelle les particules minéralisées adhèrent. L’eau pure ne donne pas de bulles stables parce que sa surface n’est pas élastique ; mais il suffit de lui ajouter une faible quantité d’un agent moussant : habituellement, une huile légèrement soluble comme l’huile de pin. Pour que les minéraux utiles adhèrent à l’écume, on ajoute à l’eau un réactif collecteur qui a la propriété de se fixer sur la surface des minéraux utiles en couche monomoléculaire hydrophobe, de sorte qu’ils adhèrent sur la surface de contact eau-air à la façon d’une aiguille enduite de graisse qui, malgré son poids, flotte sur l’eau. Pour les minerais sulfurés, les collecteurs classiques sont les xanthates, à utiliser en pulpe alcaline car ils se décomposent en milieu acide. Pour des minerais complexes, comme la galène mêlée à la blende, on fait de la flottation différentielle : on empêche la blende de flotter dans les premières écumes en ajoutant un dépresseur, par exemple un cyanure, puis, quand toute la galène est flottée, on ajoute un activateur, tel que du sulfate de cuivre, pour flotter la blende. Le charbon contenu dans les schlamms flotte très facilement avec des réactifs bon marché comme le fuel, le xylénol ou une huile de goudron. La flottation convient aux minerais les plus divers avec des réactifs appropriés ; pour les minerais oxydés, on emploie des acides gras ou des amines cationiques. Elle permet de séparer le chlorure de potassium du chlorure de sodium dans le minerai de potasse (sylvinite). Le pH de la pulpe, sa température, sa concentration en poids de solide, la quantité de réactifs proportionnelle à celle de minerai utile et le temps de conditionnement de la pulpe avec les réactifs interviennent dans les résultats ; certains réactifs sont déjà introduits dans le broyeur, d’autres dans un patouilleur.

Une cellule de flottation est une cuve au fond de laquelle une turbine à arbre vertical placé dans un tube brasse la pulpe et y introduit des bulles d’air aspiré ou soufflé par le tube. Les bulles récoltent le minerai en remontant à la surface, où elles se rassemblent en une écume minéralisée que l’on évacue par débordement. La pulpe est progressivement épuisée en passant dans une série de cellules dégrossisseuses, dont l’écume encore impure doit être diluée et reflottée dans une série de cellules finisseuses. Une cellule se caractérise par son volume, qui va de quelques centaines de litres à 10 m3 et plus pour les cellules géantes. La flottation est une technique chère en raison du prix des réactifs et de la puissance consommée par les turbines des cellules.


Précision de la concentration

On ne peut pas obtenir des produits minéralogiquement purs parce que dans tout minerai, même broyé à la maille de libération, il reste des particules mixtes qui, suivant la proportion de minerai et de stérile qu’elles contiennent, vont dans les concentrés ou dans les stériles. Si la quantité de mixtes est notable, on les sépare et on les retraite après rebroyage.

Une opération d’enrichissement se caractérise par la teneur des concentrés et par les rendements en poids et en métal : rapports du poids de concentrés et du poids de métal récupéré sur les poids correspondants du brut traité. La perte de métal dans les rejets est d’autant plus forte que l’on demande une teneur se rapprochant davantage de la teneur minéralogique, et que le minerai est plus impur.

Aucun appareil de concentration ne fait une séparation parfaite : un bac à piston ne réalise pas exactement une coupure suivant la densité. Par rapport à la séparation théorique, il y a des égarés de part et d’autre, dont la proportion caractérise l’inévitable imperfection de l’appareil.