concentration des minerais et charbons (suite)

Gravimétrie

Séparation par liqueur (« medium ») dense

On sépare en flottants et en plongeants dans un bain de densité intermédiaire de celles des produits à séparer. Pour une question de coût, le bain est une pseudo-liqueur constituée par un solide dense finement broyé et maintenu en suspension dans l’eau par un léger brassage. L’emploi de la magnétite, de densité 5, permet d’obtenir des bains jusqu’à la densité 2,4 ; au-delà, on emploie des mélanges de magnétite et de ferrosilicium, ou du ferrosilicium pur (d = 7) permettant d’obtenir une densité de 3,4 ; ces corps ont l’avantage d’être récupérables magnétiquement, limitant ainsi la perte de medium à quelques centaines de grammes par tonne traitée. Dans le cas des produits assez gros pour que la viscosité du bain ne joue pas, les flottants sont évacués par débordement et les plongeants sont récupérés au fond d’un bac par une roue égoutteuse ou un dispositif équivalent. Pour les catégories plus fines, jusqu’à un demi-millimètre, il faut utiliser un cyclone à liqueur dense qui, en imprimant au fluide une grande vitesse circulaire, multiplie les différences de densité : les plongeants s’évacuent à la pointe du cyclone.

Pour séparer le charbon de densité 1,35 des schistes de densité supérieure à 2, on utilise un medium à la magnétite, de densité 1,45 ; mais dans les plongeants il y a des mixtes, ou barrés, morceaux de charbon impur de densité intermédiaire, fonction de la proportion de schistes qu’ils contiennent ; on les récupère en traitant les plongeants du premier bain dans un second appareil, où une densité de l’ordre de 1,65 permet aux meilleurs mixtes de flotter.

Les charbons et les schistes sortants sont rincés à l’eau sur vibrocribles pour les débarrasser de la magnétite entraînée ; celle-ci est récupérée dans l’eau de rinçage par un séparateur magnétique à électro-aimant ou à aimant permanent ; elle tombe dans un bac où elle est mélangée à la quantité d’eau réglée pour reconstituer la densité du bain. La magnétite naturelle doit être désaimantée en passant à travers un tore à courant alternatif ; c’est inutile avec la magnétite synthétique, dont l’emploi se généralise.

Le lavage à liqueur dense est maintenant généralisé pour l’épuration des charbons, où il a supplanté le bac à piston à grains. Pour les minerais, on l’utilise lorsque la minéralisation est en gros éléments, et parfois comme dégrossisseur pour réaliser une préconcentration.

Bac à piston (« jig »)

C’était l’appareil de lavage gravimétrique le plus classique, mais les procédés de séparation par liqueur dense le remplacent de plus en plus. Selon la vieille théorie de Rittinguer, la vitesse limite de chute dans l’eau d’un corps de dimension linéaire l et de densité d est approximativement proportionnelle à la racine carrée du produit l(d – 1), appelé équivalence. On peut donc séparer des corps de densités différentes s’ils sont mélangés dans un groupe dont le rapport des dimensions extrêmes, appelé raison de la classification, est inférieur au rapport de leurs densités apparentes dans l’eau. Pour des morceaux de charbon de densité 1,35 mélangés de morceaux de schiste de densité 2,3, le rapport de leurs densités dans l’eau est 3,7 ; si par criblage on les classe en catégories 2-6, 6-20, 20-60 mm, dont la raison est environ 3, dans chacune d’elles tous les morceaux de schiste se déposent au fond avant ceux de charbon. En fait, la séparation est réalisée par un courant d’eau ascendant de vitesse intermédiaire entre les vitesses limites des schistes et des charbons, de sorte que ces derniers seuls sont remontés.

Le bac à piston utilise un mouvement pulsatoire d’eau à travers une table perforée (grille) horizontale, à une extrémité de laquelle le charbon brut arrive de façon continue avec de l’eau ; dans la phase ascendante, l’eau remonte les morceaux de charbon au-dessus des schistes ; les produits progressent sur la table en subissant plusieurs oscillations de l’eau qui parachèvent la séparation ; à l’autre extrémité de la table, le charbon pur est entraîné avec l’eau par débordement, alors que les schistes sont évacués au ras de la table par une ouverture réglée automatiquement en fonction de leur quantité et tombent dans le caisson à niveau plein d’une noria égoutteuse. Le mouvement pulsatoire de l’eau est obtenu par un piston qui, actionné par un excentrique, monte et descend dans le compartiment du bac latéral à la table. Dans les grands bacs à charbon, de 200 t/h de débit, le pistonnage est pneumatique grâce à une valve mettant le compartiment de pistonnage en communication alternativement avec une conduite d’air sous pression et avec l’atmosphère.

Dans les petits jigs à minerai, le pistonnage est fait par une membrane souple.

Pour les fines qui risqueraient de passer trop vite à travers la grille, on constitue au-dessus de celle-ci un lit filtrant formé de gros morceaux de densité au moins égale à celle du corps le plus dense à séparer (feldspaths dans les lavoirs à charbon). Les mixtes sortent avec l’un des deux produits, que l’on relave dans un second bac où ils sont séparés. Il existe des bacs à trois produits constitués comme deux bacs en série, avec ponction du produit dense à mi-parcours.

Lavage à l’air

Il met en œuvre la vitesse limite dans l’air suivant un principe analogue à celui du bac à piston ; les appareils comportent une table perforée, généralement à secousses, sous laquelle un ventilateur souffle de l’air à une vitesse intermédiaire des vitesses limites des corps à séparer. Le rapport des densités étant beaucoup plus faible que celui des densités apparentes dans l’eau, il faut une classification en grosseur plus serrée, et la séparation est moins précise. Ce procédé n’est pratiquement utilisé que lorsque l’eau est rare (pays désertique).

Sédimentation

Dans les alluvions des rivières, on constate un certain classement gravimétrique ; le courant d’eau a remué les alluvions, les particules denses se sont infiltrées entre les cailloux, se rassemblant au fond du lit, où elles sont peu entraînées, alors que les éléments moins denses ont roulé les uns sur les autres. Si les différences de densité sont grandes, la grosseur des éléments joue peu ; c’est ainsi que l’or en fines particules peut être trouvé au voisinage du « bedrock ». Les orpailleurs utilisent ce phénomène avec la batée, grand plat de tôle en forme de cône très évasé ; après y avoir mis une pelletée de sable aurifère, la batée est remuée dans l’eau, ce qui rassemble les paillettes d’or à la pointe du cône.

• Le sluice est un couloir en planches dans lequel on a dévié l’eau d’un ruisseau ; on déverse à l’amont les sables minéralisés ; les minéraux denses, or, cassitérite, etc., sont retenus dans l’angle de baguettes transversales (« riffles ») clouées sur le fond, et sur du velours à côtes (« corduroy ») placé à l’extrémité du couloir.

Pour la récupération finale des traces de diamants, on emploie des tables à graisse sur lesquelles les diamants adhèrent.