Brevet FR2001089A1 — publié le 19690926

L'invention a pour objet un procédé d'enrichissement de minerais utiles renfermant des minéraux possédant diverses propriétés mécaniques, notamment un procédé d'enrichissement des phosphorites, ainsi que lrinstsllation destinée au broyage sélectif de ces minerais. Parmi les procédés connus d'enrichissement des phosphorites, on remarque des précédés basés sur la mise en valeur de la différence éntre les propriétés physico-chimiques des minéraux phosphoriteux, et celles de la gangue l'accompagnant, telles que la ilottation et la floculation sélective. Ces procédés sont très coateux. D'autres consistent à utiliser des opérations de traitement, telles que le broyage, la mouture, l'affouillage et la classification. On peut les utiliser uniquement dans le cas de minerais très riches, et facilement enrichissables ; les rendements en P205 de ces procédés, oscillent autour de 70*. Pour enrichir des phosphorites ayant un liant constitué de carbonates, on utilise la calcination, qui est une opération très codteuse, et qui n'élimine que le C0, les autres composants n'étant pas décomposés à la température de calcination. Les installations de broyage utilisées jusqu'alors sont caractérisées par une faible sélectivité de broyage, leur utilisation pour le traitement des phosphorites est donc une erreur. La roche phosphoriteuse est composée le plus souvent de concrétions phosphoriteuses dont la grosseur des grains varie entre 0,075 mm et 0,5 mm, agglutinées par un liant carbonateux, carbonato-argileux, ou argileux. Quelques fois le liant comprend également de la silice. L'enrichissement du minerai consiste à libérer et à isoler ensuite les concrétions phosphoriteuses. Les concrétions phospho riveuses, le liant et les quartzites possèdent des résistances à la compression différentes, Le liant à caractère argileux, carbonato-argileux ou carbonateux, possède une résistance à la compression plus faible que les concrétions phosphoriteuses. Par contre, les impuretés siliceuses parfois présentes sous forme de gros agglomérats, d'un diamètre dépassant 1 mm, ont une résistance à la compression bien plus élevée que les concrétions phosphoriteuses. Les impuretés siliceuses se présentent le plus souvent sous forme de quartzites. Le but de l'invention est de libérer les concrétions phosphoriteuses ayant une grosseur de grains allant de 0n075 à 0,5 mm, contenues dans la roche phosphoriteuse, renfermant én outre un liant et des impuretés siliceuses, et de les isoler par des opérations de traitement appliquées ultérieurement. Le but de l'invention est de mettre au point une installation destinée à réaliser un broyage remarquablement sélectif, et un procédé de nettoyage des grains de phosphorite, et de les isoler, avec un rendement maximal en P205. Ce but a été atteint gracie à la réalisation, pour le broyage sélectif, d'un concasseur à cylindres avec des tabliers caoutchoutés, et grâce à l'utilisation pour le nettoyage des grains de phosphorite, d'une opération de dépous- siérage ou d'affouillage, avec élimination de l'argile, suivie d'une clasifi cati on. Le procédé selon l'invention, utilisant des opérations peu conteuses, permet d'obtenir des concentrés ayant une teneur en P2O5 de 33 à 36%, avec un rendement de P205 atteignant 80 à 90%, sensiblement meilleur que celui obtenu en utilisant d'autres procédés connus, de concentration des phosphorites. L'avantage essentiel du procédé selon l'invention permettant dtobtenir de bons résultats d'enrichissement, réside en l'utilisation d'opérations de traitement simples etpeu conteuses aucune ne modifiant les grains de phosphorite. Le traitement selon l'invention peut être mené de diverses façons, selon la qualité de la roche phosphoriteuse et le prix de revient de l'eau dans l'atelier de traitement. L'assortiment du broyage sélectif par le procédé selon l'invention, avec le dépoussiérage ou l'affouillage avec élutriation, donne toujours une amélioration fondamentale de la qualité. Dans les cas où les ateliers de traitement des phosphorites ont des difficultés en ce qui concerne l'approvisionnement en eau, on peut augmenter le nombre des opérations de broyage sélectif des phosphorites, et éliminer le liant effrité, à sec. Pour les roches faiblement concises, on peut, en utilisant le procédé selon l'invention, diminuer considérablement la durée et l'intensité de l'affouillage et, dans bien des cas, on peut se limiter à l'enri- chissement à sec. L'affouillage peut souvent être remplacé par une humidification dé la matière première avant de lui faire subir un broyage sélectif, ou bien par un broyage sélectif à l'eau. Jusqu'à présent, au cours de la calcination des phosphorites avec le liant carbonato-argileux, il y a frittage des argiles avec CaO et les concrétions phosphoriteuses dans le four, causé par une élimination imparfaite des argiles. I1 se forme des agglomérats dans lesquels il est difficile d'isoler les grains phosphoriteux, oe qui provoque une diminution sensible de la qualité des concentrès, et du rendement en P205. Dans le procédé selon l'invention, ce problème a été résolu grâce à un broyage très sélectif permettant une séparation parfaite des argiles englobant les grains phosphoriteux, et une élimination des argiles par dépoussierage ou affouillage avec élutriation0 B'installation destinée au broyage sélectif est représentée figure 1. Le concasseur à cylindres se compose de deux cylindres en acier 2, revêtus d'une couche de matière élastique 1. Les cylindres, dont l'un est inamovible, sont maintenus l'un contre l'autre grtce à un mécanisme à vis, 3. Ce concasseur se distingue des concasseurs à cylindres de construction connue, par l'abscence d'éléments-ressorts. Il est avantageux de réaliser les revêtements des cylindres en utilisant du caoutchouc à allongement sensible, d'une dureté d'autant plus élevée que le minerai broyé est plus dur. Le dispositif selon l'invention permet d'obtenir une pression presque constante sur toute la surface de contact des cylindres. La -pression convenable pour broyer un minéral donné, est obtenue par un choix convenable de la qualité et de l'épaisseur du revatement de caoutchouc, et par un serrage approprié des cylindres.La pression exercée entre les cylindres doit avoir-une valeur intermédiaire entre la résistance à la compression duliant, et -celle des concrétions phosphoriteuses. Il est souhaitable que le rev!- tement de caoutchouc possède une épaisseur égale au triple de la grosseur des plus gros grains de minéraux traités. I1 est avantageux d'utiliser des cylindres dont le diamètre est égal à 15 fois la grosseur des plus gros grans contenus dans les minéraux utiles traités. Le mieux est de déplacer directement un seul cylindre, et de propulser 11 autre par un accouplement par friction, au premier. Le broyage sélectif, en utilisant le dispositif selon l'invention, se déroule de la façon suivante : le minerai à broyer, contenant divers minéraux ayant des résistances différentes à la compression, est amené entre les cylindres en rotation. Les grains de minéraux possédant une résistance à la compression plus élevée que les concrétions phosphoriteuses et le liant, déforment le revevtement élastique des cylindres, et passent intacts.Par contre, le liant, qui a une résistance à la compression plus faible, est broyé sous forme de grains très fins (sous forme de poudre). El même temps, il y a libération des grains fins (concrétions) phosphoriteux du liant, qui ont une résistance à la compression intermédiaire, entre le liant argileux ou carbonateux et les autres impuretés, oomme par exemple la quartzite qui a une résistance à la compression plus élevée. L'installation selon l'invention permet par conséquent la réalisation d'un broyage très sélectif, ne permettant cependant pas une séparation des grains de minéral utile de la gangue, et on n'obtient cette séparation qu'au cours des opérations technologiques ultérieures. Les procédés fondamentaux d'enrichissement des phosphorites selon l'invention peuvent être illustrés par des exemples. E x e m p l e 1. Le minerai préliminairement broyé à une granulation de -50 mm, passe une ou plusieurs fois au travers de l'installation destinée au broyage sélectif selon l'invention. a l'aide de ce concasseur, dont-le serrage des cylindres est réglé de façon convenable, on broie la roche phosphoriteuse de façon que la concrétion phosphoriteuse ayant une granulation de 975 à 0,5 mm, reste intacte, et que seul le liant soit broyé. Après l'opération de broyage sélectif, on fait subir à la matière un dépoussierage qui élimine les grains de liant les plus fins et les plus légers. Après dépoussierage, on fait subir aux phosphorites un affouillage, en vue d'éliminer par lavage une autre partie du liant se trouvant à la surface extérieure des grains phosphoriteux. Les parties de liant séparées par lavage sont ensuite éliminées du circuit d'eau, et le surplus contenu dans les phosphorites lavées, renfermant des quartzites ou des agglomérats siliceux, est éliminé par classification. Dans le cas de certains minerais, on obtient déjà des concentrès marchands après broyage sélectif, suivi d'un dépoussierage et d'une classification. Dans d'autres cas, il faut utiliser un affouillage avec élimination de l'argile, et les meilleurs résultats sont obtenus en utilisant conjointement les deux opérations. Bans le cas où le liant contient des argiles qui gonflent, l'élimination du dépoussierage avant ltopération d'affouillage suppose l'augmentation du circuit d'eau. z e a 1.2. Traitement des phosphorites dont le liant renferme des quanti tés.oonsidérables de particules carbonateuses, avec utilisation d'un circuit d'eau. Le minerai préliminairement broyé, dont la granulation est de - 50 mm, est ensuite broyé sélectivement en une ou plusieurs passez au travers de l'installation selon l'invention. après broyage sélectif, dépoussierage et affouillage, avec élimination de l'argile comme au cours de l'exemple 1, on sèche la matière par stockage, ce qui, dans les conditions régnant dans les pays méditerranéens, a lieu rapidement, ces pays étant les principaux producteurs de phosphorites. Selon le genre devinerai, avant la calcination, il faut utiliser une opération de dépoussierage, ou un affouillage avec élutriation. Les meilleurs résultats sont cependant obtenus en utilisant conjointement les deux opérations.Les phosphorites sèches sont ensuite calcinées et gAchéesS et on leur fait subir un affouillage avec élutriation, et une classification comme au cours de l'exemple 1. E x e m p l e 3. Traitement des phosphorites dont le liant carbonateux renferme des minéraux argileux, sans utilisation d'un circuit d'eau. Le minerai préliminairement broyé, dont la granulation est de -50 mm, passe une ou plusieurs fois au travers de l'installation de broyage sélectif selon l'invention. Les phosphorites broyées sont dépoussiérées, calcinées, gâchées avec une quantité stoechiométrique d'eau par rapport aux oxydes qui se sont formés à partir des carbonates, au cours de la calcination, et ensuite à nouveau introduites dans l'installation de broyage sélectif selon l'invention, dépoussiérées et classifiées. E x e m p l e 4. Traitement des phosphorites dont le liant carbonateux ne oon- tient pas de minéraux argileux. Le minerai préliminairement broyé à une granulation de -50 mm, subit une calcination et une opération de gâchage. Selon la façon de mener l'opération de gâchage - à sec - avec une quantité stoe chiométrique d'eau - ou avec un excès d'eau,-la matière gâchée est broyée sélectivement dans le concasseur selon l'invention, débarrassée des poussières, ou affouillée avec élutriation, et classifiée. Le but du broyage sélectif des phosphorites, après calcination et gâchage, est de séparer le liant décomposé au cours de ce procédé des concrétions phosphoriteuses. En utilisant au cours du traitement des phosphorites les procédés décrits dans les exemples 1, 2, 3 et 4, on obtient les résultats suivants s Teneur en P2O5 Produit enrichi Exemple dans la matière teneur en P2O5 rendement : : de départ : % % % 1 23 - 26 30 - 33 80 - 90 2 23 - 26 33 - 36 : 80 - 90 : : 3 : 23 - 26 32 - 34 : 80 - 85 4 23 - 26 32 - 34 80 - 85 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux termes de la description qui précède, nais elle en comprend, au contraire, toutes les variantes à la portée d'un homme de métier. REVENDICATIONS 10) Procédé d'enrichissement des phosphorites préliminairement broyées à la granulation de -50 mm, caractérisé en ce que llon fait subir aux phosphorites un ou plusieurs broyages sélectifs entre deux surfaces élastiques, et ensuite un dépoussiérage ou un affouillage avec élutriation, et une opération de classification. 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait subir aux phosphorites dont le liant contient des particules carbonateuses et argileuses, après broyage sélectif, une opération de dépoussiérage ou un affouillage avec élutriation, ou éventuellement les deux opérations conjointement, et ensuite une calcination, un affouillage et une classification. 30) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait subir aux phosphorites dont le liant renferme des particules carbonateuses et argileuses, après broyage sélectif, une opération de dépoussiérage, une calcination, un gâchage à l'aide d'une quantité stoechiométrique d'eau, un nouveau broyage sélectif, suivi d'un dépoussiérage et d'une classification. 40) Procédé selon les revendications 1, 2, 3, caractérisé en ce que l'on fait subir aux phosphorites avec liant carbonateux, une calcination suivie d'un gâchage à l'aide d'une quantité stoe chiométrique d'eau ou avec un excès d'eau, un broyage sélectif, un dépoussiérage ou un affouillage, et une classification. 50) Concasseur possédant au moins~deux cylindres lisses, destiné au broyage sélectif des phosphorites, caractérisé en ce que la surface extérieure des cylindres est revêtue d'une couche de matière élastique ayant une épaisseur égale à au moins deux fois la grosseur maximaie des grains des phosphorites traitées, et un diamètre au moins 8 fois plus grand que celui des plus gros grains de phosphorites traitées. 60) Concasseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les cylindres sont maintenus l'un contre l'autre avec une force provoquant à la surface de contact de ces cylindres la pression nécessaire au broyage des roches phosphoriteuses.