Brevet FR2028395A1 — publié le 19701009

La présente invention a pour objet un procédé pour enrichir des minerais bruts de diatomite ou terre d'infusoires en éliminant les impuretés nuisibles, et en enrichissant ainsi de façon appréciable les titres en diatomite. Plus particulièrement, la 5 présente invention concerne un procédé permettant d'enrichir des minerais contenant de^terres d'infusoires contaminés essentiellement par diverses.argiles, mais également par d'autres impuretés, en vue d'améliorer la qualité de -la terre d-infusoires en la rendant plus apte à servir de terre d'infusoires dançâes adjuvants de filtration de-qualité supérieure. Ces adjuvants de filtration à base de terres d'infusoires servent depuis de nombreuses années pour éliminer des liquides les particules colloïdales et celles finement divisées, qui y sont en suspension* On utilise habituellement ces adjuvants de filtration en mélangeant une faible quantité de l'adjuvant de filtration-avec le liquide à filtrer, puis en faisant passer le liquide à travers un septum ou cloison, (tamis, tissu ou autre support perméable) sur lequel sont retenus l'adjuvant de filtration et les particules entraînées en suspension, tandis que le liquide passe à travers le septum et se présente alors sous une forme clarifiée. On peut également utilise:ç6es adjuvants de filtration ou matières favorisant la filtration sur des "filtres à pré-.couchesn sur lesquels l'adjuvant est déposé sur un appareil de filtration tel qU\un' tambour rotatif équipé d'un tamis ou autre septum et maintenu sous vide. Le liquide est envoyé à travers la pré-couche (avec ou sans 25 charge de matière favorisant la filtration) et la matière inopportune en suspension est retenue sur la matière favorisant la filtration et constituant la pré-couche. La terre d'infusoires peut également être utilisée dans de nombreux produits industriels tels que notamment les charges, les bases de catalyseurs et les additifs 30 pour peinture. Il est maintenant reconnu que les réserves prouvées de dépôts de minerais de terre d'infusoires de qualité supérieure vont en diminuant et il faut donc trouver des procédés permettant d'utiliser des dépôts de qualité inférieure. Actuellement le nombre total de dépôts importants de terre d'infusoires de qualité supérieure est aux Etats-Unis d'Amérique inférieur à 6, les principaux dépôts se trouvant près de la ville de Lompoc en Californie. Les réserves de dépôts à haute teneur étant limitées et, étant donné ^ qu'il existe des dépôts importants de minerais à pureté inférieure, 70 Û1381 2 2028395 habituellement contaminés par de l'argile et autres minéraux, il est extrêmement avantageux d'étendre, aux Etats-Unis d'Amérique comme ailleurs, les réserves de minerais dê terre d'infusoires par un enrichissement efficace et intéressant à l'échelle industrielle. . Le principal but de la présente invention est.de. fournir un procédé permettant d'élever le titre des minerais de terre d'infusoires. contenant des; taux divers d'impuretés, qui les_ rendraient, sinon,inappropriés à servir directement dans des. adjuvants de fil-tration de qualité supérieure, à base .de terres, de diatomées. Un autre but de. la présente invention est de fournir un procédé dans lequel l'argile et les autres, impuretés, surtout les minéraux, présentes- dans les dépôts de minerais, bruts de terre d'infusoires peuvent être séparées de la diatomite par des procédés in-15 dustriellement intéressants pour fournir une- matière pouvant être directement utilisée, par des techniques classiques et acceptables dans l'industrie pour servir d'adjuvants de filtration de qualité supérieure, à base de terre de diatomées ou d'infusoires. La terre d'infusoires est connue comme étant un type de mi-20 nerai siliceux composé de diatomées qui sont des organismes microscopiques. Les caractéristiques avantageuses de cette matière sont ses cellules fermées et sa grande porosité. Selon la présente invention, on soumet un minerai brut de terre d'infusoires contenant de préférence plus de 50# de particules 25 de diatomées, le reste étant constitué de divers types d'argiles, de matières opalines, de sable, de composés de fer et autres impuretés à une opération de broyage par voie humide ou par voie sèche dans laquelle le minerai est d'abord concassé et tamisé, puis est mis en suspension ou transformé en bouillie dans un volume impor-20 tant d'eau, puis est agité ou dispersé. On peut utiliser, si on le désire un agent de dispersion tel que.le pyrophosphâte tétrasodique ou l'hydroxyde de sodium. . On entend par le terme "broyage" ou ,rconcassage"tel qu'utilisé ici, l'idée que le procédé réalise, principalement la désagrégation 25 des agrégats composés de diatomite et d'impuretés et en principe c'est tout ce qui devrait se produire. Toutefois, on sait, et cela est à inclure dans la présente définition, qu'il se produit une certaine rupture des particules de diatomées, inévitable dans les opérations industrielles actuelles. Ceci n'exerce, pas d'influence nuisible sur le procédé de la présente invention. 70 01381 3 2028395 Le minerai brut doit être broyé en particules de dimensions inférieures à 0,230 mm, essentiellement et de préférence inférieures d'au moins 0,074mm. Dans de nombreux cas, on peut le broyer en particules de dimensions égale ou même inférieure à 0,044mm de 5 diamètre. On ajuste le pH de la bouillie aqueuse entre 8,3 et 11,7, et de préférence entre 9*5 et 11,5. On ajuste le pH en utilisant des bases monSvalentes fortes, de préférence des bases minérales. Habituellement on peut utiliser l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde 10 de potassium, l'hydroxyde de lithium, l'hydroxyde d'ammonium ou des bases organiques équivalentes comme les hydroxydes d'ammonium quaternaires, les aminés organiques, etc. Des exemples typiques de bases organiques comprennent un hydroxyde de tétra-alkyl(C^ - C^) ammonium, l'aniline, la pyridine, les alkyl-amines. de structures ^ diverses à chaîne droite ou à chaîne ramifiée. N'importe laquelle de ces bases est satisfaisante tant qu'elle peut assurer le pH désiré e1/4u'elle est analogue aux cations minéraux monovalents mentionnés ci-dessus. Il est préférable, principalement au point de vue industriel,d'utiliser l'hydroxyde de sodium ou l'hydroxyde 20 d'ammonium. Le pourcentage des matières solides présentes dans le minerai brut de terre d'infusoires dans la bouillie initiale doit être compris entre 5 et 35# en poids, et de préférence entre 27 et 32# en poids. Dans la gamme la plus large le pourcentage réel n'est 25 pas particulièrement critique et est en général le résultat des évaluations économiques des caractéristiques particulières du minerai soumis au traitement d'enrichissement de l'invention. Il est essentiel pour réaliser avec succès le procédé de la présente invention d'utiliser de l'eau qui est pratiquement 20 exempte de cations divalents, trivalents ou tétravalents, car la présence d'une certaine quantité de ces cations, exerce un effet nuisible sur le résultat obtenu dans le procédé de la présente invention. Dans le cas présent, on entend par "pratiquement exempte" que ces cations peuvent être tolérés en quantités ne dépassant pas 20 ppm. La teneur en anions de l'eau n'est pas critique. Quand la bouillie initiale a été ajustée à l'alcalinité mentionnée ci-dessus, c'est-à-dire à un pH compris entre 8,3 et 11,7, et de préférence entre 9,5 et 11,5* on règle la concentration en matières solides de la bouilli?'entre environ 5 et 20#, et de ^ préférence entre 9 et 15# en poids. S'il est nécessaire d'ajuster 70 01381 4 2028395 la teneur en matières solides dans le cas det concentrations supérieures des bouillies iaitiales, on opère en ajoutant de l'eau du type décrit ci-dessus, c'est-à-dire exempte de cations divalents, trivalents et tétravalents. Comme indiqué dans une étape ultérieure 5 il est également possible à ce stade de l'opération d'utiliser,par recyclage, la suspension surnageante qui provient du stade final du procédé de la présente invention. Au stade suivant on élimine les particules grossières,souvent appelées "grains abrasifs*' par n'importe quel procédé classi-10 que, comme le tamisage, la centrifugation, la séparation du liquide dans un cyclone etc. Les particules à éliminer dans ce stade de l'opération sont celles qui ont un diamètre supérieur à 44 microns et qu'on enlèverait par tamisage en utilisant un tamis de 0,044mm d'ouverture de mailles. Cette opération laisse passer une suspen-15 sion de diatomite, de particules d'argile et autres impuretés qui ont un diamètre inférieur à 44 microns. On sépare alors la diatomite contenue dans la suspension sous la forme d'un gâteau humide, par décantation par gravité ou centrifugation selon les désirs. Il est souvent préférable d'utili-20 ser une technique de décantation par gravité bien qu'il faille pour cela des récipients de grande taille. La suspension surnageante contient des particules d'argile et autres impuretés ainsi que la quantité de matière alcaline ajoutée presque au début du procédé de la présente invention. Il est souvent économiquement avantageux 25 d'utiliser, par recyclage, jusqu'à 50# en volume de cette suspension surnageante d'argile et autres impuretés (souvent appelée dans la technique "schlamm" ou "vasi") dans le stade précédent après avoir ajusté le pH initial, quand on doit régler la concentration en matières solides de la bouillie. Une telle utilisation de la suspen-3° sion surnageante finale est limitée à un recyclage de et de préférence d'environ 50#, car l'utilisation de pourcentages supérieurs semble gêner la séparation finale de la diatomite. ■ On remarquera qu'après avoir ajusté au début le pH entre 8,j5 et 11,7, et de préférence entre 9,5 et 1.1,5.» on doit maintenir ^5 une telle alcalinité jusqu'au stade de séparation finale de la diatomite, ceci afin de s'assurer le maximum, des avantages du procédé de la présente invention. Le pH de la bouillie diminue considérablement avec le temps, en grande partie par suite de l'absorption du gaz carbonique de l'air et de la réaction des matières basiques 4q avec 1 argile. Ces réactions ont souvent ^e telle amplitude que 70 01381 5 2028395 le pH se trouve en dessous de la limite inférieure acceptable.Il est donc habituellement nécessaire d'ajouter de temps en temps, une quantité suffisante de substance alcaline pour maintenir la gamme de pH nécessaire établie ci-dessus. 5 Le produit de l'invention est un gâteau de-diatomite exempt d'argile, contrairement aux autres matières insolubles et par ailleurs poreuses obtenues par décantation ou dépôt. Le gâteau obtenu par le présent procédé est très compact, très dur , tenace résistant et peut cependant être coupé, il a une teneur élevée en matières solides (38 - et il est facilement recueilli dans la bouillie surnageante sans que les bords ne se détachent, ni que 1 eau ne pénètre dans le gâteau. En outre, quand la couche supérieure de bouillie a été enlevée par décantation ou pompage,etc. on peut recueillir le gâteau au moyen de tracto-chargeurs, de câbles de dragage, etc., et on obtient un produit ayant des caractéristiques de manipulation semblables (telles que la teneur en humidité et la présence de gros morceaux) à celles de la matière normale qui a été fraîchement extraite des lits existants et qu'on envoie sur une courroie d'alimentation en minerai. 20 Dans les exemples suivants, l'efficacité du procédé à éliminer l'argile, les composés de fer, et les autres impuretés qui contaminent les particules de terre d'infusoires et empêchent leur utilisation comme adjuvant de filtration , a été déterminée en calcinant la matière brute introduite dans le procédé et le pro-25 duit de terre d'infusoires obtenu comme produit final, à une température comprise entre 870°C et 985°C avec 6 à 7# en poids de carbonate de sodium. On essaye ensuite le produit calciné pour déterminer sa "brillance" (Br) qui mesure le facteur réflecteur de la surface du produit exprimé en pourcentage par rapport à un 20 échantillon étalon (MgO) auquel on a attribué une valeur de 100, la mesure étant effectuée au moyen d'un réflectomètre photovol-taïque, modèle 610 (filtre vert) étalonné avec un appareil de mesure fabriqué par la General Electric. Le produit étalon a une brillance de 85 et il est considéré comme convenable pour former 25 une matière de terre d'infusoires de qualité "normalement envoyée sur une courroie d'alimentation". Les brillances inférieures à 85 indiquent une matière brute de qualité devenant de plus en plus pauvre pour envoi sur courroie d'alimentation, veis une opéràtion de fabrication de terrs d'infusoires comme adjuvant classique pour 40 filtration les brillances supérieures à 85 indiquent un produit de 70 01381 6 2028395 qualité s'améliorant progressivement pour l'envoi sur courroie d'alimentation. la densité du gâteau de matière est également une indication de la valeur du produit obtenu grâce au procédé de. la présente 5 invention.On détermine cette densité ou-.masse volumique en broyant le produit calciné en présence d'un fondant en le mettant en suspension dans de l'eau puis en récupérant sur un filtre à vide, les particules de terre d'infusoires devant servir-d'adjuvant de fil- •2 tration et en mesurant.-la masse, volumique du gâteau en kg/m .En •Z 10 général,des masses volumiques de gâteau supérieures à 304kg/m ne conviennent pas comme adjuvants de filtration à. base de terre d'infusoires de qualité supérieure.Des produits ayant des masses volumiques de gâteau inférieures à 304 kg/m^ sont estimés convenables et acceptables par les utilisateurs industriels d'adjuvants 15 de filtration à base de terre d'infusoires de qualité supérieure. le tableau suivant donne à titre illustratif trois exemples de l'invention dans lesquels on utilise trois types différents de minerais bruts.les vitesses d'écoulement de la matière de charge et du produit sont, dans chaque exemple, déterminées en filtrant 20 une solution aqueuse normale de 60° Brix de sucre brut à 80°C. On ajoute aux échantillons de ce liquide 0,3$ d'adjuvant de filtration (basé sur la teneur en matières solides de la solution de sucre).On fait passer la bouillie résultante à travers un filtre de 19 mm de diamètre pendant un cycle de 21 minutes, avec une 25 pression constante de 1,4 bar,et l'on obtient les résultats indiqués dans le tableau. A titre de comparaison, on utilise une terre d'infusoires pour filtration de qualité ordinaire à laquelle on attribue une valeur ou indice de 100. Une indication de l'efficacité du procédé réside dans l'a-30 baissement de la teneur en matière à gros grains dans le produit déposé.G'est ce que montre dans le tableau ci-après la matière désignée sous l'appellation "matière + 30 microns". Dans les exemples suivants,on traite en laboratoire la matière brute dans une opération de malaxage et de roulage tout en 35 la soumettant à un effort de cisaillement,dans une bouillie d'eau adoucie ayant une teneur en matières solides comprise entre 20 et 30$ jusqu'à ce qu'on obtienne une bonne dispersion.Pour obtenir une bonne dispersion et ajuster le pH de la dispersion entre environ 9,5 et 10,5j on ajoute environ 0,2. à 4,5 kg d'agent de dis-40 persion caustique, le pyrophosphate tétrasod.ique ou un autre agent de dispersion alcalin équivalent, par tonne de matière brute sèche 70 01381 7 2028395 10 15 20 25 55 utilisée. On dilue ensuite dans un récipient gradué la bouillie jusqu'à ce qu'on obtienne une proportion d'environ 10# de matières solides, puis on siphonne la bouillie pour la séparer des particules à gros grains déposées, pendant environ 1 à 6 minutes; on réalise cette opération de dépôt et de décantation de façon que la bouillie siphonnée soit exempte de matière ayant un diamètre supérieur à 40 - 44 microns. On met ensuite la bouillie siphonnée dans un récipient, on ajuste le pH à 9,5 - 10,5 et on la laisse au repos suffisamment longtemps pour que pratiquement toute la terre d'infusoires soit déposée, habituellement 4 à 16 heures pour une épaisseur de 25 mm, épaisseur mesurée de la surface de la bouillie au fond du récipient. Après l'opération de décantation finale, on laisse décanter les vases surnageant es,4t il reste un gâteau humide, ferme et cohérent de terre d'infusoires enrichie contenant 60 à 65# en poids d'eau. Après séchage, on calcine les produits avec du carbonate de soude à 4 - 6,5# à 870 - 985°C et l'on broyé légèrement le produit aggloméré, puis on détermine la vitesse d^ecoulement, la masse volumique du gâteau en kg/m?, la brillance et la teneur du produit en particules de + 30 microns, qui sont indiqués dans le tableau suivant. TABLEAU Exemple n° Terre d'infusoires brute n° 1 Vitesse d'écoulement ( 46 Masse brillance volumique du gâteau 3^,5 Charge d'alimentation Produit obtenu. 20 Terre d'infusoires brute n° 2 Charge d'alimentation Produit obtenu: Terre d'infusoires brute n° 3 Charge d'alimentation Produit obtenu ( 86 224 352 ( 180 ( ( 161 266 ( ( 150 104 440 270 73*5 95,0 81,0 92,5 57,0 86,5 + 30 microns 31,5 17,0 55,9 29,0 55,5 30,0 4o Il ressort facilement des données indiquées ci-dessus que 70 01381 8 2028395 dans tous les cas l'utilisation du procédé de la présente invention améliore considérablement les propriétés désirées de la terre d'infusoires. Ceci est particulièrement exact en ce qui concerne la vitesse d'écoulement, la masse volumique du gateau, la bril-5 lance et l'élimination des grosses particules. Il va de soi que "la présente invantinn n'a été décrite qu'à titre explicatif, mais nullemmt limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre . 70 01381 9 2028395 REVENDICATIONS 1 - Procédé de récupération de la diatomite à partir d'un minerai brut de terre d1infusoires ou de diatomées contenant de l'argile et autres impuretés, caractérisé par le fait que (a) on ^ maintient le pH d'une bouillie aqueuse de ces particules de minerai brut entre environ 8,3 et 11,7, cette bouillie ayant une concentration en matières solides comprise entre environ 5 et 35# en poids et les particules ayant un diamètre essentiellement inférieur à 0,230mm, et l'eau de la bouillie étant essentiellement exempte de 10 cations divalents, trivalents et tétravalents; (b) on dilue la bouillie pour en abaisser la concentration en matières solides,en ajoutant de l'eau essentiellement exempte de cations divalents, trivalents et tétravalents,(c) On sépare de la bouillie une suspension de particules de diatomite et d'argile et autres impuretés ^5 ayant un diamètre sensiblement inférieur à 44^1, puis on sépare la diatomite de la suspension sous la forme d'un gâteau humide. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le pH de la bouillie est maintenu entre 9,5 et 11,5- 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le 20 fait que la dimension des particules de la bouillie est sensiblement inférieur§/à 0,074 mm et l'on ajuste en outre la teneur en matières solides entre environ 9 et 15# en poids. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on sépare les particules de dimensions supérieures à 25 44 ^ au moyen d'un séparateur de liquide avec cyclone, et l'on récupère la diatomite du trop plein du séparateur à cyclone par décantation par gravité. 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on réalise la dilution(b) de la bouillie aqueuse en recy- 30 clant jusqu'à 50# en volume de la suspension aqueuse des particules d'argile et de diatomite en la remélangeant à la bouillie aqueuse (a). 6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on ajuste entre environ 9,5 et 10,5 le pH de la bouillie contenant des particules inférieures à 44 jix- avant d'en séparer la diatomite. 7 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on dilue la bouillie de particules de minerai brut , à un pH compris entre environ 8,3 et 11,7 jusqu'à une concentration en ^matières solides n'excédant pas environ 20#. 01381 10 2028395 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on sépare la suspension de particules de diatomite et d'argile et autres impuretés ayant une dimension de particules essentiellement inférieure à 44 de la bouillie de particules de minerai brut, qui se trouve à un pH compris entre environ 8,3 et 11,7 et à une concentration en matières solides comprise entre 5 et 20# en poids, sans ajuster ultérieurement la concentration en matières solides de la bouillie.