Brevet FR2074688A1 — publié le 19711008

Dans la flottation à écume, la grosseur de particules est toujours limitée par le fait que les particules trop lourdes et trop grosses ne peuvent plus monter sous l'action des bulles d'air parce que la grosseur des bulles d'air relativement au poids de ces particules ne suffit pas à rendre l'ensemble particule + bulle plus léger que le liquide. Pour cette raison, on a déjà mis au point de multiples procédés visant à obtenir des bulles d'air aussi grosses que possible, par exemple au moyen de réactifs auxiliaires tels que le mazout en mélange avec des agents moussants qui ont pour rôle de compléter les agents moussants collecteurs. Toutefois, bien souvent, des bulles relativement grosses ne sont plus en mesure d'adhérer à une particule de grosseur correspondante. On essaie donc, en dégageant du liquide des gaz dissous, de faire contre sur les particules des germes de bulles d'air auxquels adhèrent alors des bulles particulièrement grosses. Il a déjà été proposé aussi d'augmenter de plus en plus la grosseur des particules surnageantes en utilisant des cellules appropriées de flottation grossière, c'est-à-dire en prenant des mesures spéciales d'aération ou au moyen d'un courant ascendant de liqueur porteuse de flottation qui s'oppose à la descente des grains.Enfin, il est tout naturel d'utiliser comme liqueur porteuse de flottation, au lieu d'eau pure, des solutions aqueuses de sels qui ont une densité plus élevée en conséquence, mais souvent ces sels dissous nuisent à l'action des réactifs de flottation ou bien - ainsi qu'il est connu par la flottation de la sylvine - ces solutions salines ne suffisent pas encore à faire flotter une matière à grains assez gros. Selon l'invention, on a maintenant constaté qu'il est particulièrenent avantageux, pour faire flotter des grains grossiers, d'ajouter une charge à la liqueur porteuse de flotstation de sorte que la densité apparente du liquide densimétrique instable ainsi obtenu fait perdre aux grosses particules une grande partie de leur poids et qu'il est alors relativement facile de les éliminer sélectivement de la bouillie de flottation sous forme de concentré de mousse, au moyen de bulles d'air, après avoir ajouté des réactifs collecteurs de type usuel. Ce procédé approche donc de la séparation au moyen d'un liquide densimétrique que l'on effectue dans des machines à cribler pour un minéral particulièrement grossier ou matière similaire, mais que l'on effectue par exemple au moyen de cyclones pour des minéraux à grains très fins. Ces séparations au moyen de liquides densimétriques se heurtent souvent à des difficultés, par exemple quant à l'appareillage, lorsque d'une part les particules sont trop grossières pour les installations de cyclones, par exemple plus grosses que 1,0 mm mais que d'autre part les particules sont encore trop fines pour le fonctionnement normal de machines à cribler, par exemple inférieures à 5 mm.La séparation par densité se heurte à des difficultés fondamentales lorsque par exemple les poids spécifiques des sortes de particules à séparer sont trop rapprochés, par exemple diffèrent dé moins de 0,2 g/cm3 (comme dans le cas de KCl 1,99 g/cm3 et NaCl : 2,17 g/cm3), par exemple lorsqu'il s'agit de séparer une sorte de particules à poids spécifique moyen d'un mélange de trois constituants qui contient en même temps une sorte à poids spécifique plus faible et une sorte à poids spécifique plus élevé. Bien que la nécessité se soit fait sentir de résoudre ce problème et de combiner en un seul procédé la flottation et la séparation par liquide densimétrique, une telle proposition n'a pas été faîte et on n'a pas trouvé non plus de solution technique à ce problème. -Cela tient sans doute au fait que les substances utilisables comme charges dans le traitement gravimétrique se trouvent toujours dans le commerce sous une forme broyée extrêmement fine, spécialement en vue de la stabilité dans le quasiliquide densimétrique qui est importante pour la séparation densimétrique pure. Aussi, les tentatives faites pour effectuer des flottations avec addition de ferrosilicium ou de magnétite en grains très fins n'ont pas donné de résultat utilisable. Apparamment, de fanon analogue aux constituants de boue gênants, les charges en grains très fins recouvrent l'extérieur des bulles d'air au point qu'elles ne sont plus capables d'adhérer aux grosses particules qu'il s'agit de faire flotter. On a trouvé que les substances utilisées comme charges doivent être en grains plus gros que les particules dont il est généralement connu que dans la flottation, elles provoquent sous forme de boue un blocage des bulles; la grosseur maximale de grains qui produit ce phénomène est en particulier de 0,06-0,1 inm environ. Par suite, les charges doivent être en particulier plus grosses que 0,06-0,1 mm mais, afin de se disperser encore suffisarement dans la cellule de flottation, elles ne doivent pas non plus être trop grossières, de préférence ne pas dépasser 1,0 mm. On a trouvé en outre que lorsqu'on ajoute de telles charges à grains fins de 0,06-1,0 nain, la flottation des particules grossières est à nouveau entravée notablement lorsque les charges ajoutées flottent elles-mêmes avec le réactif collecteur introduit. Ainsi qu'il est connu aussi dans le cas de particules d'un genre particulier, les grains fins flottent toujours en premier lieu tandis que la flottation des grains plus gros est retardée précisément par la présence de grains plus fins et nécessite le plus souvent une nouvelle introduction de réactif. Par suite, pour la combinaison de séparation densinétrique et de flottation qui fait l'objet de l'invention, il est particulièrement avantageux d'introduire comme charges des substances qui ne sont pas absorbées par les réactifs collecteurs prévus pour la flottation des grains grossiers proprement dits de sorte qu'il ne se produit pas d'adhérence spécifique des bulles d'air aux charges. Bien entendu, notamment quand la bouillie est turbulente et fortement aérée, on ne peut pas éviter que des charges à grains fins ne passent partiellement dans le concentré avec la mousse de la matière à faire flotter, mais on peut facilement les en séparer comme il est expliqué plus loin. Les exemples ci-après sont exécutées avec une sylvine à gros grains (KC1) qu'il s'agît de séparer, au moyen d'alcoylamines, de son impureté naturelle, le sel gemme (NaCI) de grosseur de grains à peu près égale. Comme on le sait, on effectue la flottation de substances solubles telles que KC1 dans la solution saturée du minéral. Cette solution a déjà un poids spécifique de 1,2-1,3 g/cm3 de sorte qu'elle devrait déjà communiquer à de grosses particules une plus grande poussée ascensionnelle que lorsqu'on fait flotter dans l'eau des substances insolubles. Toutefois, une telle augmentation du poids spécifique du liquide porteur ne suffit pas, de loin, à assurer une flottation satisfaisante de la sylvine grossière. Pour extraire au moins une partie de la sylvine grossière, des systèmes de réactifs comportant par exemple une forte proportion de chlorhydrate d'alcoylamine, de mazout et d'agent moussant sontkap- parus avantageux. C'est pourquoi, dans les exemples suivants, on ajoute toujours 100 g/t d'un mélange de mazout et de "Flotol". Toutefois, même ainsi, les rendements de flottation ne sont pas encore satisfaisants. Toutefois, on peut obtenir une augmentation notable du rendement de gros grains dans la flottation lorsqu'on augmente le poids spécifique de la liqueur porteuse au moyen de charges, l'augmentation effectuée dans le cas présent atteignant 1,6 gkm3. Les particules grossières introduites dans ce quasi-liquide densimétrique subissent ainsi déjà des pertes de poids appréciables de sorte que leur flottation se fait facilement. Dans les exemples suivants, pour établir le poids spécifique de 1,6 g/cm de la bouillie, on ajoute à 1 m de liqueur 0,77 t de sel gemme à grains fins utilisé dans le cas présent comme charge. Exemples A) Sylvine grossière d'une pureté un peu supérieure à 80 %, fraction 2,0-3,0 mm. 1) Flottation dans une solution NaCl/KCl (p = 1,25) Il est difficile de faire flotter le KC1, mêsre avec 1200 g/t de chlorhydrate d'amine, 38,5 % seulement de la sylvine flottent (sous forme de concentré à 61 % de K20). 2) Dans une solution chargée NaC1/KC1 (p = 1,6) 400 g/t seule ment suffisent déjà pour faire flotter 85,0 % de la sylvine (sous forme de concentré à 61,7 %de K20). On calcule très prudemment l'aération dans la cellule de flottation, ce qui fait que seulement 4,6 % de la charge s'en vont avec le concentré dont on peut facilement les séparer ensuite par tamisage 1) 2) Analyses granu- Concentré Résidu Concentré Résidu lométriques O - 0,5 mm 15,4 1,6 1,2 2,1 0,5 - 1,0 mm 21,8 2,9 5,4 5,1 1,0 - 1,5 mm 43,7 8,2 10,8 9,6 1,5 - 2,0 mm 17,3 27,6 13,9 14,5 2,0 - 2,5 - 1,8 52,4 45,0 48,3 2,5 - 3,0 mm - 7,3 23,7 19,6 Le temps de flottation prolongé entrasse une destruc, tion notable de grains dans la cellule. B) Sylvinite maclée de finesse moyenne, 24,8 % K20 On divise cette matière avec précaution à 1-3 mm et on la fait flotter en utilisant chaque fois 500 g/t de chlorhydrate d'amine. 1) Sans charge, rendement de K20 35,8 % pour un concentré à 53,1 %, avec charge rendement de 1(20 86,4 % pour un con centré à 60,0 %. 1) 2) Analyses granu- Concentré Résidu Concentré Résidu lométriques 0 - 0,5 min 30,8 4,4 2,8 2,6 0,5 - 1,0 nin 12,5 3,4 8,4 6,7 1,0 - 1,5 mm 19,2 6,7 14,8 12,3 1,5 - 2,0 mm 17,5 11,6 19,2 17,1 2,0 - 2,5 mm 14,2 35,9 32,8 36,0 2,5 - 3,0 am 5,8 38,0 22,0 25,3 Visiblement, la destruction de grains qui se produit dans la cellule deflottation est aussi freinée par la charge. C) On fait flotter un mélange grossièrement maclé de KC1 et NaC1 divisé avec précaution et tamisé entre 2,0 et 4,0 mm, contenant 25,2 % de h O et présentant la granulométrie sui vante 0 - 0,5 m 0,3 0,5 - 1,0 mm 0,4 1,0 - 1,5 mm 0,7 1,5 - 2,0 mm 4,7 2,0 - 2,5 mm 31,6 2,5 - 3,0 mm 36,2 3,0 - 4,0 mm 26,1 1) Avec 500 g/t de chlorhydrate d'amine dans une liqueur por teuse non chargée, on obtient comme concentré seulement 56,4 % du KC1 qui flotte (pureté 56,0 % de 1(20); 2) par contre, avec seulement 150 g/t de chlorhydrate d'amine dans une liqueur porteuse chargée, on peut faire flotter 82,9 % du KC1 introduit (avec une pureté de 59,6 % de 1(20). En aérant énergiquement, on commence par entraîner mécaniquement avec le concentré 8 4 % de la charge mais on l'élimine ensuite en tamisant jusqu'à 0,3 mm. D) Les résultats sont analogues avec la fraction de 3,0 à 4,0 mm: dans la flottation sans charge, rendement 36,8 % contre 73,8 % dans le procédé selon l'invention, avec une bouillie chargée. De façon analogue, la flottation d'autres minéraux peut être influencée par d'autres charges, par exemple la flottation de kiesérite dans-des liqueurs porteuses avec addition de sel gemme, la flottation de kiesérite dans l'eau au moyen de charges non solubles. Inversement, dans la séparation du sel gemme et de KC1 par flottation du sel gemme, par exemple au moyen de produits de condensation d'acide gras et d'urée selon le brevet allemand nO I 191 764, on peut utiliser la kiesérite comme charge pour faire flotter du NaC1 grossier. Ainsi, on n'est pas absolument obligé d'ajouter des charges traditionnelles. Dans l'ensemble, dans les flottations conduites dans une solution saline, on utilise de préférence des sels et des substances insolubles, dans les flottations conduites dans l'eau on utilise de préférence des substances insolubles mais en revanche, on peut alors à nouveau introduire à cet effet les charges connues comme le ferrosilicium, la magnétite etc. Après la flottation, on peut à volonté réutiliser les charges ou les jeter. Dans la mesure où une partie de la charge est plus ou moins entraînée dans la mousse avec le concentré de fagon non sélective, on peut ensuite séparer le minéral grossier et la charge à grains fins par classification granulométrique, par exemple par tamisage, criblage etc. Mais il est possible aussi de séparer la charge du concentré ou du résidu par voie magnétique, électrique ou électrostatique, selon ce que permettent les propriétés différentes des particules grossières et des charges à grains fins. Il est apparu en outre qu'après la flottation de la matière grossière, on peut facilement séparer par flottation la charge du concentré ou du résidu si l'on ajoute ensuite un réactif collecteur qui agit sur la charge à grains fins. Dans la mesure où il s'agit de faire flotter dans des solutions salines des grains grossiers insolubles ou difficilement solubles et d'ajouter comme charges à ces solutions salines des sels à grains fins, on peut séparer ces sels du concentré ou du résidu par dissolution après avoir ajouté de l'eau. I1 est intéressant de pouvoir utiliser aussi comme charges des résidus finement broyés et de préférence classifiés, donc précisément des substances à grains fins qui, dans la flottation à effectuer, ne subissent pas elles-mêmes- sélectivement l'action du système collecteur appliqué. Le procédé de flottation en bouillie chargée selon l'invention bouche la lacune qui existe entre la flottation pure et la séparation purement au moyen d'un liquide densimétrique et on l'applique de préférence entre 1 et 5 mm pour des minéraux de faible poids spécifique, tandis que son application est intéressante pour des minéraux contenant des métaux lourds et pour des substances de poids spécifique plus élevé dans une gamme granulométrique descendant jusqu'à environ 0,1 mm. R E V E N D~I C A T I O N S 1. Procédé de flottation de minéraux et matières à gros grains caractérisé par le fait que l'on ajoute des charges à grains fins à la bouillie de flottation ce qui a pour effet de communiquer une poussée ascensionnelle supplémentaire aux particules grossières qu'il s'agit de faire flotter et de faciliter leur montée au moyen de bulles d'air. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que comme charges, on utilise des substances qui ne flottent pas elles-m8mes sélectivement avec les réactifs collecteurs utilisés. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on choisit la grosseur de grains des charges de faSon telle qu'elles ne bloquent pas les bulles d'air par suite de leur finesse de grains et n'entravent donc pas la flottation de la matière grossière à la façon des autres constituants de boue, et que l'on choisit de préférence une grosseur supérieure à 0,06-0,1 mm mais non supérieure à 1,0 mm environ. 4. Procédé selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait qu'après la flottation on sépare la charge du concentré et/ou du résidu, de préférence par classification granulométrique ou par voie magnétique, électrique ou-électrostatique et que l-'on réutilise la charge. 5. Procédé selon les revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé par le fait qu'après la flottation de la matière grossière, on sépare par flottation la charge du concentré et/ou du résidu. 6. Procédé selon les revendications i, 2, 3, 4 et 5, caractérisé par le fait qu'après la flottation du gros grain insoluble ou difficilement soluble, on sépare une charge soluble du concentré et/ou du résidu, ou bien que, dans le cas de la flottation d'un gros grain soluble, on le sépare d'une charge insoluble ou difficilement soluble, par un processus de dissolution. 7. Procédé selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6, caractérisé par le fait que l'on utilise comme charges des résidus finement broyés et de préférence classifiés provenant d'une flottation précédente. 8. Procédé selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisé par le fait que l'on porte a environ 1,6 g/cm3 le poids spécifique d'une solution saline saturée en utilisant des charges, formées notamment par des minéraux salins ou des sels comme le sel gemme en grains fins. 9. Procédé selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 et 8, caractérisé par le fait qu'à partir de minéraux potassiques à grains fins comme la saline, la sylvinite, présentant une gamme granulométrique d'environ 1-4 mm, dans des solutions NaC1/KCl chargées d'un poids spécifique d'environ 1,25-1,6 g/cm3, on obtient, avec de faibles proportions de charge, un concentré de mousse ayant une teneur en 1(20 g O d'environ 60 % et que l'on sépare la charge par tamisage.