Brevet FR2117735A1 — publié le 19720728

La séparation électrostatique des composants argileux par exemple du sel gemme ainsi que des sels bruts de potassium qui doivent être dissociés en leurs composants individuels par voie électrostatique est pratiquement très intéressante. La préparation électrostatique à l'état pur des substances de valeur à partir des sels bruts de potassium, comme par exemple de sylvinite, carnallite, langbeinite, kaïnite et kiesérite, a été décrite dans un grand nombre de brevets. Elle réussit après conditionnement des sels bruts broyés au moyen de corps organiques et/ou anorganiques qui tous sont capables de perdre un ou plusieurs ions hydrogènes ou ions métalliques en formant un résidu moléculaire chargé négativement. Conviennent également des anhydrides d'acide organi quesou anorganiques seuls ou en mélange avec des agents de conditionnement susmentionnés.En plus du conditionnement il est important pour l'échange spécifique des charges électriques entre les minéraux à séparer de traiter et équilibrer les sels par un courant d'air ayant une humidité relative bien déterminée. En présence des composants argileux dans les sels bruts le traitement électrostatique ne présente pas de diffi cultés pourvu que la teneur d'argile ne dépasse pas environ 2 à 3%. Si les teneurs d'argile sont plus élevées on risque que l'argile s'enrichisse surtout dans les produits moyens mais partiellement aussi dans les concentrés. Jusqu a présent il n'existe aucune possibilité de traiter électrostatiquement ces composés intermédiaires riches en argile, pour obtenir des concentrations maximales. Pour le traitement électrostatique de sels bruts avec une teneur d'argile élevée il est donc d'une importance decisive soit de séparer l'argile avant la dissociation électrostatique en leurs composants individuels par voie électrostatique, soit de débarrasser de l'argile dans une large mesure les préconcentrés et/ou les produits moyens en vue de leur concentration ultérieure en intercalant une séparation électrostatique de l'argile. En général le principe de la séparation électrostatique de l'argile, des sels bruts repose sur le fait que les particules d'argile sont des conducteurs électriques tandis que les sels minéraux ne conduisent pas le courant électrique. En contact avec une électrode du séparateur électrique les particules d'argile qui conduisent bien le courant électrique prennent la charge de cette électrode et elles sont attirées par la contre-électrode. Par contre, la dissociation dans un champ électrique des différents sels minéraux, non conducteurs se fonde sur l'échange de charges électriques, d'une manière spécifique, entre les particules des sels minéraux.Pour cette raison jusqu a présent les séparations d'argile ont été exclusivement-exécutées dans des séparateurs dits à cylindre (séparateurs à conductivité) où les matières d'alimentation A sont introduites dans le champ électrostatique par le cylindre alimenteur W (voir Fig. l).Le désavantage de ce type de séparateurs à cylindre est leur débit peu important qui est, pour un cylindre séparateur, d'environ 0,4 et 0,6 tonne/heure par mètre de largeur du cylindre. Par contre, les dissociations des matériaux non-conducteurs - dont la charge électrostatique repose sur un échange des charges par contact électrique entre les particules des minéraux à séparer - peuvent être exécutées par des séparateurs dits à chute libre dont le débit par mètre de largeur du séparateur est de 5 à 15 fois plus élevé que celui des séparateurs à cylindre. On sait que des sels bruts avec peu ou pas d'argile peuvent être traités par des séparateurs à chute libre à grand débit. Dans la séparation de l'argile dans des séparateurs à cylindre de bons résultats ne peuvent être obtenus qu'avec des matières à gros grains - c'est-à-dire en général dans une gamme de granulométrie de 0,5 à 3 mm de diamètre environ. En alimentant un séparateur à conductivité avec un sel brut argileux non-conditionné dans une gamme de granulométrie de O à 0,1 ou à 1,5 mm on obtient ni une séparation de l'argile ni une dissociation du sel minéral. Cependant la gamme de granulométrie des sels bruts broyés à traiter se trouve presqu'exclusivement dans la gamme entre O et 1,0 à 1,5 mm parce que la valeur maximum de la grosseur des grains est limitée aux valeurs supérieures précitées à cause de l'enchevêtrement des cristaux de sel et parce qu'en raison du broyage une partie plus ou moins grande des grains les plus fins se trouve toujours dans la gamme de granulométrie inférieure à 0,1 mm. Pour des raisons faciles à concevoir une élimination de la poussière des sels bruts broyés avant le traitement est peu économique parce que la poussière séparée doit être rejetée ou traitée suivant un autre procédé. Or, il a été constaté d'une manière surprenante qu'on peut séparer l'argile aussi bien dans la zone des grains les plus fins et cela par des $Bparateurs à conductivité en condi tionnant les sels argileux avec les mêmes agents de conditionnement qui provoquent la dissociation des minéraux de sel nonargileux dans des séparateurs à chutes libres. La fig. 2 donne une explication numérique d'une séparation d'argile d'un sel brut, broyé au-dessous de 0,8mm (granulométrie désignée toujours par la suite par...-0,0 mm) avec une teneur d'argile en poids de 10.50/c d'une part avec et d'autre part sans conditionnement préalable au moyen d'un mélange d'acides gras. La partie d'argile du sel brut contenait en ce cas plus de 21% des grains les plus fins dans une gamme de grains de -0,1 mm. Les indications numériques de la fig. 2 montrent que sans conditionnement on n'obtient pratiquement ni une séparation de l'argile ni une dissociation de sylvinite du sel brut contenant 10,5Si d'argile, tandis que du produit conditionné on sépare une portion de 92,6% de l'argile qui est contenu dans le sel brut dans une fraction d'argile ayant une teneur en poids d'argile supérieure à 41%. Le sel brut dont la plus grande partie de l'argile est séparée ne contient que 7,4% de la quantité d'argile se trouvant dans la matière traitée. Les mêmes résultats sont obtenus après un conditionnement préalable au moyen de tous les agents de conditionnement également en usage pour le traitement des sels non-argleux. Le traitement de sel dur séparé de l'argile avec une teneur d'argile de seulement 0,9 est exécuté sans difficultés et d'une manière connue dans une installation de séparateur à chute libre disposé à la sortie du séparateur à conductivité. Afin d'exécuter le traitement de sels bruts argileux d'une manière "économique" il est d'une importance décisive de remplacer le débit peu important des séparateurs à cylindre qui ont été utilisés exclusivement jusqu'à présent, par des nouveaux types de séparateurs beaucoup plus productifs. Un tel type de séparateur d'un débit très élevé dans les stades de la séparation d'argile est une partie intégrante de cette invention. Ce nouveau type de séparateur utilise en même temps lés propriétés suivantes qui sont importantes pour la séparation de l'argile. 10 En contact avec une électrode les composants de l'argile prennent la charge de cette électrode et ils sont attirés par la contre-électrode. 20 Un champ non-homogène est créé par lequel les particules d'argile non-chargées sont aussi déviées vers la zone de l'intensité de champ plus élevée à cause de la formation des dipoles. 30 Autant que possible les particules d'argile déviées ne doivent pas avoir un contact conducteur avec la contre électrode en raison du danger de l'inversion spontanée de la charge. A partir de ces principes fondamentaux il a été développé un nouveau type de séparateur d'argile en tenant compte des considérations constructives suivantes a) Pendant tout le temps où les particules de la matière séjournent dans le séparateur, elles doivent être forcées par une construction appropriée à entrer autant que pos sible en contact intime avec l'électrode de charge (élec trode de contact). b) I1 faut que l'intensité de champ augmente en direction de la contre-électrode pour obtenir une déviation addition nelle des dipoles. c) Autant que possible la contre-électrode doit donner l'oc casion aux particules d'argile déviées de quitter le champ électrostatique sans établir un contact avec elle, c'est à-dire que la surface de la contre-électrode avec laquelle les particules d'argile peuvent former un contact doit être aussi petite que possible. Le principe de construction de ce type de séparateur suivant l'invention, a été décrit ci-dessous en référence à plusieurs formes de réalisation données à titre d'exemple et représentées en fig. 3 et 4. La construction satisfait aux exigences précitées, savoir à une bonne charge électrique par contact des particules d'argile pendant tout le passage à travers le séparateur, une bonne séparation des particules d'argile et à un débit élevé. Les figures 3 et 4 illustrent les détails de construction suivants : en face d'une électrode de contact 1 de grande surface en matériau bon conducteur (métal) est disposée la contre-électrode 2 d'une surface beaucoup plus petite constituée généralement par des cylindres ou barreaux métalliques disposés horizontalement, d'un diamètre de 2 à 5 mm et écartés les uns des autres d'environ 5 à 10 cm. De cette façon, d'une part un champ non-homogène de forte intensité est formé à la contre-électrode et d'autre part les particules d'argile chargées et repoussées par l'électrode de contact peuvent traverser les intervalles ménagés entre les éléments de la contre-électrode sans inverser leurs charges. Comme on voit sur les figures 3c et 4a à 4c, l'électrode de contact de grande surface constituée par des matériaux conducteurs, de préférence métalliques, est équipée par des organes en matériau non ou mauvais conducteur en forme de lamelles en forme de jalousies 3 ou de cylindres rotatifs 4 qui ramènent toujours le sel vers l'électrode de contact et le mettent en contact avec celle-ci, tandis que les particules d'argile sont séparées de la substance en passant à travers les intervalles situés entre les lamelles formant jalousies ou les cylindres. Le retour permanent de la matière en direction de l'élec- trode de contact 1 cause une agitation turbulente sur la longueur totale du séparateur qui assure des contacts fréquents et brefs des particules avec l'électrode de contact 1. Puisque les matières de charge sont toujours ramenées par les organes accessoires 3 ou 4à l'électrode de contact, celle-ci peut être construite avec toute longueur désirée pour élever la fréquence des contacts. Dans un séparateur d'une longueur appropriée une séparation parfaite d'argile peut être obtenue sans avoir besoin d'avoir recours à plusieurs étages montés en série. Dans les séparateurs à chute libre dénués de ces organes, la hauteur de chute est limitée par la forme du jet de sel divergent qui s'élargit après une certaine hauteur de chute de manière à occuper l'intervalle total entre les électrodes. Pour assurer une opération continue il est né- cessaire d'empêcher une adhérence des particules de sel sur les surfaces des électrodes. Pour cette raison un nettoyage permanent des surfaces des électrodes doit être exécuté. Cela est obtenu soit par vibration de la plaque de l'électrode de contact, soit en construisant l'électrode de contact en forme d'un ruban métallique 5 avec des brosses 6, voir par exemple fig. 4b et 4c. Les lamelles en forme de jalousies ou les cylindres 4 qui ramènent toujours la matière vers l'électrode de contact doivent aussi être nettoyés en permanence des particules du sel adhérentes par des appareils mécaniques. Les cylindres 4 peuvent être équipés avec des brosses 6 et les lamelles formant jalousies 3 avec un vibrateur. Ils peuvent également être constitués d'un mécanisme tournant en forme de channes sans fin de même que l'électrode de contact. En ce cas leur nettoyage est effectué par un dispositif à percussion ou à brosses hors du champ électrostatique. En outre il est utile de nettoyer continuellement les contre-électrodes en forme de barreaux ou de rouleaux par un procédé mécanique. On obtient ce résultat en installant des brosses ou bien en réalisant la contre-électrode également en forme de chaînes sans fin tournant sur des rouleaux. En ce cas le nettoyage est exécuté par des moyens mécaniques hors du champ électrostatique. Si l'on alimente de tels séparateurs avec des sels bruts broyés - après conditionnement préalable au moyen d'agents connus mentionnés ci-dessus, après le séchage et en contact avec l'air d'une humidité relative qui peut être comprise entre environ 5 et 30 X - des séparations d'argile remarquable sont obtenues avec des débits spécifiques de 2,5 à 15 tonnes/heure et par mètre de largeur du séparateur selon la teneur en argile et la frab- tion des grains les plus fins. Ces débits sont de 5 à 15 fois plus grands que ceux des séparateurs à cylindres qui sont exclusivement utilisés jusqu a présent pour la séparation de l'argile.Ils correspondent aux débits des séparateurs à chute libre usuels qui jusqu'à présent pouvaient seulement être employés pour le traitement des matériaux non-conducteurs. Exemple 1 : Les résultats de la séparation d'un sel dur broyé à une grosseur de grain inférieur à 0,8 mm avec une teneur de 9, 8 % en K20, de 15,5 % en KC1 et de 10,5 % en argile, obtenus par le nouveau séparateur d'argile avec une électrode de contact (voir fig. 3c) ayant par exemple 1 m de longueur, sont illustrés par les figures 2 (à gauche) et 5. D'abord le sel dur a été conditionné par arrosage avec une petite quantité (100 g/t) d'un mélange d'acides gras de tête, après quoi il est séché en contact avec l'air d'une humidité relative d'environ 25 % et séparé de l'argile par voie électrostatique. Après trois passages la teneur en argile du sel a baissé de 10,5 % à 0,9 %. Dans le concentré du sel il ne subsiste qu'une fraction de 7,4 % de l'argile existant dans le sel brut. La teneur en argile du préconcentré se monte à 41,7 %. Par une concentration ultérieure on réussit à dissocier ce concentré d'argile dans une fraction riche en argile avec une teneur en argile supérieure à 65 96 et un sel pauvre en argile avec 1,1 % d'argile. Le produit purifié (0,9 96 d'argile) et le produit pauvre en argile (1,1 % d'argile) obtenu par une concentration ultérieure de préconcentré d'argile sont dissociés ensemble en leurs composants minéraux individuels par des séparateurs électriques montés à la sortie du séparateur électrostatique. Les mêmes résultats pour la séparation de l'argile sont obtenus avec un passage dans un séparateur ayant 3 m de largeur ou avec trois passages dans un séparateur ayant 1 m de largeur. Exemple 2 : La figure 6 illustre le traitement d'une sylvinite avec une teneur de 24,4 96 en K20, 38,7 96 en KC1 et de 3,5 96 en argile, en intercalant une séparation d'argile du concentré et du produit moyen du premier stade de séparation. Après le conditionnement de la sylvinite broyée au moyen de 100 g/tonne d'agents de conditionnement connus, et après le séchage sans séparation d'argile préalable on obtient au premier stade de séparation ainsi qu'à la séparation électrostatique en contact avec l'air d'une humidité relative de 20 96 un concentré à 4 96 d'argile et un produit moyen à 6,2 96 d'argile dans un séparateur à chute libre connu. Un concentration ultérieure de ce concentré et du produit moyen du premier stade de séparation sans séparation d'argile préalable ne donne pas de résultats satisfaisants en ce qui concerne le sel brut ici traité (sylvinite) parce que l'argile s'enrichit dans les concentrés et les produits moyens (voir fig.6). D'après la figure 6, au deuxième stade de séparation, un produit à 53,8 % K20 et de 4,2 96 d'argile peut seulement être obtenu du concentré du premier stade de séparation, et seulement un produit à 40,5 > K20 et 9,5 96 d'argile du produit moyen du premier stade de séparation. Si l'on sépare cependant l'argile du concentré et du produit moyen du premier stade de séparation avant la concentration ultérieure par un passage de séparation électrostatique en contact avec l'air d'une humidité relative de 20 96 dans le séparateur suivant la présente invention, on réussit sans difficulté à obtenir des concentrés les plus élevés avec plus de 60 96 en K20 et plus de 95 96 KC1 avec un bon rendement pour les deux fractions. Exemple 3 : Un sel gemme avec une teneur de 91,3 96 en NaCl et 6,9 96 en argile d'une grosseur de grain de O à 1,2 mm a été d'abord conditionné avec 100 g/tonne d'acide o-crésotique et une solution i 1/tonne de n-HCl, après quoi il a été séché à 400 C d'une humidité relative de 10 % et séparé de l'argile dans un séparateur conforme à la présente invention. On obtient une fraction de NaCl avec une teneur en argile de 0,55 seulement (9,4% de la fraction d'argile initiale), qui a été enrichie pour fournir un produit final avec 99,1% NaCl et d'un rendement de 91,5% en NaCl.Comme résidu on obtient une fraction d'argile contenant 32,8 /E d'argile (90,6 4 de la fraction d'argile intiale) et seulement 8,55: de la fraction de NaCl. Exemple 4 : Un sel gemme avec une teneur de 96,5% en NaCl et de 2,8/o en argile, d'une grosseur de grains de O à 1,6 mm a été d'abord conditionné avec 100 g/tonne d'acide salicylique et une solution de 0,5 1/tonne de n-H2S04, après quoi il a été séché à 3O0C d'une humidité relative de 20% et séparé de l'argile dans un séparateur conforme à la présente invention. Dans la fraction du sel, NaCl a été enrichi avec un rendement très élevé (95,7%) à une teneur de 99,6, b de NaCl avec seulement 0,3% d'argile. Dans la fraction d'argile (résidu) l'argile pouvait aussi être séparé avec un rendement très élevé (93,5%). REVENDICATIONS 1. Procédé pour le traitement électrostatique de sels argileux, en particulier du sel gemme, des sels bruts de potassium ou des composés intermédiaires obtenus dans le traitement, dans un séparateur à chute libre après conditionnement préalable des sels broyés au moyen d'agents de conditionnement organiques et/ou anorganiques connus, qui sont tous capables de perdre un ou plusieurs ions hydrogène ou ions métalliques en formant un résidu moléculaire chargé négativement ou au moyen d'anhydrides d'acide organiques ou anorganiques seuls ou en mélange avec les agents de contionnement précités en quantités de 25 à 200 g/tonne, après chauffage, séchage ainsi que traitement avec de l'air d'une humidité relative d'environ 5 à30%, caractérisé par le fait que l'argile est séparé seul dans un stade de séparation particulier servant à la séparation de l'argile en amenant les sels argileux broyés et traités préalablement à une électrode de contact de grande surface qui est constituée en un matériau bon conducteur, particulièrement en métal. et en ramenant toujours les sels à ltélectrode d & contact au moyen d'organes en matériaux isolants ou mauvais conducteurs. 2. Appareil pour la séparation de l'argile pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1 constitué par un séparateur à chute libre, caractérisé par une électrode de contact disposée verticalement et de grande surface, en matériau bon conducteur, particulièrement en métal, et par une contreélectrode (2) opposée et beaucoup plus petite, ainsi que par des organes assurant un retour permanent des sels alimentés vers ltélectrode de contact (1), l'électrode de contact, la contreélectrode ainsi que les organes prévus pour le retour des matières traitées étant équipés, d'une manière connue, avec des dispositifs mécaniques à secousses, à percussion ou à raclage pour le nettoyage de leurs surfaces. 3. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'électrode de contact de grande surface est constituée par un plan fixe I ou est formée en forme d'une bande (5) de matériau bon conducteur tournant sur des rouleaux. 4. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la contre-électrode (2) ayant une petite surface se compose de cylindres ou de barreaux métalliques, disposés horizontalement et ayant un diamètre de 2 à 5 mm et présentant un écartement de 5 à 10 cm entre eux. 5. Appareil suivant l'ensemble des revendications 2 et 4, caractérisé par le fait que la contre électrode (2) de petite surface est constituée par des cylindres métalliques rotatifs ou des barreaux métalliques qui sont montés sur des chaînes sans fin et qui tournent sur des rouleaux. 6. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que les dispositifs constitués par des lamelles formant des jalousies (3) ou des cylindres rotatifs (4) qui ramènent les matières traitées à l'électrode de contact (1) sont en matériaux isolants ou mauvais conducteurs. 7. Appareil suivant l'ensemble des revendications 2 et 6 caractérisé par le fait que les lamelles formant jalousies (3) ou les cylindres (4) montés dans le séparateur sont guidés sur des rouleaux qui rendent possible leur circulation. 8. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'électrode de contact de grande surface (1), la contre-électrode (2) opposée ayant une petite surface ainsi que les lamelles en forme de jalousies (3) ou les cylindres (4) disposés pour ramener les matières traitées vers l'électrode de contact sont équipés d'une manière connue, avec des dispositifs mécaniques à secousses ou à raclage pour le nettoyage de leurs surfaces. 9. Appareil suivant les revendications 3,5 et 7, prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que les électrodes et les organes mobiles sont nettoyés, d'une manière connue, hors du champ électrostatique.