Brevet FR2160712A1 — publié le 19730706

L'industrie de l'amiante traite d'énormes tonnages de minerais, constitués essentiellement de serpentine,dont deux variétés ,d'origine canadienne ,désiGnées souples indices Â et 3 ,présentent les compositions chimiques centesimales définies au Tableau I - Tableau I HgO SiO2 FeO Fe2O3 CaO Na2O K2O TiO2 NiO Cr2O3 Co2O3 A 41,45 37,81 Fe = 5,38 Ni=0,26 Cr=0,31 B 37,5 36,8 4,5 5,4 0,35 0,15 0,10 0,05 0,3 0,45 0,02 Les déchets issus de l'extraction et du traitement sont encore considerés come des résidus sajs valeur .Il et vrai eue si cer tains constituants présentent un interet certain,ils se trouvent dispersés à une si faible teneur que leur séparation n'est pas pensable économiquement . Il en va tout autrement si les rejets, à la suite de traitements appropriés ,peuvent être classés et va lorisés globalement ,l'invention ayant pour objet ,dans ce but, de séparer de la lasse les fractions concentrées d'oxydes sital- liques. L'experienee montre que le fer,dont la teneur est la plus élevée parmi les métaux contenus,se trouve généralement sous la ferme d'inclusions de magnétite,en sorte que le procédé élementaire de deferrisation consistera à liberer physiquement, par des concas sages successifs appropriés , et à les piéger ensuite lans un champ magnétique .Toutefois,selon l'invention , on réduira sensi blement les frais de concassage en sélectionnant judicieusement les rejets d'extraction,de @ranulometrie appropriée, à leur sortie d'évacuation vers les terrils ; selon une deumiéme disposition, on recueillera aussi,avec les rejets à traiter,les résidus métal liques de deferrisation issus des séparateurs m@g@@tiques de ) traitement des fibres d'am@@@te; ces résidus sont reneralement rejetés sur terril avec les aéchets de roches encaissantes,alors qu'ils euvent être enrichis et valorises ta des traitements complementaires @récisés par l'invention. Concernant les rejets de mines,qui constituent 98% en poids de minerais,le processus de valorisation globale consiste d'abord à en séparer les fractions légeres et inferieures,en granulometrie, à 100 microns,qui comportent environ 32,5 % en poids des rejets. On opére cette séparation des fractions léeres @,soit à sec,soit en phase humide,selon le procédé décrit dans la deman- de de brevet francais déposée le 7 Août I97I sous le titre "Dispersions aqueuses adsorbantes pour la lutte contre la pollution par les hydrocarbures " . Aprés séparation des fractions légeres, le résidu dense ,soit 68,5 % en poids,comporte un sable de serpentine et des déchets magnétiques .I1 offre,tel quel, une resistance pyroscopique élevée,atteignant 167000 ,et fait l'objet 'une demande de brevet français déposée le 8 Janvier Ic7I ,sous le n provisoire 7I00580 , en tant que produit refractaire nouveau. L'eiperience ayant montré toutefois que la deferrisation des fractions denses optimise le positionnement de l'eutectique des composants et accroit la refractarité - de 40 C dans l'experimentation décrite - l'objet de l'invention est d'en séparer les fractions iétalliques en vue de recueillir ,aprés des traitements physiques appropriés ,un concentré enrichi de fer-nickel-cobalt. De la sorte,non seulement on améliore les caracteristiques refrac- taires des fractions résiduelles denses ;mais on en sépare un minerai métallique de valeur, améliorant le bilan économiaue te la valorisation globale tes rejets L'invention a pour objet de faire subir aux rejets de mines d'a- miante ,comprenant,ou non,les déchets magnétiques de dépoussiérage des fibres,un processus d'operations physiques: concassage, tamisage,blutage,humidification,séchage,séparation magnétique ou hydromagnétique,de telle sorte que les oxydes métalliaues soient séparés des élements minéraux. L'humidification préalable suivie d'un compactage ,pour un trai temeit éloigné tu lieu t'extraction,peut,selon l'inveitien,rétui- re les frais de transport et de conditionnement du materiau brut, mis sous la forme te parpaings ou te pellets.A titre d'exemple, si l'on ajoute 25% d'eau (en poids) au déchet A du Tableau I, préalablement tassé à sec par vibration,le volumé humidifié peut être réduit par compactage te 225%. L'humidification évite en outre l'émission te poussiéres qui est combattue par les lois sanitaires en vigueur. On constate, à l'occasion du broya@e,que le @arties fibreuses sont lus fines que les poussières serpentineuses qui sont retenues fortement par attraction électrioue ,la sélection par tamisage au-dessous de 100 microns étant rendu@impossible. De ce fait,le test classique de broyabilité la Jarre de Bond n'est tas réalisable,mais on sait pourtant que la serpentine se broie facilement et que, selon une experience industrielle ,l'énergie necessaire au broyage ,tel qu'il est pratiqué dans les mines pour libé@ rer la fibre, est de 12 kw-h/tonne. Les modes de séparation des oxydes de fer, de nickel,de chrome et de cobalt ,qui vont être décrits,peuvent être @is en ocuvre séparément ou conjointement sans qu'il soit,pour autant,sorti du cadre de l'invention ; ode operatoire I : On broie la serpentine en phase humide ,a@rés addition de deux fois son poids d'eau ,et l'on sépare à 100 microns. Âprés séchage ,le refus est soumis à l'action d'un aimant. On recueille un concentré noir d'oxydes métalliques présentant, à l'analyse spéctrographique ,la composition centesimale suivante : - TABLEAU 2 Fe Ni Cr 30,5 0,5 1,2 Le reste est constitué essentiellement te silice et te magnésie. On trouvera au Tableau 3 ,la répar@ition correspondante des composés magnétiques et amagnétiques A son examen, on constate la necessité d'ouvrir le materiau par des concassages successifs suivis de séparations magnétiques, en vue d'accroître progressivement l'enrichissement du concentré métallique. - TABLEAU 3 Eélements Magnétiques Ama@nétiques en % en % Fer 45,5 2,55 Nickel 0,59 0,41 Chrome 1,40 0,77 Magnésie 11,90 41,75 Silice 9,90 32,35 Mode Operatoire 2 - Dans le cadre élargi de l'invention,on a décrit les traitements physiques globaux des constituants en vue te les valoriser ,laissant apparaître la fraction métallique qui en eté séparée . On a représenté à la Figure I de la Planche I un schéma de traitements Le broyage industriel s'effectuera à l'aide te broyeurs à boulets de grande capacité,du genre"@arefa@i#positif à barreaux si la grosseur macimum des morceaux dépasse 100 mm. On a représenté à la Figure 2 de la Planche II la courbe de granulometrie des grains te serpentine issus tu broyage ,en marche in- dustielle ,mais un classement des grains, aprés tefibrage ,pourra, comme on l'a signalé ,économiser des frais te broyage des rejets. Le produit brut I subit en 2 un concassage à 0-0,5@mm@à la suite duquel un tamisage à 0,62 mm,en 3,laisse apparaître un refus rassemblé en 4,ne comportant presque plus d'amiante (moins de I), alors que le simple soufflage,en 5 , permet de recuillir en 6 la majeure partie de l'amiante résiduel . L'amiante récupéré ,qui est séparé du fer offre en soi une valeur économique ;il peut être mélangé aux fractions légeres deferrisées pour accroitre leurs propriétés absorbantes Enfin, leur élimination accroit la compacité du materiau refractaire ,lui évitant d'être poreux, ainsi que I'experimentation l'a prouvé. L'élimination des fibres courtes d'amiante,par ailleurs, façilite la deferrisation. .Le refus, en 7, représente environ 45 % de la prise d'essai. Le passant à 0,62 mm montre une nette tendance à la séparation de l'amiante par vibration,mais cette fraction légère reste très magnétique ,une séparation magnétique à ce stade paraissant impossible .Pour éviter de briser ces fibres,dont une forte proportion atteint une longueur de plusieurs millimétres,on recourt, selon l'invention, @ une séparation magnétique en suspension aaueuse soumise à un mouvement tourbillonnaire,le chat @agnétique étant roduit ,d'une part par un aiant circulaire horizontal,d'autre part,en fixant les particules magnétiques au fond du récipient. En méttant ainsi à profit les differences de densité, de force centrifuge et d'attraction magnétique,une séparation s'opére dans le passant à 0,62 mm. Une séparation par décantation ménagée en 8 ,avec recyclages,opére la répartition suivante du passant à 0,62 mm : - 30 d'amiante pratiquement exempt# de serpentine et d'oxydes métalliques - 50 de serpentine pauvre en oxydes métalliques et contenant encore des traçes d'amiante; - 18% de Fe3O4 et autres oxydes magnétiques,mêlés à de la ser pentine. Àprés séchage en 9 des trois fractions ci-dessus,l'exam@n magné tique ontre que la fraction amiante et la fraction serpentine ne sont plus que faiblement magnétiques et pour certains grains seulement.Par contre,la fraction riche en Fer-i-Cr-Co subit en 10 une nouvelle séparation magnétique à sec.A ce stade des trai tementa,on trouvera au Tableau 4 les compositions chimiques cen tesimales des quatre fractions considérées : - TABLEAU 4 SiO2 Fe2O3 FeO FER TOTAL Ni Cr amiante pur 33,5 37,5 I,49 0,6 I,5 0,24 O,IO -Serpentine + tra@es amiante et peu Fe3O4 52 35 1,0 0,75 1,28 0,36 0,15 - Serpentine riche en Fe3O4 (à recycler) 2 @,@ @,@ 4,2 @,50 0,20 -Fe3O4 enrichi 12,5 13,5 35,5 18,5 @@ 1,25 0,62 Le colalt,cui n'a sas t osé ,en sion L' Sa teneur trés inferieure à celle du nickel ,suit ce dernier en cours d'enrichissement ,ainsi qu'on le constate par fluorescence. L'invention précise que si le concassage ménagé de début est recommandable,pour éviter te rompre les fibres longues d'amiante,il y a interet,au cours tes traitements successifs,à augmenter progressivement la fileuse du broyage pour briser les grains te ser penti@e et en liberos les grains de magnétite et leq fibres d'amiante residuelles .C'est le cas tu refus du tamis à 0,62 mm ,collecté en 4 ,qui ne contient plus que 1% d'amiante,et qui peut être séparé aisément ,aprés un broyage plus poussé,de ses oxydes métal liques .Afin de poursuivre la concentration de la tranche de Fe3O4 enrichi du Tableau 4 ,on a donc,selon l'invention,recours à un broyage plus poussé,un exam@n à la binoculaire ayant montré que des grains de magnétite subsistaient encore dans les grains passant au tamis de 0 ,62mm.Le concentré broyé a donc eté soumis à une nou- velle séparation hytromagnétique en II et en 12,dans le dispositif à agitation tourbillonnaire décrit précedemment Le concentré final recueilli offre la composition niaplifiée définie au Tableau 7. - TABLEAU 7 Non-magnétique Magnétique Fer Total NICKEL Fract. pré-enri- 30,8 69,2 42 1,25 chie ( Tableau 4) Fraction Fi@ale 62,7 1,90 En conclusion te ces essais,il apparait possible de récuperer: I ) - par un concassage ménagé à 0-0,5 mm,sous entrainement d'air, des fibres désagglomèrées et non brisées ,dont la séparation s'o- perera aprés deferrisation par traitement magnétique en milieu aqueux agité; 20) - d'une serpentine pauvre en fer et en amiante dont on pourrait aprés un broyage plus poussé,séparer le fer et l(amiante residuels par des traitements recourant à la fois au magnétisme et à l'en- traînement par l'eau; 3 ) - - de résidus mixtes riches en aranto et en fer, à recycler ; 40) - de concentrés d'oxydes métalliques qui peuvent encore être considérablement enrichis par recyclage aprés royale poussé,ain qu'il ressort du Tableau 5,l'experience montrant aue l'épuisement des matiéres amagnétiques est atteint avec moins de trois cyclages; I1 resulte te ce qui préé@de que le mode operatoire 2 réalise, selon l'invention,un mode de valorisation globale des rejets de l'industrie de 11 amiante ,grâce à des séparations judicieuses des constituants physiques .I1 permet, en effct, de recueillir : - en 6 de l'amiante blanc et presque pur -en 7 une serpentine deferrisée et sans amiante,à haute réfractarité -en I3 un concentré métalliques riche en nickel. - un mélange hautement absorbant obtenu tar @élange d'amiante bbtenu en 6 et de serpentine en 7, pour la lutte anti-pollution ,et-en vue de produire des materiaux pour l'industrie et pour les travaux publics. - REVENDICATIONS L'invention concerne la valorisation des déchets @iniers d'amiante; elle concerna aussi telle des rejets magnétiques issus d traitement des fibres d'amiante. Elle a pour objet ,dans le cadre d'une valorisation globale des remets selectionnés ,de produire par des moyens physiques un concentré d'oxydes de fer,nickel,chrome,cobalt. I ) - Les déchets miniers de l'extraction de l'amiante ,ainsi que les rejets magnétiques issus du traitement des fibres d'amiante, en tant que minerais nouveaux de fer-nickel-chrome-cobalt. 20) - La densification par mouillage aqueux des déchets produits selon I ,pour réduire les frais ce transport et l'émission de poussiéres. 3 ) - Séparation des fibres résuduelles airés concassage et tami sage à 0,62 mm,par soufflage du refus 40) - Procédé de traitement des fines passant à 0,62 mm mises en suspension aqueuse ,à l'aide d'un aimant circulaire d'une part, et d'un fond de cuve aimanté,d'autre part,en sorte que,dans la suspension en mouvement, la séparation des particules lourdes et des fibres légères s'opère par l'action conjuguée@ des forçec cea- trifuges,magnétiques et de la pesanteur. 5Procédé de recyclage et de broyage à des granulometries de plus en plus faibles tes coupes magnétiques ,jusqu'à concentration op- tima tes oxydes métalliques ,en vue te la séparation avantageuse tes élements magnétiques et amagnétiques en phase hulide,suivie d'un séchage 6 )- Reprise de la fraction enrichie en oxydes métalliques,aprés séchage ,et séparation de l'amiante résiduel par soufflafe. 7 ) - Refractionnement par broyage plus poussé dos concentrés d'oxy- tes métalliques obtenus selon IO 30 40 50 60 ,avec libération tes grains de magnétite,et séparation hydrodynamomagnétique du concen très final 80) - En tant que produits nouveaux, les concentrés d'oxydes te fer, nickel-chrome-cobalt,de même que les alliages pouvant résulter te la réduction de certains d'entre eux ; le-s fibres d'amiante defer risde;la serpentine sas fer ni amiante;les malanges serpentine amiante sans fer