Brevet FR2204568A1 — publié le 19740524

L'invention concerne la concentration de minerais phosphatés par voie électrostatique et plus particulièrement la concentration de minerais phosphatés à l'aide de nouveaux réactifs de conditionnement. Les minerais phosphatés comprennent le plus généralement un constituant phosphaté associé à une gangue à base de silice, dolomie,cSciteet.. constituant phosphaté est l'élément de valeur que l'on désire recueillir et divers procédés de concentration ont été proposés pour effectuer cette séparation. On a ainsi proposé de broyer les minerais phosphatés jus qu'à un degré de finesse suffisant pour libérer entièrement lté- lément de valeur. I1 subsiste encore toutefois le problème de la séparation de cette gangue. Un procédé connu consiste à séparer le phosphate de sa gangue par flottation. Toutefois la flottation est une opération qui nécessite l'utilisation de volumes importants d'eau car elle s'effectue toujours sur une pulpe du minerai. Si l'on se souvient que les gisements de phosphates sont le plus souvent situés dans des régions sèches ou même arides, on comprendra aisément que la flottation est rendue très onéreuse par suite de difficultzs d'approvisionnement en liquide de flottation.En outre dans la pratique il est le plus'souvent nécessaire de descendre jusqu'à un domaine granulométrique in férieur/qui qui pour pour libérer les constituants du minerai. La flottation devient alors coûteuse, car les frais de broyage représèntent un poste très important dans le coût des opérations de flottation. On a déjà pensé à surmonter ces inconvénients en soumettant les minerais phosphatés à une séparation électrostatique. Toutefois la plupart des procédés connus dans ce domaine utilisent comme réactifs de conditionnement les réactifs huileux employés dans les opérations de flottation, ces réactifs présentant l'inconvénient d'être relativement peu efficaces. Un autre procédé connu pour le traitement électrostatique des phosphates consiste à effectuer un conditionnement préalable à l'aide d'amines ou sels d'amines. TJn tel procédé présente un perfectionnement important par rapport aux procédés antérieuz I1 ne s'applique toutefois principalement qutaux minerais phosphatés à base d'apatite, c'est-à-dire des phosphates de calcium de roches éruptives se présentant sous la forme de cristaux en vue de séparer cette apatite de la calcite qui constitue la fraction majoritaire du minerai. -On a maintenant trouvé un nouvel agent de conditionnement qui permet de purifier les phosphates par voie électrostatique avec un rendement particulièrement élevé. En particulier, le nouveau réactif de conditionnement conforme à l'invention permet de traiter aussi,bien'les phosphates oolitiques, c'est-àdire les phosphates de nature sédimentaire, que les phosphates. apatitiques de roches éruptives. Selon la présente invention, on effectue le traitement électrostatique de minerais phosphatés ayant subi un conditionnement chimique préalable, le procédé étant caractérisé par le fait que l'agent de conditionnement est constitué par un réac- tif aminé et un renforçateur constitué par au moins un dérivé alcoylé des acides sulfosuccinique ou sulfosuccinamique. te réactif aminé de l'agent de conditionnement conforme à l'invention est constitué de manière connue d'une ou plusieurs amines aliphatiques primaires ayant 8 à 22 atomes de carbone dans la chaîne hydrocarbonée,.de préférence 10 à 18 atomes de carbone. Ce constituant aminé peut se présenter sous une forme solide mais il est en général ùtilisé à ltétat fondu ou sous la forme de sels solubles dans l'eau, en particulier acétate ou chlorhydrate. Il peut également être utilisé sous la forme d'une émulsion dispersible-dans l'eau ou bien encore sous la forme d'une solution dans un solvant organique approprié tel que par exemple l'alcool isopropylique, le -kérosène etc...Dans la pratique industrielle, .on utilise le plus souvent les amines dérivées de proiuits naturels tels que suif, stéarine, coprah etc.. et qui sont constituées essentiellement de mélanges d'amines primaires en C12,à C18, ces mélanges contenant souvent plus d'une fonction amine sur la chaste hydrocarbonée. Selon l'invention on améliore sens-iblement l'action de ce réactif aminé en lui adjoignant un renforçateur constitué par un dérivé alcoylé des acides sulfosuccinique ou sulfosúccinamique. te radical alcoyle de ce renfprçateur possède en général un nombre relativement peu élevé d'atomes-de carbone, en particulier inférieur à 18. Dans le cas des dérivés alcoylés de l'acide sulfosuccinique, on peut utiliser aussi bien des dérivés mono-que des dérivés dialcoylés, ceux-ci -pouvant en outre être mixtes ou symétriques. On citera à titre d'exemple les dérivés di-octyle ou di-éthylhexyle de l'acide sulfosuccinique. Comme le réactif aminé, ce renforçateur est de préférence utilisé sous une forme soluble dans liteau. On peut ainsi par exemple utiliser les esters sulfosucciniques ou sulfosuccinamiques alcalins. On peut également l'utiliser sous la forme d'une solution dans un solvant organique convenable tel que l'alcool isopropylique par exemple. Dans certains cas, le simple mélange du renforçateur même solide au réactif aminé sous une forme suffisamment soluble ou dispersible suffit pour présenter l'agent de conditionnement sous une forme convenable. te nouvel agent de conditionnement est utilisé à raison de 10Q å à i 500g par tonne de minerai sec traité. Les quantités les plus faibles seront utilisées de préférence pour le trai tement de minerais où le phosphate est bien cristallisé, les quantités les plus élevées au contraire seront utilisées pour les minerais phosphatés d'origine sédimentaire, tels que les phosphates oolitiques qui sont poreux. Ces phosphates oolitiques contiennent en effet une certaine quantité d'argile emprisonnée dans les pores superficiels et cette argile absorbe une partie de l'agent qui ne participe pas au conditionnement proprement dit. D'autres facteurs interviennent également dans le choix des quantités optimales de l'agent de conditionnement. Ces divers facteurs sont par exemple la granulométrie du minerai, la température d'alimentation du trieur ou l'humidité de 1Pair ambiant. L'homme de l'art déterminera aisément les quantités optimales de l'agent de conditionnement à utiliser en fonction de ces divers paramètres. Toutefois les divers essais ayant abouti à la présente invention ont montré que dans la pratique, il est recommandé d'utiliser des quantités d'agent de conditionnement/enRre 850 et 600g par tonne de minerai sec. Dans ce nouvel agent, le pourcentage du constituant renfor çateur varie entre 10 et 50%. De préférence, il est compris entre 20 et 30%, les pourcentages indiqués étant des valeurs pondérales. Les deux constituants du nouvel agent de conditionnement conforme à l'invention peuvent être ajoutés successivement au minerai traité, éventuéllement en des stades différents du traité tement du minerai. Ils peuvent.aussi être mélangés à l'avance et ajoutés ensemble au minerai. Dans l'un et l'autre case ils sont amenés au contact du minerai avant le stade de chargement électrique de ce dernier.Ce stade s'effectue de manière connue sur un minerai sec ou à une température suffisante pour amener le minerai à l'état de siccité désiré, On sait en effet que la séparation électrostatique ne donne pas de résultats satisfaisants en présence d'humid'ité. Des températures de 40 à 1200C ou plus peuvent entre utilisées pendant le chargement électrique, la zone recommandé-e étant par exemple de 70 à 900C dans les conditions normales d'humidité relative de l'airs Pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, on peut utiliser divers types connus d'appareillage de triage électrostatique.On peut par exemple utiliser les appareils à tambour dans lequel les charges électriques sont créées soit par triboélectricité dans un alimentateur adéquat, soit par une électrode ionisante, soit enfin par le seul champ électrostatique. On peut également utiliser les appareils à chute libre. Dans ces types d'appareils le minerai passe d'abord dans un chenal d'écoulement où ses divers constituants se chargent de manière variable selon leurs caractéristiques électriques par le phénomène de tribo-électricité. Il passe ensuite entre deux électrodes entre lesquelles on maintient une différence de potentiel constante, l'une des électrodes étant de préférence reliée à la- masse et l'autre à un générateur haute tension.Au cours de leur passage à travers le champ électrique ainsi créé, les fractions de minerai de conductibilité différente se séparent les unes des autres et sont recueillies séparément0 On donne ci-dessous quelques exemples montrant L'fraction du nouvel agent de conditionnement sur le triage électrostatique des minerais phosphatés. EXEMPtE 1. On a traité 100 kg d'un minerai phosphaté contenant 31% de P2050 Cet échantillon a en premier lieu été lavé pour éliminer les impuretés stériles ultra-fines puis tamisé à 0,2mm. La fraction de granulométrie inférieure à 0,2 mm ne nécessitait aucun enrichissement. Par contre, la fraction d-e granulométrie supérieure à 0,2mm a été séparée en trois parties, la première destinée à servir de témoin sans aucun conditionnement, la seconde. subissant un conditionnement par amine seule et la troisième un conditionnement avec l'agent de l'invention. Pour ces deux dernières, le minerai a été repris dans de liteau puis on a ajoute l'agent de conditionnement sous forme d'une solution dans l'alcool isopropylique, on a filtré et séché à 850C. Le minerai ainsi préparé a été chargé par passage dans un chenal en "Afcodur" (nom déposé pour une résine à base de chlorure de polyvinyle) et ensuite envoyé dans un séparateur à chute libre où l'électrode gauche était maintenue à la masse pendant. que l'autre était reliée à un générateur de-40kV. A. la sortie de cet appareil, on a recueilli dans trois bacs séparés une fraction gauche G, une fraction droite D et une fraction médiane M qui sont chacune analysées. Avec la fraction témoin (séchée à 740C), les trois frac tions recueillies sont les suivantes en poids % de P2O5 G 71,4 30,23 M 7,8 33,06 D 20,8 32,82 On observe sur ce-témoin qu'il n'y a. pratiquement pas de sélectivité naturelle : la fraction G est en effet encore très chargée en gangue stérile et les fractions M et D qui sont en richie-s en gangue contiennent encore une forte proportion de phosphate et ne peuvent être rejetées. L'échantillon n 2 a ét traité par 0, 1 kg de polyamine primaire de suiS-sous la forme d'acétate. tes trois fractions recueillies représentent respectivement les pourcentages sui vante en poids % de P205 G 72,5 32,00 M 6,9 30,75 D 20,6 27,60 Ici aussi la fraction G est insuffisamment appauvrie en gangue stérile, la fraction D correspond à une extraction stérile insuffisante et la fraction M doit être recyclée dans la pratique. L'échantillon n 3 a été traité par 0,04kg d'un mélange contenant 25% de renforçateur (dioctylsuccinate de sodium) et 75% de diamine primaire de suif. Les fractions recueillies présentent les caractéristiques suivantes en en poids % de P205 G 60,7 34,40 M 8,3 - 32,07 D 5,,0 20,90 La fraction G contient 69,5% du phosphate initial (calculé en P205), est pratiquement débarrassée de la gangue stérile et représente donc un produit marchand de qualité, contrairement à la fraction homologue de l'échantillon n02 ci-dessus. La fraction M peut être jointe à cette fraction G mais elle est de préférence recyclée.La fraction D a une teneur relativement faible en phosphate et est avantageusement soumise à un retraitement qui permet de recueillir une nouvelle fraction Dl (15% en poids à 30,05 de P205) que l'on peut joindre au produit marchand, une fraction D2 peu importante que l'on ramène au début du traitement et une fraction D3 qui ne représente plus que 4,8 du phosphate- initial, et qui est définitivement rejetée. La récupération du phosphate est donc de 78,4% après le premier passage ou, si l'on admet un concentré légèrement moins riche en P205, de 95,2 après retraitement0 Par contre, un seul retraitement de l'échantillon n02 cidessus ne donne pas d'amélioration sensible des diverses fractions. Il est nécessaire de soumettre cet échantillon à 4 et même 6 passages successifs dans l'appareil électrostatique pour atteindre un rendement et une qualité convenables. On voit ainsi que, même en utilisant une quantité d'agent de conditionnement selon l'invention sensiblement plus faible que la quantité de réactif aminé seul, la concentration du minerai par voie électrostatique permet d'obtenir de meiileurs résultats, tant au point de vue richesse du concentrat qu'au point de vue récupération du phosphate. EXEMPtE 20 Cet exemple portant sur un essai à l'échelle laboratoire (100g) du même minerai que celui décrit dans l'exemple précédent montre les résultats obtenus en faisant subir un retraitement aux deux fractions G et D. Des observations faites au microscope binoculaire permettent de juger aisément la qualité des diverses fractions recueillies0 L'agent de conditionnement était constitué par un mélange de 1 partie de diéthylhexylsuccinate de sodium pour 9 parties '(en poids) d'acétate d'amines dérivées du suif. Ce réactif était utilisé à raison de 0,05g. tes résultats obtenus après unpremier passage sont les suivants (en % en poids) G 57,1 Très appauvri en gangue stérile M 7,4% A recycler D 35,5% Beaucoup de gangue stérile mais encore trop riche en phosphate pour être rejetée. Par retraitement de la fraction G, on recueille à nouveau trois fractions G1,G2 et G3 représentant respectivement 38,0, 5,3 et 13,8fui. La fraction G1 ne contient pratiquement plus de gangue stérile et constitue le produit marchand tandis que les frac tions, G2 eut 63 sont recyclées. Ce résultat est impossible à obtenir, même après de multiples retraitements, avec un agent de conditionnement uniquement aminé, ctest-à-dire ne comportant pas d'agent renforçateur. Le retraitement de la fraction D donne également trois fractions D1,D2 et D3 représentant respectivement 17,0, 3,2 et 15,3%. La fraction D1 qui retient pratiquement la totalité du phosphate initialement contenu en D est recyclée. Les deux fractions D2 et D3 sont suffisamment appauvries en phosphate pour être rejetées. R E V E g D I C A I O '0 N S. 1) Procédé de traitement électrostatique de minerais phosphatés ayant subi un conditionnement chimique préalable caractérisé par le fait que 11 agent de conditionnement comprend au moins une amine aliphatique primaire ayant 8 à 22 atomes de car bone dans la channe hydrocarbonée et un renforçateur consti tué par au moins un dérivé alcoylé des acides sulfosuccini- que ou sulfosuccinamiquea 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'amine comporte 1O à 18 atomes de carbone dans la chatne hydrocarbonée. 3)Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le substituant alcoyle du renforçateur comprend au plus 18 atomes de carbone0 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 Ca- ractérisé par le fait que l'amine au moins est sous une for me soluble dans l'eau0 5) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 ca- ractérisé par le fait que l'amine au moins est sous' forme d'une émulsion dispersible dans liteau. 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications, 1- à 3 ca ractérisé par le fait que l'amine au moins'est en solution dans un solvant organique. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 6 ca ractérisé par le fait que le pourcentage de renforçateur est compris entre 10 et 50 du poids de l'agent de conditionne ment, 8) Procédé selon la-revendication 7 caractérisé par le fait que le pourcentage de renforçateur est compris entre 20 et 30% du poids de l'agent de conditionnement0 9) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 carac térisé par le fait que l'agent de conditionnement est utilisé à raison de 100 à i 500 g par tonne de minerai sec0 10)Procédé selon la revendication 9 caractérisé par le fait que l'agent de conditionnement est utilisé à raison de 350 à 600 g par tonne de minerai sec. 11) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé par le fait que les constituants de l'agent de conditionnement sont utilisés en mélange ou séparément0 12) Nouvel agent de conditionnement pour le traitement élec trostatique de minerais phosphatés constitué par au moins une amine primaire aliphatique ayant 8à 22-atomes de car bone dans la chatne hydrocarbonée et un-renforçateur cons titué par au moins un dérivé alcoylé des acides sulfosucci nique ou sulfosuccinamiquee