Brevet FR2360676A1 — publié le 19780303

L'invention concerne un nouveau procédé pour préconcentrer des minerais nickélifères oxydés d'origine latéritique. Elle a plus particulièrement trait à une préconcentration des minerais de nickel oxydés silicatés d'origine latéritique dont la composition peut beat- coup varier suivant les gisements et suivant les zones à 1 'intérieur de ces gisements. A titre indicatif, on peut donner les limites grossières à l'intérieur desquelles varie la teneur moyenne en éléments principaux de ce type de minerai nickel : 1,20 à 3,20 %; magnésie : 2 à 30 ; silice : 8 à 46 Z; fer : 8 à 4~ g. Certains des minerais néo-calêdoniens sont un bon exemple de ces minerais qui sont communément qualifiés de garniéritiques par opposition aux minerais latéritiques francs, constitués essentiellement d'hydroxydes et d'oxydes de fer. Dans un grand nombre de cas, ces minerais sont traités dans des fours électriques suivant un procédé pyrométallurgique de fusion qui donne du ferzo- nickel. Sans entrer dans le détail, on peut indiquer que, dans ce procédé, le minerai, apres un séchage, est mélangé à un élément réducteur pour constituer la charge ; cette charge est fondue dans un four électrique où le nickel est récupéré sous forme de ferro-nickel et où les autres éléments sont éliminés sous forme de laitier.De ce fait, l'essentiel de la chaleur fournie par le four électrique est consacré à fondre des éléments qui, comme la magnésie ou la silice, ne présentent que peu d'intérêt. Ces indications montrent à quel point la rentabilité d'unités de production de ferro-nickel dépend de la richesse en nickel de la charge : plus la teneur en nickel sera élevée, plus la capacité de production sera grande et plus la consommation d'énergie par kilogramme de nickel produit sera faible. Il est cependant de plus en plus difficile d'obtenir des charges dont la teneur en nickel soit suffisamment élevée, en raison de 11 épuisement progressif des minerais riches. Ainsi, pour certains gisements, la teneur moyenne d'exploitation qui était de 4,1 % en 1944 est actuellement de 2,65 %. Cette dernière teneur ntest d'ailleurs obtenue que grâce à l'emploi de différentes opérations de sélection pratiquées sur l'emplacement meme des mines. Les opérations de sélection consistent pour l'essentiel dans le choix préalable des zones à exploiter en fonction d'une teneur de coupure donnée qui détermine à la fois le tonnage et la teneur moyenne, et, pour les zones exploitées, dans l'élimination des blocs stériles, soit directement par le pelliste sur le chantier, soit dans des trommels implantés pres des carrieres. La teneur moyenne des minerais alimentant les usines de traitement apparaît comme un compromis entre une saine gestion du domaine minier, qui ménage l'approvisionnement à long terme et la nécessité d'assurer la rentabilité de l'usine de traitement. Pour essayer d'élever la teneur des minerais fournis par les mines, des recherches sur la préconcentration avant fusion des minerais garniéritiques ont été entreprises depuls plusieurs années. Ceci a nécessité l'approfondissement de la connaissance des minerais et de leur minéralogie. La préconcentration est un problème difficile en raison de la diversité des faciès et, de manière générale, de la localisation du nickel qui se trouve disséminé dans les principales phases minérales constituant ces minerais, phases consistant surtout en hydroxydes de fer et en hydrosilicates tels que serpentines et argiles. Malgré cette dissémination peu favorable, il a été possible d'élever la teneur en nickel de 0,25%, .voire de 0,30 %, en ne traitant que certaines fractions. Cette technique, qui a permis et qui permettra dans les prochaines années de corriger la dérive des teneurs évoquée ci-dessus n'a pourtant pas apporte des progrès décisifs ; donnant des résultats qui varient avec la composition du minerai4 elle s'est en effet révélée insuffisante pour résoudre les problème3 posés par certains gisements comme ceux de Poro et de Tiébaghi situés n Nouvelle-Calédgnie, dont l'exploitation sélective au moyen des techniques habituelles apparaît difficile si l'on désire obtenir des teneurs en nickel suffisamment élevées. C'est pourquoi l'un des buts de l'invention est de fournir un procédé de préconcentration qui permette d'élever de façon notable la teneur en nickel de la charge à fondre. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé qui permette d'enrichir les minerais pauvres et donc d'augmenter les réserves exploitables de gisements nickélifères de type garniéritique. Selon l'invention, ces buts, et d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints au moyen du procédé décrit ci-dessous. Ce procédé est caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes suivantes a) on soumet le minerai à une attrition ménagée à sec; b) on classe les particules de minerai et on récupère les particules ayant une dimension inférieure à une valeur choisie à l'avance. A ce stade de la description, il convient de rappeler ce qu'est l'attri- tion ménagée. Par opposition à la fragmentation brutale, l'attrition ménagée use et secoue les particules de minerai sans les briser. Cette usure et ces secousses sont provoquées par des frottements et des chocs interparticulaires. Il s'agit donc de provoquer une action mécanique modérée qui libère les parties friables presentes dans les particules de minerait sans provoquer l'éclatement des parties plus dures. Il s'ensuit que sur un diagramme granulométrique de Rosin - Rammler les droites successives correspondant aux granulométries obtenues par des attri tions successives ont tendance à devenir horizontales tandis que celles qui correspondent aux granulométries obtenues par des broyages successifs restent parallèles à elles-memes ou ont une légère tendance à devenir verticales. Les broyeurs utilisés habituellement dans l'industrie minière sont construits pour fragmenter des particules minérales en provoquant un impact entre celles-ci et des corps broyants prévus à cet effet ; l'usure par frottement entre les différents corps présents dans le broyeur n' est qu'un phénomène accessoire, voire parasite, puisque les fines sont toujours considérées comme une source de difficultés dans les traitements minéralurgiques ultérieurs. Ainsi, dans le cas du broyage au moyen de broyeurs rotatifs, on règle la vitesse de rotation et la dimension des corps broyants de manière à obtenir la rupture de toutes les particules. La vitesse de rotation est en général choisie entre 60 et 80 Z de la vitesse critique, celle-ci étant définie comme la vitesse à partir de laquelle la charge commence à être centrifugée et ne peut plus exercer son effet de cataracte sur les particules minérales. On sait également déterminer les dimensions optimales des corps broyants à l'aide de relations plus ou moins empiriques, comme, par exemple, celles de Rittinger, de Coghill et de Bond. Cette optimisation du broyage a fait l'objet de nombreuses publications qui sont résumées dans l'ouvrage de P. BLAZY-"La valorisation des Minerais" Presses Universitaires de France, Paris 1970 - en particulier pages 42 à 44. Ainsi, l'homme de l'art peut déterminer les conditions qui permettent d'obtenir une bonne fragmentation et, donc, à l'inverse, les conditions de bonne attrition ménagée, par exemple en choisissant une vitesse égale à 90 Z de la vitesse critique ainsi que cela a été fait dans l'exemple 1 ci-dessous. Avantageusement, on peut utiliser comme corps broyants les particules de minerais de dimension comprise entre 1 et 5 mm, obtenues dans une opération précédente. Le classement et la récupération selon l'étape b) de l'invention se font selon les diverses méthodes classiques connues de l'homme de l'art, par exemple par tamisage ou classification. On peut ainsi utiliser des cyclones pneumatiques ou des sélecteurs à air. Les particules récupérées sont avantageusement de dimension inférieure à 50 microns et, de préférence, inférieure à 10 microns.- Parmi les nombreux facteurs dont dépend l'élévation de la teneur en nickel, on peut citer : l'origine du minerai, la manière dont l'attrition est menée, la granulométrie obtenue après attrition, le niveau de la coupure granulométrique et le nombre de traitements selon l'invention subis par le minerai. D'une façon générale, plus la coupure est fine, plus la teneur de la fraction récupérée est élevée et plus faible est le taux de récupération. Le taux de récupération peut être amélioré, soit en poursuivant l'attrition pour augmenter la proportion de fines, soit en traitant à nouveau les particules refusées avec, le cas échéant, un broyage préliminaire . De façon surprenante, on a pu constater que la teneur des fines obtenues après un deuxième traitement et que l'on peut qualifier de secondaires, est au moins égale à celle des fines provenant du premier traitement et que l'on peut qualifier de primaires. L'une des meilleures mises en oeuvre de l'invention consiste à récupérer les fractions granulométriques très fines, puis à répéter sur le refus le traitement selon l'invention autant de fois qu'il sera nécessaire pour obtenir un taux de récupération acceptable tout en maintenant un fort enrichissement du minerai. Bien que la fraction inférieure à 10 microns ait déjà une teneur élevée en nickel et que sa granulométrie soit très fine, il demeure possible d'obtenir un nouvel enrichissement en effectuant une nouvelle coupure à une dimension granulométrique plus fine. Ceci exige des techniques de classification et de récupération plus élaborées, mais permet d'atteindre des teneurs avoisinant 6 %. Sachant que la capacité de production et le rendement énergétique des installations pyrométallurgiques sont directement proportionnels à la teneur en nickel de la charge, il sera aisé de se rendre compte que l'applieation de ce procédé de préconcentration se traduira par une augmentation très importante de la capacité de production en composés nickélifères réduits tels que les mattes et les ferro-nickels, et par une augmentation des réserves exploitables. Cette derniere augmentation peut-atteindre 50 %, voire beaucoup plus. Un autre interêt majeur du procédé réside dans sa souplesse d'adaptation aux données économiques du lieu et de l'époque où l'on désire exploiter un minerai. Ces données permettent de fixer les valeurs que doivent prendre les différents paramètres comme la granulométrie du produit traité et la dimension de la coupure pour réaliser le meilleur compromis entre teneur et taux de récupération et ainsi déterminer la mise en oeuvre la mieux adaptée. Le procédé peut être utilisé en association avec toute technique d'enrichissement physique telle que la séparation magnétique. Ce procédé d'enrichissement physique pourrait être placé en amont ou en aval de l'attrition. Les exemples non limitatifs suivants ont pour but de mettre les spécialistes à même de déterminer aisément les conditions opératoires qu'il convient d'utiliser dans chaque cas particulier. Exemple 1 : Enrichissement par attrition à sec d'un minerai garniéritique de Nouvelle-Calédonie (gisement de Poro). Un échantillon de minerai garniéritique d'un kilogramme est préalable- ment séché à 100O C, puis broyé à la maille de 2,5 mm. L'attrition est alors effectuée dans un broyeur de 10 litres rempli de minerai et de corps d'attrition dans un rapport en poids de un à quatre. Les corps d'attrition sont constitués par des billes de diamètre compris entre 4 et 5 mm et la vitesse de rotation du broyeur est réglee au voisinage de la vitesse critique (90 % de celle-ci) afin d'être dans des conditions d'attrition et non de broyage des particules. Après une première opération dont la durée est fixée à 5 minutes, les particules fines produites sont récupérées tandis que les particules plus grossières sont soumises à un traitement du même type pendait un temps plus long.Après une durée totale d'attrition de deux heures, les particules fines produites contiennent 70 % en poids du métal initialement présent dans le minerai et ont une teneur moyenne de 4,1 % en nickel, alors que le minerai traité contenait 2,65 Z en nickel. Si l'on prolonge la durée d'attrition jusqu'à 2 h 20 mn, on obtient alors un concentré à 3,95 % correspondant à 79 % en poids du métal contenu dans le minerai. L'invention permet donc un enrichissement notable en nickel avec une récupération satisfaisante du métal. Exemple 2 : Enrichissement par attrition à sec d'un minerai garniéritique de Nouvelle-Calédonie (Gisement de Tiébaghi). Après séparation des particules de taille inférieure à microns contenues dans le minerai tout-venant, qui constituent une fraction déjà enrichie en nickel, on procède sur le minerai résiduel à un broyage préliminaire pour obtenir un produit de granulométrie inférieure à 2,5 mm. Les particules ainsi préparées sont soumises à une opération d'attrition dans un broyeur de 10 litres contenant des corps d'attrition dont le poids total est double de celui du minerai. Ces corps sont constitués par des billes de diamètre voisin de 10 mm et le broyeur est animé d'un mouvement de rotation dont la vitesse est proche de la vitesse critique. Après une opération d'une durée de 15 minutes, les particules sont classées et l'on recueille séparément les fractions de taille inférieure à 10 microns environ, qui constituent le concentré. Les fractions de granulométrie supérieure à 10 microns sont réutilisées pour des opérations analogues à la première, dont la durée et les résultats sont portés dans le tableau de la page 7. Le procédé mis en oeuvre permet donc de déterminer la durée totale d'attri tion nécessaire pour obtenir une récupération déterminée de métal dans le concen tré dont la teneur globale est donnée dans le tableau suivant. Ainsi, par exemple, si l'on désire une récupération de 63 % du métal, il faut mettre en oeuvre des opérations d'une durée totale de 75 mn, mais en prolongeant ce temps il est possible dRaugmenter sensiblement la récupération tout en conservant un concentré de teneur convenable. Une étude analogue à celle qui viènt d'être décrite permet à l'homme de l'art de déterminer, compte tenu des données économiques, la valeur de différents paramètres pour obtenir le meilleur compromis entre teneur et taux de récupération. Durée d'attrition Poids (%) Teneur en Ni (%) Récupération du Ni (%) Produit partielle cumulée Partiel Cumulé Partielle Cumulée Partielle Cumulée (mn) (mn) Fines primaires 0 0 31,13 31,13 3,83 3,83 47,6 47,6 Fines première attrition 15 15 4,13 35,26 3,51 3,79 5,8 53,4 Fines deuxième attrition 30 45 3,55 38,81 3,13 3,73 4,4 57,8 Fines troisième attrition 30 75 4,80 43,61 2,99 3,65 5,7 63,5 Fines quatrième attrition 30 105 3,09 46,70 2,86 3,60 3,5 67,0 Rejet après la quatrième attrition 53,50 1,55 33,0 Minerai tout-venant 100,00 2,51 100,00 REVENDICATIONS 1. - Procédé pour préconcentrer les minerais nickélifères oxydés d'origine latéritique caractérisé par le fait que a) on soumet le minerai à une attrition ménagée à sec; b) on classe les particules du minerai, puis on récupère les particules ayant une dimension inférieure à une valeur choisie à l'avance. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite attrition est réalisée au moyen d'un broyeur. 3. - Procédé selon les revendications 1 et 2, prises séparément, caractérisé par le fait que ies particules récupérées sont de dimension inférieure à 50 microns. 4. - Procédé selon les revendications 1 à 3, prises séparément, caractérisé par le fait que les particules récupérées sont de dimension inférieure à 10 microns. 5. - Procédé selon les revendications 1 à 4, prises séparément, caractérisé par le fait que les particules refusées sont soumises à au moins un nouveau traitement selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 4. 6. - Procédé selon les revendications 1 à 5, prises séparément, caractérisé par le fait que l'on utilise des corps d'attrition et que lesdits corps d'attrition sont des particules de minerai provenant d'une opération antérieure. 7. - Procédé selon la revendMcation 6, caractérisé par le fait que lesdites particules de minerai ont une taille comprise entre 1 et 5 inin. 8. - Procédé selon les revendications 1 à 7, prises séparément, caractérisé par le fait qu'il est utilisé en association avec au moins un autre procédé d'enrichissement physique.