Brevet FR2419761A1 — publié le 19791012

L'invention concerne le traitement de suspensions de résidus fins, plus particulièrement un procédé permettant d'améliorer la séparation des deux constituants de suspensions de résidus fins, à savoir les solides finement divisés et le milieu liquide d'imprégnation. Dans l'exploitation de minerais de potasse par exemple, la préparation initiale du minerai comprend les opérations de broyage, tamisage, désargilage ou débourbage. Ces diverses opérations permettent d'une part d'amener le minerai à la granulométrie désirée pour la récupération ultérieure de l'élément potassique et d'autre part de séparer sous forme d'une fine suspension, ou boue, la majeure partie des éléments qui constituent la gangue. Ces boues, dont l'élément solide est constitué principalement d'argiles ou autres constituants insolubles finement divisés et dont le milieu d'imprégnation est une saumure, sont destinées à etre rejetées.Mais leur simple rejet constituerait une perte en élément potassique et les procédés connus consistent à les soumettre avant rejet à des opérations pour diminuer leur teneur en milieu liquide d'imprégnation et appauvrir celui-ci en élément potassique. Dans ces procédés connus, les boues subissent d t abord une décantation dans des appareils appropriés, cette opération étant généralement accélérée par l'addition d'un agent floculant. Les boues ainsi épaissies sont ensuite soumises à un ou plusieurs lavages, le plus souvent à contre-courant, pour diminuer la teneur du milieu d'imprégnation liquide en élément potassique et recueillir ce dernier avant le rejet final des boues. Ces procédés constituent une amélioration par rapport au rejet direct des boues mais les pertes en élément potassique qui atteignent ainsi en moyenne 15-20g de KC1, pour iOOg d'insolubles rejetés, sont encore très élevées. Pour diminuer encore ces pertes, on peut augmenter le nombre des étages de lavage. Mais ces appareils sont très coûteux et l'installation d'un ou plusieurs étages supplémentaires de lavage se traduit par des investissements élevés. L'invention permet d'améliorer la séparation des deux constituants de suspensions de résidus fins, c'est-à-dire les éléments solides finement divisés et le milieu liquide d'imprégnation. L'invention permet ainsi de diminuer les pertes en élément de valeur lorsque celui-ci est contenu dans le milieu liquide d'imprégnation et entrainé par le résidu solide finement divisé. Elle permet également une augmentation de la concentration des boues et s'applique donc avantageusement au cas où l'élément de valeur est contenu dans, ou constitué par, le résidu solide finement divisé. L'invention concerne un procédé de traitement de suspensions de résidus finement divisés dans un milieu liquide par décantation et lavage caractérisé par le fait que l'on recycle partiellement à au moins un étage de lavage une partie du trop-plein de ce même étage. Dans un circuit normal de traitement par décantation et lavage de suspensions de fins résidus dans un milieu liquide, on dispose généralement un ou plusieurs décanteurs suivis d'un ou plusieurs laveurs, l'ensemble pouvant être doublé par une seconligne parallèle à la première. Dans ce circuit normal tel qu'appliqué au traitement des boues de minerais de potasse par exemple, le lavage s'effectue à contre-courant. Dans ces conditions, l'eau non saturée qui sert au lavage remonte le circuit du dernier vers le premier laveur en se saturant progressivement. De leur côté les boues descendent le circuit du décanteur vers le dernier laveur, leur eau d'imprégnation s'appauvrissant progressivement et l'on rejette ainsi à la sortie du dernier étage de lavage une boue épaissie et relativement appauvrie en élément potassique. On a maintenant trouvé qu'en recyclant partiellement à chaque étage de lavage une partie du trop-plein de ce même étage, on améliorait le rendement de lavage c'est-à-dire la séparation entre l'élément solide et le milieu d'imprégnation et diminuait la durée globale de l'opération. La recirculation à chaque étage de lavage permet en effet de diluer les boues à l'entrée de chaque laveur, sans modifier le bilan global de consommation d'eau. Ceci représente un avantage con sidérable lorsque les installations de traitement sont situées dans des régions sèches où l'eau est une denrée rare. Cette dilution supplémentaire des boues permet d'augmenter considérablement la vitesse de décantation. Ainsi par exemple dans des laveurs de type classique de diamètre 28m alimentés par 70m3/h de boues contenant environ 450g/l d'insolubles, un simple lavage à contre-courant par 70m3/h d'eau provenant du laveur en aval abaisse la teneur en insolubles à l'entrée du laveur à 225g/1 environ, ce qui correspond à une vitesse de descente des boues de 26cm/h. Avec circulation de 200m3/h, telle que ces boues soient diluées jusqu'à une concentration de 90g/l par exemple, on peut raccourcir considérablement la durée de lavage puisque la vitesse de descente des boues s'élève à 103cm/h, toutes conditions égales par ailleurs. Le degré de recirculation n'est pas critique et l'on peut encore augmenter la recirculation avec amélioration des résultats, la valeur optimale étant telle que la concentration des boues à l'entrée des laveurs soit ramenée à 25g/l environ, ce qui correspond à un abaissement de la concentration initiale d'un facteur de 15-20. Cette vitesse élevée de décantation permet de limiter la durée de stockage des boues dans les appareils et d'obtenir plus rapidement les épaississements voulus pour le soutirage, ceux-ci étant voisins de 450g/l avec les appareils usuels. Le système avec recirculation permet en outre un mélange homogène des boues et de liteau de lavage, ce qui permet l'emploi efficace d'un agent floculant aux stades de lavage. En effet, aux concentrations de boues précédemment en usage, l'introduction d'agent floculant ne se traduisait que par un surdosage localisé sur une faible partie des boues, avec floculation préférentielle, sans possibilité d'action sur l'ensemble des boues. Dans le système avec recirculation conforme à l'invention, les boues sont sensiblement plus diluées et le floculant, introduit de préférence dans la fraction d'eau de lavage claire mise en recirculation, se mélange uniformément aux boues et exerce une action.On améliore ainsi l'épaississement des boues (qui peut atteindre jusqu'à 500g/l) et augmente encore la vitesse de décantation, l'amélioration supplémentaire sur ce point pouvant atteindre 30%. Les améliorations ainsi apportées permettent d'augmenter considérablement les tonnages traités. Ainsi par exemple, en utilisant un système classique avec deux lignes en parallèle de deux étages de lavage, on pouvait traiter 500t/h de minerai. Le système avec recirculation, avec le même nombre d'appareils disposés en trois étages de lavage, permet de traiter 550t/h, soit une augmentation de capacité de 10%. Les figures annexées montrent un exemple de circuit de traitement de boues de minerais de potasse sans recirculation (figure 1) et avec recirculation conformément à l'invention (figure 2). La figure 1 montre un circuit de deux lignes en parallèle comprenant chacune un décanteur 1 et deux laveurs 2 et 3. Ces appareils sont constitués par de grandes cuves cylindriques à fond conique, ou par tout autre appareil classique, ayant un diamètre de 28m et un volume utile de 3600m3. Les laveurs sont en outre équipés d'un système de bras avec pelles (non représenté sur la figure) pour le raclage des boues, ce qui améliore l'épaississement et ramène les boues vers le centre pour permettre leur évacuation. Avec ce circuit, les décanteurs étaient alimentés chacun en 4 par 650m3/h d'une eau boueuse contenant environ 25g/l d'argile, la saumure d'imprégnation ayant une teneur en chlorure de potassium de 135g/l. Une introduction de floculant 5 était également effectuée sur chacun des décanteurs. Ces appareils permettent de séparer 1220m3/h d'eaux-mères clarifiées qui repartent en usine par le circuit 6 et 80m3/h de boues épaissies contenant environ 420g/l d'argile et 135g/l de KC1. Les boues sont dirigées successivement vers les deux laveurs par les circuits 7 et 8, ces laveurs recevant également en 9 et 10 de liteau de lavage qui circule à contre-courant des boues.En utilisant le circuit avec lavage simple à contrecourant, tel que représenté sur la figure 1, les boues sont rejetées en 11 à la sortie du deuxième étage de lavage avec encore 15-16g de KCl pour 100g d'insolubles. Sur le premier étage de lavage, une sortie d'eau de lavage est également prévue par le circuit 12. Le circuit de la figure 2 représente une disposition différente des mêmes éléments, avec recirculation. Sur cette figure on a représenté un montage en parallèle pour les deux décanteurs 1 et le premier étage de lavage 2. Par contre les deux derniers laveurs ont été-montés en série, constituant ainsi un deuxième étage 3 et un troisième étage 4 de lavage. Ce montage a été rendu possible par l'utilisation de la recirculation qui améliore le rendement de lavage. Les deux décanteurs étaient alimentés chacun en 5 par 650m3/h d'une eau boueuse contenant environ 25g/l d'argile, la saumure d'imprégnation ayant une teneur en chlorure de potassium de l35g/l. Une introduction de floculant était également effectuée en 6. Ces appareils permettent de séparer en 7 1230m3/h d'eaux-mères clarifiées et 70 m3/h de boues épaissies qui sont dirigées vers les premiers laveurs par les conduites 8 puis vers les deuxième et troisième étages de lavage par 9 et 10. L t eau de lavage claire était introduite en 11 au dernier étage de lavage et remontait à contrecourant vers le deuxième et les premiers laveurs par les circuits 12 et 13. Une addition 14, 15 et 16 de floculant était également effectuée sur chacun de ces laveurs. Une recirculation 17 de 120m3/h était effectuée sur les deux premiers laveurs et une recirculation 18 et 19 de 100m3/h sur les laveurs suivants. Dans ces conditions, les boues rejetées en 20 à la sortie du troisième étage de lavage ne contenaient plus que 6-lOg de KCl pour 100g d'insolubles, ce qui correspond à un gain d'environ 50S par rapport au circuit sans recirculation. REVEDI CATIONS I) Procédé de traitement de suspensions de résidus finement divisés dans un milieu liquide par décantation et lavage caractérisé par le fait que l'on recycle partiellemant à au moins un étage de lavage une partie du trop-plein de ce même étage. 2) Procédé selon la revendication 1) caractérisé par le fait que l'on recycle partiellement à au moins un étage de lavage une partie du trop-plein de ce même étage de manière à abaisser la concentration des résidus solides finement divisés d'un facteur de 15-20 par rapport à la concentration initiale. 3) Procédé de traitement par décantation et lavage des suspensions de résidus finement divisés dans une saumure, provenant de la préparation initiale de minerais de potasse, caractérisé par le fait que l'on recycle partiellement à au moins un étage de lavage une partie du trop-plein de ce meme étage.