Brevet FR2661845A1 — publié le 19911115

i La présente invention concerne un procédé d'enrichissement de l'andalousite, qui est une variété particulière de sili- cate anhydre d'aluminium. Ce minerai se trouve à l'état naturel dans une gangue contenant également d'autres éléments silicatés, notamment des micas (qui sont des silicoaluminates de potassium, de fer ou de magnésium) et d'autres constituants, en particu- lier des constituants ferrifères. Plus précisément, la présente invention concerne un pro- cédé d'enrichissement de l'andalousite par flottation, tech- nique classique en tant que telle consistant à séparer le minerai de sa gangue en le broyant finement et en bras- sant les particules obtenues, en présence d'un additif approprié, dans un flux liquide qui va provoquer une sépara- tion entre les éléments hydrophobes, qui seront récupérés sous forme d'une écume, et les éléments hydrophiles, qui resteront au fond. Le FR-A-2 625 115, au nom de la Demanderesse, décrit une application de cette technique de flottation à l'enrichisse- ment de l'andalousite. Le procédé décrit dans ce document antérieur impose cepen- dant un conditionnement préalable de la pulpe, notamment en modifiant substantiellement son p H par addition d'un acide minéral fort puis en la mélangeant à un alcoyl sulfonate afin que, lors du barbotage dans la cellule de flottation, l'andalousite puisse être entraînée à la surface du bain et récupérée sous forme d'écumes. Ce procédé antérieur est efficace il permet notamment de concentrer l'andalousite à une teneur supérieure à 90 % -, mais nécessite un contrôle délicat des paramètres physico- chimiques permettant d'assurer convenablement la séparation de l'andalousite, recueillie en surface sous forme d'écumes, d'avec sa gangue qui devra rester au fond de la cellule. L'un des buts de la présente invention est de proposer un procédé simplifié d'enrichissement de l'andalousite qui uti- lise la technique connue de flottation mais qui, en particu- lier, puisse être mis en oeuvre sans modification ni régula- tion du p H naturel de la pulpe obtenue après broyage. Une autre caractéristique de la présente invention tient le fait que, comme on l'exposera par la suite, le minerai d'andalousite n'est plus recueilli en surface du bain de flottation, comme cela est enseigné par le FR-A-2 625 115, mais en fond de cellule, ce qui en facilite la collecte. A cet effet, le procédé de la présente invention comprend, essentiellement, les étapes suivantes: a) broyage humide du minerai, de manière à transformer ce minerai en une pulpe de granulométrie donnée, b) déschlammage de cette pulpe, de manière à n'en conser- ver qu'une pulpe utile déschlammée, c) traitement de cette pulpe utile dans une cellule de flottation, ce traitement comprenant les sous-étapes de: * brassage en présence d'un agent collecteur, puis * flottation de la masse ainsi brassée, de manière à en séparer une écume, et enfin * élimination des écumes produites par la flottation, et d) récupération, en fond de cellule, d'un concentré final d'andalousite. L'agent collecteur de la sous-étape de brassage de l'étape (c) n'est, de préférence, introduit qu'en cours de sous- étape, après brassage préalable de la pulpe pure. Cet agent collecteur peut notamment comprendre un sel d' ammonium quaternaire. Très avantageusement, l'étape (c) est réitérée au moins une fois en retraitant le produit non flotté de l'étape pré- cédente. Dans ce dernier cas, la dernière itération de l'étape (c) est de préférence réalisée avec une concentration en agent collecteur et/ou une durée de flottation supérieure à celle de l'itération précédente ou des itérations précédentes, la première itération pouvant notamment être réalisée avec une durée de brassage supérieure à celle de l'itération suivante ou des itérations suivantes. On va maintenant décrire plus en détail trois exemples de mise en oeuvre du procédé de l'invention. Exemple n l Dans ce premier exemple, on introduit le minerai d'anda- lousite (par exemple une quantité d'1 kg pour cet essai) à enrichir dans un broyeur à boulets en acier, avec de l'eau en quantité nécessaire pour obtenir une concentration massi- que en solides de l'ordre de 50 % (typiquement, entre 40 et %). La charge de boulets est ajustée pour que, après 8 mn de broyage, on obtienne en sortie du broyeur une pulpe dont la granulométrie soit pour 80 % en poids inférieure à 270 gm. On peut ainsi charger un broyeur en acier d'un volume de 10 litres par 56 boulets d'acier de masse totale 11,1 kg. La pulpe est ensuite déschlammée par passage sur un tamis de maille 63 gm (typiquement 20 70 pm, mais avec une quan- tité aussi faible que possible de fines de moins de 20 pm dans le refus du tamis). Le passant du tamisage, essentiellement composé de schlamms stériles et riches en fer, est rejeté. Le refus du tamisage, en revanche, constitue la pulpe utile déschlammée qui est mise par addition d'eau à une concentration massique en solides de l'ordre de 36 à 37 %, puis introduite dans une cellule de flottation telle qu'une cellule Minemet H 130 à turbine auto-aspirante tournant à 1900 tours/minute. La cellule est alors mise en marche de manière à effectuer un brassage d'abord pendant 2 mn de la pulpe seule, puis pendant 5 mn de la pulpe additionnée d'un agent collecteur tel qu'un sel d'ammonium quaternaire dosé à 100 g par tonne de solide (les quantités d'agent collecteur introduites sont déterminées en fonction des concentrations en solides utili- sées au cours des différentes étapes de flottation). On peut notamment utiliser à cet effet le Noramium MS 50 commercialisé par la société CECA, et dont la formule déve- loppée est de la forme: CH 3 I R N+ CH 3, Cl- CH 3 R étant un radical alkyl dérivé du suif. D'autres agents de même nature (sels d'amines ou amines), collecteurs du quartz et du feldspath, peuvent également être employés avec succès. On met en flottation pendant 30 S la masse ainsi brassée, ce qui permet de séparer et récupérer des écumes essentiel- lement composées de fines de micas blancs et noirs. La pulpe résultante obtenue après élimination des écumes est à nouveau conditionnée dans la cellule de flottation par brassage pendant 2 mn avec le même collecteur que précédem- ment, dosé à 100 g/t. La flottation qui suit, de 30 S également, permet d'élimi- ner le reste des micas. Pour finir, on procède à un troisième traitement de la pulpe en la brassant pendant 2 mn avec une dose de 300 g/t de collecteur. La dernière étape de flottation, d'une durée de 2,5 mn, qui suit ce brassage permet de récupérer la majeure partie de la gangue dans des écumes de bonne tenue. On remarquera que la flottation se déroule à un p H natu- rel, compris entre 7 et 9, qui n'a pas besoin d'être modifié ni régulé (bien qu'il soit possible de le faire) On notera par ailleurs que le p H va dépendre du type de collecteur utilisé, les valeurs données ici correspondant au Noramium mentionné ci-dessus. En fin de traitement, on peut récupérer en fond de cellule un concentré final d'andalousite titrant 82,8 %, pour un taux de récupération de 40,4 % par rapport au tout-venant. Les températures de traitement peuvent être des tempéra- tures ambiantes ( 15 à 200 C), qui sont les températures uti- lisées en général pour la flottation; on préfère éviter de chauffer la pulpe, ce qui grèverait le coût du traitement. Le tableau I ci-dessous montre l'évolution des teneurs et des taux de récupération respectifs de l'andalousite, de l'alumine et de l'oxyde ferrique aux différents stades du procédé, à savoir: en sortie du broyeur, dans les schlamms ayant traversé le tamis, au chargement de la cellule de flottation, avant tout conditionnement par celle-ci, et en fin de traitement, dans le concentré récupéré en fond de cellule. Tableau I Teneurs M%) Récupérations (%) Poids(%) andte A 1203 Fe 203 andte A 1203 Fe 203 Après broyage 100 66,9 46,2 0,93 100 100 100 Schlamms Exemple n 2 Ce second exemple montre l'influence de la concentration en solides de la pulpe avant flottation, cette concentration étant ajustée par l'addition d'eau au refus du tamisage, avant chargement dans la cellule. A cet effet, au lieu d'un pourcentage massique de solides de 36 à 37 %, comme dans le premier exemple, on choisit une valeur de 60 %, correspondant donc à une pulpe beaucoup plus épaisse lors du conditionnement par l'agent collecteur. Les autres paramètres du traitement, notamment les temps de flottation, les dosages en agent collecteur et le maté- riel utilisé, sont les mêmes que dans l'exemple n l. Les résultats sont donnés par le tableau II ci-dessous, qui est homologue du tableau I de l'exemple n l. Tableau II Teneurs (%) Récupérations (%) Poids(%) andte A 1203 Fe 203 ande A 1203 Fe 203 Après broyage 100 66,9 46,2 0,93 100 100 100 Schlamms être fortement accru, passant de 40,4 % à 68,1 %, au détri- ment néanmoins de la qualité du concentré d'andalousite, dont la teneur diminue (mais dans des proportions bien moindre: de 82,8 % à 74,6 %). Exemple n 3 Ce troisième exemple montre l'influence du broyage sur la qualité du concentré final. A cet effet, au lieu de charger un broyeur en acier par des boulets d'acier, on charge un broyeur en porcelaine par des boulets de porcelaine On peut ainsi charger un broyeur en porcelaine d'un volume de 7 litres environ par 52 boulets de porcelaine de masse totale 2,9 kg. L'eau de broyage est ajoutée au minerai en quantité néces- saire pour donner une concentration massique en solides de %, et la charge de boulets est ajustée pour délivrer en sortie du broyeur, après 50 mn de broyage, une pulpe dont la granulométrie est pour 80 % en poids inférieure à 270 gm (donc avec les mêmes qualités granulométriques que dans les deux exemples précédents). Le reste du processus est en tout point identique à celui de l'exemple n 2, y compris en ce qui concerne la concentra- tion en solides de la pulpe avant chargement dans la cellule de flottation (pourcentage massique de solides de 60 %). Les résultats sont donnés par le tableau III ci-dessous, qui est homologue du tableau II de l'exemple n 2. Tableau III Teneurs (%) Récupérations (%) Poids (%) andte A 1203 Fe 203 andte A 1203 Fe 203 Après broyage 100 66,9 46,2 0,93 100 100 100 Schlamms le taux de récupération (qui passe de 68,1 % à 64,4 %). On voit ainsi que, dans les conditions de ce troisième exemple, on peut obtenir une qualité de concentré comparable à celle obtenue dans le cas de l'exemple n l ( 82,2 % contre 82,8 %), mais avec un taux de récupération très nettement supérieur ( 64,4 % contre 40,4 %). Par ailleurs, le tableau IV ci-dessous indique les diffé- rentes teneurs et taux de récupération des oxydes de sodium et de potassium aux différents stades du procédé, à savoir: en sortie du broyeur, au chargement de la cellule de flottation, avant tout conditionnement par celle-ci, et en fin de traitement, dans le concentré récupéré en fond de cellule, pour chacun des trois exemples ci-dessus. Tableau IV Teneurs (%) Récupérations (%) Poids(%) Na 20 K 20 Na 20 K 20 Après broyage 100 0,6 0,4 100 100 Alim flottation 83,2 0,6 0,38 83,2 79,0 Concentré (Ex 1) 32,7 0,44 0,17 24,0 13,9 Concentré (Ex 2) 61 0,5 0,18 50, 9 27,5 Concentré (Ex 3) 52,4 0,52 0,14 45,4 18,3 REVENDICATIONS 1 Un procédé d'enrichissement de l'andalousite par sépa- ration de celle-ci d'avec une gangue d'un minerai la conte- nant et contenant également d'autres éléments silicatés, notamment des micas, procédé caractérisé en ce qu'il comprend, essentiellement, les étapes suivantes: a) broyage humide du minerai, de manière à transformer ce minerai en une pulpe de granulométrie donnée, b) déschlammage de cette pulpe, de manière à n'en conser- ver qu'une pulpe utile déschlammée, c) traitement de cette pulpe utile dans une cellule de flottation, ce traitement comprenant les sous-étapes de: * brassage en présence d'un agent collecteur, puis * flottation de la masse ainsi brassée, de manière à en séparer une écume, et enfin * élimination des écumes produites par la flottation, et d) récupération, en fond de cellule, d'un concentré final d'andalousite. 2 Le procédé de la revendication 1, dans lequel l'agent collecteur de la sous-étape de brassage de l'étape (c) n'est introduit qu'en cours de sous-étape, après brassage préa- lable de la pulpe pure. 3 Le procédé de la revendication 1, dans lequel l'agent collecteur comprend un sel d'ammonium quaternaire. 4 Le procédé de la revendication 1, dans lequel l'étape (c) est réitérée au moins une fois en retraitant le produit non flotté de l'étape précédente. Le procédé de la revendication 4, dans lequel la der- nière itération de l'étape (c) est réalisée avec une concen- tration en agent collecteur plus élevée que pour l'itération précédente ou les itérations précédentes. 6 Le procédé de la revendication 4, dans lequel la der- nière itération de l'étape (c) est réalisée avec une durée de flottation supérieure à celle de l'itération précédente ou des itérations précédentes. 7 Le procédé de la revendication 4, dans lequel la pre- mière itération de l'étape (c) est réalisée avec une durée de brassage supérieure à celle de l'itération suivante ou des itérations suivantes.