Brevet FR2712306A1 — publié le 19950519

PROCEDE POUR LE TRAITEMENT D'UN MINERAI DE FER CHARGE EN HUMIDITE POUR EN AMELIORER LA STABILITE LORS DU TRANSPORT, ET MINERAI AINSI TRAITE. L'invention concerne un procédé pour le traitement d'un minerai de fer chargé en humidité, pour en améliorer la stabilité lors du transport ; elle concerne également les minerais de fer ainsi traités. L'invention concerne plus particulièrement le transport des minerais de fer en vrac à granulométrie fine, notamment par voie maritime. Elle s'applique plus particulièrement au transport maritime des minerais de fer en provenance du Brésil et des pays scandinaves, dont on sait qu'ils ont la particularité d'être souvent plus poreux et plus chargés en eau. Comme on le sait, le transport des minerais de fer présente un problème grave de sécurité. Il est bien connu que de nombreux accidents ou incidents en mer, y compris de nombreux naufrages, ont été causés par le glissement ou le ripage soudain du vrac de minerai dans les cales. On a cherché quelles étaient les causes de tels accidents. De nombreuses études ont mis en évidence l'eau et l'humidité accumulées dans et sur le minerai, soit par le fait d'une imprégnation naturelle, soit par le fait d'un mouillage du minerai par la pluie sur son lieu de stockage ou lors du chargement dans une atmosphère particulièrement chargée en humidité. Bien évidemment, de nombreux autres paramètres interviennent également. En pratique, ils ne font qu'aggraver ou atténuer, accélérer ou retarder le phénomène. On peut également citer la forme du cône de dépose du minerai dans les cales, l'angle de dépose, la dimension et la répartition granulométrique des particules du minerai. Mais en tout état de cause, l'homme de métier sait que le facteur déterminant reste encore celui lié à la présence d'eau dans et sur le minerai. Sous l'influence des mouvements, des forces et des vibrations nés lors du transport, notamment dans un navire, l'eau est capable de se séparer du minerai, même si celui-ci apparaît relativement sec. Alors se développe un phénomène connu sous le terme de "liquéfaction" de la charge. Selon ce phénomène, l'eau en s'écoulant depuis et autour des particules du minerai draine et au-delà d'un certain seuil, le minerai se comporte alors comme un liquide et la charge du minerai en vrac peut alors glisser en totalité ou en partie. Ainsi (l'article intitulé : "SAFETY" du Bulletin "Hazardous Cargo Bulletin" de Décembre 1988, Dr. Andrew KRUSZEWSKI de la division "Material Handling" du célèbre "WARREN SPRING Laboratories", inventorie de nombreux paramètres de ce phénomène. Il ressort que lorsque le drainage de l'eau est rapide, par exemple lorsque le minerai est grossier, la charge ne se liquéfie pas. En revanche, lorsque le minerai est fin, le drainage est lent et les risques de liquéfaction sont plus élevés. Ainsi, toujours selon cet article, on est en présence d'un paradoxe, selon lequel un minerai à distribution large de granulométrie est moins stable qu'un minerai à distribution étroite, alors qu'on pouvait penser que du fait d'un meilleur compactage, on pouvait s'attendre à une meilleure stabilité du minerai à répartition large. Ce paradoxe s'explique toutefois par le fait qu'une bonne compaction ralentit ou empêche le drainage de l'eau dans le minerai, ce qui alors facilite la liquéfaction de la charge. De la sorte, l'état de la technique a essentieUement consisté à ce jour à chercher à favoriser ou à accélérer mécaniquement le drainage de l'eau contenue dans ou sur le minerai, pour ensuite pomper cette eau hors du navire ou du stockage à partir d'un point bas. On a donc cherché à améliorer la "succion capillaire" de cette eau. En effet, on a toujours supposé que les risques ne pouvaient être éliminés ou atténués qu'en éliminant la cause première, c'est-à-dire la présence de l'eau. L'invention vise à traiter un minerai de fer chargé en humidité pour en améliorer la stabilité lors du transport, notamment pour empêcher la "liquéfaction" de la charge lors du transport en bateau. L'invention vise un procédé de traitement d'un minerai de fer qui consiste à mélanger audit minerai un polyacrylamide. En d'autres termes, l'invention repose sur une approche totalement opposée à celle de l'état antérieur de la technique, puisqu'elle ne vise pas à éliminer l'eau, mais à empêcher l'eau contenue dans ou sur le minerai, soit de quitter ce minerai, soit de s'écouler. De la sorte, on supprime le drainage au lieu de le favoriser comme le recherche l'art antérieur, et on atténue, pour ne pas dire supprime, lors du transport, les risques rappelés dans le préambule. Avantageusement, en pratique: - le polyacrylamide est une poudre d'un copolymère réticulé d'acrylamide et d'acide acrylique; - la quantité de copolymère mélangée au minerai en vrac, est inférieure à 0,5 % du poids de l'eau contenue sur et dans le minerai; de préférence, cette proportion est comprise entre 0,1 et 0,3 %, avantageusement au voisinage de 0,2 %; - le mélange du polyacrylamide et du minerai en vrac est effectué sur la bande transporteuse acheminant ce minerai vers le moyen de transport, par exemple le navire; - le polyacrylamide en poudre est déposé sur le minerai qui avance au moyen d'une trémie disposée au niveau de la première partie de la bande transporteuse, de manière à bien assurer sous l'effet des vibrations et des brassages naturels lors de l'avancement du minerai, une bonne homogénéisation du mélange. Au cours d'essais de laboratoire, on a constaté que l'addition de polyacrylamide au minerai avant son chargement et avant les effets de vibrations, réduisait fortement le risque de liquéfaction, même sur des minerais réputés plus dangereux, tels que les minerais brésiliens ou scandinaves, c'est-à-dire soit sur des minerais fins ou à granulométrie étroite, soit sur des minerais grossiers mais dont les particules comportent des alvéoles ou pores capables d'emmagasiner des quantités importantes d'eau libre. Les essais ont été conduits sur une quantité de dix kilos de minerai de fer de Carajo Sao Luis, Brésil. Ce minerai a été volontairement mouillé par de l'eau, de manière à obtenir une quantité d'eau déposée sur et dans le minerai entre 7 et 9 % du poids du minerai. Parallèlement, préalablement au mouillage par l'eau, on traite la même densité de minerai au moyen d'une poudre d'un copolyacrylamide réticulé d'acrylamide et d'acide acrylique. Pour prévoir le comportement au drainage du minerai, on utilise les courbes bien connues de drainage. On sait qu'un minerai de Caraja Sao Luis contenant 9 % d'eau, produit une quantité importante d'eau de drainage. En revanche, on observe qu'avec une quantité de copolyaaylamide de 0,6 g pour 100 à 200 g d'eau contenue dans le minerai (à une teneur de 9 %), on empêche toute action de drainage. On observe la même propriété avec une quantité de à 0,4 g pour 100 à 200 g d'eau. Parallèlement, on soumet les deux lots de minerai, traité et non traité, à des essais de déstabilistion de la masse par des mouvements et des vibrations et des essais de chute d'un échantillon compacté selon la norme d'essai du IMO Flow Table du "Solid Bulk Cargoès Code - Normes des transports de solides en vrac". L'échantillon traité a été immédiatement déstabilisé, alors qu'en revanche, l'échantillon de minerai mélangé à du copolyacrylamide est resté parfaitement stable. Comme déjà dit, on observe de bons résultats avec une quantité de copolyacrylamide introduit à des quantités aussi faibles que 0,5 % en poids du poids de l'eau contenue sur et dans le minerai de fer. Il va de soi qu'avec des quantités supérieures, on obtiendrait les mêmes résultats, mais en augmentant inutilement le coût. En pratique, le mélange de la poudre de copolyacrylamide avec le minerai, est effectué sur la bande transporteuse acheminant le minerai en vrac vers le moyen de transport, tel que le navire, on opère particulièrement au moyen d'une trémie disposée au niveau du premier tiers de la bande transporteuse, de manière à ce que sous l'effet de l'agitation permanente et naturelle de la couche de minerai qui avance, le mélange soit homogénéisé de manière appropriée lorqu'il est déversé dans les cales du navire. REVENDICATIONS 1/ Procédé de traitement d'un minerai de fer en vrac, chargé en humidité, pour en améliorer la stabilité lors du transport, caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger un polyacrylamide audit minerai. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polyacrylamide est une poudre d'un copolymère réticulé d'acrylamide et d'acide acrylique. 3/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la quantité de copolyacrylamide mélangé est inférieure à 0,5 % du poids de l'eau contenue sur et dans le minerai de fer. 4/ Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la quantité de copolyacryoamide mélangé est comprise entre 0,1 et 0,3 %, de préférence au voisinage de 0,2 %, du poids de l'eau contenue sur et dans le minerai de fer à transporter. 5/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mélange du polyacrylamide et du minerai de fer, est effectué sur la bande transporteuse acheminant le minerai vers le moyen de transport en vrac. 6/ Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le polyacrylamide en poudre est déposé sur le minerai au moyen d'une trémie disposée au niveau de la première partie de la bande transporteuse acheminant le minerai au navire. 7/ Minerai de fer traité selon le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il contient une quantité efficace de polyacrylamide pour fixer l'eau contenue sur et dans le minerai de fer transporté.