Brevet FR2718656A1 — publié le 19951020

PROCEDE POUR FLUIDIFIER DES SUSPENSIONS AOUEUSES FLOCULEES DE BOUES MINERALES EN MILIEU NEUTRE OU BASIOUE. L'invention concerne un procédé pour fluidifier des suspensions aqueuses floculées de boues minérales en milieu neutre ou basique. I1 est bien connu de traiter des minerais par lavage avec séparation de la guangue du minerai lui-même en deux suspensions riches en l'un des deux constituants. Ces deux suspensions sont habituellement décantées pour les épaissir, puis filtrées ou centrifugées. Le minerai lui-même prélavé ou non peut être traité en milieu acide (uranium, cuivre..) ou basique (Aluminium) pour dissoudre le métal recherché et éliminer les impuretés résiduelles. Les solutions, acides ou basiques, sont décantées pour éliminer les impuretés et le plus souvent les métaux sont récupérés sous forme dthvdroxvdes par ll!drol!se. Ces hydroxydes sont décantés, puis filtrés ou centrifugés. D'autres substances minérales colloïdales sont aussi décantées et proviennent de réactions chimiques diverses (décarbonatation, précipitation d'hydroxydes métalliques, précipitation de calcium sous forme de sulfate..). D'une manière générale, ces suspensions colloïdales ont tendance au fur et à mesure de leur décantation et de leur épaississement à devenir très visqueuses par interaction entre les particules elles-mêmes et le taux d'épaississement obtenu dans un temps déterminé est très dépendant de cette viscosité. Des agents floculants sont presque toujours utilisés pour accélérer cette décantation. L'épaississement obtenu industriellement et la vitesse d'épaississement sont habituellement améliorés. Cependant l'utilisateur recherche un épaississement maximum de surdécantation pour diminuer, soit la perte de matière noble (cas de l'enlèvement d'impuretés sur une solution métallique), soit pour diminuer les coûts de déshydratation. Le procédé est aussi limité par la possibilité de pompage de ces boues visqueuses avec les pompes et des diamètres de tuvauteries, acceptables industriellement. Pour résoudre ce problème, il a été proposé d'ajouter avant la pompe de reprise un agent dispersant qui rend la boue plus fluide et plus pompable. Cette amélioration ne résout pas le problème de la décantation elle-même, et du mauvais écoulement de ces boues visqueuses avant un seuil d'écoulement élevé dans des appareils statiques. L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise un procédé pour fluidifier des suspensions aqueuses de boues minérales en milieu neutre ou basique, qui soit facile à mettre en oeuvre, permette efficacement de diminuer la viscosité finale de la solution de boues destinées à être pompées, puis convovées jusqu'à élimination, et ce tout en étant compatible avec la rhéologie propre de cette solution, et ce sans modification des installations existantes, donc sans investissements supplémentaires significatifs. Ce procédé perfectionné pour fluidifier des suspensions aqueuses floculées de boues minérales en milieu neutre ou basique, qui consiste à décanter, centrifuger, filtrer en présence d'un agent floculant F et d'un agent dispersant D, se caractérise: - en ce que l'agent floculant est un polyacrylamide de poids moléculaire supérieur à dix millions - et en ce que l'agent dispersant est un polymère d'acide acrylique de poids moléculaire inférieur à cinquant mille. En d'autres termes, l'invention consiste à sélectionner un mélange spécifique d'agent floculant et d'agent dispersant, et à introduire ce mélange non pas comme on le faisait jusqu'alors avant pompage ou dans un stage de lavage du précipité, mais au contraire pendant le cycle même de la décantation. De manière surprenante, en opérant avec de mélange spécifique, on diminue la viscosité de la suspension tout en augmentant sa concentration en boues, et tout en restant parfaitement pompable et convoyable dans les installations existantes, et ce jusqu'à élimination définitive de ces boues. Le procédé selon l'invention consiste à incorporer pendant la décantation à la fois un agent floculant F et un agent dispersant D, pour permettre une meilleure décantation des boues, un meilleur épaississement et un meilleur pompage. Dans certains cas, les boues sont d'abord décantées puis concentrées dans un épaississeur recevant une nouvelle quantité de floculant F. Le procédé s'applique d'abord spécialement à cette dernière étape tout en améliorant la décantation initiale. Avantageusement, en pratique - les boues minérales sont choisies dans le groupe comprenant les fines de charbon, les schistes, les argiles, les minerais d'or, les phosphates, les uranates, la magnésie, la saumure et les boues de décarbonatation de liteau; - d'une manière préférée, le procédé est particulièrement adapté pour le traitement des minerais d'or et de phosphate à des concentrations comprises entre 2 et 750 grammes/litre; - le polyacrylamide (agent floculant) est anionique et présente un poids moléculaire supérieur à dix millions, de préférence compris entre quinze et vingt-cinq millions ; on peut mettre en oeuvre des polyacrylamides sous forme de solutions, mais de préférence en poudre à dissoudre au moment de l'utilisation - le polyacrylamide est anionique à au moins 10 nc, de préférence à 20-100 C/o ; le polyacrylamide peut être un homopolvmère de l'acide acrylique, un copolymère de l'acrylamide, voire un terpolymère de préférence linéaire - le polymère d'acide acrvlique (agent dispersant) est notamment un polyacrylate de soude, de poids moléculaire compris entre cinq cent et cinquante mille, de préférence entre mille et dix mille ; on a observé que l'efficacité est réduite si le poids moléculaire est inférieur à cinq cent ou s'il excède cinquante mille ; on a également observé que l'on obtenait des meilleurs résultats lorsque ce poids moléculaire avait une faible dispersion gaussienne, c'est-à-dire que la polydispersité est faible, en général inférieure à 3; - dans une variante préférée, on fait appel à un polvacrvlate de potassium, de calcium, ou d'ammonium, afin de ne pas surcharger le milieu en soude ; dans une autre variante, on ajoute de l'acide polyacrylique dans le milieu qui en réagissant avec la soude présente, forme alors in-situ l'agent dispersant recherché - le rapport dans le mélange caractéristique entre la quantité en poids d'agent floculant (polyacrylamide) par rapport à la quantité en poids d'agent dispersant (polyacrylate), est compris entre 0,1 et 5, de préférence est voisin de un - le mélange d'agent floculant (F) et d'agent dispersant (D), est réalisé préalablement dans un réservoir, puis est introduit à température ambiante en solution aqueuse à une concentration comprise entre 0.1 et 20 g/litre et de préférence 1 à 10 g/litre; - lorsque la décantation est suivie de phases de lavage du décantat, l'adjonction du mélange caractéristique peut aussi s'effectuer dès les premiers bacs de l'installation; on augmente ainsi l'efficacité du pompage de transfert d'un bac à l'autre, ce qui permet d'augmenter la concentration, et en final de réduire le nombre de bacs, donc l'investissement; - la quantité du mélange caractéristique de l'invention est introduite par rapport à la quantité de boues sèches, à raison de cinq à deux mille grammes par tonne (5 à 2000 g/t), de préférence entre vingt et quatre cent grammes par tonne (20 et 400 g/t). Dans une forme d'exécution pratique, l'invention consiste à introduire dans au moins un des bacs successifs de décantation et de lavage des boues, de préférence dans les derniers bacs, un mélange comprenant en égale proportion un polyacrylamide anionique de poids moléculaire supérieur à dix millions, de préférence de 15 à 25 millions un acrylate de poids moléculaire inférieur à cinquante mille, de préférence de mille à dix mille. En pratique, le polyacrylamide solide est dissout dans de l'eau et le dispersant est ajouté à cette solution. Dans certains cas, un mélange de dispersant et floculant solides peut être lavé directement sur le lieu d'utilisation. Dans une forme d'exécution pratique, l'addition du mélange caractéristique d'agent floculant et d'agent dispersant est effectué - pour le traitement des uranates, juste après la phase de précipitation et avant la phase d'épaississage; - pour le traitement de la magnésie à partir d'eau de mer, juste après la formation du lait de magnésie et avant la phase de décantation - dans la décarbonatation de l'eau, juste avant la phase de décantation - dans le renvidage du nickel, avant la phase de clarification; - dans le traitement des fines de charbon, juste avant les phases de décantation - dans l'épaississement des argiles provenant du lavage des phosphates, du sable, du charbon. - dans le traitement du minerai d'or - dans l'épaississement des boues provenant de la dissolution de l'acide borique. L'addition de floculant au niveau de filtres à vide ou sous pression ou de centrifugeuse pour le traitement de boues minérales, est aussi améliorée par le même dispersant aux doses indiquées ci-dessus. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour fluidifier les suspensions aqueuses floculées de boues minérales en milieu neutre ou basique, qui consiste à décanter, centrifuger, filtrer en présence d'un agent floculant F et d'un agent dispersant D, caractérisé: - en ce que l'agent floculant F est un polyacrylamide de poids moléculaire supérieur à dix millions - et en ce que l'agent dispersant D est un polymère d'acide acrylique de poids moléculaire inférieur à cinquant mille. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polyacrylamide est anionique, de préférence avec une anionicité comprise entre 20 et 100 moles %. 3/ Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le floculant anionique est un homopolymère de l'acide acrvlique, un copolymère de l'acrypolyamide, un terpolymère linéaire. 4/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'agent dispersant (D) est un polyacrylate de sodium de poids moléculaire compris entre mille et dix mille. 5/ Procédé selon l'une des revendication 1 à A, caractérisé en ce que dans le mélange, la quantité en poids d'agent floculant (F) par rapport à la quantité en poids d'agent dispersant (D), est comprise entre 0,1 et 5, de préférence est voisine de un. 6/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'adjonction du mélange d'agent floculant (F) et d'agent dispersant (D), est effectué dans l'un quelconque des bacs de traitement. 7/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le mélange d'agent floculant (F) et d'agent dispersant (D) est introduit à température ambiante en solution aqueuse, à une concentration comprise entre 0.1 et 20 g/litre, et de préférence 1 à 10 g/litre. 8/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la quantité du mélange produit est compris entre cinq à deux mille grammes par tonne (5 à 2000 g/t) de boues, de préférence entre vingt et quatre cent grammes par tonne (20 à 400 g/t). 9/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les boues minérales sont choisies par un groupe comprenant les fines de charbon, les schistes, les argiles, le minerai d'or, les minerais de phosphates, les uranates, la magnésie, la saumure, les boues épaissies provenant de la dissolution de l'acide borique et les boues de décarbonatation de l'eau. 10/ Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les boues minérales sont des minerais d'or ou de phosphates à une concentration comprise entre 2 et 750 grammes/litre.