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"PROCEDE DE SEPARATION DES MINERAUX" Convention Internationale : Priorité d'une demande de brevet d'invention n 1904680 déposéeden = Grande - Bretagne le 30 juin 1938 par Monsieur Cecil Edward EVERY.
La présente invention est relative au traitement auquel on soumet des suspensions de minerais pour les rendre plus aptes à subir les procédés de flottage à la mousse.
Pour séparer les minéraux d'avec des minerais par des procédés de ce genre, on broie le minerai et on convertit une partie ou la totalité du minerai broyé en une suspension avec de l'eau. Si la pulpe ou bouillie ainsi obtenue est boueuse, c'est-à-dire si elle contient une proportion 'im- portante de particules très petites, inférieures à 50 microns, on éprouve des difficultés à réaliser l'opération de flottage et on ne peut obtenir un flottage efficace qu'en utilisant
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un grand nombre de cellules de flottage et en faisant une grande consommation de réactifs de flottage.
On peut surmon- ter cette difficulté en soumettant la suspension à une hydro- séparation par gravité, le cas échéant, conjointement avec un agent de dispersion, et en séparant ainsi du minerai les particules fines qui donnent lieu aux difficultés du flottage.
Cette hydroséparation à gravité ou "déchaulage" des matiè- res est habituellement réalisé de manière à éliminer la plu- part des particules plus petitesque 50 microns environ. En fait, il est possible d'effectuer par ce moyen une hydrosé- paration par gravité des particules aussi fines que 15 à 20 microns environ, quoique, pour les plus fines de ces par- ticules, spécialement, la séparation soit généralement inefficace, étant donné qu'une quantité considérable de ces particules fines se retrouve dans la fraction plus grosse. Il n'est pas pratique, dans l'hydroséparation par gravité, d'obtenir un point de séparation inférieur à 15-20 microns.
Or on a maintenant découvert qu'il n'est pas né- cessaire de séparer de la suspension, toutes les particules qui se séparent lorsqu'on effectue le "déchaulage" par une hydroséparation par gravité, et que la difficulté du flottage est principalement occasionnée par la fraction la plus fine de ces particules.
Suivant l'invention, par con- séquent, on rend la suspension de minerai contenant des boues plus apte à subir le flottage à la mousse en en sé- parant une fraction qui contient les particules les plus fines et dont la grosseur de particule effective maximum est inférieure à 15microns, c'est-à-dire plus petite que @
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la grosseur de particule effective maximum qui, dans la pratique serait tout au plus susceptible d'être présente dans la fraction qui serait éliminée par une hydroséparation à gravité ; et l'on soumet alors au flottage à 'la mousse la sus- pension ainsi améliorée. Cette séparation peut être effectuée à l'aide d'un séparateur centrifuge.
Par "grosseur de parti- cule effective maximum", on entend la grosseur de particule maximum qui serait présente dans la fraction si la% de cette fraction contenant les plus grosses particules présentes étaient éliminés. Dans la pratique, il est virtuellement impossible d'effectuer une séparation parfaite sous une gros- seur de particule donnée, et l'on trouve dans la fraction la plus fine une certaine quantité de particules exagérément grosses. Par suite, la grosseur des plus grosses particules présentes n'est pas une mesure adéquate du point de séparation.
Cette difficulté est supprimée si l'on néglige une quantité appropriée des particules les plus grosses. Une telle quantité peut être définie de façons diverses et, dans la présente in- vention, on a fixé cette quantité à 10% en poids de la fraction fine, ce qui constitue dans la pratique un pourcen- tage convenable.
Parmi les avantages du présent procédé, la sus- pension est rendue plus apte à subir le flottage, le nombre de cellules de flottage et la quantité de réactif de flottage nécessaires sont moindres et, étant donné que les plus grosses des fines particules qui seraient éliminées par une hydroséparation à gravité restent dans la suspension, on réalise une économie de matière qui est souvent précieuse.
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De plus, cans de nombreux cas, on augmente dans une certaine mesure la proportion des minéraux désirables présents dans la matière, comme résultat de l'élimination des particules les plus fines et , pour cette raison aussi, le nombre de cellules de flottage et la quantité de réactif de flottage nécessaires sont moindres. L'amélioration apportée aux minerais par la séparation des particules les plus fines fait l'objet de la demande de brevet de même date que la présente et ayant pour titre "Procédé de traitement des matières brutes entrant dans la fabrication du ciment".
L'enlèvement de la fraction à séparer suivant l'invention, peut être effectué à l'aide d'un séparateur cen- trifuge et l'on a trouvé que, en utilisant un tel séparateur et en réglant convenablement le nombre de tours et la dilu- tion de la suspension, on peut effectuer une séparation nette, c'est-à-dire que la matière fine séparée ne contient qu'un petit pourcentage de particules grosses et que la fraction grosse ne contient qu'un petit pourcentage de particules fines. Les séparateurs centrifuges décrits dans les brevets délivrés en Angleterre sous le N 479872 en date du 13 Août 1936 et sous le ? 479.891 en date du 13 Août 1936 se prêtent éminemment à leur utilisation dans ce procédé.
Bien entendu, on peut, lorsqu'on le désire soumet- tre la suspension à divers traitements intermédiaires après la séparation mais avant le flottage.
L'invention est en particulier avantageusement ap- plicable au traitement des calcaires, des marnes, des craies et des minerais analogues destinés à être utilisés dans la
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fabrication du .ciment. Dans la pratique, les particules les plus petites qui peuvent tout au plus être retenues dans la fraction la plus grosse (à l'exception de petites quantités résiduelles de fines), dans l'hydroséparation à gravité de suspensions de minerais de ce genre, ont environ 15 à 20 microns, comme indiqué précédemment et il est même nécessaire, pour obtenir ce résultat, d'appliquer une dilution élevée de la suspension et, par conséquent, d'utiliser des bacs de dé- cantation ou de séparation de grande capacité.
La séparation de particules dont la grosseur est comprise entre 50 microns et 15-20 microns, par exemple, peut se faire par une hydro- séparation à gravité, mais l'efficacité diminue grandement à mesure que la grosseur de particule diminue. Dans le présent procédé, la séparation s'effectue à une limite plus basse et l'on a constaté que, avec l'aide d'un séparateur centrifuge, on peut effectuer une séparation très efficace sous une grosseur de particule plus petite que 15 microns avec une suspension contenant 10 - 45% de matière solide et 90 - 55% d'eau.
Il est à la fois possible et préférable d'effec- tuer la séparation sous une grosseur de particule de quelques microns seulement, par exemple au-dessous de 5 microns. Le point de séparation peut correspondre à une grosseur aussi faible que 2 microns car, dans de nombreux cas, on peut ai- sément séparer les particules de cette grosseur par flottage, pourvu que la quantité présente de particules plus petites que cette grosseur ne soit pas considérable. Toutefois, avec un séparateur centrifuge l'appareil possède de faibles di- mensions et la fraction de grosses particules est déchargée
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avec une teneur en eau modérée et, en raison--,de l'absence de très petites particules, dans un milieu relativement peu vis- queux.
Lorsque ces très petites particules sont éliminées, la déshydratation, qui fait généralement suite au flottage, est facilitée. L'invention présente une importance particu- lière lorsque le minerai doit être réduit en particules très fines en vue de la séparation des minéraux individuels pré- sents, d'autant plus que, en pareil cas, la quantité de mine- rai qui serait éliminée lors du "déchaulage" par une hydro- séparation à gravité serait trop grande. Dans un cas parti- culier, aucune séparation par flottage n'a pu être faite, si ce n'est sur des particules plus petites que 50 microns en raison de la présence de petits cristaux et de la nécessité d'effectuer un broyage très fin pour rompre les liants. Le flottage de ces fines particules a exigé un très grand nombre de cellules de flottage et une grande quantité de réac- tif.
En éliminant les particules plus petites que 2 microns, on a pu réduire de 54 à 16 le nombre des cellules de flottage et de 1,8 kg à 0,45 kg la quantité de réactif utilisée, par tonne de ciment fabriqué. Le poids du concentré de flot- tage obtenu a été approximativement le même, que les parti- cules plus petites que 2 microns aient, ou non, été éliminées, mais la qualité du concentré a été de beaucoup supérieure dans le premier cas.
Il peut quelquefois être intéressant de séparer en deux fractions, par une hydroséparation à gravité, la suspen- sion boueuse préparée initialement à partir du minerai, le cas échéant avec l'aide d'un agent de dispersion, ces deux
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fractions consistant en des boues contenant principalement des particules plus petites que 50 microns environ et en une fraction "déchaulée" contenant principalement des particules plus grosses ; et de ne soumettre que les boues au traitement de séparation décrit ci-dessus. Les boues traitées dont les plus petites particules ont été éliminées sont alors soumises au flottage à la mousse.
La fraction "déchaulée" séparée dans l'hydroséparation initiale peut alors, par exemple, être broyée et ajoutée en proportions appropriées au concentré du flottage ci-dessus, ou peut elle-même être soumise au flot- tage, le cas échéant après un nouveau broyage, le concentré étant combiné en proportions convenables avec celui dérivé des boues traitées susmentionnées. On peut aussi ajouter une proportion ou la totalité des particules fines séparées des boues.
L'invention est applicable conjointement avec le procédé décrit dans le brevet anglais ? 483. 822 du 24 Septem- bre 1936 suivant lequel on soumet une suspension de la fraction fine d'un minerai broyé à un flottage à la mousse.
Comme une suspension de ce genre contient toujours des boues, il peut être avantageux de la soumettre au présent procédé de traitement avant le flottage.
La figure 1 du dessin annexé représente par un schéma de circulation un exemple de réalisation du présent procédé et la figure 2 représente par des courbes les'ré- sultats obtenus avec l'aide du séparateur faisant l'objet du brevet anglais ? 479872 précité.
Comme représenté sur la figure 1, les matières
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brutes destinées à la fabrication du ciment sont broyées au degré de finesse nécessaire dans un broyeur 1, et le produit est alors traité dans un hydroséparateur à gravité 2, dans lequel la séparation s'effectue approximativement sous la grosseur de particule de 50 microns. La suspension "déchaulée" de particules plus grosses que 50 microns est alors broyée dans un broyeur 5 , et les boues sont traitées dans un séparateur centrifuge 2, dans lequel les particules plus petites que 2 microns environ sont éliminées, les particules comprises entre 2 et 50 microns étant trans- férées aux cellules de flottage 4.
Le refus des cellules est réuni aux particules plus petites que 2 microns et le tout constitue le refus combiné ; alors que le concentré, réuni à la fraction dérivée du broyeur 5, constitue les matières brutes améliorées.
Pendant un essai, on a examiné les matières aux points a' à i de la figure 1 . Les résultats sont donnés dans le tableau ci-dessous :
3
EMI8.1
<tb> Description <SEP> de <SEP> Point <SEP> de <SEP> la <SEP> Poids <SEP> de <SEP> la <SEP> ma- <SEP> CO'Ca <SEP> Grosseur
<tb>
<tb>
<tb> la <SEP> matière <SEP> fi <SEP> ure <SEP> 1 <SEP> tière <SEP> brute <SEP> % <SEP> du <SEP> grain
<tb>
<tb>
<tb> Matière <SEP> brute <SEP> a <SEP> 100 <SEP> 72 <SEP> Mixte
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Matière <SEP> déchaulée <SEP> b <SEP> 60 <SEP> 75 <SEP> Plus <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> 50 <SEP> microns
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Boue <SEP> c <SEP> 40 <SEP> 67,
5 <SEP> Moins <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 50 <SEP> microns <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Boue <SEP> fine <SEP> centrifugée <SEP> d <SEP> 12 <SEP> 50 <SEP> Moins <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> microns
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Boue <SEP> grosse <SEP> centrifugée <SEP> e <SEP> 28 <SEP> 75 <SEP> 2 <SEP> à <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb> microns
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Refus <SEP> du <SEP> flottage <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> la <SEP> boue <SEP> grosse <SEP> f <SEP> 5,3 <SEP> - <SEP> 28,3 <SEP> 2 <SEP> à <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb> microns
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Concentré <SEP> du <SEP> flottage
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> la <SEP> boue <SEP> grosse <SEP> g <SEP> 22,7 <SEP> 86 <SEP> 2 <SEP> à <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb> microns
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Matière <SEP> brute <SEP> finale <SEP> h <SEP> 60+22,7=82,
7 <SEP> 78 <SEP> Mixte
<tb>
<tb>
<tb> (plus <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> micron$
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Refus <SEP> combinés <SEP> i <SEP> 12+ <SEP> 5,3 <SEP> = <SEP> 17,3 <SEP> 43,5 <SEP> Moins <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> 50 <SEP> microns
<tb>
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Pour la comparaison, on a effectué un essai dans lequel la boue c provenant de l'hydroséparateur à gravité était soumise au flottage directement, au lieu d'être amenée au séparateur centrifuge.
On voit par le tableau ci-dessus que cette boue con- tenait 67,5% de C03Ca, Lors du flottage, cette boue a été sé- parée en un concentré de 80% de C03Ca et en un refus de 45% de CO3Ca. Les chiffres correspondants, après élimination des particules'les plus fines de la boue, ont été respective- ment de 86% et 28,3%, comme indiqué ci-dessus.
La figure 2 représente graphiquement les résultats obtenus par le présent procédé et montre le poids de matière en % dont la grosseur est plus petite qu'une grosseur de particule donnée dans la matière initiale et dans les deux fractions séparées dans le séparateur centrifuge, ce poids en % étant représenté par une courbe tracée en fonction de la grosseur de particule logarithmique en microns. Ainsi, dans la courbe I,A% de la matière, correspondant au point C de la courbe, possède une grosseur de particule plus petite que . celle correspondant au point B. La courbe I représente la suspension avant le traitement dans le séparateur. La courbe II représente la fraction grosse séparée et la courbe III la fraction fine.
On voit que, dans les conditions qui inter- viennent (vitesse de l'appareil centrifuge et dilution, par exemple), la séparation est très efficace ; pouvoir de sé- paration est élevé sous la grosseur de particule relativement fine correspondant à D mais est très faible sous la grosseur de particule relativement grosse E.