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-LIQUIDE 'DENSE BT PROCEDE POUR 1LA SEPARADIQN DES {M]NER4]S E21R'CiRAIsTE.
Dans la séparation de mélanges dont les constituants individuels ont des poids spécifiques différents, on utilise des liquides troubles denses qu'on prépare par l'addition de matières denses solides et finement divisées à l'eau ou à des solutions salineso On peut augmenter le poids spécifique de ces liquides denses en utilisant des matières solides de poids spécifique éle- vé.
Comme matières de ce genre on connaît, par exemple: L'amidosulfonate de plomb, le spath fluor, l'hématite, l'oxyde de fer, la barytine, le ferro-si- licium,le bioxyde de manganèse, les résidus de pyrites grillées, des agents en suspension influençables par action magnétique, les battitures de forge, le sable de mer, l'argile, la terre glaise, le silicate d'aluminium et d'au- treso
On sépare les matières à séparer, par exemple les minerais et la gangue, dans ce liquide dense, et dans ce cas une partie de moindre poids spécifique surnage, tandis que la partie plus lourde tombe au fond. Suivant le genre et la quantité de la matière dense finement divisée, on peut régler la densité du liquide dense à des valeurs différentes.
Dans les applications pratiques, on obtient les densités les plus fortes au moyen de galène (sul- fure de plomb) et de ferro-silicium pulvérisés. Si la teneur du ferro-sili- cium en silicium ne dépasse pas une limite déterminée, et s'il est encore ma- gnétique, le ferro-silicium présente encore l'avantage que l'on peut le récu- pérer facilement dans les eaux de décharge, tandis que, quand on utilise la galène, il faut effectuer- une flotation.
Dans la mise en oeuvre pratique du procédé de séparation par gravité, le liquide dense s'enrichit d'une manière indésirable en particules solides très fines, ce qui fait que la viscosité du liquide augmente graduel- lement d'une façon telle que le flottage et la chute des minerais ne peuvent plus avoir lieu. Ces particules très fines proviennent des minerais traités, mais aussi de la substance d'augmentation de la densité elle-même qui, en rai-
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son de la forte agitation du liquide, subissent une usure considérable. Dans le cas du ferro-silicium,cette usure est très minime en raison de sa dureté, mais néanmoins elle se fait sentir d'une manière indésirable.
Jusqu'ici, on a obtenu la poudre de ferro-silicium de la ma- nière usuelle à partir de gros morceaux par un concassage grossier et un bro- yage subséquent très fin, par exemple dans un broyeur à boulets. Les particu- les ne doivent pas avoir un diamètre supérieur à 200. Dans l'étude microscopi- que, on reconnaît que ces particules ont des arêtes et des pointes vives.
C'est précisément en cette région que l'usure est la plus forte. Quand on utilise des matières corrosives qui agissent sur le pH du liquide, déjà même quand on utilise de l'eau, la corrosion commence d'abord à ces arêtes ou poin- tes vives, et elle est très nuisible pour l'ensemble du procédé. Vraisembla- blement ce phénomène est en relation avec le fait que, comme on le sait, sur des surfaces de rupture, il se forme des valences et des affinités résiduaires aux arêtes et aux pointeso
Or, la demanderesse a trouvé que les particules solides, fine- ment divisées et lourdes, telles que par exemple la poudre de ferro-silicium, ne montrent pas les inconvénients cités ci-dessus quand elles présentent une surface lisse et une forme ronde ou allongée en ovale.
Cette forme arrondie des particules est la cause pour laquelle, dans l'emploi des liquides denses qui les renferment, l'usure est notablement plus réduite que dans le cas de particules à arêtes et pointes vives. Il n'est pas nécessaire que les particules se présentent sous forme de sphères, au con- traire, on peut les utiliser également sous forme globulaire, allongée, ou de goutte. Quand on prépare ces particules suivant certaines méthodes déter- minées, on obtient la plupart de ces particules précisément dans une structu- re globulaire de forme variableo La délimitation mathématique par une surfa- ce sphérique n'est ce pendant pas la caractéristique essentielle de l'inven- tion.
Au contraire, cette caractéristique consiste dans le fait que les par- ticules se distinguent par une surface particulièrement lisse, contrairement à une surface à arêtes et pointes vives, telles qu'elle se forme, par exemple à la mouture de ferro-silicium en morceaux. On peut obtenir la surface lisse, par exemple en pulvérisant la matière brute liquide sous forme de particules très fines, et en les refroidissant brusquement. La particule individuelle tend à former la surface minimum, ce qui produit une surface limite lisse.
Contrairement aux poudres obtenues par mouture, les poudres du genre décrit ci-dessus ont l'avantage d'être absolument réfractaires à la cor- rosion, quand on les utilise comme matières lourdes pour la séparation par gravité des minerais. Aucune réaction n'a lieu avec l'eau utilisée pour la préparation des liquides dénses, ou avec l'oxygène qui y est dissous. Dans quelques cas on peut attribuer la résistance de la.matière à la corrosion à. sa composition.chimique, la Rature de la surface est cependant le point es- sentiel. Ce fait résulte de ce que., avec l'eau, même les portions les plus fines du ferro-silicium pulvérisé ne dégagent pas d'hydrogène.
Si l'on broie ultérieurement la même poudre dans un mortier en agate, sans qu'elle vienne en contact avec un autre métal, un dégagement décelable d'hydrogène commen- ce déjà après un contact d'un jour seulement avec de l'eau. Une poudre ainsi broyée dont la surface n'est naturellement plus lisse, montre une formation de rouille quand on la laisse au repos pendant quelque temps en l'humectant fréquemment avec de l'eau. Dans l'utilisation industrielle, cette rouille, qui s'use facilement, cause une perte de matière lourde, par exemple de fer- ro-silicium, qui s'élève à environ 16 % de la perte totale de ferro-silicium, suivant la bibliographie dans un cas particulier.
Un deuxième avantage est de rendre superflu, en raison de l'ab- sence de corrosion, l'addition de chaux jusqu'ici pratiquée pour les suspen- sions aqueuses, à raison de 10 % (calculés sur la substance lourde pulvérisée), en vue d'augmenter le pH, afin d'empêcher la corrosion, et d'éviter tous les inconvénients qui résultent de l'utilisation de chaux.
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En troisième lieu, les pertes dites par adhérence sont plus petites que dans le cas d'une matière anguleuse. Ces pertes se produisent comme il suit: Malgré un rinçage intense, une certaine portion de la substan- ce lourde reste adhérente au minerai à traiter. Si la substance lourde a une surface lisse,suivant la présente invention, l'adhérence est plus petite que quand il s'agit d'une matière à surface rugueuse.
Les recherches faites ont démontré que, si l'on utilise une matière lourde suivant l'invention, et en particulier le ferro-silicium, pour effectuer la séparation par gravi- té, ces pertes sont plus basses de 60 % avec, par exemple du fer spathique, de 49 % avec le quartz à surface relativement rugueuse, de 21 % avec les cailloux ordinaires et de 23 % avec des débris de chamotte à surface très ru- gueuse, en comparaison avec la poudre de ferro-silicium broyée du genre uti- lisé jusqu'ici. De plus, la viscosité du liquide séparateur contenant la ma- tière suivant l'invention est un peu plus petite que quand il s'agit de ma- tière broyée. On peut augmenter le poids spécifique du liquide trouble jusqu'à
3,7, sans que sa viscosité devienne inadmissible.
La suspension contient alors 45 % en volume de matières solides, valeur qu'on n'a pu atteindre jusqu'ici avec d'autres substances solides. En raison de ce poids spécifique élevé, il devient possible de préparer des minerais que l'on 'ne pouvait pas séparer jusqu'ici avec le ferro-silicium comme matière lourde.
La surface de ces particules arrondies de ferro-silicium parait comme polie au microscope. On avait cru devoir admettre que, en raison de la forme arrondie et du poli de la surface, les particules tomberaient rapide- ment dans le liquide trouble. Les essais ont cependant démontré que, contre toute atteinte, dans la bande de classement des dimensions inférieures à en- viron 200#, la vitesse de dépôt de ces particules arrondies est pratique- ment égale à celle des grains anguleux de ferro-silicium, tels qu'on les ob- tient au broyage. Ce n'est qu'avec des dimensions de grains supérieures à en- viron 200 # qu'on peut remarquer une chute plus rapide des grains arrondis.
Il y a avantage à ne pas avoir, autant que possible dans le liquide dense, des petites particules de diamètre inférieur à environ 20 à 30 #. Si la pro- portion de ces petites particules ne-s'élève pas au-dessus d'environ 10 %, elle n'est pas nuisible.
On craignait que les grains arrondis présentent des vides inté- rieurs tels qu'on les a observés dans des masses fondues très finement divi- sées. Mais les déterminations des poids spécifiques apparent et réel, font reconnaître que de tels vides n'existent pratiquement pas. On a observé qu'ils n'existaient que dans des grains de dimensions supérieures à 200#.
Ces exemples démontrent les avantages de la présente invention par rapport aux procédés connus jusqu'ici, dans lesquels on opère avec des matières à surface rugueuse.
Si l'on utilise la poudre anguleuse et broyée usuelle jusqu'ici pour la séparation par gravité, les particules individuelles sont soumises, il est vrai, à une certaine usure, cependant, on n'obtient jamais des surfa- ces rondes et lisses telles qu'elles se présentent dans les matières lour- des suivant la présente invention. Dans l'usure des particules anguleuses, on sait également qu'il se forme une poussière fine qui, comme on l'a con- staté, est nuisible parce qu'elle augmente la viscosité des liquides trou- bles lourds et y ajoute une matière solide, très fine et indésirable. On évi- te ces inconvénients en employant des grains lisses suivant l'invention.
Finalement, la préparation des particules rondes est considéra- blement plus économique en comparaison aux frais élevés que nécessite, par exemple le broyage du ferro-silicium dur et tenace pour obtenir une poudre anguleuse.
Au lieu de ferro-silicium,il est éventuellement possible d'uti- liser des alliages de ferro-silicium, par exemple des alliages ayant une cer- taine teneur en substances additionnelles anti-corrosives, telles que le cui-
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vre, l'aluminium et d'autres substances.
A cet égard, ,il y a avantage à utiliser le ferro-silicium pro- duit dans un four de fusion électrique. Probablement en raison du pouvoir fortement réducteur du four électrique et de sa haute température opératoi- re,un ferro-silicium ainsi obtenu donne moins lieuà la corrosion et, par conséquent, n'exige pas de produits additionnels anti-corrosifs. De plus on peut utiliser un ferro-silicium obtenu comme sous-produit indésirable dans la préparation de carbure de calcium, et qu'on coule par un orifice séparé du four à carbure.
Il est cependant possible également de couler ensemble le ferro-silicium avec le carbure de calcium, et de le récupérer au cours de la gazéification du carbure de calcium avec l'eauo
Il convient que la teneur en silicium dans le ferro-silicium s'élève au moins à environ 11 %, car pour une teneur en silicium inférieure, le risque de corrosion augmente. Si, après la préparation, on veut récupé= rer le ferro-silicium par séparation magnétique, il y a avantage à utiliser un ferro-silicium ayant une teneur non supérieure à environ 22 % en sili- cium, car avec une teneur plus élevée, la matière n'est plus suffisamment ma- gnétique. Le ferro-silicium contenant environ Il % à environ 22 % de silicium. a une ténacité particulièrement élevée et une fragilité réduite; il est donc particulièrement difficile à broyer.
Pour cette raison également, l'utilisa- tion d'un ferro-silicium à surface arrondie et lisse, qu'on peut obtenir à partir d'une masse fondue, est particulièrement avantageuse. Les frais de pro- duction à partir de la masse de fusion sont notablement inférieurs aux frais de broyage.
La présente invention n'est pas limitée au ferro-silicium. On peut aussi utiliser d'autres substances solides qu'on peut traiter suivant des méthodes connues pour obtenir des particules sphériques compactes, dures et lourdes. Elles ont également l'avantage que l'usure et la corrosion sont moindres et causent moins de pertes. Comme matières de ce genre on peut ci- ter par exemple, en particulier le spath fluor et des alliages de métaux, et en outre l'hématite,l'oxyde de fer, la barytine, les résidus de pyrites grillées, les battitures, le sable de mer et le silicate d'aluminium. On peut transformer toutes ces matières, par exemple par pulvérisation à l'état fondu, en des particules rondes et lisses et cela sans décomposition.
Quand le poids spécifique du minerai à préparer le demande, ou quand on veut sé- parer des impuretés déterminées, on peut utiliser tout alliage usuel, tel que par exemple des aciers spéciaux du genre des aciers inoxydables, le bron- ze, le laiton etc...
On peut séparer et récupérer au moyen des procédés généralement connus les particules rondes et lisses utilisées comme matière lourde. La ré- cupération magnétique, telle qu'elle est décrite dans le brevet américain n 2.206.980, en date du 9 juillet 1940, au nom de Henry H. VIDE est particu- lièrement avantageuse.
Pour ce procédé, il est nécessaire d'utiliser des par- ticules de matières magnétiqueso
A l'aide du procédé selon l'invention, on peut traiter, par exemple, les minerais suivants: les minerais de fer, de plomb, de zinc et de cuivre, ainsi que tous les minerais dont le poids spécifique et celui de leurs impuretés conviennent, c'est-à-dire que le poids spécifique des mine- rais et de leurs impuretés doivent différer entre eux suffisamment pour que les minerais tombent dans le liquide, tandis que les impuretés flottent: il en est ainsi pour la plupart des minerais importants, si la densité du li- quide dense est réglée à 1,5 - 3,7. En traitant par exemple du charbon dont le poids spécifique est relativement bas, le phénomène est inversé, le char- bon léger flotte sur le liquide et les impuretés plus lourdes tombent.
L'importance de la présente invention réside dans le fait que l'on peut produire maintenant la poudre de ferro-silicium d'une façon plus économique qu'il n'était possible jusqu'ici et que l'on augmente encore les
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avantages de la matière broyée utilisée jusquici.