Le Procédé de Flottation des Minéraux

Introduction à la flottation minière

La flottation est un processus physico-chimique largement utilisé dans l'exploitation minière pour la séparation des minéraux sulfurés (concentration) ou la séparation de différentes espèces minérales, en exploitant leurs propriétés d'hydrophobie.

Ces propriétés d'hydrophobie sont induites par des réactifs chimiques : les collecteurs, les agents moussants et les modificateurs. (Voir : Collecteur)

Principe et mise en œuvre

Le procédé de flottation est basé sur les propriétés hydrophiles et hydrophobes des minéraux. Il s'agit essentiellement d'un phénomène de comportement des solides dans l'eau.

La flottation est réalisée en utilisant la pulpe (ou pâte) de l'usine. La pâte est placée dans un conteneur appelé une cellule de flottation, dans laquelle l'air est soufflé intensément pour entrer en contact avec les particules.

Types de flottation

Flottation classique (en mousse)

La flottation classique fonctionne avec une granulométrie comprise entre 0,3 et 0,002 mm, en fonction du poids spécifique de l'espèce.

Colonne de flottation

Ceci s'applique à des particules beaucoup plus fines, ou à une taille de grains inférieure à 0,02 mm.

Flottation collective

C'est une séparation de plusieurs éléments en deux groupes, où le concentré contient deux composants ou plus.

Flottation sélective ou différentielle

Elle permet de séparer des produits à partir de composés complexes qui ne contiennent qu'un seul type d'espèce.

Technologie et opération de flottation

L'objectif est de séparer sélectivement les particules hydrophobes des particules hydrophiles. Cela se fait sur des machines qui utilisent une agitation mécanique pour maintenir les particules solides en suspension, par injection d'air et évacuation du produit chargeur.

Les réactifs de flottation

Les réactifs sont l'une des composantes les plus importantes utilisées dans la flottation.

Collecteurs

Le collecteur est un composé organique hétéropolaire qui est absorbé sélectivement sur la surface des particules, les rendant ainsi hydrophobes.

Sa mission est d'imprégner les particules (par exemple, le sulfure de cuivre et de molybdène) afin qu'elles soient séparées de l'eau.

Agents moussants (Frothers)

Ils visent à produire des bulles résistantes.

Modificateurs

Ils servent à réguler les conditions de fonctionnement des collecteurs et à augmenter leur sélectivité. Ils incluent notamment les régulateurs de pH.

Types de modificateurs

Les agents de modification peuvent fonctionner comme :

• Modificateurs de pH.
• Modificateurs de surface.
• Précipitines pour les sels solubles.

Modificateurs de pH

L'efficacité de tous les types d'agents de flottation dépend en grande partie du degré d'alcalinité ou d'acidité de la solution de la pâte.

Modificateurs de surface

Ils visent à améliorer la sélectivité du procédé de flottation. Leur rôle est probablement le plus important et le plus complexe parmi les agents de modification.

Rôle des agents moussants

Les agents moussants sont des agents actifs de surface. Ils maintiennent les particules minéralisées à la surface de la solution et jouent un rôle actif dans la cinétique de flottation.

Types d'agents moussants

Tous les composés organiques utilisés comme agents moussants sont hétéropolaires. La molécule de collecteur de flottation possède un radical organique non-polaire qui repousse l'eau, et une attraction polaire qui attire l'eau.

Propriétés de flottabilité naturelle

La flottabilité naturelle s'explique par la structure cristalline laminaire de ces espèces, qui expose des faces inertes à la solution.

Variables du procédé de flottation

Les variables les plus importantes du procédé de flottation sont :

1. Granulométrie (Taille des grains) : Degré de libération. En général, on tend à broyer aussi peu que possible en raison du coût élevé de fonctionnement. La granulométrie est limitée par la taille de la particule et la vitesse de libération des espèces utiles.
2. Type et dosage des réactifs : Par rapport au type d'articles, il faut considérer différentes catégories de collecteurs, d'agents moussants et de modificateurs.
3. Densité de la pâte : Il existe un pourcentage de solides optimal pour le processus, car il affecte le temps de séjour des minéraux dans le circuit.
   • Stade primaire : 20 à 35 pour cent.
   • Couverture de nettoyage : 15 à 20 pour cent.
4. Aération et conditionnement : Cette étape peut être clé dans le processus, car elle détermine le temps nécessaire pour que les réactifs agissent.
5. Régulation du pH : La flottation est très sensible aux changements de pH, notamment dans les circuits de flottation sélective.
6. Temps de séjour : Un minéral peut être caractérisé par sa cinétique de flottation et spécifié par sa vitesse constante.
7. Température : Certains minéraux montrent une amélioration de l'efficacité avec une augmentation de la température de la pulpe.
8. Qualité de l'eau : Dans la plupart des usines, la disponibilité et la qualité de l'eau constituent un problème sérieux.
9. Vieillissement de la pâte : Il est conseillé de travailler avec de la pâte préparée depuis moins de 8 heures, car un vieillissement excessif peut entraîner des distorsions dans la récupération des espèces.
10. Vieillissement de l'échantillon : Ceci concerne l'échantillon destiné à l'analyse en laboratoire et à l'usine pilote.

Exemples de réactifs de flottation

Collecteur utilisé

Le collecteur utilisé est l'armement, l'acétate qui est une amine de suif hydrogéné. Ses propriétés principales sont : apparence à 25 degrés, poids spécifique, gamme spécifique.

Agent moussant utilisé

L'agent moussant utilisé est le méthyl-isobutyl carbinol (MIBC). Ses propriétés sont : pureté 98%, poids spécifique 20, point d'éclair 41.