MINÉRALURGIE

Trois procédés d'enrichissement

La flottation est une des plus importantes applications techniques de la chimie-physique des surfaces. Elle est la plus souple, la plus efficace et la plus employée des méthodes de séparation solide-solide.

Pour réaliser une flottation, il est nécessaire d'ajouter à la pulpe deux réactifs au moins, appartenant chacun aux familles des collecteurs et des moussants. Les premiers sont des substances organiques qui se fixent sur la surface de certains minéraux et les rendent moins hydrophiles. Les principaux collecteurs sont les acides gras, les xanthogénates,

les dithiophosphates,les sulfates et sulfonates, les amines primaires à longue chaîne et certaines substances non ioniques. Les moussants sont des tensioactifs qui diminuent la tension superficielle de l'eau et favorisent la formation d'une mousse dans laquelle sont retenus les grains flottés.

Pour améliorer la sélectivité d'une flottation, d'autres réactifs sont souvent nécessaires comme, par exemple, les déprimants et activants, substances le plus souvent minérales, qui inhibent ou amplifient l'action des collecteurs sur certains minéraux. Ainsi, en flottation aux xanthates, le cuivre Cu⁺⁺ active la blende et le cyanure CN^- déprime la pyrite. Une substance peut être à la fois activant et déprimant ; les ions S^- - activent la cérusite en la transformant superficiellement en galène, mais dépriment la flottation de ce dernier minéral.

On utilise aussi parfois des réactifs modificateurs de pH dont le rôle est très important : un minéral ne flotte en effet que dans un intervalle plus ou moins étendu de pH.

La cellule de flottation est une cuve munie d'un agitateur, d'un système d'injection d'air et d'un dispositif de raclage des mousses chargées de particules. Les cellules sont groupées en bancs, à l'intérieur desquels elles sont souvent spécialisées. Les cellules dégrossisseuses sont alimentées en minerai tout-venant et fournissent un préconcentré imparfaitement épuré et un rejet contenant encore des substances utiles. Les cellules finisseuses retraitent le préconcentré jusqu'à obtention d'un produit définitif ; leur rejet retourne aux dégrossisseuses. Les cellules d'épuisement, enfin, traitent le rejet des dégrossisseuses pour en tirer un produit relativement pauvre qui est renvoyé vers les dégrossisseuses.

Lorsqu'un minerai contient plusieurs substances utiles, on peut soit les extraire simultanément avant de les séparer (flottation collective), soit les isoler successivement (flottation différentielle).

On connaît encore mal les causes de la fixation des collecteurs sur la surface des minéraux. Malgré l'uniformité apparente de la flottation, les phénomènes physico-chimiques et chimiques qui interviennent sont nécessairement très variés. En effet, il serait illusoire de vouloir expliquer la flottation par un schéma unique, par exemple la fixation des xanthates aux sulfures, des amines aux halogénures alcalins et des acides gras aux métaux précieux. La situation se complique encore lorsqu'on essaie de tenir compte des activants et déprimants, et des interactions avec la phase gazeuse. En outre, la durée de la flottation est, en général, de quelques minutes ; il est donc nécessaire d'envisager des étapes transitoires marquant le passage de l'adsorption à la réaction chimique.

L'enrichissement peut être obtenu par des procédés gravimétriques. Lorsque des grains de deux minéraux de masse spécifique différente (ρ₁ et ρ₂) sédimentent librement dans un fluide visqueux de masse spécifique ρ₀, la séparation est possible à condition que la vitesse du plus petit grain lourd soit supérieure à celle du plus gros grain léger. Appelons D₁ et D₂ les dimensions extrêmes du lot. En régime laminaire, la condition précédente conduit à :

et, en régime turbulent,[...]