Flottationen bénédiction
La flottation optimise la valeur des minerais en séparant efficacement les minéraux précieux des minéraux de la gangue grâce à leurs différences physiques et chimiques. Qu'il s'agisse de métaux non ferreux, de métaux ferreux ou de minéraux non métalliques, la flottation joue un rôle crucial dans l'obtention de matières premières de haute qualité.
1. Méthodes de flottation
(1) Flottation directe
La flottation directe consiste à filtrer les minéraux précieux d'une suspension en les laissant adhérer aux bulles d'air et remonter à la surface, tandis que les minéraux de la gangue restent dans la suspension. Cette méthode est essentielle à l'enrichissement des métaux non ferreux. Par exemple, dans le traitement du minerai de cuivre, l'étape de flottation intervient après le concassage et le broyage. Lors de cette étape, des collecteurs anioniques spécifiques sont introduits pour modifier l'hydrophobicité des minéraux de cuivre et permettre leur adsorption à leur surface. Les particules de cuivre hydrophobes se fixent alors aux bulles d'air et remontent, formant une couche de mousse riche en cuivre. Cette mousse est recueillie lors d'une première concentration des minéraux de cuivre, qui constitue une matière première de haute qualité pour un raffinage ultérieur.
(2) Flottation inversée
La flottation inverse consiste à faire flotter les minéraux de la gangue tandis que les minéraux précieux restent dans la suspension. Par exemple, lors du traitement du minerai de fer contenant des impuretés de quartz, des collecteurs anioniques ou cationiques sont utilisés pour modifier l'environnement chimique de la suspension. Ceci transforme le caractère hydrophile du quartz en caractère hydrophobe, lui permettant ainsi de se fixer aux bulles d'air et de flotter.
(3) Flottation préférentielle
Lorsque les minerais contiennent deux composants précieux ou plus, la flottation préférentielle les sépare successivement en fonction de facteurs tels que l'activité minérale et la valeur économique. Ce procédé de flottation par étapes garantit la récupération de chaque minéral précieux avec un haut degré de pureté et un taux de récupération élevé, optimisant ainsi l'utilisation des ressources.
(4) Flottation en vrac
La flottation en vrac traite plusieurs minéraux précieux simultanément, en les faisant flotter ensemble pour obtenir un concentré mixte, qui est ensuite séparé. Par exemple, dans le traitement des minerais de cuivre-nickel, où les minéraux de cuivre et de nickel sont étroitement associés, la flottation en vrac utilisant des réactifs comme les xanthates ou les thiols permet la flottation simultanée des minéraux sulfurés de cuivre et de nickel, formant ainsi un concentré mixte. Des procédés de séparation complexes ultérieurs, tels que l'utilisation de chaux et de cyanure, permettent d'isoler des concentrés de cuivre et de nickel de haute pureté. Cette approche « collecter d'abord, séparer ensuite » minimise les pertes de minéraux précieux lors des premières étapes et améliore significativement les taux de récupération globaux pour les minerais complexes.
2. Procédés de flottation : une précision étape par étape
(1) Procédé de flottation par étapes : raffinement progressif
En flottation, la flottation par étapes permet de traiter les minerais complexes en divisant le processus de flottation en plusieurs étapes.
Par exemple, dans un procédé de flottation en deux étapes, le minerai subit un broyage grossier, libérant partiellement les minéraux précieux. La première étape de flottation récupère ces minéraux libérés sous forme de concentrés préliminaires. Les particules restantes, non libérées, sont ensuite broyées une seconde fois pour une réduction de taille supplémentaire, puis soumises à une seconde flottation. Ceci garantit la séparation complète des minéraux précieux restants et leur combinaison avec les concentrés de la première étape. Cette méthode évite le surbroyage lors de l'étape initiale, réduit le gaspillage de ressources et améliore la précision de la flottation.
Pour les minerais plus complexes, comme ceux contenant plusieurs métaux rares à structure cristalline compacte, un procédé de flottation en trois étapes peut être utilisé. L'alternance de broyage et de flottation permet un criblage méticuleux et garantit l'extraction de chaque minéral précieux avec une pureté et un taux de récupération optimaux, assurant ainsi une base solide pour les étapes de traitement ultérieures.
3. Facteurs clés de la flottation
(1) Valeur du pH : L’équilibre subtil de l’acidité de la suspension
Le pH de la suspension joue un rôle primordial dans la flottation, influençant fortement les propriétés de surface des minéraux et l'efficacité des réactifs. Lorsque le pH est supérieur au point isoélectrique d'un minéral, sa surface se charge négativement ; en dessous, elle se charge positivement. Ces variations de charge de surface déterminent les interactions d'adsorption entre les minéraux et les réactifs, à l'instar de l'attraction ou de la répulsion des aimants.
Par exemple, en milieu acide, les minéraux sulfurés bénéficient d'une activité collectrice accrue, ce qui facilite leur capture. Inversement, en milieu alcalin, la flottation des minéraux oxydés est facilitée par la modification de leurs propriétés de surface, ce qui améliore l'affinité des réactifs.
Différents minéraux requièrent des pH spécifiques pour la flottation, ce qui exige un contrôle précis. Par exemple, lors de la flottation de mélanges de quartz et de calcite, le quartz est flotté préférentiellement en ajustant le pH de la suspension à 2-3 et en utilisant des collecteurs à base d'amines. À l'inverse, la flottation de la calcite est favorisée en milieu alcalin avec des collecteurs à base d'acides gras. Ce réglage précis du pH est essentiel pour une séparation minérale efficace.
(2) Régime des réactifs
Le régime des réactifs régit le procédé de flottation ; il comprend la sélection, le dosage, la préparation et l’ajout des réactifs. Ces derniers s’adsorbent sélectivement sur les surfaces minérales cibles, modifiant ainsi leur hydrophobicité.
Les agents moussants stabilisent les bulles dans la suspension et facilitent la flottation des particules hydrophobes. Parmi les agents moussants courants, on trouve l'huile de pin et l'huile de crésol, qui forment des bulles stables et de taille adéquate pour l'adhérence des particules.
Les modificateurs activent ou inhibent les propriétés de surface des minéraux et ajustent les conditions chimiques ou électrochimiques de la suspension.
Le dosage des réactifs exige de la précision : des quantités insuffisantes réduisent l’hydrophobicité et diminuent les taux de récupération, tandis que des quantités excessives gaspillent les réactifs, augmentent les coûts et compromettent la qualité du concentré. Les dispositifs intelligents tels quecompteur de concentration en lignepermet un contrôle précis des dosages de réactifs.
Le moment et la méthode d'ajout des réactifs sont également essentiels. Les agents correcteurs, les dépresseurs et certains collecteurs sont souvent ajoutés pendant le broyage afin de préparer au préalable le milieu chimique de la suspension. Les collecteurs et les agents moussants sont généralement ajoutés dans la première cuve de flottation pour optimiser leur efficacité aux moments critiques.
(3) Taux d'aération
Le taux d'aération crée des conditions optimales pour l'adhérence des bulles aux minéraux, ce qui en fait un facteur indispensable à la flottation. Une aération insuffisante entraîne un nombre trop faible de bulles, réduisant les risques de collision et d'adhérence et, par conséquent, les performances de la flottation. Une aération excessive provoque une turbulence importante, entraînant l'éclatement des bulles et le détachement des particules fixées, ce qui diminue l'efficacité.
Les ingénieurs utilisent des méthodes telles que la collecte de gaz ou la mesure du débit d'air par anémomètre pour ajuster précisément les taux d'aération. Pour les particules grossières, une aération accrue afin de générer des bulles plus grosses améliore l'efficacité de la flottation. Pour les particules fines ou facilement flottantes, des réglages précis garantissent une flottation stable et efficace.
(4) Temps de flottaison
Le temps de flottation représente un équilibre délicat entre la teneur du concentré et le taux de récupération, nécessitant un calibrage précis. En début de flottation, les minéraux précieux se fixent rapidement aux bulles, ce qui permet d'obtenir des taux de récupération et des teneurs en concentré élevés.
Au fil du temps, la flottation de minéraux plus précieux peut entraîner la remontée de minéraux de gangue, diluant ainsi la pureté du concentré. Pour les minerais simples, composés de minéraux à gros grains et faciles à flotter, des temps de flottation plus courts suffisent, garantissant des taux de récupération élevés sans compromettre la teneur du concentré. En revanche, pour les minerais complexes ou réfractaires, des temps de flottation plus longs sont nécessaires afin de permettre aux minéraux à grains fins d'interagir suffisamment avec les réactifs et les bulles. L'ajustement dynamique du temps de flottation est une caractéristique essentielle d'une technologie de flottation précise et efficace.
Date de publication : 22 janvier 2025
