Machines et circuits de flottation

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Auteur(s)

Pierre BLAZY : Professeur à l’École Nationale Supérieure de Géologie (ENSG)
El‐Aid JDID : Docteur ès sciences - Ingénieur de Recherche au Laboratoire Environnement et Minéralurgie (LEM) ENSG-INPL-CNRS UMR 7569

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INTRODUCTION

La flottation est une technique de séparation des solides basée sur les différences existant entre leurs propriétés superficielles dans une solution aqueuse et dans l’air. Pour ce faire, on disperse des bulles d’air dans une suspension aqueuse de particules solides (pulpe) pour récupérer l’espèce minérale à séparer, rendue préalablement hydrophobe par un ajout de collecteur (surfactant). L’ensemble eau‐bulles‐particules hydrophobes est rassemblé sous forme d’une écume surnageante stabilisée par un moussant.

La flottation peut en outre s’appliquer aux ions en solution et aux précipités organométalliques hydrophobes.

La pratique de la flottation d’espèces minérales implique la compréhension :

des phénomènes électriques à l’interface minéral-eau ;
de la modification des propriétés superficielles par le broyage ;
de l’adsorption des surfactants sur les surfaces minérales ;
de la nature des surfactants (collecteurs et moussants) et de l’action des déprimants et des activants dont le rôle est d’inhiber ou de faciliter l’action des collecteurs afin d’obtenir une séparation sélective.

Le lecteur est donc invité à relire au préalable l’article Flottation : mécanismes et réactifs Flottation- Mécanismes et réactifs .

Dans cet article, nous développons les aspects pratiques de la flottation : notamment la préparation de la pulpe, les différents circuits et machines, la cinétique et le contrôle de la flottation. Nous donnons ensuite quelques exemples industriels avant d’aborder les données économiques et les contraintes environnementales.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-j3360

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Cinétique de la flottation et modélisation

2. Machines et circuits de flottation

Il existe deux principaux types de machines de flottation selon le mode de génération des bulles et de mise en suspension de la pulpe :

les cellules à agitation mécanique, qui est assurée par un ensemble rotor‐stator, sont constituées d’une cuve parallélépipédique ou cylindrique. L’air est introduit dans la cellule par l’axe creux du rotor ou par une tubulure extérieure à l’axe, ou par une tuyauterie située sous le rotor. La pulpe est généralement introduite latéralement dans la cellule, parfois directement au niveau de l’agitateur. Les mousses sortent par débordement et le produit non flotté par passage direct dans la cellule suivante 2.4 ;
les cellules pneumatiques ne comportant généralement pas d’agitation mécanique, l’air est introduit par un diffuseur ou générateur de bulles en fond de cellule. Les particules cheminent de haut en bas, à contre-courant du flux ascensionnel des bulles. Les colonnes de flottation sont rattachées à cette classe de machines.

2.1 Machines à agitation mécanique

Ce sont des réacteurs mélangeurs dont le volume supérieur est isolé du volume inférieur par un système de plaques ou grilles, afin de créer une zone de faible turbulence et d’éviter la création d’un mouvement d’ensemble, perturbant le débordement régulier des écumes.

L’écume ne doit pas être soumise à la turbulence qui règne dans la cellule, afin que les particules collectées ne se détachent pas des bulles et qu’un drainage gravitaire du liquide contenu dans les mousses ramène dans la pulpe les particules non collectées mais entraînées mécaniquement. L’extraction peut être réalisée de deux façons :

par débordement, qui peut être rapide lorsque le volume d’écume est faible et que l’on veut rapidement évacuer les particules flottées, ou lent lorsque l’on cherche à obtenir une teneur élevée du concentré en favorisant l’évacuation des particules stériles par drainage. Dans le premier cas, on peut utiliser des déflecteurs pour accélérer l’évacuation de l’écume, dans le second,...