Préparation de la pulpe avant 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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Machines et circuits de flottation

1. Préparation de la pulpe avant flottation

À l’entrée d’un circuit de flottation, on admet une pulpe minérale qui a subi des opérations de préparation.

La première condition pour obtenir une bonne flottation est d’atteindre, par broyage, une libération convenable des particules à flotter, le degré de broyage étant toujours un compromis entre les exigences métallurgiques et économiques. La pulpe de flottation présente des concentrations massiques en solides de 15 à 40 %, qui correspondent à celles que les classificateurs couplés avec les broyeurs fournissent habituellement. Dans certains cas, il est nécessaire de deschlammer la pulpe avant de la flotter, pour éviter le recouvrement des surfaces minérales par les ultrafines, phénomène appelé adagulation (slime coating ).

Une deuxième condition consiste à travailler avec des particules solides de granulométrie adéquate. En effet, pour que des bulles de diamètre compris généralement entre 0,1 et 1 mm puissent entraîner les solides, il faut que ceux-ci soient suffisamment fins, généralement de dimension inférieure à 300 µm, sauf dans des cas particuliers de particules de faible masse volumique telles que celles des charbons. Cependant, les très fines particules de dimension inférieure à 10-15 µm, ont des difficultés à flotter à cause de leur faible énergie cinétique, insuffisante pour se placer à la surface des bulles, ou de leur court-circuitage par entraînement direct dans les rejets. De plus, elles libèrent facilement des ions, consomment en pure perte des réactifs, sont responsables du phénomène d’adagulation, déjà cité, et augmentent la viscosité de la pulpe. On remarque aussi que plus les solides sont divisés, plus la sélectivité de l’adsorption est faible et, lorsque leur surface est amorphisée, l’adsorption devient très difficile.

Une troisième condition est d’assurer un bon conditionnement de la pulpe avec les réactifs (déprimant, activant, collecteur, moussant...) dans des réacteurs agités mécaniquement, appelés conditionneurs, pendant des durées de une à plusieurs dizaines de minutes. Les théories classiques du génie des procédés sur les mélangeurs s’appliquent bien pour caractériser cette opération. Un cas particulier mérite d’être signalé, le conditionnement en pulpe épaisse (60 à 70 % en masse) utilisé couramment dans la flottation...

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