Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article est consacré aux différentes technologies utilisées en gravimétrie, technique très présente en minéralurgie. Adaptés aux petites installations, aux unités mobiles, mais également au traitement de grands tonnages, ces procédés utilisent le même principe, mais avec quelques variantes. Citons la concentration par accélération différentielle ou la concentration gravimétrique en voie sèche, sans oublier celle appliquée au traitement des fines particules.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre BLAZY : Professeur honoraire - Ancien directeur de l’École Nationale Supérieure de Géologie (ENSG)
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Robert JOUSSEMET : Ingénieur de recherche au Laboratoire Environnement et Minéralurgie (LEM) - ENSG - INPL - CNRS UMR 7569
INTRODUCTION
La concentration par gravité ou gravimétrique est une voie importante de la minéralurgie. Les tonnages traités aux États-Unis par gravimétrie sont du même ordre de grandeur que ceux alimentant la flottation. En effet, certains minerais pondéreux (charbon en totalité et, dans une moindre proportion, fer) sont concentrables par une technique gravimétrique. Des étapes successives de concentration suivant chaque étape de réduction granulométrique permettent de profiter de la libération progressive des espèces minérales de valeur, évitant ainsi de recourir immédiatement à un broyage poussé à la maille de libération, ce qui diminue la consommation énergétique et le coût du traitement.
Ces procédés sont très bien adaptés aux petites installations, mais permettent aussi de traiter des tonnages importants. De plus, ils se prêtent tout particulièrement à la mise en place d’unités mobiles (sur des dragues ou dans des sites isolés).
Les objectifs de la concentration gravimétrique sont :
-
d’une part l’obtention de concentrés définitifs pour des extractions de charbon, de fer et de minéraux lourds comme la wolframite ou la cassitérite ;
-
d’autre part la production de préconcentrés dans un grand nombre de cas (fluorine, barytine, minerais métalliques, traitement des déchets, etc.), permettant de réduire l’emploi de méthodes de valorisation plus onéreuses ou de s’affranchir de paramètres sensibles intervenant dans des procédés autres que gravimétriques : cette voie est ainsi moins perturbée par des variations de composition minéralogique-chimique que la flottation, où les sels solubles, les changements dans la stœchiométrie des minéraux, la qualité de l’eau et la nature des impuretés sont des facteurs perturbants.
La réussite d’une séparation gravimétrique repose sur la connaissance poussée des paramètres minéralogiques du minerai à traiter (maille de libération, masse volumique des divers constituants, présence de mixtes minéralogiques, répartition granulométrique des espèces minérales, etc.).
L’étude complète du sujet fait l’objet de plusieurs fascicules qui sont indépendants et auxquels il sera utile de se reporter :
-
Concentration par gravité- Principes – Concentration par gravité. Principes ;
-
[J 3 191] – Concentration par gravité. Différentes technologies ;
-
Concentration par gravité- Modélisation et critères de choix – Concentration par gravité. Modélisation et critères de choix ;
-
– Concentration par gravité. « Pour en savoir plus ».
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Concentration par milieu dense
En anglais
5. Concentration gravimétrique en voie sèche
La séparation des minéraux en fonction de leur masse volumique est réalisable en utilisant l’air comme fluide de suspension des particules. Cependant, ce n’est qu’une voie de concentration marginale quant au choix des équipements et les cas d’adoption de ces méthodes restent limités. C’est un sujet qui a été souvent sous- estimé par les techniciens, chercheurs ou exploitants. Il en résulte une connaissance très imparfaite des principes et des mécanismes régissant la séparation gravimétrique par voie pneumatique, qui est encore très empirique plutôt que théorique. La séparation pneumatique est d’un emploi très ancien, essentiellement en agriculture, où le vannage en est un cas caractéristique.
5.1 Principes
Contrairement à la voie par gravité en milieu aqueux, où la densité du fluide porteur des particules est significative vis-à-vis des minéraux et où les milieux denses pouvaient être facilement de densité intermédiaire entre celle des légers et celle des lourds, dans la voie pneumatique, la masse volumique de l’air, fluide porteur, est complètement négligeable par rapport à celles des minéraux en présence. Il est nécessaire de mettre en place un milieu de densité suffisante par fluidisation du lit même des particules minérales à séparer. Cette notion est courante en chimie et dans les techniques de transfert de matière, mais la fluidisation mise en jeu est turbulente, de façon à maximiser le transfert de masse. Dans le but de réaliser une séparation, il faut viser l’obtention d’une stratification, donc rester dans des écoulements calmes de type laminaire. Le phénomène peut être schématisé par le graphe perte de charge - débit de gaz (figure 19). Au point A, la perte de charge multipliée par la section de l’enceinte est égale à la masse de la particule. C’est le début de la fluidisation. À ce point, la masse volumique apparente du lit, ρa , est de la forme :
avec :
- ρa :
- (kg · L–1) masse volumique...
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Concentration gravimétrique en voie sèche
Le lecteur pourra également se reporter aux références .
Peu d’éléments d’appréciation des divers coûts d’investissements et/ou opératoires sont disponibles dans la littérature française ou dans les notices fournies par les divers constructeurs. Seule la littérature anglo-saxonne fournit des valeurs approchées des incidences financières des diverses technologies mises en jeu dans la concentration gravimétrique (US Bureau of Mines, Mintek...).
Les coûts sont donnés par l’US Bureau of Mines selon une formule dont la forme générale est :
avec :
- a et b :
- des constantes variables selon l’appareil
- X :
- le débit (en tonnes par jour).
Le tableau fournit des ordres de grandeur des coûts opératoires pour un débit de 1 000 t/j sur trois postes.
Les ordres de grandeur des coûts d’investissements aux États-Unis (2000‐2001) par type d’appareils sont donnés par le tableau .
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ACKELS (D.)...
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