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RÉSUMÉ
Le procédé de concentration gravimétrique est largement employé en minéralurgie. Cet article présente successivement la modélisation du sluice, du séparateur à milieu dense, du jig et de la spirale, principaux appareils gravimétriques. Le but de la modélisation est de permettre la prédiction des possibilités de partage d’un séparateur pour des tonnages, des caractéristiques de minerai et des paramètres fonctionnels variables. Chaque équipement possède des conditions d’emploi spécifiques, le choix dépendra également du but recherché, relavage ou récupération.
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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
Ce document traite de la modélisation de quelques appareils de gravité (sluices, liquides denses, jigs et spirales). Pour tous les appareils, la modélisation conduit à identifier les paramètres jouant sur la récupération et d’en faire une analyse plus fine que si elle demeurait seulement qualitative. En outre, dans le cas du sluice, elle permet au niveau du chantier d’analyser l’efficacité de la séparation à partir de simples mesures directes des masses de produits déposés ou encore de juger des opportunités d’allonger ou non l’appareil et de modifier la pente pour optimiser la récupération.
Des exemples industriels indiquent les associations que l’on réalise dans certaines exploitations avec les appareils, compte tenu de leur complémentarité afin de maximiser la valorisation d’un minerai particulier.
L’étude complète du sujet fait l’objet de plusieurs fascicules qui ne sont indépendants et auxquels il sera utile de se reporter :
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1. Modélisation
La modélisation vise à développer une procédure pour prédire les possibilités de partage d’un séparateur pour des tonnages, des caractéristiques de minerai, des paramètres fonctionnels variables. Pour chaque modèle proposé, on part d’hypothèses intuitivement satisfaisantes et répondant à l’observation, de lois plus ou moins approchées, de relations empiriques, etc. La conception d’un modèle amène à mieux comprendre les phénomènes de ségrégation dans les appareils, à établir des comparaisons entre différents matériels ou ateliers, à optimiser le fonctionnement d’un appareil ou d’un ensemble d’appareils. Il est donc nécessaire de confronter le modèle aux résultats expérimentaux. Enfin, si on dispose d’un modèle fiable, il est possible de l’inclure dans des simulations de procédé et de fonctionnement d’usine.
Suivant le type de séparateur, la modélisation est plus ou moins facile et les modèles plus ou moins utilisables. À titre d’exemple et par difficulté croissante pour leur établissement et leur validité, on considérera successivement la modélisation du sluice, du séparateur à milieu dense, du jig et de la spirale.
1.1 Modélisation du sluice
La sédimentation des minéraux lourds dans un sluice est un phénomène complexe : en effet, l’écoulement de la pulpe provoque la formation d’un remous (figure 1) qui produit naissance à un vortex dont l’effet de centrifugation a pour conséquence une sédimentation en amont de l’espace interriffle. On obtient donc deux dépôts de particules en aval et en amont de chacune des riffles, disposées à intervalles réguliers perpendiculairement à la direction du courant. La position optimale de ce remous se situe au tiers supérieur de la distance interriffle pour avoir un maximum de particules sédimentées en amont. Dans ce cas, il est proposé une expression du comportement des grains lourds dans un sluice [12] [13] dont la loi de dépôt s’écrit :
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Modélisation
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 1 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 2.
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