I.6.2.2. MECANISME FONCTIONNEL D'UN HYDROCYCLONE
Sous le fait d'une alimentation tangentielle, il y a naissance
des forces centrifuges dans l'appareil créant deux flux en spirale
à contre -courant. Une des spirales est descendante jusqu'à la
pointe terminale du cône l'autre est montante vers le diaphragme de
vortex. Entre les deux flux, il y a donc une zone où la vitesse
verticale est nulle, un filet d'air dont l'importance dépend des
caractéristiques de fonctionnement se forme alors au coeur de l'appareil
le long de l'axe central.
Dans un hydro cyclone, l'eau et les particules constitutives
de la pulpe sont soumises à des forces qui leur confèrent un
mouvement ayant trois composante : une composante verticale suivant l'axe de
l'appareil une composante tangentielle de rotation et une composante radiale
perpendiculaire à l'axe. (BANKA, 2015)
Pour ce qui concerne l'eau de la pulpe, le diamètre
décroissant du cône lui confère une composante radiale
centripète. Alors une particule sera centrifugée si sa vitesse
radiale est supérieure à la vitesse centripète radiale de
l'eau, elle ira se placer dans la spirale descendant vers l'apex. Si la vitesse
radiale est inférieure à celle de l'eau ; elle sera
entravée vers l'axe du cyclone et prise dans la spirale montant vers le
vortex.
I.6.2.3. PARAMETRES D'HYDROCYCLONAGE
1. Paramètres de marche de l'hydro
cyclone
· partie cylindrique : diamètre DC et la hauteur
HC
· injection : diamètre Di et éventuellement
l'angle du cône
· diaphragme du vortex : diamètre Dv et la hauteur
Hv
· partie conique : angle du Cône
· diamètre de l'apex : Da
2. Paramètres définissant la
pulpe
· le débit ;
· la masse spécifique apparente
· concentration en solide
· granulométrie des solides
· la pression d'injection.
(3)
10
I.7. LOIS DE LA DISTRIBUTION GRANULOMETRIQUE DES PRODUITS
BROYES
En observant à des stades différents d'une
opération de fragmentation les courbes granulométriques d'un
matériau, on remarque une certaine similitude et même un certain
parallélisme entre les différentes courbes obtenues. Cette
similitude laisse présager l'existence d'une loi entre les proportions
pondérales et les dimensions granulométriques des grains.
Plusieurs chercheurs scientifiques ont proposé
différentes lois pour l'interprétation d'une opération
granulométrique. Parmi ces lois existantes nous pouvons distinguer ce
qui suit :
? Loi de GAUDIN SCHUHMANN
GAUDIN SCHUHMANN, a formulé une relation la plus
utilisée en préparation des minerais des métaux non
ferreux et qui s'énonce comme suit :
(1)
Où P est la proportion cumulée de passant
à la maille de dimension d et où a et k100 et
sont deux paramètres indépendantes.
Les courbes granulométriques pour lesquelles cette
relation est observée sont figurées par une droite sur le
diagramme bi-logarithmique. Dans ce cas a est la pente de la droite et
k100, la dimension du point de rencontre de la droite avec
l'ordonnée 100%. On observe en général que de nombreuses
courbes granulométriques sont assimilables à une droite, puis
s'incurvent au-dessus de K80 , c'est ce qui justifie une autre forme de la
relation de GAUDIN SCHUHMANN :
(2)
? Loi de ROSIN-RAMMLER
C'est aussi une loi fortement utilisée et s'annonce comme
suit :
11
Où R est la proportion cumulée de retenu
à la maille de dimension d et où , k sont deux paramètres
indépendants. Parfois la relation de ROSIN-RAMMLER est meilleure que
celle de GAUDIN SCHUHMANN pour les produits fins, pour le charbon et certains
minerais de fer.
12
CHAPITRE II. CONSIDERATIONS THEORIQUE SUR
LA
FLOTTATION
II.1. GENERALITES
La flottation est une méthode de séparation de
matières solides en pulpe qui consiste à former avec certains
minéraux un complexe plus léger que l'ensemble restant sur lequel
ce complexe peut flotter et dont il peut facilement être
séparé. (Corneille EK et Al .Masson ; 1973)
Le principe de la flottation est basé sur les
propriétés hydrophobes et aérophiles des surfaces solides.
Ces propriétés peuvent être naturelles dans la pulpe
lorsque de l'air est injecté sous forme de petites bulles dans un tel
milieu, et se produit un transport très sélectif des particules
hydrophobes. Les particules présentant des surfaces hydrophobes se
fixent aux bulles d'air, une fois en contact avec ces dernières. Ce
phénomène est dû à la grande affinité des
surfaces hydrophobes pour l'air dont la nature est non polaire. Les bulles
d'air entrainent ces particules jusqu'à la surface de la pulpe où
elles forment une mousse chargée. Par contre, les particules
présentant des surfaces hydrophiles ne se lient pas aux bulles d'air et
restent en suspension dans la pulpe. Les produits de la flottation sont le
concentré et le rejet.
La pulpe doit être préparée en fonction
des substances à concentrer et cette préparation repose
principalement sur la granulométrie des particules, l'ajout de
différents réactifs dont les moussants, les collecteurs, les
déprimants et les activant.
La stabilité de la mousse est assurée par les
moussants. Les collecteurs ont pour rôle d'adhérer aux surfaces
des particules désirées afin de les rendre hydrophobes et
aérophiles. Les activants altèrent les surfaces des particules
afin de les rendre plus susceptibles à l'action d'un collecteur. En
flottation, le pH est généralement utilisé pour modifier
l'activité de plusieurs réactifs. Il est donc important de
corriger la valeur du pH en fonction de réactifs utilisés.
(Gosselin A ,1999)
13
II.2. TYPES DE FLOTTATION II.2.1. FLOTTATION A
L'HUILE
L'huile utilisée en grande quantité
empêche certains minéraux d'être mouillés par l'eau
et les maintient ainsi dans un complexe léger recueilli à la
surface du liquide. (Corneille EK et Al .Masson ; 1973)
II.2.2. FLOTTATION PELLICULAIRE
Cette forme de flottation consiste à amener les
minéraux au contact de l'eau et sont mouillés à des
vitesses variables. Le phénomène peut être vrai si les
minéraux sont entourés d'une fine pellicule d'huile qui se fixe
préférentiellement sur des minéraux comme des sulfures par
exemple. (BOUCHARD S ; 2001)
II.2.3. FLOTTATION A LA MOUSSE
La flottation à la mousse est une forme de flottation
qui est appliquée dans une pulpe où les particules ont une
dimension de 74 um. Dans cette pulpe, il y est injecté de l'air qui
forme des bulles d'air, une fois le contact entre les bulles d'air et les
particules finement broyés est réalisé par
l'intermédiaire des réactifs chimiques tel que les collecteurs,
les moussants ; Il se forme une mousse chargée qui par le trop plein
arrive à déborder et à être recueilli dans un
chenal. Ce type de flottation est le plus utilisé dans de grands
concentrateurs et particulièrement au concentrateur de Kolwezi où
nous avons pu mener nous investigations.
II.3. MECANISME DE FLOTTATION
II 3.1. LA POLARITE DES MINERAUX
Lorsqu'on concentre les minéraux par des
méthodes physiques, leur nature chimique a peu d'importance. Les
propriétés d'intérêt sont plutôt
macroscopiques, telle la masse volumique.
Par contre, lorsqu'on concentre les minerais par flottation,
la nature chimique revêt une importance majeure pour la
compréhension des mécanismes de flottation. Ainsi une
classification des minéraux en oxydes, silicates, sulfures, carbonates,
etc. devient un préalable à la compréhension des
mécanismes en cause.
14
De façon générale les minéraux
sont aussi classés selon leur degré de polarité comme
présenté dans le tableau ci-dessus.
Tableau 1. Classification des minéraux en
fonction de leur degré de polarité
Un minéral est considéré être
polaire lorsqu'il comporte des sites éparpillés sur sa surface
dont la charge électrique résiduelle est majoritairement
positive, adjacents à des sites dont la charge électrique
résiduelle est plutôt négative. Ces sites positifs et
négatifs sur la surface des minéraux proviennent de la rupture de
leur réseau cristallin lors des opérations de fragmentation, les
minéraux non polaires n'en possèdent pas, ou très peu sur
sa surface.
Les surfaces de minéraux polaires réagissent
fortement avec les molécules d'eau, avec les ions, et les
molécules hétéro polaires. Ces surfaces sont dites
hydrophiles ou aérophobes. Au contraire, les surfaces de minéraux
non polaires n'attirent pas les molécules d'eau, ni des ions, ni les
composés hétéro polaires et ne sont pas très
actives. Ce sont des surfaces hydrophobes ou aérophiles.
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