<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention a trait aux procédés permettant de séparer l'un de l'autre les constituants d'un mélange de particules minérales que con- tient un milieu aqueux par une action différentielle obtenue à l'aide d'un ou plusieurs réactifs. Ces réactifs adhèrent de façons diverses aux constituants respectifs du mélange en modifiant de ce fait leur comportement dans ledit milieu.
L'objet principal de l'invention est un procédé commode et économique pour séparer de ces réactifs les particules du mélange qui y adhèrent après que la séparation désirée a été effectuée.
Un autre objet de cette invention est de permettre la récupération des réactifs sous une forme telle qu'ils puissent être réutilisés, par exemple à l'effet de conditionner et séparer une autre charge du mélange de minéraux.
La présente invention offre, en outre, des procédés cycliques géné- raux qui sont particulièrement efficaces, commodes et économiques et qui, ainsi qu'il ressortira de la description qui suit présentent des avantages supplémentai- res sur les procédés dont on disposait antérieurement, plus particulièrement lors- qu'un ou plusieurs des constituants du mélange de minéraux sont solubles dans l'eau.
La présente invention concerne plus particulièrement des réactifs ca- tioniques qui contiennent un groupe amino et d'autres réactifs, tels que le kéro- sène et d'autres huiles, dont on fait ordinairement usage pour seconder leur ac- tion. Parmi les réactifs du type des amines, on mentionnera comme typiques les sels des alcoylamines primaires dans lesquels les radicaux alcoyle sont des chaî- nes droites contenant 8 à 22 atomes de carbone. On prépare ordinairement de tel- les alcoylamines, qui peuvent être entièrement saturées ou partiellement non sa- turées, à partir de mélanges naturels d'acides gras, leur composition exacte dé- pendant de l'origine de ces matières.
Comme exemples de tels réactifs, on men- tionnera ceux dérivés des acides gras du suif, qui contiennent typiquement à la fois des chaînes saturées et des chaînes non saturées de 16 ou 18 atomes de car- bone ; ceux dérivés des acides gras du soja, qui contiennent typiquement une plus forte proportion de groupes non saturés que les amines du suif ; etceux dérivés des acides gras de l'huile de noix de coco, qui contiennent un mélange plus di- vers de longueurs de chaîne descendant jusqu'à huit atomes de carbone, et qui sont sensiblement saturés de façon typique.
Les sels des amines de ce genre, par exemple leurs acétates etchlor- hydrates, s'ionisent dans l'eau, et le cation à longue chaîne adhère sélective- ment à des surfaces minérales qui sont caractérisées par des charges superficiel- les négatives. Le revêtement superficiel de réactif à base d'amine résultant, augmenté dans certains cas d'un ou plusieurs réactifs secondaires, est hydropho- be. Si l'on conditionne convenablement un mélange de minéraux, des bulles d'air s'accumulent sur les surfaces revêtues du réactif, ce qui diminue le poids spéci- fique des particules revêtues par rapport à celui des constituants non revêtus du mélange.
La séparation réelle du mélange conditionné de minéraux peut être ef- fectuée par l'une quelconque d'une série d'opérations connues. On peut, par exem- ple, effectuer une telle séparation par une opération de flottation réelle, dans de l'eau ou une solution saturée dans laquelle les particules revêtues flottent d'une manière prédominante, alors que les particules non revêtues s'enfoncent.
Selon un autre exemple, les constituants peuvent être séparés l'un de l'autre par une agglomération à secouage sur table, procédé selon lequel la bouillie aqueuse conditionnée est secouée sur une table légèrement inclinée et pourvue de rayures obliques, l'angle d'inclinaison étant tel que les granules non revêtus et plus lourds tendent à être retenus derrière les stries, alors que les granules revêtus tendent à glisser par dessus les stries: A l'aide de vannes de dérivation appro- priées on peut recueillir la matière déchargée sous forme de deux ou plus de deux
<Desc/Clms Page number 2>
produits distincts, dont l'un au moins contient le produit désiré à une concentra- tion appréciable.
Dans la pratique, la séparation à laquelle on soumet un mélan- ge granuleux après l'avoir conditionné à l'aide d'un réactif approprié peut en- traîner une série d'opérations relativement complexes, qui comprennent quelque- fois plusieurs stades de flottation successifs, ou à la fois la séparation par flottation et la séparation par agglomération sur table, par criblage ou par d'au- tres moyens mécaniques. Au cours de la description qui suit, les agents de condi- tionnement destinés à de tels procédés seront, à des fins de commodité, appelés "réactifs de flottation".
La séparation ainsi effectuée des constituants du mélange initial peut être soit virtuellement complète, soit seulement partielle. Dans de nombreux cas, le mélange initial comprend typiquement certaines particules qui contiennent à la fois les constituants désirés et des constituants non désirés du mélange, de sorte que dans la pratique, la séparation par gravité en milieu aqueux ne peut pas être complète. L'expression "séparation", telle qu'elle sera utilisée ci-après, s'entend pour une séparation partielle aussi bien que pour une séparation complè- te de deux, ou plus de deux constituants, l'invention englobant donc des opéra- tions du genre de celles qui sont plus communément dites de "concentration".
Les réactifs de flottation à base d'amines sont utilisés de la maniè- re décrite pour séparer les constituants de mélanges de nombreux types différents de particules de minéraux, la condition principale étant que le réactif soit ad- sorbé sélectivement par les surfaces d'au moins un des constituants du mélange.
Comme exemples d'une telle adsorption sélective on mentionnera le revêtement de surfaces feldspathiques préférentiellement à la silice, ce qui permet la sépara- tion d'un mélange de particules de ces minéraux; le revêtement de silice préfé- rentiellement à la roche phosphatique, le.phosphate étant de ce fait typiquement recueilli dans la fraction coulant au fond; le revêtement de la vermiculite pré- férentiellement à des particules de silicate ou de silice; le revêtement du mica et de la silice préférentiellement aux minerais de béryle ; le revêtement du chlorure de potassium préférentiellement au chlorure de sodium.
A des fins de clarté et de précision, l'invention sera décrite ci- après, à titre d'illustration, dans son application particulière à la production d'un concentré de potassium à partir d'un minerai de sylvinite en faisant usage de réactifs de flottation à base d'amine. Les sels des alcoylamines à longues chaînes sont particulièrement utiles à titre de réactifs de flottation, dans ce but, les acétate et chlorhydrate d'amine dérivés du suif étant des exemples de ces réactifs. De tels réactifs adhèrent sélectivement aux surfaces de chlorure de potassium, sur lesquels ils forment un revêtement que ne mouille pas l'eau.
Les surfaces du chlorure de sodium ne sont pas ainsi revêtues par le réactif'. d'amine. Grâce à un traitement de conditionnement approprié, consistant typique- ment en l'agitation d'une bouillie aqueuse d'un minerai de sylvinite convenable- ment calibré et nettoyé en présence du réactif de flottation, il se forme sur les surfaces en chlorure de potassium, ainsi revêtues, des bulles d'air qui diminuent le poids spécifique effectif des particules riches en potassium du mélange, alors que les particules pauvres en potassium, qui sont principalement composées de chlorure de sodium, conservent en substance leur poids spécifique normal dans le milieu aqueux.
Pour conditionner un minerai de sylvinite, surtout lorsqu'il contient des particules dont la grosseur dépasse environ 0,84mm, il est d'ordinaire sou- haitable que le réactif de flottation appliqué contienne, en combinaison, un réac- tif d'amine approprié et une huile, telle qu'une huile brute ou une huile Diesel.
Il est généralement admis que l'huile est adsorbée par la couche de réactif d'amine revêtant les surfaces en chlorure de potassium, de sorte qu'un revêtement repoussant l'eau, plus complet et plus efficace, se forme sur les gra-
<Desc/Clms Page number 3>
nules riches en potassium. La combinaison d'un sel d'alcoylamine et d'une huile est un exemple de la manière dont une substance chimique peut être utilisée pour seconder l'action d'une autre substance chimique. Une telle combinaison de sub- stances distinctes peut être considérée comme constituant un réactif de flotta- tion.
Dans la pratique antérieure, un inconvénient de tous les procédés aqueux de séparation du type décrit résidait dans la difficulté qu'on éprouve à séparer le réactif de flottation des particules du produit séparé, auxquelles ad- hérait ledit réactif. Cet inconvénient était particulièrement grave dans le cas présent où la séparation de la sylvite d'avec le constituant salin du minerai de sylvinite est effectuée à l'aide d'un réactif de flottation d'amine qui peut con- tenir une huile. Lorsque le produit séparé par un tel procédé a été séché à des températures de l'ordre de 120-176 C, par exemple, les amines résiduelles dont sont revêtues les particules tendent à se convertir en amides ou en d'autres com- posés organiques ayant un point d'ébullition plus élevé.
Lorsque de tels composés organiques - et l'huile brute si celle-ci est présente - se séparent des particu- les par distillation, au cours du séchage normal, ils ont tendance à se condenser sur les surfaces environnantes, telles que les parois des goulottes et tuyaux de descente. Bien que la concentration totale du réactif de flottation que contient le produit soit ordinairement très faible (en général inférieure à 0,1%), de tels dépôts s'accumulent régulièrement et, finalement, leur masse constitue un risque potentiel d'incendie. De plus, le dépôt restant sur les particules tend à bou- cher les ouvertures des tamis qu'on utilise pour éliminer les fines du produit concentré.
On peut surmonter ces difficultés en chauffant le produit à environ 260 -288 C, températures auxquelles l'huile plus volatile et d'autres composés volatils sont éliminés, le résidu goudronneux restant étant converti par Qarboni- sation en une couche fuligineuse semblable à de la suie. Le danger d'incendie et le risque d'obstruction des tamis sont de ce fait éliminés, mais la couleur foncée résultante du produit peut être indésirable. De plus, à chaque manuten- tion du produit fuligineux, il se dégage des poussières et cet état poussiéreux est très persistant en raison du fait qu'il n'est pas possible de l'éliminer par tamisage.
Conformément à la présente invention, tous les inconvénients de ce genre sont évités économiquement et commodément comme résultat du fait Que le réactif de flottation est éliminé du produit minéral séparé, pendant que ce der- nier est à l'état mouillé. Ceci s'obtient en traitant les particules revêtues par une solution alcaline aqueuse. La Demanderesse a découvert que l'effet de ce traitement est de libérer le réactif de flottation des surfaces des particules.
Le réactif libéré peut alors être éliminé, avec le milieu aqueux, des particules solides. Le concentré solide ainsi obtenu est sensiblement libre de réactif et il peut sans difficulté être séché et soumis à tous autres traitements ultérieurs de toute manière désirée.
La solution alcaline dont il est fait usage pour soumettre le réac- tif de flottation adhérant au produit à un tel traitement peut commodément être obtenue par l'addition d'une quantité appropriée d'un sel de métal alcalin ou al- calino-terreux (à l'état solide ou sous forme d'une solution aqueuse) directement au produit minéral mouillé, tel qu'il provient de la séparation aqueuse. Par exemple, on peut à cette fin faire usage d'hydroxyde de sodium ou de potassium, ou d'hydroxyde de calcium. On préfère généralement faire usage, lorsque c'est possible, de l'hydroxyde d'un métal déjà présent dans le système.
Avant d'ajou- ter l'alcali, il est préférable que la bouillie résultant de la séparation aqueu- se ait été partiellement déshydratée de manière qu'elle soit relativement dense, une telle bouillie pouvant par exemple contenir environ 80% de substances solides et 20% d'agent aqueux. Après l'addition du réactif alcalin, on soumet le mélange,
<Desc/Clms Page number 4>
t de toute manière appropriée, à une action de malaxage poussée, pour achever la réaction. Si on le désire, on peut accélérer la réaction par un chauffage modéré, par exemple à environ 82-104 C. Le réactif de flottation libéré, par exemple un' composé d'amine ou une combinaison d'amine et d'huile, est d'ordinaire insoluble- dans l'eau et donne une suspension dans le constituant aqueux du mélange.
Il est facile de séparer cette suspension du produit minéral, par exemple par un lavage effectué à l'aide d'agent aqueux supplémentaire. Cet agent est de préférence al- calin, mais il peut être sensiblement neutre. Le produit minéral peut alors être séparé de la suspension du réactif et du milieu aqueux dans tout type approprié d'équipement de lavage et de déshydratation.
Comme le produit minéral résultant est sensiblement exempt de réactif de flottation, on peut le sécher aux températures normales, telles que 121 -149 C, sans qu'il en résulte la formation de dépôts gênants sur les surfaces adjacentes.
On peut sans difficulté soumettre le produit sec à un tamisage ordinaire, par exemple à l'effet d'en éliminer les fines non désirées. De plus, si, pour une raison quelconque, il est souhaitable que le produit soit porté à des températures plus élevées, par exemple comprises entre 260 et 288 C., on peut le faire sans altérer la couleur du produit ni occasionner la production de poussières indésira- bles.
Conformément à une autre caractéristique de l'invention, l'enlèvement de la couche de réactif de flottation facilite le lavage du produit, ce qui présen- te une importance particulière lorsque le produit minéral est susceptible d'être contaminé par une matière qui est soluble dans un agent aqueux approprié. Dans le cas de la production d'un concentré de potassium à partir d'un minerai de syl- vinite, le produit concentré est d'ordinaire contaminé par du chlorure de sodium, dont une proportion importante est présente dans des particules principalement composées de chlorure de potassium.
En lavant un tel produit avec de l'eau ou une solution non saturée du sel contaminant, il avait antérieurement été possible d'éliminer une petite proportion du contaminant, mais la Demanderesse a découvert qu'on peut considérablement accroître l'efficacité d'un tel lavage du produit en éliminant le réactif de flottation avant d'effectuer le lavage. Il semble que cet accroissement de l'efficacité du lavage soit dû au fait que bien que la cou- che de réactif de flottation adhère de façon préférentielle aux surfaces en chlo- rure de potassium, cette couche tend également à protéger une partie appréciable des surfaces en chlorure de sodium, en particulier lorsque ces dernières compren- nent de petites portions presque complètement entourées par du chlorure de potas- sium.
Etant donné l'utilité accrue d'une opération de lavage effectuée sur un produit concentré libre de réactif de flottage, la façon détaillée dont ce la- vage est effectué présente elle-même une importance accrue. Jusqu'à ce jour, on recommandait de soumettre des concentrés de potassium provenant d'un minerai de sylvinite à une concentration supplémentaire en les lavant avec une solution sen- siblement libre de chlorure de sodium, mais saturée de chlorure de potassium.
La Demanderesse a découvert qu'on obtient de meilleurs résultats lorsque la solu- tion de lavage n'est initialement que partiellement saturée de chlorure de potas- sium. Une telle solution partiellement saturée a l'avantage de dissoudre plus rapidement le chlorure de sodium présent et de dissoudre une quantité plus grande de ce sel avant d'en être saturée. Par ailleurs, et ceci est peut-être encore plus important, la Demanderesse a découvert que si la solution de lavage a initia- lement été saturée de chlorure de potassium elle devient rapidement sursaturée de ce sel à mesure que la solution dissout le chlorure de sodium, ce qui provoque la précipitation du chlorure de potassium sous forme de cristaux très fins. La mani- pulation d'un tel précipité fin est souvent gênante et, donne dans le produit fi- nal une poussière fine qu'il faut éliminer par tamisage.
Lorsque le lavage est effectué à l'aide d'une solution qui n'a été initialement que partiellement satu-
<Desc/Clms Page number 5>
rée de chlorure de potassium, la solution de lavage ne risque pas de se sursaturer et l'on évite ainsi complètement la sursaturation de la solution de lavage et les difficultés décrites. Les meilleurs résultats sont obtenus avec une solution de lavage qui, initialement, ne contient au plus qu'environ 10% de chlorure de sodium concentré jusqu'à saturation et contient 30% à 70% environ de chlorure de potas- sium concentré jusqu'à saturation.
Conformément à une autre caractéristique de cette invention, la Deman- deresse a découvert qu'après que le réactif a été séparé du concentré solide sous forme d'une suspension en milieu aqueux, on peut le recueillir et rétablir son pouvoir utile en tant que réactif. On peut effectuer une telle réactivation du réactif alcalin récupéré en le neutralisant par tout acide approprié, ce qui res- titue audit réactif sa propriété initiale d'adhérer sélectivement à l'un des élé- ments du mélange de minéraux dont on envisage la séparation.
On peut effectuer une telle neutralisation du réactif libéré - généralement sous forme d'une suspen- sion en solution alcaline - par l'addition d'un acide de tout type approprié, par exemple d'un acide inorganique, tel que les acides chlorhydrique, phosphorique ou sulfurique, ou d'un acide organique, tel que l'acide acétique ou l'acide citri- queo Il est ordinairement préférable de faire usage d'un acide dont l'anion est déjà présent dans le système. On ajoute une quantité d'acide suffisante pour neutraliser en substance le mélange de réactif libéré et d'agent de suspension aqueux, c'est-à-dire pour réduire le pH dudit agent à environ 7,2 à 7,8.
Ainsi, dans la présente opération indiquée à titre d'exemple, la ten- dance du réactif de flottation à base d'amine à adhérer sélectivement au chlorure de potassium, plutôt qu'au chlorure de sodium, est détruite par un traitement à l'aide d'un hydroxyde, alors que cette tendance est rétablie par une neutralisa- tion à l'aide d'acide. L'invention offre ainsi pour la première fois la possibi- lité de réutiliser le même réactif de flottation dans des cycles de traitement successifs, ce qui se traduit par une plus grande économie de l'installation gé- nérale, cet avantage s'ajoutant à l'amélioration marquée apportée au produit fi- nal ainsi qu'il a été mentionné précédemment.
Pour obtenir le maximum d'efficacité du réactif réactivé en présence d'une huile, il s'est avéré souhaitable de n'effectuer le traitement par l'acide qui vient d'être décrit qu'au moment où le réactif libéré se trouve réellement ou en grande partie en présence de la charge fraiche de mélange minéral dont on envisage le conditionnement. Si l'on neutralise la suspension alcaline d'huile et d'amine du réactif pendant qu'elle est isolée du mélange frais, le réactif réactivé tend à donner naissance à des grumeaux gras et épais dont on ne peut ac- croître la concentration que par un apport de chaleur. Ce comportement semble dû à la tendance du réactif réactivé à s'adsorber sur lui-même.
Par contre, lors- que la concentration est effectuée en présence d'une charge fraîche du mélange minéral, l'agent réactivé est adsorbé d'une manière normale sur un des composants du mélange et remplit efficacement la fonction envisagée. On peut aisément sup- pléer à la perte de la petite proportion de réactif qui se produit à chaque cycle de travail par l'introduction d'une quantité supplémentaire appropriée de réactif frais dans l'appareil de conditionnement.
Pour une compréhension plus complète de l'invention et de ses objets et avantages supplémentaires, on se réfèrera à la description qui suit de quelques exemples d'appareils qui permettent sa mise en pratique, mais dont les détails ne sont toutefois donnés qu'à titre explicatif et ne limitent aucunement la portée de cette invention.
Dans le dessin :
Fig. 1 représente schématiquement et à titre d'exemple une installa- tion à l'aide de laquelle un minerai de sylvinite peut être traité conformément à l'invention.
<Desc/Clms Page number 6>
Fig. 2 est une variante de l'installation de figure 1.
Comme représenté sur la figure 1, le minerai de sylvinite est intro- duit en 10. Ce minerai est principalement composé de chlorure de potassium, de chlorure de sodium et d'une proportion relativement faible d'argile insoluble.
Le minerai introduit en 10 peut être considéré comme ayant été convenablement classé, par exemple par tamisage après concassage en morceaux qui passent à tra- vers un tamis à ouverture de maille de 2 mm et sont retenus par un tamis à ouver- ture de maille de 0,8 mm. La majeure partie de l'argile contenue dans le mine- rai est séparée dudit minerai par un lavage à l'aide d'une saumure saturée, admi- se en 11, dans un appareil de tout type approprié, indiqué-schématiquement en 12.
L'argile séparée est éliminée avec la majeure partie de la saumure, par exemple à l'aide d'une vis sans fin telle que celle indiquée schématiquement en 14.
Le minerai est alors introduit dans un conditionneur 20, qui peut, par exemple, être un tambour mélangeur rotatif dans lequel il est traité par un réactif de flottation approprié. Ainsi qu'il a déjà été mentionné, ce réactif comprend un sel d'alcoylamine ayant une chaîne de 8 à 22 atomes de carbone, tel que l'acétate ou le chlorhydrate d'amine qu'on obtient à partir du suif, et une huile, telle qu'une huile brute. Des proportions comprises entre 450 et 1800 g du réactif d'amine et entre 450 et 2270 g d'huile, par tonne de minerai, peuvent être considérées comme typiques dans le présent type d'opération. Le minerai et le réactif sont intimement mélangés sous forme d'une bouillie épaisse dans une saumure saturée, ce qui provoque l'adsorption du réactif par les surfaces du chlo- rure de potassium.
Des bulles d'air produites par l'agitation se forment sur les surfaces d'amine et d'huile, de la manière précédemment décrite.
Le minerai est alors transféré, en 23, sur une table striée, qui est légèrement inclinée comme indiqué schématiquement en 24, où il est soumis à un mouvement de secouage. Le chlorure de sodium non revêtu tend à être retenue der- rière les stries, tout en étant entraîné par le courant de liquide le long de la table, alors que les particules de chlorure de potassium, revêtues d'amine et d'huile, tendent à être entraînées par dessus les stries.
A l'aide de vannes de diversion appropriées, la matière est typiquement recueillie sous forme de trois produits différents, à savoir: (1) en 25, en un chlorure de potassium concentré, contenant typiquement une quantité de potassium correspondant à plus de 60% de K2O; (2) en 26, en un produit mixte composé des particules les plus fines de chlorure de potassium et des particules les plus grosses de chlorure de sodium, ainsi que de particules qui contiennent un mélange de chlorure de potassium et de chlorure de sodium; et (3) en 27, en résidus principalement composés de chlorure de sodium mais contenant typiquement environ 2% de K 0.
Le produit moyen, indiqué en 26, peut être soumis à un affinage sup- plémentaire, par exemple par un traitement effectué dans une batterie de cellules de flottation indiquée schématiquement en 30, un tel traitement étant d'ordinaire effectué après l'addition d'une petite quantité d'un agent de formation de mous- se, tel que, par exemple, l'isocarbinol, arrivant d'une source indiquée en 31 par l'intermédiaire d'un robinet 33. Un tel traitement de flottation divise typique- ment le mélange en un concentré flottant indiqué en 32, qui contient typiquement environ 59% de K2O, et en résidus plus lourds, indiqués en 34, qui peuvent conte- nir jusqu'à 4% de K2O.
Les résidus 34 sont réunis aux résidus 27 qui proviennent de l'opération sur la table inclinée 24 et sont transférés à un amas ou tas d'em- pilage 36 ou reçoivent une autre destination. Le produit de flottation reçu en 32 est réuni au produit riche en potassium 25 provenant de l'opération sur table, Dans la pratique antérieure, ce produit-résiduel 34 était déshydraté et séché, ce qui donnait le produit final de l'opération. Ce produit présentait des incon- vénients résultant de la présence de réactif de flottation résiduel, ainsi qu'il a été décrit.
<Desc/Clms Page number 7>
Conformément à la présente invention, le produit combiné obtenu en 34 est de préférence déshydraté, par exemple dans l'appareil de déshydratation 136, puis il est transféré à un appareil mélangeur indiqué en 40. Ce dernier peut consister en diverses structures détaillées telles que, par exemple, un tur- bulent ou culbuteur rotatif du type laveur de billes pouvant par exemple tourner à raison de 12 à 16 tours par minute. Outre l'élimination préliminaire de saumu- re indiquée en 36, le mélangeur 40 reçoit une bouillie épaisse contenant typique- ment une proportion de saumure inférieure à 20%.
Des ions d'hydroxyde libre sont fournis à la bouillie épaisse que contient le malaxeur 40, par exemple par l'ad- dition d'un hydroxyde de métal alcalin ou alcalino-terreux sous forme d'une solu- tion aqueuse concentrée, directement admise au mélangeur, par exemple à partir d'un réservoir approprié 44. On règle la quantité d'alcali ajoutée, par exemple à l'aide d'un robinet 45, de façon qu'elle suffise à assurer la mise en liberté de tout ou presque tout le réactif d'amine qui atteint le mélangeur 40 avec le produit de potasse concentré 34.
Il est facile de déterminer par des essais la quantité d'alcali la plus efficace et la plus économique pour toutes conditions de travail particuliè- res, en tenant compte du type de minerai et du mode détaillé de conditionnement par flottation dudit minerai, la quantité d'alcali appliquée étant progressive- ment accrue jusqu'à ce que sensiblement tout le réactif de flottation ait été sé- paré du minerai. D'ordinaire, environ 0,22 à 4,5 kg d'hydroxyde de sodium ou de potassium par tonne de minerai concentré donnent des résultats satisfaisants, la quantité nécessaire étant notablement réduite lorsque le traitement est réalisé à une température modérément élevée, par exemple comprise entre 71 et 88 C., plu- tôt qu'à la température ambiante.
Selon un exemple particulier, dans le cas d'une sylvinite typique qui provenarit des lits ou couches de Carlsbad, New-Mexico et qui avait été conditionnée par l'addition de 450 g d'acétate d'amine tiré du suif et de 1800 g d'huile brute par tonne de minerai, on a obtenu une séparation satisfaisante du réactif de flottation d'avec le concentré de potassium par l'ad- dition de 1800 g d'hydroxyde de sodium par tonne de concentré au contenu du mélan- geur 40 en procédant à la température ambiante, ou par l'addition de 450 g de soude caustique, en traitant le mélange à 88 C.
Après le traitement de la solution de saumure alcaline dans le mélan- geur 40, on rince le concentré de potassium à l'aide d'une saumure introduite par la tuyauterie 46. Les particules solides sont ainsi partiellement libérées du réactif de flottation, qui forment typiquement une suspension dans la phase aqueu- se de la bouillie. Le mélange peut alors être transféré par le tuyau 48 à un ap- pareil approprié, représenté schématiquement sous forme d'une turbine centrifuge 50, en vue d'un lavage et d'une déshydratation supplémentaires. Le concentré de potassium est à l'état sensiblement exempt de réactif de flottation à la sortie de la turbine 50 et peut être transféré directement à un appareil de séchage de tout type approprié, tel que celui représenté en 52.
Le produit séché est de pré- férence tamisé, comme indiqué en 54, afin que les fines non désirées en soient éliminées, et il est alors prêt à être expédié, comme indiqué en 56. Les fines séparées peuvent recevoir tout usage ou destination désirés.
Une façon particulièrement efficace d'utiliser de telles fines con- siste à les dissoudre, par exemple dans un appareil d'un type courant indiqué en 60, dans de l'eau qui est admise, en 62, pour compenser la perte d'eau retirée de l'installation. Le débit de cette eau arrivant par le tuyau 62 peut être ré- glé à l'aide d'un robinet 63, ce débit devant être tel que la solution résultante contiennq une quantité de chlorure de potassium qui correspond à une saturation d'environ 50%. Cette solution, dont la teneur en chlorure de sodium est, par exemple, inférieure à 10%, est alors introduite, par exemple à l'aide d'une pompe 64, dans la tuyauterie 46, en vue de son utilisation comme saumure de lavage dans le mélangeur 40. Une partie de cette solution peut être transférée par un tuyau 47 à la turbine 50, à titre de saumure de lavage.
Si nécessaire , une quantité
<Desc/Clms Page number 8>
supplémentaire de saumure peut être admise par une tuyauterie 66 dans le mélan- geur 40 et dans la centrifugeuse 50, à titre de saumure de lavage.
Ainsi qu'il a déjà été indiqué, la Demanderesse a découvert que l'uti- lisation d'une solution du type décrit pour effectuer le lavage du concentré de potassium constitue un perfectionnement marqué en ce qui concerne le degré auquel il est possible d'accroître la concentration en potassium dudit produit. Par exemple, dans le type d'opération décrit, la séparation du réactif du concentré de potassium, suivie d'un lavage du concentré à l'aide d'une saumure du type dé- crit, s'est avérée comme assurant un accroissement général d'environ 3% de la proportion de potassium recueillie du minerai, en comparaison de la meilleure pra- tique antérieure.
Le réactif libéré est transporté sous forme d'une suspension dans la saumure alcaline à partir du mélangeur 40, en 68, et à partir de la centrifugeu- se 50, en 69. Cette suspension de réactif peut être transférée, par l'intermé- diaire d'un bac régulateur 70 et à l'aide d'une pompe 72, au tuyau de retour 74.
Dans la forme de réalisation préférée de l'installation, on fournit au condition- neur 20 un mélange de cette saumure alcaline avec du réactif libéré, conjointe- ment avec une quantité appropriée d'acide neutralisant, qui peut être dérivé d'un réservoir 76 par un tuyau pourvu d'un robinet approprié 77. Le conditionneur 20 est ainsi alimenté d'une quantité d'acide suffisante pour réduire le pH de la saumure alcaline et du réactif de flottation qu'il contient à environ 7,2 à 7,8.
Cette quantité d'acide est approximativement équivalente à la quantité d'alcali ajoutée en 45. Avec le mode opératoire décrit, une telle neutralisation s'effec- tue en présence de minerai granulaire introduit à partir de la vis d'extraction de saumure 14. Dans ces conditions on constate que le réactif neutralisé réagit d'une manière satisfaisante avec la charge fraîche de minerai, même en présence d'une quantité appréciable d'huile qui, de façon normale, adhère sélectivement aux surfaces de potassium du minerai. Une quantité supplémentaire peut être four- nie à partir d'une source 80, par voie d'un robinet 82, au conditionneur 20, pour compenser toute perte de réactif susceptible de se produire dans le circuit dé- crit.
Ce circuit comprend un transfert du conditionneur 20 au mélangeur 40 sous forme d'une couche revêtant les surfaces de potassium, et un transfert ou retour du mélangeur 40 au conditionneur 20 sous forme d'une suspension inactivée dans une saumure alcaline.
La figure 2 représente schématiquement une installation modifiée qui illustre une autre des nombreuses manières permettant de traiter le réactif li- béré. Pour la clarté du dessin, la portion de l'installation qui correspond à la partie supérieure de la figure 1 n'a pas été représentée sur la figure 2. Le concentré de potassium admis en 34 provient d'une installation de concentration qui peut utiliser tout type approprié de traitement aqueux, par exemple celui dé- crit et représenté dans la partie supérieure de figure 1. Ce concentré, pourvu de son revêtement de réactif, est déshydraté en 36 et traité dans le mélangeur 40, la centrifugeuse 50 et le dessicateur 52 de la même manière que celle décrite au sujet de la figure 1.
Le concentré de potassium sec obtenu en 80 peut alors être soumis à tous traitements supplémentaires désirables ou nécessaires. Le réactif libéré des surfaces en potassium dans le mélangeur 40 par suite du traitement par une ma- tière caustique est obtenu sous forme d'une suspension dans une saumure alcaline en 68 et en 69, comme précédemment décrit. Dans le cas présent, ladite saumure alcaline est transférée dans un bac d'épaississement 94 d'où le réactif est reti- ré par écumage en 96, et l'on recueille la saumure alcaline, sous forme d'une so- lution sensiblement limpide, du fond de ce bac en 98.
Le mélange relativement dense de-réactif et de saumure recueilli en 96 peut alors être rejeté, si on le désire, ou, par exemple, réutilisé après un traitement par l'acide approprié, de la manière déjà décrite-au sujet de la figure 1.
<Desc/Clms Page number 9>
La saumure alcaline propre qu'on obtient en 98 peut être divisée en deux portions, par exemple à l'aide d'un robinet de commande 99. Une de ces por- tions est transférée par un tuyau 100 au tuyau 46a et sert de solution de lavage dans le mélangeur 40 et la turbine centrifuge 50, où elle peut être utilisée en supplément ou en remplacement des solutions de lavage du type décrit au sujet de la figure 1. On notera particulièrement que l'état alcalin de la saumure ainsi obtenue est souhaitable en ce qu'il tend à réduire la quantité d'alcali qui est nécessaire en 44 et qu'il assure le maintien de l'état inactivé du réactif libéré pendant que s'effectue la séparation de ce réactif d'avec le concentré de potâs= sium.
L'autre portion de la saumure propre, obtenue en 98 et qui contient typi- quement tout excès sur la quantité qui est nécessaire pour l'opération de lavage décrite, peut être dirigée, à l'aide du robinet 99, vers le tuyau 104 et le bac 106. On peut neutraliser cette saumure dans le bac 106, par exemple en addition- nant une quantité convenable d'acide provenant d'un réservoir 108 en manoeuvrant un robinet 109. La saumure neutralisée résultante peut être ramenée par la tuyau- terie 110 en vue de son utilisation générale en tout lieu désiré de l'installation, par exemple en 11 (figure 1). Au cours du fonctionnement pratique d'une instal- lation du type décrit, la saumure susceptible d'exiger une telle neutralisation ne représenterait typiquement que 10% environ de la quantité totale de saumure propre reçue en 98 de l'épaississeur 94.
Il s'ensuit que la remise en circula- tion de saumure de lavage recueillie en 98 par la tuyauterie 46a, sans neutrali- sation, permet de réduire fortement la quantité d'acide utilisée.
Bien entendu, un épaississeur tel que 94 pourrait, si on le désire, être introduit dans la tuyauterie 74 de figure 1, et une partie ou la totalité de la saumure alcaline propre résultante pourrait alors être combinée à la saumu- re de lavage arrivant de la pompe 64 de figure 1, en toutes proportions désirées.
<Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to processes which make it possible to separate the constituents of a mixture of mineral particles contained in an aqueous medium from one another by a differential action obtained using one or more reagents. These reagents adhere in various ways to the respective constituents of the mixture, thereby modifying their behavior in said medium.
The main object of the invention is a convenient and economical method for separating from these reactants the particles of the mixture which adhere to them after the desired separation has been effected.
Another object of this invention is to allow the recovery of the reactants in such a form that they can be reused, for example for the purpose of conditioning and separating another charge from the mixture of minerals.
The present invention further provides general cyclic processes which are particularly efficient, convenient and economical and which, as will be apparent from the description which follows, present additional advantages over previously available processes, more particularly when one or more of the constituents of the mineral mixture are soluble in water.
More particularly, the present invention relates to cationic reagents which contain an amino group and other reagents, such as kerosene and other oils, which are ordinarily used to aid their action. Typical of the amine-type reagents are the salts of the primary alkyl amines in which the alkyl radicals are straight chains containing 8 to 22 carbon atoms. Such alkyl amines, which may be wholly saturated or partly unsaturated, are ordinarily prepared from natural mixtures of fatty acids, their exact composition depending on the origin of these materials.
Examples of such reagents are those derived from tallow fatty acids, which typically contain both saturated and unsaturated chains of 16 or 18 carbon atoms; those derived from fatty acids from soybean, which typically contain a higher proportion of unsaturated groups than amines in tallow; and those derived from the fatty acids of coconut oil, which contain a more diverse mixture of chain lengths down to eight carbon atoms, and which are typically substantially saturated.
The salts of such amines, for example their acetates and hydrochlorides, ionize in water, and the long chain cation selectively adheres to mineral surfaces which are characterized by negative surface charges. The resulting amine reagent surface coating, augmented in some cases by one or more secondary reagents, is hydrophobic. If a mixture of minerals is properly conditioned, air bubbles will accumulate on the coated surfaces of the reagent, which decreases the specific weight of the coated particles relative to that of the uncoated components of the mixture.
The actual separation of the conditioned mixture of minerals can be accomplished by any of a number of known operations. Such a separation can, for example, be effected by an actual flotation operation, in water or a saturated solution in which the coated particles predominantly float, while the uncoated particles sink.
According to another example, the constituents can be separated from each other by table-shaking agglomeration, whereby the conditioned aqueous slurry is shaken on a table slightly inclined and provided with oblique stripes, the angle of inclination being such that the uncoated and heavier granules tend to be retained behind the ridges, while the coated granules tend to slide over the ridges: By means of suitable bypass valves the discharged material can be collected under shape of two or more of two
<Desc / Clms Page number 2>
distinct products, at least one of which contains the desired product in appreciable concentration.
In practice, the separation to which a granular mixture is subjected after conditioning it with a suitable reagent can involve a series of relatively complex operations, which sometimes include several stages of flotation. successive, or both flotation separation and table agglomeration separation, screening or other mechanical means. In the description which follows, conditioning agents for such processes will, for convenience, be referred to as "flotation reagents".
The separation thus effected from the constituents of the initial mixture may be either virtually complete or only partial. In many cases, the initial mixture typically comprises certain particles which contain both the desired components and unwanted components of the mixture, so that in practice the gravity separation in aqueous medium cannot be complete. The expression "separation", as it will be used hereinafter, is intended for a partial separation as well as for a complete separation of two, or more than two components, the invention therefore encompassing processes. tions of the kind that are more commonly referred to as "concentration".
Amine-based flotation reagents are used as described to separate the constituents of mixtures of many different types of mineral particles, the primary condition being that the reagent is selectively adsorbed by the surfaces of other minerals. minus one of the constituents of the mixture.
As examples of such a selective adsorption, mention will be made of the coating of feldspathic surfaces preferentially with silica, which allows the separation of a mixture of particles of these minerals; the coating of silica preferentially to phosphate rock, therefore the phosphate typically being collected in the bottom sinking fraction; the coating of the vermiculite preferably with particles of silicate or silica; the coating of mica and silica preferably with beryl ores; coating of potassium chloride preferably with sodium chloride.
For the purposes of clarity and precision, the invention will be described hereinafter, by way of illustration, in its particular application to the production of a potassium concentrate from a sylvinite ore by making use of reagents. amine-based flotation. The salts of the long chain alkylamines are particularly useful as flotation reagents for this purpose, the amine acetate and hydrochloride derived from tallow being examples of such reagents. Such reagents selectively adhere to surfaces of potassium chloride, on which they form a coating which is not wetted by water.
The surfaces of the sodium chloride are not thus coated with the reagent. amine. By means of a suitable conditioning treatment, typically consisting of the agitation of an aqueous slurry of a suitably graded and cleaned sylvinite ore in the presence of the flotation reagent, potassium chloride forms on surfaces. , thus coated, air bubbles which decrease the effective specific weight of the potassium-rich particles of the mixture, while the potassium-poor particles, which are mainly composed of sodium chloride, substantially retain their normal specific weight in the medium aqueous.
In conditioning a sylvinite ore, especially when it contains particles larger than about 0.84mm, it is usually desirable that the applied flotation reagent contains, in combination, an appropriate amine reagent. and an oil, such as crude oil or diesel oil.
It is generally believed that the oil is adsorbed by the amine reagent layer coating the potassium chloride surfaces, so that a more complete and effective water-repellent coating forms on the particles.
<Desc / Clms Page number 3>
nules rich in potassium. The combination of an alkyllamine salt and an oil is an example of how one chemical can be used to aid the action of another chemical. Such a combination of distinct substances can be regarded as constituting a flotation reagent.
In prior practice, a disadvantage of all aqueous separation processes of the type described has been the difficulty in separating the flotation reagent from the particles of the separated product to which said reagent adheres. This drawback was particularly serious in the present case where the separation of the sylvite from the saline component of the sylvinite ore is carried out using an amine flotation reagent which may contain an oil. When the product separated by such a process has been dried at temperatures of the order of 120-176 C, for example, the residual amines with which the particles are coated tend to convert to amides or other organic compounds. having a higher boiling point.
When such organic compounds - and crude oil if present - separate from the particles by distillation, during normal drying they tend to condense on surrounding surfaces, such as the walls of chutes. and downspouts. Although the total concentration of the flotation reagent contained in the product is usually very low (generally less than 0.1%), such deposits accumulate regularly and, ultimately, their mass constitutes a potential fire hazard. In addition, the deposit remaining on the particles tends to plug the openings of the screens which are used to remove fines from the concentrated product.
These difficulties can be overcome by heating the product to about 260-288 ° C, at which temperatures the more volatile oil and other volatile compounds are removed, the remaining tarry residue being converted by carbonization into a soot-like layer. soot. The danger of fire and the risk of blockage of the screens is thereby eliminated, but the resulting dark color of the product may be undesirable. In addition, with each handling of the sooty product, dust is given off and this dusty state is very persistent due to the fact that it cannot be removed by sieving.
In accordance with the present invention, all such disadvantages are economically and conveniently avoided as a result of the flotation reagent being removed from the separated inorganic product while the latter is in a wet state. This is achieved by treating the coated particles with an aqueous alkaline solution. The Applicant has discovered that the effect of this treatment is to release the flotation reagent from the surfaces of the particles.
The released reagent can then be removed, along with the aqueous medium, from the solid particles. The solid concentrate thus obtained is substantially free of reactants and can easily be dried and subjected to any further treatment in any desired manner.
The alkaline solution which is used to subject the flotation reagent adhering to the product to such a treatment can conveniently be obtained by the addition of a suitable amount of an alkali or alkaline earth metal salt ( in the solid state or in the form of an aqueous solution) directly to the wet mineral product, such as it comes from the aqueous separation. For example, sodium or potassium hydroxide or calcium hydroxide can be used for this purpose. It is generally preferred to use, where possible, the hydroxide of a metal already present in the system.
Before adding the alkali, it is preferable that the slurry resulting from the aqueous separation has been partially dehydrated so that it is relatively dense, such slurry may for example contain about 80% solids and 20% aqueous agent. After the addition of the alkaline reagent, the mixture is subjected,
<Desc / Clms Page number 4>
t in any suitable manner, to a thorough mixing action, to complete the reaction. If desired, the reaction can be accelerated by moderate heating, for example to about 82-104 ° C. The flotation reagent released, for example an amine compound or a combination of amine and oil, is usually insoluble in water and gives a suspension in the aqueous component of the mixture.
It is easy to separate this suspension from the mineral product, for example by washing with the aid of additional aqueous agent. This agent is preferably alkaline, but it can be substantially neutral. The mineral product can then be separated from the suspension of the reagent and the aqueous medium in any suitable type of washing and dewatering equipment.
Since the resulting mineral product is substantially free of flotation reagent, it can be dried at normal temperatures, such as 121-149 ° C, without causing the formation of troublesome deposits on adjacent surfaces.
The dry product can easily be subjected to ordinary sieving, for example to remove unwanted fines. In addition, if for some reason it is desirable for the product to be heated to higher temperatures, for example between 260 and 288 C., this can be done without altering the color of the product or causing the generation of dust. undesirable.
In accordance with another feature of the invention, the removal of the flotation reagent layer facilitates washing of the product, which is of particular importance when the mineral product is likely to be contaminated with a material which is soluble. in a suitable aqueous agent. In the case of the production of a potassium concentrate from a sylvinite ore, the concentrated product is usually contaminated with sodium chloride, a significant proportion of which is present in particles mainly composed of chloride. potassium.
By washing such a product with water or an unsaturated solution of the contaminating salt, it had previously been possible to remove a small proportion of the contaminant, but the Applicant has found that the effectiveness of a product can be greatly increased. such washing of the product by removing the flotation reagent before carrying out the washing. This increase in washing efficiency appears to be due to the fact that although the flotation reagent layer preferentially adheres to potassium chloride surfaces, this layer also tends to protect a substantial portion of the surfaces. sodium chloride, especially when the latter consist of small portions almost completely surrounded by potassium chloride.
In view of the increased utility of a washing operation performed on a concentrated product free of float reagent, the detailed manner in which such washing is performed is itself of increased importance. Until now, it has been recommended to subject potassium concentrates from a sylvinite ore to an additional concentration by washing them with a solution substantially free of sodium chloride, but saturated with potassium chloride.
We have found that better results are obtained when the wash solution is initially only partially saturated with potassium chloride. Such a partially saturated solution has the advantage of dissolving the sodium chloride present more rapidly and of dissolving a larger quantity of this salt before being saturated with it. On the other hand, and this is perhaps even more important, the Applicant has found that if the washing solution was initially saturated with potassium chloride it rapidly becomes supersaturated with this salt as the solution dissolves the sodium chloride. , which causes potassium chloride to precipitate in the form of very fine crystals. Handling of such a fine precipitate is often troublesome and results in a fine dust in the final product which must be removed by sieving.
When the washing is carried out using a solution which was initially only partially saturated
<Desc / Clms Page number 5>
Because of potassium chloride there is no risk of the washing solution becoming supersaturated and the supersaturation of the washing solution and the difficulties described are thus completely avoided. The best results are obtained with a washing solution which initially contains at most only about 10% concentrated sodium chloride to saturation and contains about 30% to 70% concentrated potassium chloride to saturation.
In accordance with another feature of this invention, Applicants have found that after the reagent has been separated from the solid concentrate as an aqueous suspension, it can be collected and restored to its usefulness as a reagent. . Such a reactivation of the alkaline reagent recovered can be effected by neutralizing it with any suitable acid, which restores said reagent to its initial property of selectively adhering to one of the elements of the mixture of minerals from which it is contemplated the separation.
Such neutralization of the released reagent - generally in the form of a suspension in alkaline solution - can be effected by the addition of an acid of any suitable type, for example an inorganic acid, such as hydrochloric acids, phosphoric or sulfuric, or an organic acid, such as acetic acid or citric acid. It is usually preferable to use an acid whose anion is already present in the system. An amount of acid sufficient to substantially neutralize the mixture of released reagent and aqueous suspending agent is added, i.e., to reduce the pH of said agent to about 7.2 to 7.8.
Thus, in the present exemplary operation, the tendency of the amine-based flotation reagent to selectively adhere to potassium chloride, rather than sodium chloride, is destroyed by treatment with sodium chloride. using a hydroxide, while this tendency is restored by neutralization with acid. The invention thus offers for the first time the possibility of reusing the same flotation reagent in successive treatment cycles, which results in greater economy of the general installation, this advantage being added to the marked improvement in the end product as mentioned above.
To obtain the maximum efficiency of the reagent reactivated in the presence of an oil, it has been found desirable not to carry out the treatment with the acid which has just been described until the moment when the released reagent is actually found. or largely in the presence of the fresh charge of mineral mixture which is to be packaged. If the alkaline oil and amine suspension of the reagent is neutralized while isolated from the fresh mixture, the reactivated reagent tends to give rise to fatty and thick lumps, the concentration of which can only be increased. by providing heat. This behavior appears to be due to the tendency of the reactivated reagent to adsorb onto itself.
On the other hand, when the concentration is carried out in the presence of a fresh charge of the inorganic mixture, the reactivated agent is adsorbed in a normal manner on one of the components of the mixture and effectively performs the intended function. The loss of the small proportion of reagent which occurs in each work cycle can easily be compensated for by the introduction of an appropriate additional amount of fresh reagent into the conditioning apparatus.
For a more complete understanding of the invention and of its additional objects and advantages, reference will be made to the following description of some examples of apparatus which allow its implementation, but the details of which are however given only as explanatory and in no way limit the scope of this invention.
In the drawing:
Fig. 1 shows schematically and by way of example a plant with the aid of which a sylvinite ore can be processed in accordance with the invention.
<Desc / Clms Page number 6>
Fig. 2 is a variant of the installation of FIG. 1.
As shown in Figure 1, the sylvinite ore is introduced at 10. This ore is mainly composed of potassium chloride, sodium chloride and a relatively small proportion of insoluble clay.
The ore introduced at 10 can be considered to have been suitably graded, for example by sieving after crushing into pieces which pass through a sieve with a 2 mm mesh opening and are retained by a sieve with a 2 mm mesh opening. 0.8 mm. The major part of the clay contained in the ore is separated from said ore by washing with a saturated brine, admitted at 11, in an apparatus of any suitable type, indicated schematically at 12.
The separated clay is removed with the major part of the brine, for example using a worm screw such as that shown schematically at 14.
The ore is then introduced into a conditioner 20, which may, for example, be a rotary mixing drum in which it is treated with a suitable flotation reagent. As already mentioned, this reagent comprises an alkylamine salt having a chain of 8 to 22 carbon atoms, such as the acetate or the amine hydrochloride obtained from tallow, and a oil, such as crude oil. Proportions between 450 and 1800 g of the amine reagent and between 450 and 2270 g of oil, per tonne of ore, can be considered typical in the present type of operation. The ore and the reagent are thoroughly mixed together as a thick slurry in saturated brine, which causes the reagent to adsorb to the surfaces of the potassium chloride.
Air bubbles produced by agitation form on the amine and oil surfaces, as previously described.
The ore is then transferred, at 23, on a ridged table, which is slightly inclined as shown schematically at 24, where it is subjected to a shaking movement. Uncoated sodium chloride tends to be trapped behind the streaks, while being carried along by the flow of liquid along the table, while the particles of potassium chloride, coated with amine and oil, tend to be pulled over the ridges.
Using suitable diversion valves, the material is typically collected in the form of three different products, namely: (1) at 25, in a concentrated potassium chloride, typically containing an amount of potassium corresponding to more than 60% of K2O; (2) at 26, to a mixed product composed of the finest particles of potassium chloride and the coarser particles of sodium chloride, as well as particles which contain a mixture of potassium chloride and sodium chloride; and (3) at 27, in residues mainly composed of sodium chloride but typically containing about 2% K 0.
The average product, indicated at 26, may be subjected to further refining, for example by a treatment carried out in a battery of flotation cells indicated schematically at 30, such treatment usually being carried out after the addition of. a small amount of a foam-forming agent, such as, for example, isocarbinol, arriving from a source indicated at 31 through a tap 33. Such a flotation treatment typically divides The mixture as a floating concentrate indicated at 32, which typically contains about 59% K2O, and heavier residues, indicated at 34, which can contain up to 4% K2O.
The residues 34 are combined with the residues 27 which come from the operation on the inclined table 24 and are transferred to a stockpile or pile 36 or receive another destination. The flotation product received at 32 is combined with the potassium-rich product 25 from the tabletop operation. In past practice, this residual product 34 was dehydrated and dried to give the final product of the operation. This product had disadvantages resulting from the presence of residual flotation reagent, as has been described.
<Desc / Clms Page number 7>
According to the present invention, the combined product obtained at 34 is preferably dehydrated, for example in the dehydration apparatus 136, and then it is transferred to a mixing apparatus indicated at 40. The latter may consist of various detailed structures such as, for example, a turbulent or rotary tumbler of the ball washer type which can for example rotate at a rate of 12 to 16 revolutions per minute. In addition to the preliminary brine removal indicated at 36, mixer 40 receives a thick slurry typically containing less than 20% brine.
Free hydroxide ions are supplied to the thick slurry contained in the mixer 40, for example by the addition of an alkali or alkaline earth metal hydroxide in the form of a concentrated aqueous solution, directly admitted. the mixer, for example from a suitable reservoir 44. The amount of alkali added is adjusted, for example using a tap 45, so that it is sufficient to ensure the release of all or almost all of the amine reagent reaching mixer 40 with the concentrated potassium product 34.
It is easy to determine by tests the most effective and economical quantity of alkali for any particular working condition, taking into account the type of ore and the detailed method of conditioning by flotation of said ore, the quantity of The alkali applied being gradually increased until substantially all of the flotation reagent has been separated from the ore. Usually, about 0.22 to 4.5 kg of sodium or potassium hydroxide per tonne of ore concentrate will give satisfactory results, the amount needed being markedly reduced when the processing is carried out at a moderately high temperature, for example. between 71 and 88 C., rather than at room temperature.
According to a particular example, in the case of a typical sylvinite which comes from the beds or layers of Carlsbad, New-Mexico and which had been conditioned by the addition of 450 g of amine acetate obtained from tallow and of 1800 g of crude oil per tonne of ore, satisfactory separation of the flotation reagent from the potassium concentrate was obtained by adding 1800 g of sodium hydroxide per tonne of concentrate to the contents of the mixer. 40 at room temperature, or by adding 450 g of caustic soda, treating the mixture at 88 C.
After the treatment of the alkaline brine solution in the mixer 40, the potassium concentrate is rinsed with the aid of a brine introduced through the pipe 46. The solid particles are thus partially released from the flotation reagent, which forms typically a suspension in the aqueous phase of the slurry. The mixture can then be transferred through pipe 48 to a suitable apparatus, shown schematically in the form of a centrifugal impeller 50, for further washing and dewatering. The potassium concentrate is in a state substantially free of flotation reagent at the outlet of the turbine 50 and can be transferred directly to a drying apparatus of any suitable type, such as that shown at 52.
The dried product is preferably sieved, as indicated at 54, so that unwanted fines are removed therefrom, and it is then ready to ship, as indicated at 56. The separated fines can be given any desired use or destination.
A particularly effective way of using such fines is to dissolve them, for example in an apparatus of a common type indicated at 60, in water which is admitted at 62, to compensate for the loss of water. removed from the installation. The flow rate of this water arriving by the pipe 62 can be regulated by means of a tap 63, this flow rate having to be such that the resulting solution contains a quantity of potassium chloride which corresponds to a saturation of about 50. %. This solution, the sodium chloride content of which is, for example, less than 10%, is then introduced, for example using a pump 64, into the pipe 46, with a view to its use as washing brine. in the mixer 40. A part of this solution can be transferred through a pipe 47 to the turbine 50, as washing brine.
If necessary, a quantity
<Desc / Clms Page number 8>
Additional brine may be admitted through piping 66 into mixer 40 and centrifuge 50 as washing brine.
As already indicated, we have found that the use of a solution of the type described to effect the washing of the potassium concentrate constitutes a marked improvement in the degree to which it is possible to wash it. increase the potassium concentration of said product. For example, in the type of operation described, the separation of the reagent from the potassium concentrate, followed by washing the concentrate with a brine of the type described, has been found to provide a general increase. of about 3% of the proportion of potassium collected from the ore, compared to previous best practice.
The released reagent is transported as a suspension in alkaline brine from mixer 40, at 68, and from centrifuge 50, at 69. This reagent suspension can be transferred, through the intermediary. diary of a regulating tank 70 and using a pump 72, to the return pipe 74.
In the preferred embodiment of the plant, conditioner 20 is supplied with a mixture of this alkaline brine with liberated reagent, together with an appropriate amount of neutralizing acid, which can be derived from a reservoir 76. by a pipe provided with a suitable tap 77. The conditioner 20 is thus supplied with a sufficient quantity of acid to reduce the pH of the alkaline brine and of the flotation reagent which it contains to approximately 7.2 to 7, 8.
This amount of acid is approximately equivalent to the amount of alkali added at 45. With the procedure described, such neutralization takes place in the presence of granular ore introduced from the brine extraction screw 14. Under these conditions it is found that the neutralized reagent reacts satisfactorily with the fresh load of ore, even in the presence of an appreciable amount of oil which normally selectively adheres to the potassium surfaces of the ore. An additional amount may be supplied from a source 80, through a valve 82, to conditioner 20, to compensate for any loss of reagent which may occur in the circuit described.
This circuit comprises a transfer from the conditioner 20 to the mixer 40 in the form of a layer coating the surfaces of potassium, and a transfer or return from the mixer 40 to the conditioner 20 in the form of an inactivated suspension in an alkaline brine.
Figure 2 shows schematically a modified plant which illustrates another of the many ways of handling the released reagent. For the clarity of the drawing, the portion of the installation which corresponds to the upper part of Figure 1 has not been shown in Figure 2. The potassium concentrate admitted at 34 comes from a concentration plant which can use any suitable type of aqueous treatment, for example that described and shown in the upper part of Figure 1. This concentrate, provided with its reagent coating, is dehydrated at 36 and processed in mixer 40, centrifuge 50 and desiccator 52 in the same manner as that described with regard to Figure 1.
The dry potassium concentrate obtained in 80 can then be subjected to any additional treatments desirable or necessary. The reagent released from the potassium surfaces in mixer 40 as a result of the caustic treatment is obtained as a suspension in alkaline brine at 68 and 69, as previously described. In the present case, said alkaline brine is transferred to a thickening tank 94 from which the reagent is removed by skimming at 96, and the alkaline brine is collected, in the form of a substantially clear solution. , from the bottom of this tank in 98.
The relatively dense mixture of reagent and brine collected in 96 can then be discarded, if desired, or, for example, reused after treatment with the appropriate acid, as already described with reference to Figure 1. .
<Desc / Clms Page number 9>
The clean alkaline brine obtained in 98 can be divided into two portions, for example by means of a control valve 99. One of these portions is transferred through a pipe 100 to the pipe 46a and serves as the solution. washing in the mixer 40 and the centrifugal turbine 50, where it can be used in addition to or as a replacement for the washing solutions of the type described with regard to FIG. 1. It will be noted in particular that the alkaline state of the brine thus obtained is desirable in that it tends to reduce the amount of alkali which is required at 44 and that it ensures that the inactivated state of the released reagent is maintained while the separation of this reagent from the concentrate is effected. potâs = sium.
The other portion of the clean brine, obtained at 98 and which typically contains any excess over the amount which is necessary for the washing operation described, can be directed, using the tap 99, to the pipe 104. and tank 106. This brine can be neutralized in tank 106, for example by adding a suitable amount of acid from tank 108 by operating a valve 109. The resulting neutralized brine can be returned through the pipe. terie 110 for its general use in any desired location of the installation, for example at 11 (Figure 1). In the practical operation of a plant of the type described, the brine likely to require such neutralization would typically only be about 10% of the total amount of clean brine received at 98 from thickener 94.
It follows that the recirculation of the washing brine collected in 98 by the pipe 46a, without neutralization, makes it possible to greatly reduce the quantity of acid used.
Of course, a thickener such as 94 could, if desired, be introduced into the piping 74 of Figure 1, and some or all of the resulting clean alkaline brine could then be combined with the wash brine arriving from. the pump 64 of FIG. 1, in any desired proportions.