CA1323115C - Procede d'enrichissement d'un minerai sulfure - Google Patents

Abstract

Procédé d'enrichissement d'un minerai comportant une pluralité de sulfures métalliques, dans lequel on réalise un broyage humide du minerai, la pulpe obtenue étant ensuite soumise à des opérations de conditionnement puis de flottation, de manière à créer une pluralité de flottés dont chacun est plus riche en l'un des sulfures métalliques que le minerai initial. Selon l'invention, l'opération de broyage s'effectue sous atmosphère protectrice inerte de manière à éviter l'oxydation des surfaces fraîchement créées lors de cette opération tandis que le potentiel redox de la pulpe au cours du conditionnement est maintenu sensiblement constant, de préférence par injection d'azote et/ou de gaz oxydant.

Description

-- 1 t3231 ~5 :
I,a présente invelltioll concerrle un procedé d'enrichlssement d'un munerai comportant ~e pluralité de sulfures metalli~les, dans lequel on r~alise un broyage hulllide du minerai, la pulpe obten~le étant ensuite ~-soumise à des oE~r~tiolls de conditionnen~nt puis de flottation, de manière à créer Ulle pl~alité de flottés dont chacun est plus riche en ^
l'un des sulfures m~talliques que le minerai initial.
Dans son princiE~, la flottation consiste à entraîner, par attachement de bulles de gaz à ]eurs surfaces, certaines particules solides et à pou~oir ainsi les séparer d'autres particules sur lesquelles il n'y a pas accrochage des bulles. Cette operatioJl s'effectuant en présence d'eau, la surface des particules que l'on désire flotter doit être rendue hydrophobe, c'est-à-dire que leur mouillabilite par l'eau doit être reduite. ~ -~
Lorsque la surface des particules que l'on désire flotter n'est pas suffisamment hydrophobe, l'ajout à la solution d'un reactif appele collecteur est effectue en vue de renforcer ce caractère hydrophobe, ce ~ -collecteur s'adsorbant sur certaines surfaces, les rendant ainsi encore plus hydrophobes, c'est-~-dire chassant l'eau, ce qui permet alors aux gaz de s'accrocher à la surface des particules et creer ainsi leur flottation. Le pro~uit flotte etant collecte en haut de la cellule de ~ ~
flottation sous forme d'une usse, on ajoute à la pulpe un agent ~ ~ -moussant qui en permet la stabilisation. , ;~
Dans le da~aine du traitement des minerais sulfures, on recherche une selectivite de separation entre les divers sulfures -~
metalliques contenus dans le n,inerai de départ. Pour obtenir cette selectivite, il est necessaire d'avoir une diff~rence dans le degré de mouillage des composants solides du minerai. Cette difference de ~ -mouillabilite est cre~e ou renforcee par l'addition de divers agents modificateurs : -- agents déprimants qui renforcent le caractère hydrophile de certairs `
constituants du minerai, - ~ --- agents activateurs qui renforcent l'action du collecteur.
L'ensemble des réactifs est en general ajoute dans un bac appelé conditionneur situe en amont des cellules de flottation au cours d'une opération qui porte le nom de conditionnement.
La technique de separation sélective des munerais par conditionnement-flottation s'applique avec efficacité uniquement aux minerais dont les particules ont été broyees suffisamment finement de ' ,.~':'' .

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:

2 t ~ ~ 3 1 ~ 5 facon à libérer les minéraux présents. Au cours de ce broyage pratiqué en général en présence d'une phase liquide et à l'air atmosphérique, des surfaces fraîches sont créées par fragmentation des grains.
Or on a constaté que du fait que ces opérations s'effectuent à l'air atmosphérique, les surfaces fraîchement broyées sont le siège d'un certain nombre de réactions. Sur ces surfaces ainsi modifiées viendront agir les divers réactifs lors des phases de conditionnement et de flottation.
Par exemple, lors de la séparation de sulfures de cuivre - chalcopyrite principalement -de la blende, et bien que la blende ne flotte pas dans les conditions normales de flottation de la chalcopyrite, la formation non contrôlée d'une couche de sulfure de cuivre ~ la surface des grains de blende rend possible la flottation de ceux-ci.
(Phénomène d'activation de la blende). Pour supprimer ces effets, on ajoute à la pulpe des produits "désactivants" qui évitent la formation de la couche superficielle de sulfure de cuivre, par exemple ZnS04, S02, NaCN, S--, chaque "désactivant"
agissant selon un mécanisme particulier. Ceci nécessite donc llemploi de réactifs assez coûteux et pose des problèmes d'environnement.
Le procédé selon l'invention pexmet d'éviter ces inconvénients. Dans ce but, il est caractérisé en ce que l'opération de broyage s'effectue sous atmosphère protectrice inerte de manière à éviter l'oxydation des surfaces fraichement créées lors de cette opération et en ce que le potentiel Redox de la pulpe au cours du conditionnement est maintenu sensiblement constant.
Par exemple, le potentiel Redox est inférieur à - 200 m~ mais supérieur à - 500 mV.

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....

~ 3 L. 3 l t 5 De préférence, le potentiel Redox est maintenu constant par injection d'azote et/ou de gaz oxydant.
L'utilisation d'une atmosphère gazeuse différente de celle de l'air dans le broyeur mais également dans le conditionneur permet d'alimenter les cellules de conditionnement et de flottation en un minerai dont la surface est différente de celle existant lors de la marche conventionnelle à l'air des opérations. Ceci est utilisé pour améliorer la séparation des minerais entre eux.
Un meilleur contrôle des opérations de broyage, conditionnement et de flottation par le biais d'un contrôle plus étroit de l'état d'oxydation des surfaces des minerais est ainsi atteint. Par exemple, le broyage selon l'invention peut donner des particules dont le diamètre d50~ est tel que: 20 microns < d50~ < 200 microns.
Comme avantages de ce procédé, en plus du fait de disposer dans certains cas d'une possibilité
supplémentaire de variation d'un paramètre pouvant permettre des séparations jusque là impossible dans l'état actuel de la technique, on a obtenu une amélioration de la sélectivité de séparation des minerais, une réduction de la consommation des réactifs et donc une diminution des pollutions dues aux rejets liquides.
De préférence, on utilisera des atmosphères inertes au cours du broyage de façon à
~liminer ou à fortement réduire tout phénomène d'oxydation des surfaces fraichement créées lors de cette opération. Ces atmosphères protectrices inertes seront de préférence choisies parmi l'azote, l'argon et l'anhydride carbonique. Lors de l'opération ultérieure de conditionnement, le potentiel Redox des pulpes sera régulé par :. .: .
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: . .~ . -3a ~ X23 t 1 5 ~:

l'injection alternée d'azote et/ou d'oxygène oud'azote et/ou d'un mélange gazeux renfermant de l'oxygène de façon à obtenir les meilleurs conditions pour la sélectivité de séparation des minerais.
Un avantage supplémentaire est la réduction de la consommation des masses de broyage (boulets généralement), par suite d'une réduction de la corrosion.
Dans le cas de la blende, par exemple, bien que la réaction de base de son activation soit une réaction d'échange ionique, la demanderesse pense que des mécanismes d'oxydation en contrôlent le développement par exemple au niveau de la génération des ions cu++ - ceux-ci provenant de la dissolution du cuivre de la chalcopyrite qui est dépendante de l'oxydation de celle-ci.
L'emploi, dans ce cas précis, d'atmosphère contrôlées conduit à une amélioration de la sélectivité de séparation cuivre-zinc tout en réduisant la consommation de réactifs.
D'une manière générale, le procédé selon l'invention consiste, lors du broyage humide du minerai, à maintenir une atmosphère inerte dans le broyeur par injection d'azote. Le cas échéant, cette injection se fera également dans l'eau qui sert à
alimenter la pulpe en vue de la désaérer.
Cet inertage est maintenu pendant le transfert de la pulpe vers le conditionneur. Au cours du conditionnement, le potentiel Redox de la pulpe est maintenu sensiblement constant aux valeurs désirées aux moyens d'ajouts successifs d'azote (visant à faire chuter le potentiel Redox) et d'oxygène - ou d'un gaz oxydant - (visant à le faire croitre). La même conduite peut être adoptée en ce qui concerne la flottation proprement dite.
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1 -~23 1 1 5 ~ : :

Les applications industrielles de l'invention se situent de fa~on générale dans le traiten~lt des minerais sulfurés. Un secteur d'intérêt est tout particulièrem~nt constitué par l'amélioratlon de la sélectivité cuivre-zinc. L'invelltioll collcerne également le traitement des m nerais sulfurés complexes et des sulfurés oxydés, tels que les minerais argentifères ou aurifères à gangue sulfurée. : -L'invention sera mieux camprise à l'aide des exemples de ~ ;~
réalisation suivants, donnés à titre non limitatifs ~
Des essais ont ite effectués au laboratoire sur des mélanges de ~ -m~leraux sulfurés de cuivre (échantillon composé principalement de chalcopyrite avec présence de chalcosine ou de digénite) et de zinc I (sphalérite) avec les modes opératoires décrits ci-dessous.
! Mode op~ratoire du broyag_ :
Dalls un kroyeur à boulets, on broie un mélange de l'échantillon de chalcopyrite (18 grammes), de blende (32 grammes) et de chaux vive (1 gramme) avec du quartz (500 gra~mes environ) en présence de 250 ml d'eau.
¦ La durée de l'operation est de 50 minutes. A l'issue du broyage, on obtient une pulpe dont les solides on un d50 inférieur à 64 i~ et un d80 ;-inferieur à 96 iu. (d50 < 64 iu signifie que 50 % au inC des solides ont un diamètre inferieur à 64 iu et d80 < 96 iu que 80 ~ au moins ont un diamètre inferieur à 96 ~
Mode ~ u conditionnement :
~rès decantation dans le conditionneur, le volume de la pulpe issue du broyeur est ramene à 1 litre.
La pulpe est conditionnée par l'introduction des réactifs suivants à un pH de 8,5 :
collecteur : ethylxanthate de potassium 70 mg/kg -moussant : méthylisobutylcarbinol 2 mg/kg Le temps de conditionnement est fixé à quinze minutes.
Au cours du conditionnement, le potentiel redox est maintenu ~
par régulation ~ une valeur fixe au moyen d'ajouts successifs d'azote et - :
d'oxygène, dans les exemples 2 à 5. Dans l'exemple 1, aucune injection de gaz n'est réalisée. - ;;
- Première flottation Elle est effectuée dans une cellule DE~ER D 12. Au cours de cette ~ ;
?~ ~ii , première flottation, on doit recupérer la chalcopyrite dans le concentre flotté qui est ~creme pendant trois minutes. Le debit de gaz -~ ~t 1`1a~ ~o~W7~3~C~ '~'. ''- ' :^-. . .
:' .: , 5 T323t 15 (exemples 2 à 5 - azote) in jecte dans l'axe de la tul-bine est de 180 l/h. La turbine tourne à ] 200 tours par minute.
- Deuxleme conditio~mement La pulpe est alors activee pdr l'introduction cle O,25 g de CuSC4 - 5 H20 afin de pouvoir faire flotter la blende. La duree d'absorption des ions Cu2+ est fixee à 5 minutes.
On procède alors à Ull deuxi~me conditionnement avec collecteur et moussant identiques au premier conditionnement.
- Deuxième flottation `
Au cours de cette flottation, on doit recuperer essentielle7nent la blende qui a ete activee lors du 2~me conditionnement. Les conditions hydrodynamiques sont identiques à celles de la première flottation.
EXE~;PLE 1 ;' ' ' ' - Broyage à l'air, - Potentiel de pulpe non regule au cours des conditionnements et des flottations, - pH - 8,5 - Ajout de Zn S04 - 500 g.t 1 _ au cours du premier conditionne~ent.

! ! ! !
! !CUIVRE ! ZINC

1 ! ! ! :
! Teneur de depart (%) ! 0,85 ! 2,01 ! 17eneur dans le flotte 1 (~) ! 11,31 !27,37 ! Distributivite dans le flotte 1 (%) !93,77 ! 96,48 ! Teneur dans le flotte 2 (~) ! 0,69 !0,68 ! Distributivite dans le flotte 2 (%) !3,11 ! 1,30 ! _ _ ! I !

On retrouve dans le flotte 1 la m~e proportion Cui~re/Zinc que dans le munerai de depart - aucune separation n'a ete realis~e. Cet essai --;~
dit de reference est caracterise en ce que l'on effectue les differentes - -operations de broyage, conditionnement et flottation à l'air et que l'on ~
ne contrôle pas le potentiel R~dox au cours du conditio mement. ~-Lors du premier conditionnement, on ajoute en plus du ~--collecteur (ethylxanthate de potassium) et de l'agent mou~sant 6 13231 15 :
,, ~ :
(m~thylisobutyl carb~lol) dll sulfate de zinc en grc~nde yuantite (500 g/tonne) de fason à éviter ou supprimer l'activation de la blende.
EXEMæLES 2 ~ 3 - Broyage à l'air, - Potentiel rédox de pulpe régul~ au cours du condition~ement à -350 mV
S.C.E. par injection d'azote et d'oxygène dans la pulpe, - pH = 8,5 Exemple 2 . _ -! ! CUIVRE ! ZINC ~! ~
! _ ! ! `~`
! ! ! ! -! Teneur de depart (%) !1,03 ! 2,20 1 15 ! Teneur dans le flotté 1 (~) ! 8,32 ! 29,72 ! Distrib~ltivite dans le flotte 1 (~) ! 43,65 ! 73,15 ! -! Teneur dans le flotté 2 (%) ! 12,21 ! 15,63 ! Distrikutivite dans le flotte 2 (~) ! 28,62 ! 17,19 ! : :
! _~

On constate une leg~re augn~rltation de la proportion de zinc -dans le flotté 1 par rapport ~u cuivre, avec une proportion inverse dans le flott~ 2.
Exemple 3 ;
., . . ,., , ,., _ . ,,_ _ _, .. _ _ , .....
I ! I ! ``
! ~CUIVRE ~ ZINC

! ! ! !
I Teneur de départ (%) ! 0,96 !2,24 ! -~
I I Teneur dans le flotté 1 (%) ! 11,39 !31,00 I Distributivité dans le flotté 1 (%) ! 76,87 ! 89,64 ! Teneur dans le flotté 2 (%) ! 8,66 !16,46 -! Distributivite dans le flotté 2 (%) !8,67 ! 7,66 !
! _ ! . !

, 1 323 t 1 5 ~ .
Ces essals ont ~te effectues avec bro~age à l'air et controle -du potentiel redox.
Les operations de conditicnnement sont pratiqu~es avec controle de potentiel de pulpe par ajout de gaz N2 et ();~ ainsi qu'avec des ajouts de collecteur (ethylxanthate de potassium) et d'agent Iroussant ~ -(methylisobutylcarbinol) tels que decrlts precedenn~ent. Les operations de flottation sont effectuees avec injection d'azote dans l'axe de turbine. `
La sélectivite esccQnptee de separation du cuivre par rapport au ~
zinc n'a pas ete obtenue. I1 apparaît meme qu'un enrichissement de la ~ -teneur en zinc du flotte 1 a ete realisee. Les distributivit~s du cuivre et du zinc restent toutefois proches l'une de l'autre.
Exemples 4 et 5:
- Broyage sous azote, - Potentiel de pulpe regule au cours du condit~nnement à -350 mV S.C.E.
lS par injection d'azote et d'oxygène, ~-- pH = 8,5 Exemple 4 ,, :' ' . . . : :
2 0 ! ! CUIVRE ! ZINC

!
Teneur de depart (~6) ! 0,91 ! ~,0;~
Teneur dans le flotte 1 (%) ! 8,83 ! 6,70 ! ;
! Distributivite dans le flotte 1 (96) ! 59,81 ! 20,63 !
Teneur dans le flotte 2 (%) ! 7,90 ! 31,12 ! :
Distributivité dans le flotte 2 (%) ! 32,25 ! 57,08 ! ;:
(par rapport à teneur depart ! ! !

On constate que dans les flottes l, un enrichissenent en cuivre a ete realise (le rapport des teneurs Cu/Zn est êgal à 1,3 contre 0,45 ;~
dans le minerai entrant). C~ recupère 60 % environ du cuivre et seulement ~1 % du zinc à ces teneurs dans le concentre 1. On obtient donc ur.e excellente separation des sulfures et de zinc et de cuivre.
.
Ex~nple ~:

: -..- ., .
.

~ 8 1 -~ 2 3 1 1 5 ! ! ! ! ~
! !CUIVRE ! ZINC ! ~-! ! ! !
! Teneur de depart (%) ! 0,96 ! 2,0~
! Teneur dans le flot-te 1 (%) !2~,45 ! 17,70 ! --! Distrikutivlte dans le flotte 1 (~) ! 48,97 ! 17,84 ! ~ -! Teneur dans le flotte 2 (%) !7,46 ! 35,81 ! Distributivlte dans le flotte 2 (~J ! ~1,54 ! 69,99 1 ;-! ! ! ' - -1 0 ''' ' ~'' ~ -'' On constate que l'cn obtient les m~mes avantages que dans l'exenple 4. Les teneurs du concentre 1 sont plus elev~es que dans l'exe~ple 4, le rapport des teneurs Cu/Zn restent voisir,es de 1,3. On -obtient donc ur.e excellente separation des sulfures de zinc et de cuivre. -ZCes essais ont ete effectues avec broyage à l'azote et contrale -~ ~-du potentlel redox. ---Le protocole operatoire est le me^me que dans les exemples ~ et ^~

3 pour les conditionnements et les flottations. Le broyage est par contre effectue sous atmosphère d'azote. ~-' ' '. ~':' ;: :- ' :.' : .''.",'`' ' ,:: - ' -:

Claims (6)

1. Procédé d'enrichissement d'un minerai comportant une pluralité de sulfures métalliques, dans lequel on réalise un broyage humide du minerai, la pulpe obtenue étant ensuite soumise à des opérations de conditionnement puis de flottation, de manière à créer une pluralité de flottés dont chacun est plus riche en l'un des sulfures métalliques que le minerai initial, caractérisé en ce que le potentiel Redox de la pulpe au cours du conditionnement est maintenu sensiblement constant et que l'opération de broyage s'effectue sous atmosphère protectrice inerte de manière à éviter l'oxydation des surfaces fraîchement créées lors de cette opération.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le potentiel Redox est maintenu constant par injection d'azote, de gaz oxydant, ou d'un mélange de ceux-ci.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'atmosphère protectrice inerte est réalisée à
l'aide d'un gaz choisi parmi l'azote, l'argon et l'anhydride carbonique.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le potentiel Redox est inférieur à - 200 mV.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le potentiel Redox est supérieur à - 500 mV.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le broyage donne des particules dont le diamètre d50%
est tel que: 20 microns < d50% < 200 microns.