EP0499769B1

EP0499769B1 - Procédé de concentration gravimétrique dans un bac à piston

Info

Publication number: EP0499769B1
Application number: EP91870029A
Authority: EP
Inventors: Kazadi Mabika
Original assignee: Nzemba Mukamba Kadiata
Current assignee: Nzemba Mukamba Kadiata
Priority date: 1991-02-21
Filing date: 1991-02-21
Publication date: 1997-07-02
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: EP0499769A1

Description

La présente invention est relative à un bac de lavage et à un procédé de traitement de minerai.
La présente invention est relative à un bac de lavage destiné à la séparation de minéraux d'un minerai au moyen d'un liquide en une première phase contenant essentiellement les minéraux ayant une densité inférieure à une densité prédéterminée et en une deuxième phase contenant essentiellement les minéraux ayant une densité supérieure à ladite densité prédéterminée, ledit bac de lavage comprenant (a) un corps sensiblement vertical dans lequel est monté un tamis, de manière à diviser ledit corps en une chambre supérieure et en une chambre inférieure, la chambre supérieure présentant une entrée pour l'alimentation du minerai à traiter et une sortie pour l'évacuation de la première phase, tandis que la chambre inférieure présente une sortie pour l'évacuation de la deuxième phase, et (b) un moyen destiné à créer des pulsations verticales dans ledit liquide et dans ledit minerai.
De tels bacs de lavage sont bien connus pour le traitement de minerai. Dans ces bacs connus, on alimente un mélange eau-minerai à une extrémité du bac et on récupère par une autre extrémité dudit bac un mélange eau-particules de faible densité. La séparation du minerai en particules de faible densité et en particules de haute densité est réalisée au moyen d'un lit filtrant lourd porté par le tamis, ledit lit étant recouvert d'un lit de sable. Dans ce bac, le courant d'eau permet le transport des particules de faible densité d'une extrémité à l'autre du bac, tandis que l'action d'un piston dans la chambre inférieure provoque des pulsations dans le lit et dans le minerai à traiter. Ce piston soumet en fait le lit et ledit minerai, d'une part, à un courant ascendant lorsque le piston est engagé dans la chambre inférieure et, d'autre part, à un courant descendant lorsque ledit piston se retire de la chambre inférieure. Ce piston permet ainsi une séparation du minerai en une phase contenant les minéraux de faible densité et une phase contenant les minéraux de haute densité.
Le mouvement du piston peut être commandé de manière à obtenir un mouvement sinusoïdal, à obtenir un courant ascendant rapide et un courant descendant lent, etc.
La capacité de tels bacs de lavage ou "Jigs" est limitée à environ 3 m³/h de minerai par m² de tamis.
On connaît également, par le brevet US-A-4.310.413, un "jig" ou bac de lavage circulaire. Dans ce bac, l'alimentation du minerai est effectuée au centre du bac au moyen d'une boîte d'alimentation munie de plaques de distribution, tandis que l'évacuation des particules de faible densité est effectuée à la périphérie du bac. Un tel bac de lavage permet le traitement de 6-7 m³ de minerai par heure et par m² de tamis avec un rendement de concentration de l'ordre de 90 %.
On connaît enfin par le brevet US-A-3,273,714 un bac de lavage circulaire dans lequel l'alimentation est effectuée au centre du bac tandis que l'évacuation des particules de faible densité est effectuée à la périphérie du bac. Ce bac de lavage qui est du type décrit au deuxième paragraphe du présent mémoire comporte dans sa chambre supérieure un dispositif comprenant des bras munis de couteaux mis en rotation par un moteur pour créer au moins un sillon dans le minerai situé dans la chambre.
La présente invention a pour objet un bac de lavage permettant le traitement jusqu'à 8 m³, voire plus, de minerai par heure et par m² de tamis avec un rendement de concentration supérieur à 90 %. De plus, le bac de lavage suivant l'invention permet d'obtenir des concentrés de plus grande pureté.
Le bac de lavage selon l'invention qui est du type décrit dans le deuxième paragraphe du présent mémoire présente dans sa chambre supérieure un dispositif pour créer au moins un sillon dans le minerai, ce dispositif comprenant des bras portant des couteaux mis en rotation par un moteur. Ce bac est caractérisé en ce que les bras sont munis sur leur longueur de couteaux, lesdits couteaux étant agencés pour que le sillon creusé par un couteau périphérique est successivement déplacé vers le centre de la chambre par l'action de chacun des couteaux successifs.
Dans une forme de réalisation préférée de ce dispositif, il comprend de 4 à 6 bras, sur la longueur desquels sont répartis des coûteaux triangulaires, le mouvement de rotation des bras et donc desdits coûteaux créant à la surface supérieure du minerai à traiter un sillon qui est successivement déplacé vers le centre de la chambre supérieure.
De façon avantageuse, le tamis est muni, au voisinage du centre de la chambre supérieure, d'une plaque destinée à réduire ou éviter des pulsations verticales dans le minerai situé au voisinage de la sortie pour l'évacuation de la première phase de la chambre supérieure.
Dans une forme particulière de réalisation d'un bac de lavage selon l'invention, la chambre supérieure présente une surface cylindrique dont le rayon correspond sensiblement à la longueur des bras et l'entrée pour l'alimentation de la chambre supérieure en minerai à traiter est située au voisinage de ladite surface, ladite entrée comportant une rampe d'alimentation s'étendant dans une direction sensiblement tangentielle à ladite surface.
La présente invention a encore pour objet un procédé de traitement de minerai au moyen d'un bac de lavage suivant l'invention.
Dans ce procédé, après avoir rempli le bac de lavage avec un liquide tel que de l'eau et après avoir placé un lit de particules tel qu'un lit de sable sur le tamis, on alimente le bac de lavage au moyen d'un mélange liquide-minerai,
de façon simultanée, on soumet ledit minerai à traiter à l'action de pulsations verticales et on crée au moins un sillon dans le minerai à traiter, par exemple à l'aide de coûteaux portés par des bras rotatifs,
on sépare, grâce auxdites pulsations verticales et grâce audit sillon, ledit minerai en une première phase contenant essentiellemnt les minéraux ayant une densité inférieure à une densité prédéterminée et en une deuxième phase contenant essentiellement les minéraux ayant une densité supérieure à ladite densité prédéterminée, et
on récupère ladite deuxième phase dans la chambre inférieure du bac de lavage.
Selon l'invention, on soumet le minerai à traiter à l'action de couteaux portés par des bras rotatifs, le couteau peripherique créant à la surface supérieure du minerai à traiter un sillon qui est successivement déplacé par l'action de chacun des couteaux successifs vers le centre de la chambre supérieure.
Selon une autre particularité du procédé, on ajoute au minerai à traiter au moins un traceur dont la densité est voisine de la densité prédéterminée de séparation et on détecte la présence dudit ou desdits traceurs dans la première phase, de manière à déterminer un moment où on arrête le fonctionnement du bac de lavage et où on récupère les minéraux contenus dans ledit bac.
D'autres particularités et détails d'un bac de lavage suivant l'invention et d'un procédé suivant l'invention ressortiront de la description détaillée suivante dans laquelle il est fait référence aux dessins ci-annexés.
Dans ces dessins :

la figure 1 est une vue en coupe d'un bac de lavage suivant l'invention ;
la figure 2 est une vue de dessus du bac de lavage montré à la figure 1, et
les figures 3 et 4 sont des vues de dessus et de côté d'un bras rotatif du bac de lavage.

Le bac de lavage ou "jig" représenté à titre d'exemple uniquement à la figure 1 comprend :

un corps sensiblement vertical 1 ;
un tamis 2 monté dans ledit corps 1, ce tamis 2 divisant ledit corps 1 en une chambre cylindrique supérieure 3 et en une chambre inférieure 4 en forme d'entonnoir ;
une entrée 5 pour alimenter la chambre supérieure en minerai à traiter ;
une sortie 6 pour évacuer une première phase de minerai, cette phase contenant essentiellement les minéraux ayant une densité inférieure a une densité prédéterminée ;
une sortie 7 pour récupérer une deuxième phase de minerai, cette phase contenant essentiellement les minéraux ayant une densité supérieure à ladite densité prédéterminée ;
un moyen 8 destiné à créer des pulsations verticales dans le minerai à traiter, et
un dispositif 9 destiné à créer au moins un sillon dans le minerai situé dans la chambre supérieure 3.

La séparation du minerai à traiter dans lesdites deux phases est réalisée,
d'une part, grâce à un liquide tel que de l'eau présent au moins dans la chambre inférieure 4, ledit liquide étant soumis à des pulsations par un moyen 8 connu en soi, tel qu'un plongeur engagé dans la chambre inférieure, etc., et,
d'autre part, grâce a un moteur 10 entraînant en rotation des bras 11 munis sur leur longueur de coûteaux 12. Le sillon 13 creusé par un couteau peripherique est successivement déplacé vers le centre de la chambre supérieure (voir figure 2).
Le moyen 8 utilisé pour créer des pulsations verticales dans le minerai à traiter dans le bac de lavage représenté à la figure 1 est constitué d'une pièce 15 mobile par rapport au fond de la chambre inférieure 4, cette pièce 15 prolongeant ladite chambre 4 de sorte que le déplacement de ladite pièce 15 permet d'accroître ou de diminuer le volume total de la chambre inférieure 4 et de la pièce 15 et permet dès lors de créer une succion d'eau à travers le tamis 2 ou un refoulement d'eau dans la chambre supérieure 3.
Le déplacement D de la pièce 15 peut, de préférence, être réalisé par des vérins 16, mais aurait très bien pu être réalisé au moyen d'un système de came ou de tout autre système connu.
La pièce 15 est prolongée à sa partie inférieure par un conduit 16 muni d'une vanne 17, ledit conduit 16 permettant la récupération de la deuxième phase.
Dans le bac de lavage représenté a titre d'exemple uniquement, le minerai à traiter situé dans la chambre supérieure 3 est soumis par les coûteaux 12 des bras à une force centripète, de sorte que la sortie ou l'évacuation de la première phase est réalisée grâce à un entonnoir 18 adjacent du centre C de ladite chambre 3 (ou de l'axe de rotation A-A des bras), tandis que l'entrée ou l'alimentation en minerai et liquide est réalisée au moyen d'une rampe inclinée 19 s'étendant dans une direction sensiblement tangentielle à la surface cylindrique 20 de la chambre 3. Ladite rampe est donc située par rapport au centre à une distance sensiblement égale à la longueur L d'un bras.
Le tamis 2 est muni, au voisinage du centre C de la chambre supérieure 3 (évacuation de la première phase), d'une plaque 21 destinée à réduire ou éviter des pulsations verticales dans le minerai situé au voisinage de la sortie de la première phase de la chambre supérieure 3.
Aux figures 3 et 4 est représenté un des six bras 11 entraîné en rotation par le moteur 10 dans le bac de lavage montré aux figures 1 et 2.
Le bras 11 comporte quatre coûteaux 12 qui s'étendent dans une direction perpendiculaire audit bras, lesdits coûteaux ayant une section transversale triangulaire. Une face 22 desdits coûteaux tournée vers la surface 20 de la chambre supérieure 3 est inclinée par rapport à un plan perpendiculaire γ au bras 11. L'inclinaison α de cette face 22 est de l'ordre de ± 30°.
Les bras 11 sont constitués d'une cornière présentant une série d'orifices livrant passage à une pièce de liaison filetée 27 solidaire d'un guide 28 dans lequel est engagé un coûteau 12. Le serrage d'un boulon 29 sur la pièce de liaison 27 rapproche le guide 28 du bras 11 (flèche P) et provoque un serrage du coûteau 12 contre les ailes 30 du bras 11.
Un procédé de traitement de minerai suivant l'invention au moyen du bac de lavage décrit ci-dessus comprend les étapes suivantes :

1. On remplit le bac de lavage avec de l'eau.
2. On dépose sur le tamis 2 un lit de sable.
3. On introduit, via la rampe 19, un mélange d'eau, minerai à traiter, sable dans la chambre supérieure 3 du bac de lavage.

Lors de cette introduction de minerai, on soumet le lit de sable et le minerai à traiter à des pulsations verticales grâce au déplacement de la pièce 15 et à une force centripète grâce à la rotation des coûteaux 12. On sépare ainsi le minerai en une première phase contenant essentiellement les minéraux ayant une densité inférieure à une densité prédéterminée et en une deuxième phase contenant essentiellement les minéraux ayant une densité supérieure à ladite densité prédéterminée ou densité de coupure. La première phase est évacuée par l'entonnoir 18 et est amenée par le conduit 23 dans une unité de criblage.
La vitesse de rotation des bras d'une longueur d'environ 1 m était de 17 tours/minute.
De façon avantageuse, on a ajouté au mélange eau-minerai-sable des traceurs ou particules de densité déterminée, tels que des particules radioactives dopées ferromagnétiquement. Au moyen d'un détecteur Geiger placé au voisinage de l'évacuation des particules de densité inférieure à une densité prédéterminée, on a déterminé le moment pour lequel le fonctionnement du bac de lavage devait être arrêté. Dans le cas d'un minerai diamantifère, on a évacué les particules de densité inférieure à environ 2,85 et on a détecté des traceurs d'une densité de 3 pour déterminer l'arrêt du bac de lavage.
Par l'entonnoir 18, on a évacué en même temps que les minéraux de faible densité une partie du sable, que l'on a récupéré par criblage, ledit sable étant alors recyclé par une pompe au bac de lavage.
Par le conduit 16, on a évacué la phase contenant les minéraux de densité supérieure à la densité prédéterminée (concentré de diamants). On a fait pivoter des trappes dont est pourvu le tamis 2 pour récupérer les particules situées dans la chambre supérieure.
Le bac de lavage et le procédé suivant l'invention conviennent pour le traitement de minerai diamantifère mais peuvent également être utilisés pour le traitement d'autres minerais.
L'utilisation de traceurs dopés ferromagnétiquement permet de les récupérer aisément au moyen d'un dispositif magnétique.

Claims

Bac de lavage destiné à la séparation de minéraux d'un minerai au moyen d'un liquide en une première phase contenant essentiellement les minéraux ayant une densité inférieure à une densité prédéterminée et en une deuxième phase contenant essentiellement les minéraux ayant une densité supérieure à ladite densité prédéterminée, ledit bac de lavage comprenant (a) un corps (1) sensiblement vertical dans lequel est monté un tamis (2) de manière à diviser ledit corps (1) en une chambre supérieure (3) et en une chambre inférieure (4), la chambre supérieure (3) présentant une entrée (5) pour l'alimentation du minerai à traiter et une sortie (6) pour l'évacuation de la première phase, tandis que la chambre (4) présente une sortie (7) pour l'évacuation de la deuxième phase, et (b) un moyen (8) destiné à créer des pulsations verticales dans ledit liquide et dans ledit minerai, la chambre supérieure (3) étant munie d'un dispositif (9) destiné à créer au moins un sillon (13) dans le minerai situé dans la chambre (3), ledit dispositif comprenant des bras portant des couteaux mis en rotation par un moteur, caractérisé en ce que les bras (11) sont munis sur leur longueur de couteaux (12), les dits couteaux étant agencés pour que le sillon (13) creusé par un couteau périphérique est successivement déplacé vers le centre (C) de le chambre par l'action de chacun des couteaux successifs.
Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (9) comprend de 4 à 6 bras (11), sur la longueur (L) desquels sont répartis des couteaux triangulaires (12), de manière à ce que par le mouvement de rotation (R) des bras (11) et donc desdits couteaux (12), un sillon (13) en forme de spirale dont les courbes s'éloignent du centre (C) de la chambre supérieure (3) en tournant dans un sens opposé au sens de rotation (R) des bras (11) soit créé à la surface supérieure du minerai à traiter.
Bac de lavage suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit dispositif (9) comprend une sortie (6) pour l'évacuation de la première phase de la chambre supérieure (3) adjacente du centre (5) et une entrée pour l'alimentation du minerai à traiter dans la chambre supérieure (3) située par rapport audit centre (C) à une distance sensiblement égale à la longueur (L) d'un bras (11).
Bac de lavage suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au voisinage du centre (C) de la chambre supérieure (3), le tamis (2) est muni d'une plaque (21) destinée à réduire ou éviter des pulsations verticales dans le minerai situé au voisinage de la sortie (6) pour l'évacuation de la première phase de la chambre supérieure (3).
Bac de lavage suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la chambre supérieure (3) présente une surface cylindrique (20) dont le rayon correspond sensiblement à la longueur (L) des bras (11) et en ce que l'entrée (5) pour l'alimentation en minerai à traiter est située au voisinage de ladite surface (20), ladite entrée (5) comportant une rampe (19) d'alimentation s'étendant dans une direction sensiblement tangentielle à ladite surface (20).
Procédé de traitement de minerai au moyen d'un bac de lavage en particulier suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel après avoir rempli un bac de lavage avec un liquide tel que de l'eau et après avoir placé un lit de particules, tel qu'un lit de sable, sur un tamis divisant le bac en une chambre supérieure (3) et une chambre inférieure (4), on alimente la chambre supérieure (3) du bac de lavage d'un mélange liquide-minerai,
de façon simultanée on soumet ledit minerai à traiter dans la chambre supérieure à l'action de pulsations verticales et on crée au moins un sillon dans le minerai à traiter,
on sépare, grâce auxdites pulsations verticales et grâce audit sillon, le minerai en une première phase contenant essentiellement les minéraux ayant une densité inférieure à une densité prédéterminée et en une deuxième phase contenant essentiellement les minéraux ayant une densité supérieure à ladite densité prédéterminée, et dans lequel
on récupère ladite deuxième phase dans la chambre inférieure (4) au bac de lavage,
caractérisé en ce qu'on soumet le minerai à traiter à l'action de couteaux (12) portés par des bras rotatifs (11), le couteau peripherique créant à la surface supérieure du minerai à traiter un sillon qui est successivement déplacé par l'action de chacun des couteaux successifs vers le centre (C) de la chambre supérieure (3).
Procédé de traitement suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'on alimente le bac de lavage en minerai à traiter au voisinage de la surface cylindrique (20) de la chambre supérieure (3) du bac de lavage et en ce qu'on évacue ladite première phase au voisinage du centre (C) de ladite chambre supérieure (3).
Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'on atténue ou évite de soumettre le minerai situé au voisinage du centre (C) de la chambre supérieure (3) à l'action de pulsations verticales.
Procédé suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'on ajoute au minerai à traiter au moins un tracteur dont la densité est voisine de la densité prédéterminée de séparation et en ce qu'on détecte la présence dudit ou desdits traceurs dans la première phase, de manière à déterminer un moment où on arrête le fonctionnement du bac de lavage et/ou on récupère des minéraux contenus dans ledit bac.