EP3801811A2 - Contrôle de la sédimentation d'un dérivé minier - Google Patents

Contrôle de la sédimentation d'un dérivé minier

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Publication number
EP3801811A2
EP3801811A2 EP19737157.8A EP19737157A EP3801811A2 EP 3801811 A2 EP3801811 A2 EP 3801811A2 EP 19737157 A EP19737157 A EP 19737157A EP 3801811 A2 EP3801811 A2 EP 3801811A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
weight
less
suspension
metal
acid
Prior art date
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Pending
Application number
EP19737157.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Mehdi Bouzid
Benoît MAGNY
Jacques Mongoin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Coatex SAS
Original Assignee
Coatex SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Coatex SAS filed Critical Coatex SAS
Publication of EP3801811A2 publication Critical patent/EP3801811A2/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/01—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation using flocculating agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D3/00—Differential sedimentation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D3/00—Differential sedimentation
    • B03D3/06—Flocculation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/14—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening with addition of chemical agents
    • C02F11/147—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening with addition of chemical agents using organic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/10—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from quarries or from mining activities
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/09—Viscosity
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the sedimentation of an aqueous mineral suspension of a mining derivative by gravimetric concentration of the aqueous suspension in the presence of a flocculation agent and a polymer (P) of molecular weight Mw measured by GPC ranging from 2,000 to 20,000 g / mol prepared by at least one radical polymerization reaction of at least one anionic monomer (M).
  • the invention also relates to the suspension produced whose Brookfield viscosity is less than 1800 mPa.s or the flow threshold is less than 80 Pa.
  • the method according to the invention is implemented during a mining process for mining at least one mining deposit.
  • These mining processes generally make it possible to obtain at least one metal to be valorized from a metallic ore.
  • the metallic ore also includes a residue of this metallic ore.
  • Mining processes are usually carried out using water as a carrier for the treatment or transport of solids.
  • the mining derivative is therefore usually an aqueous mining derivative.
  • the fraction of the metal ore to be upgraded is a metal or several metals or a derivative of a metal or a derivative of several metals.
  • the aqueous metal ore residue thus results from at least one step of separating the metal to be upgraded or a derivative of the metal to be valorized from a metal ore, in particular from a metal ore produced by mineral extraction.
  • an essential step consists in adding at least one polymer (P) in an aqueous mining derivative.
  • P polymer
  • This step therefore concerns the treatment of a mining derivative. It can also concern the treatment of the metallic ore which is to be valorized.
  • This step is therefore generally implemented in a mining process comprising different stages of treatment of the metal ore, metal or metal derivative for recovery or treatment of the metal ore residue.
  • the mining processes comprise several stages of treatment of the metallic ore, several stages of treatment of the metal to be valorized or treatment of the metal derivative to be valorized as well as several stages of treatment of the metal ore residue.
  • a mining process comprises one or more of the following steps:
  • concentration of the residue of metal ore or of the metal to be valorised or of a derivative of the metal to be valorised for example by filtration, by sedimentation, by gravity, by use of a thickener, by flocculation,
  • Methods are known for preparing an aqueous mineral suspension from an aqueous mining derivative, in particular such methods used during the treatment, transport or storage of such a derivative.
  • EP 2686275 discloses a method for controlling the rheology of an aqueous dispersion which comprises adding a natural polymer and then adding a synthetic polymer to the aqueous system.
  • EP 1976613 relates to the concentration of an aqueous suspension of solid particles by adding a flocculant organic polymer and an agent selected from the group consisting of radical agents, oxidizing agents, enzymes and radiation.
  • EP 2771289 also relates to the concentration of an aqueous suspension of solid particles by introduction of a flocculant organic polymer and the addition of an agent system comprising an oxidizing agent and a control agent.
  • WO 2014-019993 describes a method for concentrating an aqueous suspension of solid particles by adding a flocculant organic polymer and an active agent chosen from radical agents, oxidizing agents and reducing agents.
  • the known suspensions In order to make them manipulable, the known suspensions generally have a reduced concentration of solids. In fact, the addition of water can make it possible to lower the viscosity or the yield point of these suspensions.
  • Compatibility with the various constituents of the aqueous mineral suspensions prepared from an aqueous mining derivative is also an important property to be investigated, in particular the compatibility with a flocculating agent that can be used to treat the aqueous mining derivative, especially the compatibility with a polyacrylamide or with a polyacrylamide derivative.
  • control of the viscosity of aqueous mineral suspensions prepared from a mining derivative is important, in particular for their pumping, to facilitate their agitation or for their transport.
  • aqueous mineral suspensions prepared from an aqueous mining derivative it is important to be able to control the behavior of aqueous mineral suspensions prepared from an aqueous mining derivative in order to avoid problems within processing, storage or transport facilities. Indeed, these facilities can be damaged, blocked or clogged in the event of drift or lack of control of the viscosity, the flow threshold or sedimentation of an aqueous mineral suspension prepared from an aqueous mining derivative.
  • the method according to the invention makes it possible to provide a solution to all or part of the problems of the methods for controlling the sedimentation of an aqueous mineral suspension from an aqueous mining derivative of the state of the art.
  • the invention provides a method for controlling the sedimentation of an aqueous mineral suspension comprising at least one flocculation agent and whose solids content is greater than 10% by weight of the suspension, chosen from:
  • the method according to the invention makes it possible to control the sedimentation of an aqueous mineral suspension whose solids concentration is greater than 10% by weight of the suspension, the rheology of the suspension prepared for a solids concentration is greater than 10 % by weight or greater than 15% by weight of the suspension.
  • the suspension prepared according to the method according to the invention has a solids concentration of less than 20% by weight or less than 30% by weight or even less than 35% by weight or even less than 40% by weight. or 50% by weight.
  • the suspension prepared according to the method according to the invention has a dry matter concentration ranging from 10 to 50% by weight or from 10 to 40% by weight or from 10 to 35% by weight or from 10 to 30% by weight. % by weight or 10 to 20% by weight or alternatively from 15 to 50% by weight or from 15 to 40% by weight or from 15 to 35% by weight or from 15 to 30% by weight or from 15 to 20% by weight % by weight, or alternatively from 20 to 50% by weight or from 20 to 40% by weight or from 20 to 35% by weight or from 20 to 30% by weight.
  • the method according to the invention comprises the gravimetric concentration of the aqueous suspension.
  • this gravimetric concentration of the aqueous suspension comprises the separation of a supernatant phase and a sediment bed.
  • these two phases constituting these two fractions of the aqueous suspension differ essentially by their difference in concentration of dry matter.
  • the gravimetric concentration of the aqueous suspension comprises the separation of a supernatant phase whose solids content is less than 5% by weight. In a preferred manner according to the invention, the gravimetric concentration of the aqueous suspension comprises the separation of a bed of sediment with a dry matter concentration greater than 40% by weight.
  • the gravimetric concentration of the aqueous suspension comprises the separation of a supernatant phase having a dry matter concentration of less than 5% by weight and a sediment bed whose concentration of material dry is greater than 40% by weight.
  • the supernatant phase and the sediment bed have different rheological properties.
  • the sediment bed has particular rheological properties.
  • the method according to the invention makes it possible to control other essential properties of the aqueous suspension prepared.
  • This method thus makes it possible to control both the Brookfield viscosity and the flow threshold of the prepared suspension, in particular the sediment bed.
  • the concentration by gravimetry of the aqueous suspension comprises the separation of a supernatant phase and a bed of sediment which has:
  • Brookfield viscosity measured at 100 rpm and at 25 ° C., of less than 1800 mPa.s or
  • Brookfield viscosity measured at 100 rpm and at 25 ° C., of less than 1800 mPa.s and a flow threshold measured at a temperature of 25 ° C. by means of an imposed stress rheometer equipped with a finned mobile, for a particular torque, less than 80 Pa.
  • the flow threshold which characterizes the flow resistance, is measured on a sample of an aqueous mineral suspension, in particular an aqueous metal ore residue.
  • the flow threshold is the stress that must be applied to a suspension in order to cause its flow. If the stress is insufficient, the suspension elastically deforms while if the stress is sufficient, the suspension can flow in the manner of a liquid.
  • the flow threshold expressed in Pascal (Pa) is measured at a temperature of 25 ° C. by means of an imposed constraint Brookfield DV3T rheometer equipped with a suitable finned wheel. Without destroying the underlying structure, the finned mobile is immersed in the material to the first immersion mark. After a waiting time of 5 min, the measurement is carried out without pre-shearing at the speed of 0.5 rpm. This relatively low speed is preferred in order to minimize the inertial effects of the finned mobile.
  • the variation of the torsion torque measured by the apparatus to maintain a rotational speed of 0.5 rpm is monitored as a function of time. The value of the limit
  • the flow rate or threshold of flow of the aqueous residue is indicated by the apparatus when this variation becomes zero.
  • the flow threshold is measured at a temperature of 25 ° C by means of an imposed stress rheometer equipped with a finned wheel for a particular torsion torque.
  • the sediment bed has a yield point less than 70 Pa or less than 60 Pa, more preferably less than 50 Pa or less than 40 Pa, much more preferably less than 30 Pa or less than 30 Pa. 20 Pa.
  • the sediment bed has a yield point greater than 10 Pa, preferably greater than 12 Pa, much more preferably greater than 15 Pa.
  • the sediment bed has a yield point greater than 10 Pa, more preferably greater than 12 Pa, much more preferably greater than 15 Pa and less than 70 Pa or less than 60 Pa, more preferably less than 50 Pa or less than 40 Pa, much more preferably less than 30 Pa or less than 20 Pa.
  • the Brookfield viscosity is measured at 100 rpm and at 25 ° C, for example by means of a Brookfield DV3T rheometer.
  • the Brookfield viscosity of the suspension prepared is generally less than 1800 mPa.s.
  • the method according to the invention makes it possible to prepare a suspension which has a viscosity of less than 1500 mPa.s or less than 1200 mPa.s. More preferably, the viscosity is less than 1000 mPa.s or less than 900 mPa.s. More preferably, the viscosity is less than 800 mPa.s or less than 700 mPa.s, or even less than 500 mPa.s.
  • the amount of polymer (P) used can vary quite widely.
  • the suspension prepared comprises from 0.01 to 2% by weight or from 0.01 to 1.8% or else from 0.01 to 1.5% of polymer (P) (dry on dry relative to the ore residue). More preferably, the suspension prepared comprises from 0.01 to 1.2% or from 0.01 to 1% or from 0.02 to 0.8%, or from 0.03 to 0.5% or else from 0, 04 to 0.25% or 0.04 to 0.15% by weight of polymer (P) (dry on dry relative to the ore residue).
  • the method according to the invention can implement one or more polymers (P).
  • the suspension prepared then comprises one, two or three different polymers (P).
  • the method according to the invention may also comprise the addition addition of at least one compound selected from a lignosulfonate derivative, a silicate, an unmodified polysaccharide and a modified polysaccharide.
  • the method according to the invention comprises the addition to an aqueous residue of metal ore of at least one polymer (P).
  • the metal ore is not an aluminum ore.
  • the metal ore is selected from lithium ore, strontium, lanthanides, actinides, uranium, rare earths, titanium, zirconium, vanadium, niobium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, cobalt , rhodium, iridium, nickel, palladium, platinum, copper, silver, gold, zinc, cadmium, tin, lead.
  • the metal ore is selected from uranium ore, molybdenum, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, silver, gold. More preferably, it is a copper ore. It can also be a derivative of several metals to be valued including copper, zinc and cobalt.
  • the metallic ore comprises at least one metal or at least one metal derivative for recovery obtained by separating all or part of the residue from the metal ore.
  • the metallic ore comprises a metal oxide, a metal sulphide or a metal carbonate.
  • the metal ore residue may comprise some residual amount of metal.
  • the metal ore residue may comprise a residual amount of metal less than 2,000 g per tonne (dry / dry) based on the amount of metal ore residue.
  • This amount of metal within the metal ore residue can generally range from 10 to 2,000 g per tonne (dry / dry) or from 10 to 1,000 g per tonne (dry / dry), based on the amount of residue of metallic ore.
  • the polymer (P) may be added during one or more steps of the mining process comprising the gravimetric concentration of the aqueous suspension.
  • the gravimetric concentration of the suspension is carried out by means of at least one device chosen from a conventional thickener, a high-density thickener and a high-performance thickener.
  • the addition of the polymer (P) is carried out before the gravimetric concentration of the suspension or during the gravimetric concentration of the suspension.
  • the addition of the polymer (P) is carried out at the same time as the addition of the flocculating agent, thus carried out simultaneously with the addition flocculating agent. Also more preferably according to the invention, the addition of the polymer (P) is carried out during the gravimetric concentration of the suspension and simultaneously with the addition of the flocculating agent.
  • the addition of the polymer (P) is carried out at the same place as the addition of the flocculating agent, thus carried out parallel to the addition of the flocculating agent. Also more preferably according to the invention, the addition of the polymer (P) is carried out during the gravimetric concentration of the suspension and in parallel with the addition of the flocculating agent.
  • the method according to the invention implements at least one particular polymer (P). It is prepared by a polymerization reaction in the presence of at least one radical-generating compound chosen from hydrogen peroxide, benzoyl peroxide, acetyl peroxide, lauryl peroxide, tert-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, ammonium persulfate, a persulfate of alkali metal, preferably sodium persulfate or potassium persulfate, an azo compound, such as 2,2'-azobis (2- (4,5-dihydroimidazolyl) propane, 2,2'-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride) , diazo-valero-nitrile, 4,4'-azobis (4-cyanovaleric), AZDN or 2,2'-azo-bis-isobutyronitrile, and combinations or combinations thereof with an ion selected from Fe 11 , Fe m , Cu 1 , Cu 11 and mixtures thereof
  • the polymerization reaction can also be carried out in the presence of at least one compound comprising phosphorus at the oxidation state I, preferably a compound chosen from hypophosphorous acid (H 3 PO 2 ) and a derivative of hypophosphorous acid (H 3 PO 2 ), preferably a compound comprising at least one hypophosphite ion (H 2 PO 2 ), more preferably a compound chosen from sodium hypophosphite (H 2 PO 2 Na), potassium hypophosphite (H 2 PO 2 K), calcium hypophosphite ([H 2 PO 2 ] 2 Ca) and mixtures thereof.
  • a compound chosen from hypophosphorous acid (H 3 PO 2 ) and a derivative of hypophosphorous acid (H 3 PO 2 ) preferably a compound comprising at least one hypophosphite ion (H 2 PO 2 ), more preferably a compound chosen from sodium hypophosphite (H 2 PO 2 Na), potassium hypophosphite (H 2 PO 2 K), calcium hypophosphite (
  • the polymerization reaction may be carried out in the presence of at least one compound comprising phosphorus at oxidation level III, preferably a compound chosen from phosphorous acid and a phosphorous acid derivative, more preferably a compound comprising at least one phosphite ion, especially a compound selected from sodium phosphite, calcium phosphite, potassium phosphite, ammonium phosphite and combinations thereof.
  • at least one compound comprising phosphorus at oxidation level III preferably a compound chosen from phosphorous acid and a phosphorous acid derivative, more preferably a compound comprising at least one phosphite ion, especially a compound selected from sodium phosphite, calcium phosphite, potassium phosphite, ammonium phosphite and combinations thereof.
  • the polymerization reaction can also be carried out also in the presence of at least one compound comprising a bisulfite ion, preferably a chosen compound among ammonium bisulfite, an alkali metal bisulfite, especially sodium bisulfite, potassium bisulfite, calcium bisulfite, magnesium bisulfite and combinations thereof.
  • the polymerization reaction may also be carried out in the presence of from 0.05 to 5% by weight, relative to the total amount of monomers, of at least one compound chosen from a xanthate derivative, a mercaptan compound and a formula (I):
  • X is independently H, Na or K and
  • R is independently a C 1 -C 6 -alkyl group, preferably a methyl group, in particular a compound of formula (I) which is disodium trithiocarbonate diisopropionate (DPTTC).
  • DPTTC disodium trithiocarbonate diisopropionate
  • the polymerization reaction is carried out at a temperature above 50 ° C.
  • the polymerization reaction is carried out at a temperature ranging from 50 to 98 ° C or from 50 to 95 ° C or from 50 to 85 ° C.
  • a higher temperature especially greater than 100 ° C, can be implemented by adjusting the pressure of the reaction medium to prevent evaporation.
  • the polymerization reaction is carried out in water.
  • a solvent alone or in a mixture with water, in particular an alcoholic solvent, in particular isopropyl alcohol. More preferably, it is carried out in water.
  • the polymer (P) used according to the invention has a molecular weight Mw measured by GPC ranging from 2200 to 10 000 g / mol.
  • the polymer (P) used according to the invention has a molecular weight Mw ranging from 2,400 to 9,500 g / mol or from 2,400 to 8,000 g / mol, more preferably from 2,400 to 6,500 g / mol. g / mol.
  • the polymer (P) used according to the invention is therefore not a flocculation agent.
  • the molecular weight Mw is determined by Steric Exclusion Chromatography (CES) or in English "Gel Permeation Chromatography” (GPC).
  • CES Steric Exclusion Chromatography
  • GPC Gel Permeation Chromatography
  • This technique uses a Waters liquid chromatography apparatus equipped with a detector.
  • This detector is a Waters refractometric concentration detector.
  • This liquid chromatography apparatus is equipped with a column steric exclusion in order to separate the different molecular weights of the copolymers studied.
  • the liquid elution phase is an aqueous phase adjusted to pH 9.00 using 1 N sodium hydroxide containing 0.05 M NaHCO 3 , 0.1 M NaNO 3 , 0.02 M triethanolamine and 0.03% of NaN 3 .
  • the copolymer solution is diluted to 0.9% dry in the solubilization solvent of the CES, which corresponds to the liquid phase of elution of the CES, to which 0.04% of dimethylformamide which is added is added. the role of flow marker or internal standard. Then, it is filtered at 0.2 ⁇ m. 100 ⁇ l are then injected into the chromatography apparatus (eluent: an aqueous phase adjusted to pH 9.00 with 1N sodium hydroxide containing 0.05 M NaHCO 3 , 0.1 M NaNO 3 , 0.02 M of trietanolamine and 0.03% NaN 3 ).
  • the liquid chromatography apparatus contains an isocratic pump (Waters 515) with a flow rate of 0.8 mL / min.
  • the chromatography apparatus also comprises an oven which itself comprises in series the following column system: a precolumn of the Guard Column Ultrahydrogel Waters type, 6 cm long and 40 mm inside diameter, and a linear column of the Ultrahydrogel Waters type. 30 cm long and 7.8 mm inside diameter.
  • the detection system consists of a type RI Waters 410 refractometric detector. The oven is heated to a temperature of 60 ° C and the refractometer is heated to a temperature of 45 ° C.
  • the chromatography apparatus is calibrated by means of standards of powdered sodium polyacrylate of various molecular weights certified by the supplier: Polymer Standards Service or American Polymers Standards Corporation (molecular weight ranging from 900 to 2.25 ⁇ 10 6 g / mol and polymolecularity index ranging from 1.4 to 1.8).
  • the polymer (P) used according to the invention may be totally or partially neutralized, in particular at the end of the polymerization reaction.
  • the neutralization of the polymer is carried out by neutralizing or salifying all or part of the carboxylic acid functions present within the polymer.
  • the neutralization is carried out by means of a base, for example by means of an alkali metal derivative or an alkaline earth metal derivative.
  • the preferred bases are chosen from CaO, ZnO, MgO, NaOH, KOH, NH 4 OH, Ca (OH) 2 , Mg (OH) 2 , monoisopropyl amine, triethanolamine, triisopropylamine, 2-amino-2-methyl-1-propanol. (AMP), triethylamine, diethylamine, monoethylamine.
  • the neutralization is carried out using MgO, NaOH, KOH, Ca (OH) 2 , Mg (OH) 2 , alone or in combination.
  • the polymerization reaction uses at least one anionic monomer (M) which comprises at least one polymerizable olefinic unsaturation and at least one carboxylic acid function or a salt thereof.
  • the anionic monomer (M) comprising at least one polymerizable olefinic unsaturation comprises one or two carboxylic acid functions, in particular a single carboxylic acid function. More preferentially, it is chosen from acrylic acid, methacrylic acid, an acrylic acid salt, a methacrylic acid salt and their mixtures, more preferably acrylic acid.
  • the polymerization reaction uses 100% by weight of anionic monomer (M) or from 70% to 99.5% by weight of anionic monomer (M) and from 0.5% to 30% by weight. at least one other monomer.
  • the polymerization reaction can therefore also employ at least one other monomer chosen from:
  • anionic monomer preferably a monomer selected from acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, maleic anhydride and mixtures thereof,
  • 2-acrylamido-2-methylpropanesulphonic acid 2-acrylamido-2-methylpropanesulphonic acid salt, 2- (methacryloyloxy) ethanesulfonic acid, 2- (methacryloyloxy) ethanesulfonic acid salt, sodium methallyl sulfonate styrene sulphonate and combinations or mixtures thereof
  • nonionic monomer comprising at least one polymerizable olefinic unsaturation, preferably at least one polymerizable ethylenic unsaturation and in particular a polymerizable vinyl functional group, more preferably a nonionic monomer chosen from styrene, vinylcaprolactam, esters of an acid comprising at least one monocarboxylic acid function, in particular an ester of an acid selected from acrylic acid, methacrylic acid, and mixtures thereof, for example hydroxyethylacrylate, hydroxypropylacrylate, hydroxyethylmethacrylate, hydroxypropylmethacrylate, alkyl acrylate, in particular C 1 -C 10 alkyl acrylate, preferentially Ci-C 4 -alkyl acrylate, more preferably methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, isobutyl acrylate, n-butyl acrylate
  • R 1 and R 2 which are identical or different, independently represent H or CH 3 ,
  • L 1 independently represents a group chosen from C (O), CH 2 , CH 2 -CH 2 and O-CH 2 -CH -CH 2 -CH 2 ,
  • L 2 independently represents a group chosen from (CH 2 -CH 2 O) x , (CH 2 CH (CH 3 ) O) y , (CH (CH 3 ) CH 2 0) z and their combinations and
  • x, y and z identical or different, independently represent an integer or decimal number between 0 and 150 and the sum x + y + z is between
  • the monomer of formula (P) is such that:
  • R 1 represents CH 3 ,
  • L 1 represents a group C (O)
  • L 2 independently represents a combination of groups chosen from (CH 2 -CH 2 O) x , (CH 2 CH (CH 3 ) O) y , (CH (CH 3 ) CH 2 0) z and
  • x, y and z identical or different, independently represent an integer or decimal number between 0 and 150 and the sum x + y + z is between
  • the polymer (P) used according to the invention is a non-sulfonated polymer.
  • a separation step can also be implemented.
  • the separation can be carried out after the total or partial neutralization of the polymer (P). It can also be implemented before neutralization of the polymer (P).
  • the aqueous solution of the polymer (P), totally or partially neutralized can be treated according to static or dynamic fractionation methods known per se.
  • One or more polar solvents are thus used, in particular belonging to the group consisting of methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, butanols, acetone and tetrahydrofuran, thus producing a separation in two phases.
  • the least dense phase comprises the major fraction of the polar solvent and the fraction of low molecular weight polymers
  • the densest aqueous phase contains the fraction of polymers of higher molecular weight.
  • the temperature at which the selection process of the polymer fraction is carried out can influence the partition coefficient. It is generally between 10 and 80 ° C, preferably between 20 and 60 ° C. When separating, it is important to control the ratio of the amounts of dilution water and polar solvents.
  • the ratios of the extracted fractions generally depend on the centrifugation conditions.
  • Selection of the polymer fraction can also be improved by treating again the denser aqueous phase with a new amount of polar solvent, which may be different. It can also be a mixture of polar solvents. Finally, the liquid phase obtained after treatment can be subjected to distillation to remove the solvent (s) used for the treatment.
  • polar solvent which may be different. It can also be a mixture of polar solvents.
  • the method according to the invention makes it possible to control the properties of the aqueous mineral suspension, in particular to control its sedimentation, despite the presence of at least one flocculation agent in this suspension.
  • the method according to the invention is effective in the presence of many types of flocculating agent.
  • the flocculation agent is chosen from a polyacrylamide, a polyacrylamide derivative.
  • the sedimentation control method according to the invention makes it possible to prepare a suspension of aqueous metal ore residue comprising at least one polymer (P) which has particularly advantageous properties, especially particularly advantageous rheological properties.
  • the invention also provides an aqueous mineral suspension comprising at least one flocculation agent and whose solids content is greater than 10% by weight of the suspension, chosen from:
  • the aqueous inorganic suspension according to the invention is obtained by gravimetric concentration of the aqueous suspension in the presence of at least one polymer (P) according to the invention.
  • the aqueous mineral suspension according to the invention is obtained during the implementation of the method according to the invention.
  • a polymer is prepared during the method according to the invention.
  • the polymer (PI) is prepared by introducing into a one-liter glass reactor equipped with mechanical stirring and oil-bath heating 212 g of water and 0.08 g of sodium sulfate. iron heptahydrate.
  • the reactor is heated to 95 ° C. and the monomer, the hypophosphite solution and the hydrogen peroxide solution are added in parallel in 120 min while maintaining the temperature of the reaction medium at 95 ° C.
  • the medium is again heated for 60 min at 95 ° C.
  • the solution is then neutralized with sodium hydroxide 50% by weight in water to pH 8 and then diluted to a solids content of 42% by weight.
  • the polymer (P1) of molecular weight Mw measured by GPC of 4500 g / mol is obtained.
  • the raw material used for this series of tests is an aqueous metal ore residue from a Chilean copper mine in the north of the country. It is a waste resulting from the separation of the rock extracted from the ore mine including the metal to be valorized.
  • This aqueous residue of copper ore is in the form of a suspension in water.
  • Various prior measures have been carried out on the aqueous residue in the absence of polymer according to the invention:
  • a test is then carried out to evaluate the effectiveness of the polymer on the sedimentation of an aqueous residue suspension of copper ore during the concentration of this residue by sedimentation.
  • This sedimentation is carried out on a suspension having a solids content of 30% by weight.
  • This suspension having a solid content of 30% by weight is prepared by diluting the aqueous residue suspension having a solids content of 63.5% by weight.
  • a sample of 30% by weight aqueous copper ore slurry is transferred to a 500 ml beaker and then mechanically stirred with a Raynerie mixer. Stirring is performed at 500 rpm.
  • a polymer (P1) according to the invention is added at a dose of 0.05% by dry weight / sec relative to the dry residue and is left stirring for 15 min.
  • the suspension thus dispersed is then incorporated into a graduated 2-liter test tube equipped with mechanical stirring at 0.8 rpm.
  • a fixed dose of an acrylamide flocculating agent is incorporated in a dose equivalent to 12 g / T dry / sec of residue.
  • a threshold of flow (Pa) of the suspension having undergone a very low shear rate (approximately 1 to 10 s 1 ) (UN-YS) is carried out. It corresponds to the flow threshold of the aqueous residue suspension of copper ore at the bottom of a thickener.
  • a flow threshold (Pa) of the high shear suspension (about 100 to 1000 s 1 ) (FS-YS) is also performed.
  • the sedimentation rate is also measured using the graduation of the specimen and a stopwatch. The measurement is made by observing the separation of the supernatant water phase and sediment. It is done in cm per minute then converted to meter per hour (m / h).
  • the decanter is cylindrical in shape with a transparent wall. Its volume is 30 L, it is stirred by means of a low power motor feeding a stirring of 1 rpm.
  • the suspension of aqueous copper ore residue implemented has a solids content of 69%. dry weight
  • a fixed dose of an acrylamide flocculating agent is incorporated in a dose equivalent to 12 g / T dry / sec of residue.
  • the preparation of the suspension is similar to the previous preparation, the solids content is 30% by dry weight / sec.
  • the dose of polymer remains the same. It is 0.05% by dry weight / sec.
  • the polymer (P1) is introduced into the top of the thickener in parallel with the feed well.
  • the feedwell is the zone through which the feed of aqueous residue of ore is made and the introduction of flocculant.
  • the material used for the concentration of the aqueous residue in the presence of a polymer according to the invention is a plexiglass pilot thickener provided with a low intensity stirrer producing a stirring of 1 rpm.
  • a flow threshold measurement (Pa) of the medium shear suspension (about 10 to 100 s 1 ) (MS-YS) is performed. It corresponds to the flow threshold at the bottom of a thickener at the level of the transport pump to the aqueous residue storage units of copper ore.
  • a flow threshold measurement (Pa) of the suspension having undergone a very high shear rate (approximately 1000 to 10,000 s 1 ) (HFS-YS) is also carried out. It corresponds to the flow threshold in the pipe located after the transport pump at the outlet of a thickener and which leads to the aqueous tailings storage units of copper ore.
  • the results are shown in Table 2.
  • the sedimentation rate is also measured using the graduation of the specimen and a stopwatch. The measurement is made by observing the separation of the supernatant water phase and sediment. It is done in cm per minute then converted to meter per hour (m / h). It is between 7 and 8 m / h.

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Abstract

L'invention concerne une méthode de contrôle de la sédimentation d'une suspension minérale aqueuse d'un dérivé minier par concentration par gravimétrie de la suspension aqueuse en présence d'un agent de floculation et d'un polymère (P) de masse moléculaire Mw mesurée par GPC allant de 2000 à 20000 g/mol et préparé par au moins une réaction de polymérisation radicalaire d'au moins un monomère anionique (M). L'invention concerne également la suspension produite dont la viscosité Brookfield est inférieure à 1 800 mPa.s ou dont le seuil d'écoulement est inférieur à 80 Pa.

Description

CONTRÔLE DE LA SÉDIMENTATION D’UN DÉRIVÉ MINIER
DESCRIPTION
L’invention concerne une méthode de contrôle de la sédimentation d’une suspension minérale aqueuse d’un dérivé minier par concentration par gravimétrie de la suspension aqueuse en présence d’un agent de floculation et d’un polymère (P) de masse moléculaire Mw mesurée par GPC allant de 2 000 à 20 000 g/mol préparé par au moins une réaction de polymérisation radicalaire d’au moins un monomère anionique (M).
L’invention concerne également la suspension produite dont la viscosité Brookfield est inférieure à 1 800 mPa.s ou dont le seuil d’écoulement est inférieur à 80 Pa.
La méthode selon l’invention est mise en œuvre lors d’un procédé minier d’exploitation d’au moins un gisement minier. Ces procédés miniers permettent généralement d’obtenir au moins un métal à valoriser à partir d’un minerai métallique. Le minerai métallique comprend également un résidu de ce minerai métallique. Les procédés miniers sont habituellement mis en œuvre en utilisant de l’eau comme support de traitement ou de transport des matières solides. Le dérivé minier est donc habituellement un dérivé minier aqueux.
Selon l’invention, la fraction du minerai métallique à valoriser est un métal ou plusieurs métaux ou bien un dérivé d’un métal ou un dérivé de plusieurs métaux.
Selon l’invention, le résidu aqueux de minerai métallique résulte donc d’au moins une étape de séparation du métal à valoriser ou d’un dérivé du métal à valoriser à partir d’un minerai métallique, notamment d’un minerai métallique produit par extraction minière. Lors de la mise en œuvre de la méthode selon l’invention, une étape essentielle consiste à ajouter au moins un polymère (P) dans un dérivé minier aqueux. Cette étape concerne donc le traitement d’un dérivé minier. Elle peut également concerner le traitement du minerai métallique qui est à valoriser. Cette étape est donc généralement mise en œuvre au sein d’un procédé minier comprenant différentes étapes de traitement du minerai métallique, de métal ou bien de dérivé d’un métal à valoriser ou encore de traitement du résidu de minerai métallique.
De manière habituelle, les procédés miniers comprennent plusieurs étapes de traitement du minerai métallique, plusieurs étapes de traitement du métal à valoriser ou de traitement du dérivé de métal à valoriser ainsi que plusieurs étapes de traitement du résidu de minerai métallique. De manière conventionnelle, un procédé minier comprend une ou plusieurs des étapes suivantes :
concassage du minerai métallique,
- broyage du minerai métallique, notamment broyage à sec ou broyage par voie humide, généralement dans l’eau,
séparation, notamment par flottation, du métal à valoriser ou d’un dérivé du métal à valoriser et du résidu de minerai métallique, en particulier du résidu sous forme aqueuse,
- purification ou enrichissement du métal à valoriser ou d’un dérivé du métal à valoriser, notamment par flottation,
concentration du résidu de minerai métallique ou du métal à valoriser ou d’un dérivé du métal à valoriser, par exemple par filtration, par sédimentation, par gravité, par utilisation d’un épaississeur, par floculation,
séparation partielle du résidu aqueux de minerai métallique et d’une partie de l’eau,
- transport du minerai métallique, du résidu aqueux de minerai métallique ou du métal à valoriser ou d’un dérivé du métal à valoriser,
stockage du minerai métallique, du résidu aqueux de minerai métallique ou du métal à valoriser ou d’un dérivé du métal à valoriser.
Le cas échéant, il est important de pouvoir disposer de méthodes efficaces qui améliorent la sédimentation ou bien qui ne conduisent pas à une diminution de la vitesse de sédimentation.
On connaît des méthodes de préparation d’une suspension minérale aqueuse à partir d’un dérivé minier aqueux, en particulier de telles méthodes mises en œuvre lors du traitement, du transport ou du stockage d’un tel dérivé.
Le document EP 2686275 décrit une méthode de contrôle de la rhéologie d'une dispersion aqueuse qui comprend l'ajout d'un polymère naturel puis l'addition d'un polymère synthétique dans le système aqueux.
Le document EP 1976613 concerne la concentration d'une suspension aqueuse de particules solides par addition d’un polymère organique floculant et d'un agent choisi dans le groupe comprenant les agents radicalaires, les agents oxydants, les enzymes et les radiations.
Un article d’Aixing Fan et al. (A study of dual polymer floculation ; Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 162, 2000, 141-148) décrit l’amélioration de la floculation de particules d’alumine avec deux polymères différents. Le document EP 2771289 concerne également la concentration d’une suspension aqueuse de particules solides par introduction d’un polymère organique floculant et l'addition d'un système d'agents comprenant un agent oxydant et un agent de contrôle.
Le document WO 2014-019993 décrit une méthode de concentration d'une suspension aqueuse de particules solides en ajoutant un polymère organique floculant et un agent actif choisi parmi les agents radicalaires, les agents oxydants et les agents réducteurs.
Afin de les rendre manipulables, les suspensions connues possèdent généralement une concentration réduite en matières solides. En effet, l’addition d’eau peut permettre d’abaisser la viscosité ou le seuil d’écoulement de ces suspensions.
Toutefois, l’addition d’eau conduit à des problèmes de consommation d’eau, de consommation énergétique ou bien encore à des problèmes d’organisation et de stockage des résidus aqueux de minerai métallique. Généralement, la sédimentation est perturbée lorsque de l’eau est ajoutée dans une suspension aqueuse d’un dérivé minier.
Il est donc important de disposer de méthodes de contrôle de la sédimentation d’une suspension minérale aqueuse à partir d’un dérivé minier aqueux possédant une concentration élevée en matière sèche.
Il est également important de disposer de telles méthodes qui permettent de préparer des suspensions stables, notamment à des concentrations élevées en matière sèche. De même, il est important de disposer de telles méthodes qui permettent de préparer des suspensions stables et dont la granulométrie des particules de matière sèche est relativement grossière ou bien peu homogène.
La compatibilité avec les différents constituants des suspensions minérales aqueuses préparées à partir d’un dérivé minier aqueux est également une propriété importante à rechercher, notamment la compatibilité avec un agent de floculation pouvant être mis en œuvre pour traiter le dérivé minier aqueux, notamment la compatibilité avec un polyacrylamide ou avec un dérivé de polyacrylamide.
De même, le contrôle de la viscosité des suspensions minérales aqueuses préparées à partir d’un dérivé minier est important, notamment pour leur pompage, pour faciliter leur agitation ou pour leur transport.
Par ailleurs, il est important de pouvoir disposer de méthodes qui permettent de contrôler le seuil d’écoulement de résidu aqueux de minerai métallique. En particulier, il est important de conférer un seuil d’écoulement minimal à un résidu aqueux de minerai métallique qui permette d’éliminer ou de limiter le risque de sédimentation de la partie solide du résidu en cas d’absence de cisaillement ou en présence d’un faible cisaillement. La réduction de la consommation d’eau lors du traitement des dérivés miniers aqueux doit également être recherchée. La récupération ou le recyclage d’eau au cours des différentes étapes des procédés miniers sont également à favoriser.
Tant la quantité d’eau séparée ou recyclée que la qualité de l’eau séparée ou recyclée doivent être recherchées.
Également, il est important de pouvoir contrôler le comportement des suspensions minérales aqueuses préparées à partir d’un dérivé minier aqueux afin d’éviter des problèmes au sein des installations de traitement, de stockage ou de transport. En effet, ces installations peuvent être endommagées, bloquées ou bouchées en cas de dérive ou de déficit de contrôle de la viscosité, du seuil d’écoulement ou de sédimentation d’une suspension minérale aqueuse préparée à partir d’un dérivé minier aqueux.
D existe donc un besoin de disposer de méthodes améliorées pour le contrôle de la sédimentation d’une suspension minérale aqueuse à partir d’un dérivé minier aqueux.
La méthode selon l’invention permet d’apporter une solution à tout ou partie des problèmes des méthodes de contrôle de la sédimentation d’une suspension minérale aqueuse à partir d’un dérivé minier aqueux de l’état de la technique.
Ainsi, l’invention fournit une méthode de contrôle de la sédimentation d’une suspension minérale aqueuse comprenant au moins un agent de floculation et dont la concentration en matière sèche est supérieure à 10 % en poids de la suspension, choisie parmi :
- un résidu aqueux de minerai métallique,
une suspension aqueuse de minerai métallique et
- une suspension aqueuse d’un métal à valoriser ou d’un dérivé métallique à valoriser et issu d’un minerai métallique,
comprenant la concentration par gravimétrie de la suspension aqueuse en présence d’au moins un polymère (P) de masse moléculaire Mw mesurée par GPC allant de 2 000 à 20 000 g/mol et préparé par au moins une réaction de polymérisation radicalaire, à une température supérieure à 50°C, d’au moins un monomère anionique (M) comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable et au moins une fonction acide carboxylique ou d’un de ses sels, en présence d’au moins un composé générateur de radicaux choisi parmi peroxyde d’hydrogène, benzoyl peroxyde, acétyl peroxyde, lauryl peroxyde, hydroperoxyde de tertiobutyle, cumène hydroperoxyde, persulfate d’ammonium, un persulfate de métal alcalin, de préférence persulfate de sodium ou persulfate de potassium, un composé azoïque, tel que 2,2'-azobis(2-(4,5-dihydroimidazolyl)propane, dihydrochlorure de 2,2'-azobis(2-methylpropionamidine), diazo-valero-nitrile, acide 4,4'-azobis-(4-cyanovalérique), AZDN ou 2,2’-azo-bis-isobutyronitrile et leurs combinaisons ou leurs associations respectives avec un ion choisi parmi Fe11, Fem, Cu1, Cu11 et leurs mélanges.
La méthode selon l’invention permet de contrôler la sédimentation d’une suspension minérale aqueuse dont la concentration en matière sèche est supérieure à 10 % en poids de la suspension, la rhéologie de la suspension préparée pour une concentration en matière sèche est supérieure à 10 % en poids ou supérieure à 15 % en poids de la suspension.
De manière préférée, la suspension préparée selon la méthode selon l’invention possède une concentration en matière sèche inférieure à 20 % en poids ou inférieure à 30 % en poids ou encore inférieure à 35 % en poids ou bien encore inférieure à 40 % en poids ou à 50 % en poids.
De manière également préférée, la suspension préparée selon la méthode selon l’invention possède une concentration en matière sèche allant de 10 à 50 % en poids ou de 10 à 40 % en poids ou de 10 à 35 % en poids ou de 10 à 30 % en poids ou de 10 à 20 % en poids ou bien allant de 15 à 50 % en poids ou de 15 à 40 % en poids ou de 15 à 35 % en poids ou de 15 à 30 % en poids ou de 15 à 20 % en poids, ou bien encore allant de 20 à 50 % en poids ou de 20 à 40 % en poids ou de 20 à 35 % en poids ou de 20 à 30 % en poids.
La méthode selon l’invention comprend la concentration par gravimétrie de la suspension aqueuse. De manière préférée, cette concentration par gravimétrie de la suspension aqueuse comprend la séparation d’une phase surnageante et d’un lit de sédiment.
Selon l’invention, ces deux phases constituant ces deux fractions de la suspension aqueuse se différencient essentiellement par leur différence de concentration en matière sèche.
Une telle différence conduit à des propriétés différentes pour la phase surnageante et pour le lit de sédiment.
De manière préférée selon l’invention, la concentration par gravimétrie de la suspension aqueuse comprend la séparation d’une phase surnageante dont la concentration en matière sèche est inférieure à 5 % en poids. De manière préférée selon l’invention, la concentration par gravimétrie de la suspension aqueuse comprend la séparation d’un lit de sédiment dont la concentration en matière sèche est supérieure à 40 % en poids.
De manière plus préférée selon l’invention, la concentration par gravimétrie de la suspension aqueuse comprend la séparation d’une phase surnageante dont la concentration en matière sèche est inférieure à 5 % en poids et d’un lit de sédiment dont la concentration en matière sèche est supérieure à 40 % en poids. Selon l’invention, la phase surnageante et le lit de sédiment possèdent des propriétés rhéologiques différentes. En particulier selon l’invention, le lit de sédiment possède des propriétés rhéologiques particulières.
Ainsi, outre la sédimentation, la méthode selon l’invention permet de contrôler d’autres propriétés essentielles de la suspension aqueuse préparée. Cette méthode permet ainsi de contrôler tant la viscosité Brookfield que le seuil d’écoulement de la suspension préparée, en particulier du lit de sédiment.
De manière préférée selon l’invention, la concentration par gravimétrie de la suspension aqueuse comprend la séparation d’une phase surnageante et d’un lit de sédiment qui possède :
- une viscosité Brookfield, mesurée à 100 tour/min et à 25 °C, inférieure à 1 800 mPa.s ou
- un seuil d’écoulement mesuré à une température de 25°C au moyen d’un rhéomètre à contrainte imposée, équipé d’un mobile à ailettes, pour un couple de torsion particulier, inférieur à 80 Pa ou
- une viscosité Brookfield, mesurée à 100 tour/min et à 25 °C, inférieure à 1 800 mPa.s et un seuil d’écoulement mesuré à une température de 25°C au moyen d’un rhéomètre à contrainte imposée, équipé d’un mobile à ailettes, pour un couple de torsion particulier, inférieur à 80 Pa.
Selon l’invention, le seuil d’écoulement, qui caractérise la résistance à l’écoulement, est mesuré sur un échantillon d’une suspension minérale aqueuse, en particulier d’un résidu aqueux de minerai métallique. Le seuil d’écoulement est la contrainte qu’il faut appliquer à une suspension afin de provoquer son écoulement. Si la contrainte est insuffisante, la suspension se déforme de manière élastique alors que si la contrainte est suffisante, la suspension peut s’écouler à la manière d’un liquide.
Selon l’invention, le seuil d’écoulement exprimé en Pascal (Pa) est mesuré à la température de 25°C au moyen d’un rhéomètre Brookfield DV3T à contrainte imposée équipé d’un mobile à ailettes adapté. Sans détruire la structure sous-jacente, le mobile à ailettes est plongé dans le matériau jusqu’au premier repère d’immersion. Après un temps d’attente de 5 min, la mesure est effectuée sans pré-cisaillement à la vitesse de 0,5 tour/min. Cette vitesse relativement faible est préférée afin de minimiser les effets d’inertie du mobile à ailettes. La variation du couple de torsion mesuré par l’appareil afin de maintenir une vitesse de rotation de 0,5 tour/min est suivie en fonction du temps. La valeur de la limite d’écoulement ou seuil d’écoulement du résidu aqueux est indiquée par l’appareil lorsque cette variation devient nulle.
Selon l’invention, le seuil d’écoulement est mesuré à une température de 25°C au moyen d’un rhéomètre à contrainte imposée, équipé d’un mobile à ailettes, pour un couple de torsion particulier.
De manière préférée selon l’invention, le lit de sédiment possède un seuil d’écoulement inférieur à 70 Pa ou inférieur à 60 Pa, plus préférentiellement inférieur à 50 Pa ou inférieur à 40 Pa, bien plus préférentiellement inférieur à 30 Pa ou inférieur à 20 Pa.
De manière également préférée selon l’invention, le lit de sédiment possède un seuil d’écoulement supérieur à 10 Pa, de préférence supérieur à 12 Pa, bien plus préférentiellement supérieur à 15 Pa.
De manière également préférée selon l’invention, le lit de sédiment possède un seuil d’écoulement supérieur à 10 Pa, plus préférentiellement supérieur à 12 Pa, bien plus préférentiellement supérieur à 15 Pa et inférieur à 70 Pa ou inférieur à 60 Pa, plus préférentiellement inférieur à 50 Pa ou inférieur à 40 Pa, bien plus préférentiellement inférieur à 30 Pa ou inférieur à 20 Pa.
Selon l’invention la viscosité Brookfield est mesurée à 100 tour/min et à 25°C, par exemple au moyen d’un rhéomètre Brookfield DV3T. Selon l’invention, la viscosité Brookfield de la suspension préparée est généralement inférieure à 1 800 mPa.s. De manière préférée, la méthode selon l’invention permet de préparer une suspension qui possède une viscosité inférieure à 1 500 mPa.s ou inférieure à 1 200 mPa.s. De manière plus préférée, la viscosité est inférieure à 1 000 mPa.s ou inférieure à 900 mPa.s. Bien plus préférentiellement, la viscosité est inférieure à 800 mPa.s ou inférieure à 700 mPa.s, voire inférieure à 500 mPa.s. Selon l’invention, la quantité de polymère (P) utilisé peut varier assez largement. De manière préférée selon l’invention, la suspension préparée comprend de 0,01 à 2 % en poids ou de 0,01 à 1,8 % ou encore de 0,01 à 1,5 % de polymère (P) (sec sur sec par rapport au résidu de minerai). Plus préférentiellement, la suspension préparée comprend de 0,01 à 1,2 % ou de 0,01 à 1 % ou de 0,02 à 0,8 % ou bien de 0,03 à 0,5 % ou encore de 0,04 à 0,25 % ou de 0,04 à 0,15 % en poids de polymère (P) (sec sur sec par rapport au résidu de minerai).
La méthode selon l’invention peut mettre en œuvre un ou plusieurs polymères (P). De manière préférée, la suspension préparée comprend alors un, deux ou trois polymères (P) différents. La méthode selon l’invention peut également comprendre l’addition supplémentaire d’au moins un composé choisi parmi un dérivé ligno-sulfonate, un silicate, un polysaccharide non-modifié et un polysaccharide modifié.
La méthode selon l’invention comprend l’addition dans un résidu aqueux de minerai métallique d’au moins un polymère (P). De manière préférée, le minerai métallique n’est pas un minerai d’aluminium. De manière également préférée selon l’invention, le minerai métallique est choisi parmi un minerai de lithium, strontium, lanthanides, actinides, uranium, terres rares, titane, zirconium, vanadium, niobium, chrome, molybdène, tungstène, manganèse, fer, cobalt, rhodium, iridium, nickel, palladium, platine, cuivre, argent, or, zinc, cadmium, étain, plomb. De manière plus préférée selon l’invention, le minerai métallique est choisi parmi un minerai d’uranium, de molybdène, manganèse, fer, cobalt, nickel, cuivre, argent, or. De manière bien plus préférée, il s’agit d’un minerai de cuivre. Il peut également s’agir d’un dérivé de plusieurs métaux à valoriser comprenant cuivre, zinc et cobalt.
Selon l’invention, le minerai métallique comprend au moins un métal ou au moins un dérivé de métal à valoriser obtenu en séparant tout ou partie du résidu du minerai métallique. De manière préférée selon l’invention, le minerai métallique comprend un oxyde de métal, un sulfure de métal ou un carbonate de métal.
Selon l’invention, le résidu de minerai métallique peut comprendre une certaine quantité résiduelle de métal. En particulier, le résidu de minerai métallique peut comprendre une quantité résiduelle de métal inférieure à 2 000 g par tonne (sec/sec) par rapport à la quantité de résidu de minerai métallique. Cette quantité de métal au sein du résidu de minerai métallique peut généralement aller de 10 à 2 000 g par tonne (sec/sec) ou de 10 à 1 000 g par tonne (sec/sec), par rapport à la quantité de résidu de minerai métallique.
Lors de la mise en œuvre de la méthode selon l’invention, le polymère (P) peut être ajouté lors d’une ou plusieurs étapes du procédé minier comprenant la concentration par gravimétrie de la suspension aqueuse.
De manière préférée selon l’invention, la concentration par gravimétrie de la suspension est réalisée au moyen d’au moins un dispositif choisi parmi un épaississeur classique, un épaississeur haute densité, un épaississeur à haut rendement.
De manière également préférée selon l’invention, l’addition du polymère (P) est réalisée avant la concentration par gravimétrie de la suspension ou bien pendant la concentration par gravimétrie de la suspension.
De manière plus préférée selon l’invention, l’addition du polymère (P) est réalisée au même moment que l’addition de l’agent floculant, donc réalisée simultanément à l’addition de l’agent floculant. De manière également plus préférée selon l’invention, l’addition du polymère (P) est réalisée pendant la concentration par gravimétrie de la suspension et simultanément à l’addition de l’agent floculant.
De manière également plus préférée selon l’invention, G addition du polymère (P) est réalisée au même endroit que l’addition de l’agent floculant, donc réalisée parallèlement à l’addition de l’agent floculant. De manière également plus préférée selon l’invention, l’addition du polymère (P) est réalisée pendant la concentration par gravimétrie de la suspension et parallèlement à l’addition de l’agent floculant.
La méthode selon l’invention met en œuvre au moins un polymère (P) particulier. Il est préparé par une réaction de polymérisation en présence d’au moins un composé générateur de radicaux choisi parmi peroxyde d’hydrogène, benzoyl peroxyde, acétyl peroxyde, lauryl peroxyde, hydroperoxyde de tertiobutyle, cumène hydroperoxyde, persulfate d’ammonium, un persulfate de métal alcalin, de préférence persulfate de sodium ou persulfate de potassium, un composé azoïque, tel que 2,2'-azobis(2-(4,5-dihydroimidazolyl)propane, dihydrochlorure de 2,2'-azobis(2-methylpropionamidine), diazo-valero-nitrile, acide 4,4'-azobis-(4-cyanovalérique), AZDN ou 2,2’-azo-bis-isobutyronitrile, et leurs combinaisons ou leurs associations respectives avec un ion choisi parmi Fe11, Fem, Cu1, Cu11 et leurs mélanges. De manière préférée, cette réaction de polymérisation n’utilise pas le benzoyl peroxyde.
Outre ce composé générateur de radicaux, la réaction de polymérisation peut être mise en œuvre également en présence d'au moins un composé comprenant du phosphore au degré d’oxydation I, de préférence un composé choisi parmi l’acide hypophosphoreux (H3P02) et un dérivé de l’acide hypophosphoreux (H3P02), de préférence un composé comprenant au moins un ion hypophosphite (H2P02 ), plus préférentiellement un composé choisi parmi hypophosphite de sodium (H2P02Na), hypophosphite de potassium (H2P02K), hypophosphite de calcium ([H2P02]2Ca) et leurs mélanges.
De même, la réaction de polymérisation peut être mise en œuvre en présence d'au moins un composé comprenant du phosphore au degré d’oxydation III, de préférence un composé choisi parmi l’acide phosphoreux et un dérivé de l’acide phosphoreux, plus préférentiellement un composé comprenant au moins un ion phosphite, notamment un composé choisi parmi phosphite de sodium, phosphite de calcium, phosphite de potassium, phosphite d’ammonium et leurs combinaisons.
La réaction de polymérisation peut également être mise en œuvre également en présence d'au moins un composé comprenant un ion bisulfite, de préférence un composé choisi parmi bisulfite d’ammonium, un bisulfite de métal alcalin, notamment bisulfite de sodium, bisulfite de potassium, bisulfite de calcium, bisulfite de magnésium et leurs combinaisons. La réaction de polymérisation peut être mise en œuvre également en présence de 0,05 à 5 % en poids, par rapport à la quantité totale de monomères, d'au moins un composé choisi parmi un dérivé xanthate, un composé mercaptan et un composé de formule (I) :
xooc
dans laquelle :
o X représente indépendamment H, Na ou K et
o R représente indépendamment un groupement Ci-Cs-alkyl, de préférence un groupement méthyl, en particulier un composé de formule (I) qui est le diisopropionate de trithiocarbonate disodique (DPTTC).
Selon l’invention, la réaction de polymérisation est mise en œuvre à une température supérieure à 50°C. De manière préférée, la réaction de polymérisation est mise en œuvre à une température allant de 50 à 98°C ou de 50 à 95°C ou encore de 50 à 85°C.
Une température supérieure, notamment supérieure à l00°C, peut être mise en œuvre en adaptant la pression du milieu réactionnel afin d’éviter l’évaporation.
De manière préférée, la réaction de polymérisation est réalisée dans l’eau.
Elle peut également être mise en œuvre dans un solvant, seul ou en mélange avec de l’eau, notamment un solvant alcoolique, en particulier alcool isopropylique. De manière plus préférée, elle est mise en œuvre dans l’eau.
De manière avantageuse, le polymère (P) mis en œuvre selon l’invention a une masse moléculaire Mw mesurée par GPC allant de 2 200 à 10 000 g/mol. De manière préférée, le polymère (P) mis en œuvre selon l’invention a une masse moléculaire Mw allant de 2 400 à 9 500 g/mol ou de 2 400 à 8 000 g/mol, plus préférentiellement de 2 400 à 6 500 g/mol. Le polymère (P) mis en œuvre selon l’invention n’est donc pas un agent de floculation.
Selon l’invention, la masse moléculaire Mw est déterminée par Chromatographie d'Exclusion Stérique (CES) ou en anglais « Gel Perméation Chromatography » (GPC). Cette technique met en œuvre un appareil de chromatographie liquide de marque Waters doté d'un détecteur. Ce détecteur est un détecteur de concentration réfractométrique de marque Waters. Cet appareillage de chromatographie liquide est doté d'une colonne d'exclusion stérique afin de séparer les différents poids moléculaires des copolymères étudiés. La phase liquide d'élution est une phase aqueuse ajustée à pH 9,00 au moyen de soude 1 N contenant 0,05 M de NaHC03, 0,1 M de NaN03, 0,02 M de triéthanolamine et 0,03 % de NaN3.
Selon une première étape, on dilue à 0,9 % sec la solution de copolymère dans le solvant de solubilisation de la CES, qui correspond à la phase liquide d'élution de la CES à laquelle est ajoutée 0,04 % de diméthylformamide qui joue le rôle de marqueur de débit ou étalon interne. Puis, on filtre à 0,2 pm. 100 pL sont ensuite injectés dans l'appareil de chromatographie (éluant : une phase aqueuse ajustée à pH 9,00 par de la soude 1N contenant 0,05 M de NaHC03, 0,1 M de NaN03, 0,02 M de triétanolamine et 0,03 % de NaN3).
L'appareil de chromatographie liquide contient une pompe isocratique (Waters 515) dont le débit est réglé à 0,8 mL/min. L’appareil de chromatographie comprend également un four qui lui-même comprend en série le système de colonnes suivant : une précolonne de type Guard Column Ultrahydrogel Waters de 6 cm de longueur et 40 mm de diamètre intérieur et une colonne linéaire de type Ultrahydrogel Waters de 30 cm de longueur et 7,8 mm de diamètre intérieur. Le système de détection se compose d’un détecteur réfractométrique de type RI Waters 410. Le four est porté à la température de 60°C et le réfractomètre est porté à la température de 45°C.
L'appareil de chromatographie est étalonné au moyen d’étalons de polyacrylate de sodium en poudre de différentes masses moléculaires certifiées par le fournisseur : Polymer Standards Service ou American Polymers Standards Corporation (masse moléculaire allant de 900 à 2,25.106 g/mol et indice de polymolécularité allant de 1,4 à 1,8).
Le polymère (P) mis en œuvre selon l’invention peut être totalement ou partiellement neutralisé, notamment à l’issue de la réaction de polymérisation.
Selon l’invention, la neutralisation du polymère est réalisée en neutralisant ou en salifiant tout ou partie des fonctions acides carboxyliques présentes au sein du polymère.
De manière préférée, la neutralisation est réalisée au moyen d’une base, par exemple au moyen d’un dérivé de métal alcalin ou d’un dérivé de métal alcalino-terreux.
Les bases préférées sont choisies parmi CaO, ZnO, MgO, NaOH, KOH, NH4OH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, monoisopropyl amine, triéthanolamine, triisopropylamine, 2-amino-2-méthyl- l-propanol (AMP), triéthylamine, diéthylamine, monoéthylamine. De manière particulièrement préférée, la neutralisation est réalisée au moyen de MgO, NaOH, KOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, seuls ou combinés. Selon l’invention, la réaction de polymérisation met en œuvre au moins un monomère anionique (M) qui comprend au moins une insaturation oléfinique polymérisable et au moins une fonction acide carboxylique ou d’un de ses sels. De manière préférée, le monomère anionique (M) comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable comprend une ou deux fonctions acides carboxyliques, en particulier une seule fonction acide carboxylique. Plus préférentiellement, il est choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, un sel d’acide acrylique, un sel d’acide méthacrylique et leurs mélanges, bien plus préférentiellement l’acide acrylique.
De manière préférée, la réaction de polymérisation met en œuvre 100 % en poids de monomère anionique (M) ou bien de 70 % à 99,5 % en poids de monomère anionique (M) et de 0,5 % à 30 % en poids d’au moins un autre monomère.
De manière avantageuse, la réaction de polymérisation peut donc également mettre en œuvre au moins un autre monomère choisi parmi :
un autre monomère anionique, de préférence un monomère choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, acide itaconique, acide maléique, anhydride maléique et leurs mélanges,
acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique, un sel d’acide 2-acrylamido-2- méthylpropane sulfonique, l’acide 2-(méthacryloyloxy)éthanesulfonique, un sel d’acide 2-(méthacryloyloxy)éthanesulfonique, méthallyl sulfonate de sodium, styrène sulfonate et leurs combinaisons ou leurs mélanges,
- un monomère non ionique comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable, de préférence au moins une insaturation éthylénique polymérisable et notamment une fonction vinylique polymérisable, plus préférentiellement un monomère non ionique choisi parmi styrène, vinylcaprolactam, les esters d’un acide comprenant au moins une fonction acide monocarboxylique, en particulier un ester d’un acide choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, et leurs mélanges, par exemple hydroxyéthylacrylate, hydroxypropylacrylate, hydroxyéthylméthacrylate, hydroxypropylméthacrylate, acrylate d’alkyle, en particulier acrylate de Ci-Cio-alkyl, préférentiellement acrylate de Ci-C4-alkyl, plus préférentiellement acrylate de méthyle, acrylate d’éthyle, acrylate de n-propyle, acrylate d’isopropyle, acrylate d’isobutyle, acrylate de n-butyle, méthacrylate d’alkyle, en particulier méthacrylate de Ci-Cl0-alkyl, préférentiellement méthacrylate de Ci-C4-alkyl, plus préférentiellement méthacrylate de méthyle, méthacrylate d’éthyle, méthacrylate de n-propyle, méthacrylate d’isopropyle, méthacrylate d’isobutyle, méthacrylate de n-butyle, acrylate d’aryle, de préférence phénylacrylate, benzylacrylate, phénoxyéthylacrylate, méthacrylate d’aryle, de préférence phénylméthacrylate, benzylméthacrylate, phénoxyéthylméthacrylate et
un monomère de formule
dans laquelle :
- R1 et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment H ou CH3,
- L1 représente indépendamment un groupement choisi parmi C(O), CH2, CH2-CH2 et 0-CH2-CH -CH2-CH2,
- L2 représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2-CH20)x, (CH2CH(CH3)0)y, (CH(CH3)CH20)z et leurs combinaisons et
- x, y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 0 et 150 et la somme x+y+z est comprise entre
10 et 150.
De manière particulièrement préférée, le monomère de formule (P) est tel que :
- R1 représente CH3,
- R2 représente H,
- L1 représente un groupement C(O),
- L2 représente indépendamment une combinaison de groupements choisis parmi (CH2-CH20)x, (CH2CH(CH3)0)y, (CH(CH3)CH20)z et
- x, y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 0 et 150 et la somme x+y+z est comprise entre
10 et 150.
De manière préférée, le polymère (P) mis en œuvre selon l’invention est un polymère non-sulfoné.
Lors de la préparation du polymère (P) mis en œuvre selon l’invention, une étape de séparation peut également être mise en œuvre. Selon l’invention, la séparation peut être mise en œuvre après la neutralisation totale ou partielle du polymère (P). Elle peut également être mise en œuvre avant la neutralisation du polymère (P). La solution aqueuse du polymère (P), totalement ou partiellement neutralisé, peut être traitée selon des procédés de fractionnement statiques ou dynamiques connus en tant que tels. On utilise alors un ou plusieurs solvants polaires appartenant notamment au groupe constitué par méthanol, éthanol, n-propanol, isopropanol, butanols, acétone, tétrahydrofurane, produisant ainsi une séparation en deux phases. Lors de la séparation, la phase la moins dense comporte la majeure fraction du solvant polaire et la fraction de polymères de bas poids moléculaire, la phase aqueuse la plus dense comporte la fraction de polymères de plus haut poids moléculaire. La température à laquelle s'effectue le traitement de sélection de la fraction de polymère peut influencer le coefficient de partage. Elle est généralement comprise entre 10 et 80°C, de préférence entre 20 et 60°C. Lors de la séparation, il est important de contrôler le rapport des quantités d'eau de dilution et de solvants polaires.
Lors de la mise en œuvre d’une méthode de séparation dynamique, par exemple par centrifugation, les rapports des fractions extraites dépendent généralement des conditions de centrifugation.
La sélection de la fraction des polymères peut également être améliorée en traitant à nouveau la phase aqueuse la plus dense, au moyen d'une nouvelle quantité de solvant polaire, qui peut être différent. Il peut également s’agir d’un mélange de solvants polaires. Enfin, la phase liquide obtenue après traitement peut être soumise à distillation pour éliminer le ou les solvants utilisés pour le traitement.
De manière particulièrement inattendue, la méthode selon l’invention permet de contrôler les propriétés de la suspension minérale aqueuse, en particulier de contrôler sa sédimentation, malgré la présence d’au moins un agent de floculation dans cette suspension. La méthode selon l’invention est efficace en présence de nombreux types d’agent de floculation. De manière préférée selon l’invention, l’agent de floculation est choisi parmi un polyacrylamide, un dérivé de polyacrylamide.
La méthode de contrôle de la sédimentation selon l’invention permet de préparer une suspension de résidu aqueux de minerai métallique comprenant au moins un polymère (P) qui possède des propriétés particulièrement avantageuses, notamment des propriétés rhéologiques particulièrement avantageuses.
Ainsi, l’invention fournit également une suspension minérale aqueuse comprenant au moins un agent de floculation et dont la concentration en matière sèche est supérieure à 10 % en poids de la suspension, choisie parmi :
un résidu aqueux de minerai métallique, une suspension aqueuse de minerai métallique et
une suspension aqueuse d’un métal à valoriser ou d’un dérivé métallique à valoriser et issu d’un minerai métallique,
comprenant au moins un polymère (P) de masse moléculaire Mw mesurée par GPC allant de 2 000 à 20 000 g/mol et préparé par au moins une réaction de polymérisation radicalaire, à une température supérieure à 50°C, d’au moins un monomère anionique (M) comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable et au moins une fonction acide carboxylique ou d’un de ses sels, en présence d’au moins un composé générateur de radicaux choisi parmi peroxyde d’hydrogène, benzoyl peroxyde, acétyl peroxyde, lauryl peroxyde, hydroperoxyde de tertiobutyle, cumène hydroperoxyde, persulfate d’ammonium, un persulfate de métal alcalin, de préférence persulfate de sodium ou persulfate de potassium, un composé azoïque, tel que 2,2'-azobis(2-(4,5-dihydroimidazolyl)propane, dihydrochlorure de 2,2,-azobis(2-methylpropionamidine), diazo-valero-nitrile, acide 4,4'-azobis-(4-cyanovalérique), AZDN ou 2,2’-azo-bis-isobutyronitrile et leurs combinaisons ou leurs associations respectives avec un ion choisi parmi Fe11, Fein, Cu1, Cu11 et leurs mélanges.
De manière préférée, la suspension minérale aqueuse selon l’invention est obtenue par concentration par gravimétrie de la suspension aqueuse en présence d’au moins un polymère (P) selon l’invention.
De manière également préférée, la suspension minérale aqueuse selon l’invention est obtenue lors de la mise en œuvre de la méthode selon l’invention.
Les caractéristiques particulières, avantageuses ou préférées de la méthode selon l’invention définissent des suspensions selon l’invention qui sont également particulières, avantageuses ou préférées.
EXEMPLES
Les exemples qui suivent permettent d’illustrer les différents aspects de l’invention.
On prépare un polymère mis en œuvre au cours de la méthode selon l’invention.
On prépare le polymère (PI) en introduisant dans un réacteur en verre d’un litre, muni d’une agitation mécanique et d’un chauffage de type bain d’huile, 212 g d’eau et 0,08 g de sulfate de fer heptahydraté.
Dans un bêcher de 500 mL muni d’une pompe de dosage, on pèse 303 g d’acide acrylique à 100 % en poids et 15 g d’eau. Dans une éprouvette de 100 mL munie d’une pompe de dosage, on pèse 25,6 g d’hypophosphite de sodium monohydraté dissous avec 30 g d’eau.
Dans une éprouvette de 100 mL munie d’une pompe de dosage, on pèse 21 g d’eau oxygénée 130 V et 35 g d’eau.
Le réacteur est chauffé à 95°C et le monomère, la solution d’hypophosphite ainsi que la solution d’eau oxygénée sont ajoutés en parallèle en 120 min tout en maintenant la température du milieu réactionnel à 95°C.
Finalement, les pompes sont rincées avec de l’eau.
Le milieu est à nouveau chauffé 60 min à 95°C.
La solution est ensuite neutralisée à l’aide de soude 50 % en poids dans l’eau jusqu’à pH 8 puis diluée à un extrait sec de 42 % en poids. On obtient le polymère (Pl) de masse moléculaire Mw mesurée par GPC de 4 500 g/mol.
La matière première utilisée pour cette série de tests est un résidu aqueux de minerai métallique provenant d’une mine de cuivre chilienne située dans le nord du pays. Il s’agit d’un déchet provenant de la séparation de la roche extraite de la mine du minerai comprenant le métal à valoriser.
Ce résidu aqueux de minerai de cuivre est sous la forme d’une suspension dans l’eau. Différentes mesures préalables ont été effectuées sur le résidu aqueux en l’absence de polymère selon l'invention :
répartition granulométrique au moyen d’un granulomètre laser Mastersizer 2000 (Malvern) : D(80) de 243,1 pm et
taux de solide au moyen d’une balance à sec Mettler-Toledo : 63,5 %.
On réalise ensuite un essai afin d’évaluer l’efficacité du polymère sur la sédimentation d’une suspension de résidu aqueux de minerai de cuivre lors de la concentration de ce résidu par sédimentation. Cette sédimentation s’effectue sur une suspension ayant un de taux de solide de 30 % en poids. Cette suspension ayant un de taux de solide de 30 % en poids est préparée en diluant la suspension aqueuse de résidu présentant un taux de solide de 63,5 % en poids.
Un échantillon de suspension de résidu aqueux de minerai de cuivre à 30 % en poids est transféré dans un bêcher de 500 mL puis est placé sous agitation mécanique à l’aide d’un mélangeur Raynerie. L’agitation est réalisée à 500 tour/min.
Puis, on ajoute un polymère (Pl) selon l’invention à une dose de 0,05 % en poids sec/sec par rapport au résidu sec et on laisse sous agitation 15 min. La suspension ainsi dispersée est alors incorporée dans une éprouvette graduée de 2 litres équipée d’une agitation mécanique à 0,8 tour/min.
Une dose fixe d’un agent floculant acrylamide est incorporée en une dose équivalente à 12 g/T sec/sec de résidu.
On réalise un essai mettant en œuvre le polymère (Pl) et un essai comparatif en l’absence de polymère dans la suspension.
Après préparation d’un échantillon de suspension, la décantation se produit graduellement au cours du temps grâce au phénomène de floculation des particules solides comprises dans le résidu aqueux de minerai de cuivre. Ces particules s’agglomèrent pour former des agglomérats de particules plus lourds. Ces agglomérats sédimentent alors plus rapidement. La phase aqueuse surnageante se retrouve en surface et le sédiment au bas de l’éprouvette. À 25°C et au moyen d’un viscosimètre Brookfield DV3T en utilisant un module à ailettes adapté, on réalise des mesures de seuil d’écoulement sur des échantillons de suspension aqueuse de résidu de minerai de cuivre à 30 % en poids d’extrait sec.
On réalise une mesure de seuil d’écoulement (Pa) de la suspension ayant subi un très faible taux de cisaillement (environ 1 à 10 s 1) (UN-YS). Il correspond au seuil d’écoulement de la suspension aqueuse de résidu du minerai de cuivre au fond d’un épaississeur.
On réalise également une mesure de seuil d’écoulement (Pa) de la suspension ayant subi un fort taux de cisaillement (environ 100 à 1 000 s 1) (FS-YS).
II correspond au seuil d’écoulement en sortie d’un épaississeur de la suspension aqueuse de résidu du minerai de cuivre.
On mesure également la vitesse de sédimentation en utilisant la graduation de l’éprouvette et un chronomètre. La mesure est effectuée par observation de la séparation de la phase d’eau surnageante et de sédiment. Elle est effectuée en cm par minute puis convertie en mètre par heure (m/h).
Les résultats sont présentés dans le tableau 1.
Tableau 1
Par ailleurs, on réalise un essai dans une installation semi-industrielle. Le décanteur est de forme cylindrique avec une paroi transparente. Son volume est de 30 L, il est agité au moyen d’un moteur de faible puissance alimentant une agitation de 1 tour/min.La suspension de résidu aqueux de minerai de cuivre mise en œuvre a un de taux de solide de 69 % en poids sec/sec.
Une dose fixe d’un agent floculant acrylamide est incorporée en une dose équivalente à 12 g/T sec/sec de résidu.
La préparation de la suspension est similaire à la préparation précédente, le taux de solide est de 30 % en poids sec/sec. La dose de polymère reste la même. Elle est de 0,05% en poids sec/sec. Le polymère (Pl) est introduit dans le haut de l’épaississeur en parallèle du puits d’alimentation. Le puits d’alimentation est la zone par laquelle sont effectuées l’alimentation en résidu aqueux de minerai et l’introduction de floculant.
Le matériel utilisé pour la concentration du résidu aqueux en présence d’un polymère selon l’invention est un épaississeur pilote en plexiglass muni d’un agitateur de faible intensité produisant une agitation de 1 tour/min. On réalise une mesure de seuil d’écoulement (Pa) de la suspension ayant subi un taux de cisaillement moyen (environ 10 à 100 s 1) (MS-YS). Il correspond au seuil d’écoulement au fond d’un épaississeur au niveau de la pompe de transport vers les unités de stockage de résidu aqueux de minerai de cuivre.
On réalise également une mesure de seuil d’écoulement (Pa) de la suspension ayant subi un très fort taux de cisaillement (environ 1 000 à 10 000 s 1) (HFS-YS). Il correspond au seuil d’écoulement dans la conduite située après la pompe de transport en sortie d’un épaississeur et qui mène aux unités de stockage de résidus aqueux de minerai de cuivre. Les résultats sont présentés dans le tableau 2.
On mesure également la vitesse de sédimentation en utilisant la graduation de l’éprouvette et un chronomètre. La mesure est effectuée par observation de la séparation de la phase d’eau surnageante et de sédiment. Elle est effectuée en cm par minute puis convertie en mètre par heure (m/h). Elle est comprise entre 7 et 8 m/h.
Tableau 2
On constate qu’avec l’emploi d’un polymère selon l’invention, l’augmentation du taux de solide de la suspension aqueuse de résidu de minerai de cuivre en sortie d’un épaississeur ne conduit pas à une dérive de la viscosité de la suspension. Cette suspension à concentration augmentée peut encore être agitée dans une installation conventionnelle et elle est plus facilement manipulable, évitant ainsi le risque de blocage des dispositifs d’agitation.
De plus, son taux de solide amélioré permet une diminution de la consommation d’eau par rapport à la quantité de résidu de minerai de cuivre traité.
Ces essais montrent également que la présence du polymère (Pl) selon l’invention permet d’améliorer considérablement les valeurs de seuil d’écoulement de la suspension aqueuse de résidu de minerai de cuivre sans perturbation de la vitesse de sédimentation au sein du dispositif de concentration.
Le contrôle de la rhéologie en sortie d’un épaississeur permet de faciliter le déchargement et le transport de cette suspension aqueuse vers des bassins de stockage.

Claims

REVENDICATIONS
1. Méthode de contrôle de la sédimentation d’une suspension minérale aqueuse comprenant au moins un agent de floculation et dont la concentration en matière sèche est supérieure à 10 % en poids de la suspension, choisie parmi :
- un résidu aqueux de minerai métallique,
- une suspension aqueuse de minerai métallique et
- une suspension aqueuse d’un métal à valoriser ou d’un dérivé métallique à valoriser et issu d’un minerai métallique,
comprenant la concentration par gravimétrie de la suspension aqueuse en présence d’au moins un polymère (P) préparé de masse moléculaire Mw mesurée par GPC allant de 2 000 à 20 000 g/mol et par au moins une réaction de polymérisation radicalaire, à une température supérieure à 50°C, d’au moins un monomère anionique (M) comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable et au moins une fonction acide carboxylique ou d’un de ses sels, en présence d’au moins un composé générateur de radicaux choisi parmi peroxyde d’hydrogène, benzoyl peroxyde, acétyl peroxyde, lauryl peroxyde, hydroperoxyde de tertiobutyle, cumène hydroperoxyde, persulfate d’ammonium, un persulfate de métal alcalin, de préférence persulfate de sodium ou persulfate de potassium, un composé azoïque, tel que 2,2'-azobis(2-(4,5-dihydroimidazolyl)propane, dihydrochlorure de 2,2'-azobis(2-methylpropionamidine), diazo-valero-nitrile, acide 4,4'-azobis-(4-cyanovalérique), AZDN ou 2,2’-azo-bis-isobutyronitrile et leurs combinaisons ou leurs associations respectives avec un ion choisi parmi Fe11, Fem, Cu1, Cu11 et leurs mélanges.
2. Méthode selon la revendication 1 pour laquelle la suspension possède une concentration en matière sèche :
supérieure à 10 % en poids ou supérieure à 15 % en poids ou
- inférieure à 20 % en poids ou inférieure à 30 % en poids ou encore inférieure à 35 % en poids ou bien encore inférieure à 40 % en poids ou à 50 % en poids ou allant de 10 à 50 % en poids ou de 10 à 40 % en poids ou de 10 à 35 % en poids ou de 10 à 30 % en poids ou de 10 à 20 % en poids ou bien allant de 15 à 50 % en poids ou de 15 à 40 % en poids ou de 15 à 35 % en poids ou de 15 à 30 % en poids ou de 15 à 20 % en poids, ou bien encore allant de 20 à 50 % en poids ou de 20 à 40 % en poids ou de 20 à 35 % en poids ou de 20 à 30 % en poids.
3. Méthode selon l’une des revendications 1 ou 2 pour laquelle la concentration par gravimétrie de la suspension aqueuse comprend la séparation d’une phase surnageante et d’un lit de sédiment.
4. Méthode selon l’une des revendications 1 à 3 pour laquelle la concentration par gravimétrie de la suspension aqueuse comprend la séparation d’une phase surnageante et d’un lit de sédiment possédant :
une viscosité Brookfield, mesurée à 100 tour/min et à 25°C, inférieure à 1 800 mPa.s ou
- un seuil d’écoulement mesuré à une température de 25 °C au moyen d’un rhéomètre à contrainte imposée, équipé d’un mobile à ailettes, pour un couple de torsion particulier, inférieur à 80 Pa ou
- une viscosité Brookfield, mesurée à 100 tour/min et à 25°C, inférieure à 1 800 mPa.s et un seuil d’écoulement mesuré à une température de 25°C au moyen d’un rhéomètre à contrainte imposée, équipé d’un mobile à ailettes, pour un couple de torsion particulier, inférieur à 80 Pa.
5. Méthode selon l’une des revendications 1 à 4 pour laquelle la concentration par gravimétrie de la suspension aqueuse comprend la séparation d’une phase surnageante et d’un lit de sédiment possédant :
- un seuil d’écoulement inférieur à 70 Pa ou inférieur à 60 Pa, de préférence inférieur à 50 Pa ou inférieur à 40 Pa, plus préférentiellement inférieur à 30 Pa ou inférieur à 20 Pa ou
- un seuil d’écoulement supérieur à 10 Pa, de préférence supérieur à 12 Pa, plus préférentiellement supérieur à 15 Pa ou
- un seuil d’écoulement supérieur à 10 Pa, de préférence supérieur à 12 Pa, plus préférentiellement supérieur à 15 Pa et inférieur à 70 Pa ou inférieur à 60 Pa, de préférence inférieur à 50 Pa ou inférieur à 40 Pa, plus préférentiellement inférieur à 30 Pa ou inférieur à 20 Pa ou
- une viscosité inférieure à 1 500 mPa.s, de préférence inférieure à 1 200 mPa.s, plus préférentiellement inférieure à 1 000 mPa.s ou inférieure à 900 mPa.s, bien plus préférentiellement inférieure à 800 mPa.s ou inférieure à 700 mPa.s, voire inférieure à 500 mPa.s.
6. Méthode selon l’une des revendications 1 à 5 pour laquelle la concentration par gravimétrie de la suspension aqueuse comprend la séparation d’une phase surnageante dont la concentration en matière sèche est inférieure à 5 % en poids et d’un lit de sédiment dont la concentration en matière sèche est supérieure à 40 % en poids.
7. Méthode selon l’une des revendications 1 à 6 pour laquelle la suspension comprend de 0,01 à 2 % en poids de polymère (P) (sec sur sec par rapport au résidu de minerai), de préférence de 0,01 à 1,8 % ou de 0,01 à 1,5 %, plus préférentiellement de 0,01 à 1,2 % ou de 0,01 à 1 %, bien plus préférentiellement de 0,02 à 0,8 % ou de 0,03 à 0,5 %, encore plus préférentiellement de 0,04 à 0,25 % ou de 0,04 à 0,15 %.
8. Méthode selon l’une des revendications 1 à 7 comprenant l’addition d’un, deux ou trois polymères (P) différents ou l’addition supplémentaire d’au moins un composé choisi parmi un dérivé ligno-sulfonate, un silicate, un polysaccharide non-modifié et un polysaccharide modifié.
9. Méthode selon l’une des revendications 1 à 8 pour laquelle :
■ le minerai métallique est choisi parmi un minerai de lithium, strontium, lanthanides, actinides, uranium, terres rares, titane, zirconium, vanadium, niobium, chrome, molybdène, tungstène, manganèse, fer, cobalt, rhodium, iridium, nickel, palladium, platine, cuivre, argent, or, zinc, cadmium, étain, plomb ou
• le minerai métallique comprend un oxyde de métal, un sulfure de métal ou un carbonate de métal ; ou
• le résidu de minerai métallique comprend une quantité résiduelle de métal inférieure à 2 000 g par tonne (sec/sec) par rapport à la quantité de résidu de minerai métallique ; de préférence une quantité de métal allant de 10 à 2 000 g par tonne (sec/sec) ou de 10 à 1 000 g par tonne (sec/sec), par rapport à la quantité de résidu de minerai métallique.
10. Méthode selon l’une des revendications 1 à 9 pour laquelle :
• la concentration par gravimétrie de la suspension est réalisée au moyen d’au moins un dispositif choisi parmi un épaississeur classique, un épaississeur haute densité, un épaississeur à haut rendement, ou pour laquelle : • l’addition du polymère (P) est réalisée :
avant la concentration par gravimétrie de la suspension ou
pendant la concentration par gravimétrie de la suspension ou
simultanément à l’addition de l’agent floculant ou
- parallèlement à l’addition de l’agent floculant ou
pendant la concentration par gravimétrie de la suspension et simultanément à l’addition de l’agent floculant ou
pendant la concentration par gravimétrie de la suspension et parallèlement à l’addition de l’agent floculant.
11. Méthode selon l’une des revendications 1 à 10 pour laquelle :
- la réaction de polymérisation est mise en œuvre également en présence d'au moins un composé comprenant du phosphore au degré d’oxydation I, de préférence un composé choisi parmi l’acide hypophosphoreux (H3PO2) et un dérivé de l’acide hypophosphoreux (H3P02), de préférence un composé comprenant au moins un ion hypophosphite (H2P02 ), plus préférentiellement un composé choisi parmi hypophosphite de sodium (H2P02Na), hypophosphite de potassium (H2P02K), hypophosphite de calcium ([H2P02]2Ca) et leurs mélanges ou
la réaction de polymérisation est mise en œuvre également en présence d'au moins un composé comprenant un ion bisulfite, de préférence un composé choisi parmi bisulfite d’ammonium, un bisulfite de métal alcalin, notamment bisulfite de sodium, bisulfite de potassium, bisulfite de calcium, bisulfite de magnésium et leurs combinaisons ou
- la réaction de polymérisation est mise en œuvre en présence d'au moins un composé comprenant du phosphore au degré d’oxydation PI, de préférence un composé choisi parmi l’acide phosphoreux et un dérivé de l’acide phosphoreux, plus préférentiellement un composé comprenant au moins un ion phosphite, notamment un composé choisi parmi phosphite de sodium, phosphite de calcium, phosphite de potassium, phosphite d’ammonium et leurs combinaisons ou
la réaction de polymérisation est mise en œuvre également en présence de 0,05 à 5 % en poids, par rapport à la quantité totale de monomères, d'au moins un composé choisi parmi un dérivé xanthate, un composé mercaptan et un composé de formule
(I) : xooc
dans laquelle :
o X représente indépendamment H, Na ou K et
o R représente indépendamment un groupement Ci-C5-alkyl, de préférence un groupement méthyl, en particulier un composé de formule (I) qui est le diisopropionate de trithiocarbonate disodique (DPTTC) ou
- la réaction de polymérisation est mise en œuvre à une température allant de 50 à 98°C, de préférence de 50 à 95°C ou de 50 à 85°C ou
- la réaction de polymérisation est réalisée dans l’eau, dans un solvant, seul ou en mélange avec de l’eau, notamment un solvant alcoolique, en particulier alcool isopropylique, de préférence dans l’eau ou
le polymère (P) a une masse moléculaire Mw mesurée par GPC allant de 2 200 à 10 000 g/mol, de préférence de 2 400 à 9 500 g/mol ou de 2 400 à 8 000 g/mol, plus préférentiellement de 2 400 à 6 500 g/mol ; ou
le polymère (P) est, totalement ou partiellement, neutralisé, notamment à l’issue de la réaction de polymérisation ou
la réaction de polymérisation met en œuvre :
o 100 % en poids de monomère anionique (M) ou
o de 70 % à 99,5 % en poids de monomère anionique (M) et de 0,5 % à 30 % en poids d’au moins un autre monomère.
12. Méthode selon l’une des revendications 1 à 10 pour laquelle le monomère anionique (M) comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable comprend une ou deux fonctions acides carboxyliques, de préférence comprend une seule fonction acide carboxylique, de préférence est choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, un sel d’acide acrylique, un sel d’acide méthacrylique et leurs mélanges, plus préférentiellement l’acide acrylique.
13. Méthode selon l’une des revendications 1 à 11 pour laquelle la réaction de polymérisation met également en œuvre au moins un autre monomère choisi parmi : un autre monomère anionique, de préférence un monomère choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, acide itaconique, acide maléique, anhydride maléique et leurs mélanges,
acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique, un sel d’acide 2-acrylamido-2- méthylpropane sulfonique, l’acide 2-(méthacryloyloxy)éthanesulfonique, un sel d’acide 2-(méthacryloyloxy)éthanesulfonique, méthallyl sulfonate de sodium, styrène sulfonate et leurs combinaisons ou leurs mélanges,
un monomère non ionique comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable, de préférence au moins une insaturation éthylénique polymérisable et notamment une fonction vinylique polymérisable, plus préférentiellement un monomère non ionique choisi parmi styrène, vinylcaprolactam, les esters d’un acide comprenant au moins une fonction acide monocarboxylique, en particulier un ester d’un acide choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, et leurs mélanges, par exemple hydroxyéthylacrylate, hydroxypropylacrylate, hydroxyéthylméthacrylate, hydroxypropylméthacrylate, acrylate d’alkyle, en particulier acrylate de Cî-Cio-alkyl, préférentiellement acrylate de Ci-C4-alkyl, plus préférentiellement acrylate de méthyle, acrylate d’éthyle, acrylate de n-propyle, acrylate d’isopropyle, acrylate d’isobutyle, acrylate de n-butyle, méthacrylate d’alkyle, en particulier méthacrylate de Ci-Cl0-alkyl, préférentiellement méthacrylate de Ci-C4-alkyl, plus préférentiellement méthacrylate de méthyle, méthacrylate d’éthyle, méthacrylate de n-propyle, méthacrylate d’isopropyle, méthacrylate d’isobutyle, méthacrylate de n-butyle, acrylate d’aryle, de préférence phénylacrylate, benzylacrylate, phénoxyéthylacrylate, méthacrylate d’aryle, de préférence phénylméthacrylate, benzylméthacrylate, phénoxyéthylméthacrylate et
- un monomère de formule
dans laquelle :
- R1 et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment H ou CH3,
- L1 représente indépendamment un groupement choisi parmi C(O), CH2,
CH2-CH2 et 0-CH2-CH2-CH -CH2, - L2 représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2-CH20)x, (CH2CH(CH3)0)y, (CH(CH3)CH20)z et leurs combinaisons et
- x, y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 0 et 150 et la somme x+y+z est comprise entre 10 et 150.
14. Méthode selon l’une des revendications 1 à 13 pour laquelle l’agent de floculation est choisi parmi un polyacrylamide, un dérivé de polyacrylamide.
15. Suspension minérale aqueuse comprenant au moins un agent de floculation et dont la concentration en matière sèche est supérieure à 10 % en poids de la suspension, choisie parmi :
- un résidu aqueux de minerai métallique,
une suspension aqueuse de minerai métallique et
- une suspension aqueuse d’un métal à valoriser ou d’un dérivé métallique à valoriser et issu d’un minerai métallique,
comprenant au moins un polymère (P) de masse moléculaire Mw mesurée par GPC allant de 2 000 à 20 000 g/mol et préparé par au moins une réaction de polymérisation radicalaire, à une température supérieure à 50°C, d’au moins un monomère anionique (M) comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable et au moins une fonction acide carboxylique ou d’un de ses sels, en présence d’au moins un composé générateur de radicaux choisi parmi peroxyde d’hydrogène, benzoyl peroxyde, acétyl peroxyde, lauryl peroxyde, hydroperoxyde de tertiobutyle, cumène hydroperoxyde, persulfate d’ammonium, un persulfate de métal alcalin, de préférence persulfate de sodium ou persulfate de potassium, un composé azoïque, tel que 2,2'-azobis(2-(4,5-dihydroimidazolyl)propane, dihydrochlorure de 2,2'-azobis(2-methylpropionamidine), diazo-valero-nitrile, acide 4,4'-azobis-(4-cyanovalérique), AZDN ou 2,2’-azo-bis-isobutyronitrile et leurs combinaisons ou leurs associations respectives avec un ion choisi parmi Fe11, Fe111, Cu1, Cu11 et leurs mélanges.
16. Suspension minérale aqueuse selon la revendication 15 :
obtenue par concentration par gravimétrie de la suspension aqueuse en présence d’au moins un polymère (P) ou bien
obtenue selon la méthode selon l’une des revendications 1 à 14.
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