FR3106990A1 - Méthode de contrôle granulométrique de particules de phosphate - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une méthode de broyage de roche phosphatée en présence d’un polymère (méth)acrylique anionique particulier de masse moléculaire comprise entre 1 000 et 90 000 g/mol et qui permet de contrôler l’étendue (S) de la distribution volumique de la taille de particules de particules minérales de phosphate obtenue. L’invention fournit également une méthode d’amélioration du rendement de production d’une méthode de broyage de roche phosphatée.
Description
L’invention concerne une méthode de broyage de roche phosphatée en présence d’un polymère anionique particulier de masse moléculaire comprise entre 1000 et 90000g/mol et qui permet de contrôler l’étendue (S) de la distribution volumique de la taille de particules de particules minérales de phosphate obtenue. L’invention fournit également une méthode d’amélioration du rendement de production d’une méthode de broyage de roche phosphatée.
Le phosphate ou roche phosphatée permet notamment la préparation d’acide phosphorique. Après extraction minière, la roche phosphatée est concassée, puis broyée et traitée en milieu acide afin de produire l’acide phosphorique.
Le broyage de la roche phosphatée conduit généralement à des particules dont la distribution de tailles varie de manière très importante.
Les particules de roche phosphatée broyée généralement transportée ou utilisée dans les usines de préparation d’acide phosphorique doivent généralement avoir une taille (d0,5) inférieure à 500μm, de préférence inférieure à 300μm ou inférieure à 200μm. Ces particules doivent généralement avoir une taille (d0,5) supérieure à 10μm, de préférence supérieure à 40μm ou supérieure à 50μm.
En effet, le traitement acide nécessite de contrôler cette distribution de tailles de particules. En effet, les particules dont la taille est trop élevée doivent généralement être à nouveau broyées alors que les particules dont la taille est trop faible doivent être séparées. Les particules dont la taille est trop faible sont alors perdues.
Ainsi, renouveler le broyage des particules dont la taille est trop élevée ou éliminer les particules dont la taille est trop faible entraîne une diminution du rendement de production.
Il en découle également des conséquences négatives d’un point de vue environnemental.
Ainsi, il est important de pouvoir disposer de méthodes de broyage de roche phosphatée qui permettent de contrôler la taille des particules broyées. Il est également important de disposer de méthodes de broyage de roche phosphatée qui permettent de préparer des suspensions aqueuses de particules minérales de phosphate dont l’étendue de la distribution volumique de tailles de particules [(d0,9- d0,1) / d0,5] mesurée par diffraction laser est contrôlée.
Selon l’invention, l’étendue de la distribution de tailles de particules est évaluée à partir de trois caractéristiques de la taille des particules (d0,9, d0,1, d0,5) broyées obtenues en mettant en œuvre la méthode de broyage selon l’invention.
Selon l’invention, la caractéristique d0,5ou diamètre médian est la valeur du diamètre des particules d’une population de particules pour laquelle 50% en volume des particules ont une taille inférieure à cette valeur. Dans ce cas, 50% en volume des particules ont une taille supérieure à cette valeur. Pour une distribution volumique, 50%du volume total de la population de particules correspond au volume des particules de diamètres inférieurs aud0,5. Graphiquement, la taille médiane correspond donc au diamètre qui divise la distribution en deux parties d'aires égales.
Selon l’invention, la caractéristique d0,9est la valeur du diamètre des particules d’une population de particules pour laquelle 90% en volume des particules ont une taille inférieure à cette valeur. Dans ce cas, 10% en volume des particules ont une taille supérieure à cette valeur.
Selon l’invention, la caractéristique d0,1est la valeur du diamètre des particules d’une population de particules pour laquelle 90% en volume des particules ont une taille supérieure à cette valeur.
Selon l’invention, la taille en volume des particules est mesurée par diffraction laser et l’étendue de la distribution volumique de tailles de particules est calculée selon la formule [(d0,9- d0,1) / d0,5]. Cette étendue de la distribution de taille de particules est également connue sous le nom anglais despan.
On connaît des méthodes de broyage de roche phosphatée. Toutefois, ces méthodes de broyage de roche phosphatée ne sont pas satisfaisantes. Il existe donc un besoin de disposer de méthodes améliorées de broyage de roche phosphatée.
La méthode selon l’invention permet d’apporter une solution à tout ou partie des problèmes des méthodes de broyage de roche phosphatée de l’état de la technique.
Ainsi, l’invention fournit une méthode de préparation d’une suspension aqueuse de particules minérales de phosphate dont l’étendue (S) de la distribution volumique de tailles de particules [(d0,9- d0,1) / d0,5] mesurée par diffraction laser est inférieure à 4,1, comprenant le broyage d’au moins un matériau phosphaté en présence d’eau et d’au moins un polymère (P) anionique de masse moléculaire en poids (MW) comprise entre 1000 et 90000g/mol et obtenu par réaction de polymérisation d’au moins un acide choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique et leurs sels.
De manière préférée selon l’invention, l’étendue (S) est inférieure à 4,0 ou inférieure à 3,9. Plus préférentiellement selon l’invention, l’étendue (S) est inférieure à 3,5 ou inférieure à 3. Bien plus préférentiellement selon l’invention, l’étendue (S) est inférieure à 2,5 ou inférieure à 2.
De manière préférée selon l’invention, le broyage de la roche phosphatée est suivi d’une étape de séparation des particules les plus petites. Ainsi, la méthode selon l’invention comprend également au moins une étape de séparation de la fraction de particules de matériau phosphaté dont la taille d0,1est inférieure à 4µm ou inférieure à 5µm. De préférence selon l’invention, cette étape permet la séparation de la fraction de particules de matériau phosphaté dont la taille d0,1est inférieure à 10µm ou inférieure à 20µm. Également de préférence selon l’invention, cette étape permet la séparation de la fraction de particules de matériau phosphaté dont la taille d0,1est inférieure à 40µm ou inférieure à 50µm.
De manière préférée, la séparation est réalisée au moyen d’un dispositif choisi parmi hydrocyclone, centrifugeuse et leurs combinaisons.
De manière préférée selon l’invention, la concentration en poids de particules de matériau phosphaté de la suspension aqueuse lors du broyage est supérieure à 10% ou supérieure à 15%. De préférence selon l’invention, la concentration en poids de particules de matériau phosphaté de la suspension aqueuse lors du broyage est supérieure à 25%. Plus préférentiellement selon l’invention la concentration en poids de particules de matériau phosphaté de la suspension aqueuse lors du broyage est supérieure à 40% ou supérieure à 50%.
Également de manière préférée selon l’invention, les particules de matériau phosphaté ont une taille d0, 9avant le broyage qui est supérieure à 800µm ou supérieure à 1000µm ou bien supérieure à 2500µm.
Également de manière préférée selon l’invention, les particules de matériau ont une taille d0,5après le broyage qui est inférieure à 300µm, de préférence inférieure à 250µm ou inférieure à 200µm.
De manière très avantageuse selon l’invention, outre le contrôle de l’étendue (S), la méthode de préparation selon l’invention permet de contrôler le temps de broyage. Généralement selon l’invention, le temps de broyage peut varier, notamment de 0,5 à 10 heures ou varier de 0,5 à 3 heures ou de 0,5 à 4 heures ou encore de 0,5 à 5 heures.
De manière préférée selon l’invention, le temps de broyage est inférieur à 5het30min.
Plus préférentiellement selon l’invention, le temps de broyage est inférieur à 4het30min ou inférieur à 3h. Bien plus préférentiellement selon l’invention, le temps de broyage est inférieur à 2het30min.
De manière également préférée selon l’invention, le temps de broyage est inférieur à 5het30min ou bien inférieur à 4het30min pour une concentration en poids de particules de matériau phosphaté de la suspension aqueuse lors du broyage supérieure à 25% ou supérieure à 40%. De manière également préférée selon l’invention, le temps de broyage est inférieur à 3h ou inférieur à 2het30min pour une concentration en poids de particules de matériau phosphaté de la suspension aqueuse lors du broyage supérieure à 10% ou supérieure à 15%.
De manière également très avantageuse selon l’invention, le temps de broyage peut être réduit de manière très significative par rapport aux méthodes de broyage de l’état de la technique. Ainsi, la méthode selon l’invention permet de réduire le temps de broyage nécessaire à l’obtention d’une suspension aqueuse de particules minérales de phosphate dont l’étendue (S) de la distribution volumique de tailles de particules [(d0,9- d0,1) / d0,5] mesurée par diffraction laser est inférieure à 4,1.
De manière préférée selon l’invention, le temps de broyage est réduit d’au moins 10% par rapport au temps de broyage réalisé en l’absence de polymère (P). Plus préférentiellement selon l’invention, le temps de broyage est réduit d’au moins 20% ou d’au moins 25% par rapport au temps de broyage réalisé en l’absence de polymère (P).
Bien plus préférentiellement selon l’invention, le temps de broyage est réduit d’au moins 30% ou d’au moins 40% par rapport au temps de broyage réalisé en l’absence de polymère (P).
Bien plus préférentiellement selon l’invention, le temps de broyage est réduit d’au moins 30% ou d’au moins 40% par rapport au temps de broyage réalisé en l’absence de polymère (P).
Le polymère (P) selon l’invention est connu en tant que tel. Le polymère (P) mis en œuvre selon l’invention est un polymère anionique de masse moléculaire en poids (MW) comprise entre 1000 et 90000g/mol et obtenu par réaction de polymérisation d’au moins un acide choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique et leurs sels.
De manière préférée, le polymère (P) est non-sulfoné. De manière également préférée, le polymère (P) est partiellement ou totalement neutralisé. Plus préférentiellement, il est partiellement ou totalement neutralisé au moyen d’un dérivé comprenant au moins un élément choisi parmi lithium, sodium, calcium, magnésium et leurs mélanges, bien plus préférentiellement choisi parmi sodium, calcium et leurs combinaisons.
Le polymère (P) est connu en tant que tel. Il peut être préparé par méthodes qui sont également connues. De manière préférée, le polymère (P) est obtenu par une réaction de polymérisation mettant également en œuvre au moins un autre acide choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, acide maléique, acide itaconique et leurs sels ou au moins un ester d’un acide choisi parmi acide acrylique et acide méthacrylique.
Le polymère (P) préféré selon l’invention est choisi parmi un homopolymère d’acide acrylique, un copolymère d’acide acrylique et d’acide maléique.
De manière plus préférée, le polymère (P) selon l’invention est totalement neutralisé, en particulier au moyen de sodium ou d’une combinaison de sodium et de calcium, par exemple une combinaison équimolaire de sodium et de calcium.
Selon l’invention, le polymère (P) anionique a une masse moléculaire en poids (MW) comprise entre 1000 et 90000g/mol mesurée par CES (chromatographie d’exclusion stérique). De manière préférée, le polymère (P) a une masse moléculaire en poids (MW) comprise entre 2000 et 90000g/mol, de préférence entre 2000 et 50000 g/mol, plus préférentiellement entre 2000 et 10000g/mol, et de manière davantage préférée entre 2000 et 8000g/mol.
Selon l’invention, la masse moléculaire et l’indice de polymolécularité des polymères sont déterminés par Chromatographie d'Exclusion Stérique (CES) ou en anglais « Gel Permeation 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 polymères étudiés. La phase liquide d'élution est une phase aqueuse ajustée à pH 9,00 au moyen de soude 1N contenant 0,05M de NaHCO3, 0,1M de NaNO3, 0,02M de triéthanolamine et 0,03 % de NaN3.
Selon une première étape, on dilue à 0,9 % sec la solution de polymère 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 0,2µm. 100µL sont ensuite injectés dans l'appareil de chromatographie (éluant: une phase aqueuse ajustée à pH 9,00 par de la soude 1N contenant 0,05M de NaHCO3, 0,1M de NaNO3, 0,02M de triéthanolamine 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 30cm 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 2,25.106g/mol et indice de polymolécularité allant de 1,4 à 1,8).
Lors du broyage selon l’invention, la quantité de polymère (P) peut varier. De manière préférée, la quantité en poids (sec/sec) de polymère (P) mis en œuvre est comprise entre 0,05 et 5%, de préférence entre 0,1 et 2%, par rapport à la quantité de matériau phosphaté.
La méthode selon l’invention permet donc de préparer une suspension aqueuse de particules minérales de phosphate dont l’étendue (S) de la distribution volumique de tailles de particules [(d0,9- d0,1) / d0,5] mesurée par diffraction laser est inférieure à 4,1.
L’invention fournit donc également une suspension aqueuse de particules minérales de matériau phosphaté dont l’étendue (S) de la distribution volumique de tailles de particules [(d0,9- d0,1) / d0,5] mesurée par diffraction laser est inférieure à 4,1, comprenant au moins un polymère (P) anionique de masse moléculaire en poids (MW) comprise entre 1000 et 90000g/mol et obtenu par réaction de polymérisation d’au moins un acide choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique et leurs sels.
L’invention fournit donc également une suspension obtenue selon la méthode de préparation selon l’invention. Les caractéristiques particulières, avantageuses ou préférées de la méthode de préparation selon l’invention définissent des suspensions selon l’invention qui sont également particulières, avantageuses ou préférées.
La méthode de broyage selon l’invention permet donc de contrôler, d’améliorer ou de réduire l’étendue (S) de la suspension de particules de matériau phosphaté obtenue.
L’invention fournit donc également une méthode de contrôle, de préférence d’amélioration ou de réduction, de l’étendue (S) de la distribution volumique de tailles de particules [(d0,9- d0,1) / d0,5], mesurée par diffraction laser, d’une suspension de particules minérales de matériau phosphaté, comprenant le broyage d’au moins un matériau phosphaté en présence d’eau et d’au moins un polymère (P) anionique de masse moléculaire en poids (MW) comprise entre 1000 et 90000g/mol et obtenu par réaction de polymérisation d’au moins un acide choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique et leurs sels, résultant en une suspension aqueuse dont l’étendue (S) inférieure à 4,1.
Lors de sa mise en œuvre, la méthode de préparation d’une suspension aqueuse de particules de matériau phosphaté comprenant le broyage de ce matériau offre de nombreux avantages. Elle permet notamment de contrôler ou d’améliorer le rendement de production de particules de matériau phosphaté broyé. En effet, la mise en œuvre du polymère (P) lors du broyage du matériau phosphaté permet de réduire l’étendue (S) de la suspension aqueuse obtenue. Cette suspension possédant une étendue (S) réduite, il est possible de limiter la quantité de particules dont la taille est excessive pour être utilisée lors d’une étape ultérieure, par exemple lors d’une étape de traitement conduisant à de l’acide phosphorique. Les particules dont la taille est excessive doivent être broyées à nouveau.
De manière analogue, la méthode de préparation d’une suspension aqueuse selon l’invention permet de limiter la quantité de particules dont la taille est trop faible pour être utilisées lors d’une étape ultérieure. Généralement, ces particules dont la taille est trop faible doivent être éliminées.
Ainsi, éviter de broyer à nouveau les particules de taille excessive ou éviter d’éliminer des particules de taille trop faible permet de contrôler ou d’améliorer le rendement de production d’une méthode de broyage de matériau phosphaté.
L’invention fournit donc également une méthode de contrôle, de préférence d’amélioration, du rendement de production d’une méthode de broyage d’un matériau phosphaté en présence d’eau, comprenant l’addition lors d’au moins une étape de broyage, d’au moins un polymère (P) anionique de masse moléculaire en poids (MW) comprise entre 1000 et 90000g/mol et obtenu par réaction de polymérisation d’au moins un acide choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique et leurs sels, résultant en une suspension aqueuse dont l’étendue (S) de la distribution volumique de tailles de particules [(d0,9- d0,1) / d0,5], mesurée par diffraction laser est inférieure à 4,1.
De manière préférée, la méthode de contrôle ou d’amélioration du rendement de production selon l’invention, permet d’améliorer le rendement d’au moins 10% en poids de particules broyées dont l’étendue (S) est inférieure à 4,1 par rapport à des particules obtenues en l’absence de polymère (P). Selon l’invention, de telles augmentations de rendement de production d’au moins 30% ou d’au moins 50%, voire d’au moins 80% ou d’au moins 100%, sont possibles.
Les caractéristiques particulières, avantageuses ou préférées de la méthode de préparation selon l’invention définissent des méthodes de contrôle du rendement ou des méthodes de contrôle de l’étendue (S) selon l’invention qui sont également particulières, avantageuses ou préférées.
Les méthodes de contrôle du rendement ou les méthodes de contrôle de l’étendue (S) selon l’invention comprennent la préparation d’une suspension de particules broyées dont l’étendue (S) selon l’invention. Les méthodes de contrôle du rendement ou les méthodes de contrôle de l’étendue (S) selon l’invention peuvent donc être définies comme des méthodes de préparation d’une suspension selon l’invention.
Les exemples qui suivent permettent d’illustrer les différents aspects de l’invention.
Une suspension aqueuse de matériau phosphaté est préparée par broyage d’une roche de phosphate en présence d’un polymère (P1) ou d’un polymère (P2) défini selon l’invention.
Différents polymères ont été préparés puis utilisés lors de la préparation de suspensions de roche phosphatée par broyage.
Préparation du polymère (P1):
Dans un réacteur de synthèse équipé d'un système d'agitation mécanique et d'un système de chauffage de type bain d'huile, sont introduits :
- eau : 241,069 g,
- sulfate de cuivre pentahydraté : 0,323 g,
- sulfate ferreux heptahydraté : 0,276 g.
Le milieu est chauffé à 95°C, puis les éléments suivants sont ajoutés simultanément et en continu, en 2 heures :
- une solution aqueuse de 3,5 g à 20,9% en poids de sel de sodium DPTTC (CAS # 86470-33-2), dilué dans 31 g d'eau,
- 35,3 g de peroxyde d'hydrogène 130 V dilués dans 9,4 g d'eau et
- 279,9 g d'acide acrylique dilué dans 31 g d'eau.
La cuisson se poursuit pendant 1,5 h à 95°C.
On obtient une solution d'acide polyacrylique ayant une Mw de 5 700 g/mol et un Ip de 2,5 (mesurés par CES).
La solution d'acide polyacrylique est traitée avec :
- soude caustique 50 % en poids dans l'eau : 145 g,
- eau : 66,660 g,
- chaux hydratée 97 % en poids dans l'eau : 42,5 g.
Le pH du polymère résultant (P1) est finalement ajusté à 8,7 avec de la soude et à une concentration finale de 35% de matière sèche dans l'eau.
Préparation du polymère (P2):
Dans un réacteur de synthèse équipé d'un système d'agitation mécanique et d'un système de chauffage de type bain d'huile, sont introduits :
- eau : 241,069 g,
- sulfate de cuivre pentahydraté : 0,323 g,
- sulfate ferreux heptahydraté : 0,276 g.
Le milieu est chauffé à 95°C, puis les éléments suivants sont ajoutés simultanément et en continu, en 2 heures :
- une solution aqueuse de 3,5 g à 20,9% en poids de sel de sodium DPTTC (CAS # 86470-33-2), dilué dans 31 g d'eau,
- 35,3 g de peroxyde d'hydrogène 130 V dilués dans 9,4 g d'eau et
- 279,9 g d'acide acrylique dilué dans 31 g d'eau.
La cuisson se poursuit pendant 1,5 h à 95°C.
On obtient une solution d'acide polyacrylique ayant une Mw de 5 700 g/mol et un Ip de 2,5 (mesurés par CES).
La solution d'acide polyacrylique est traitée avec une solution aqueuse de soude caustique à 50 % en poids dans l’eau pour atteindre une valeur de pH de 8,5.
Le pH du polymère résultant (P2) est finalement ajusté à 8,5 avec de la soude et à une concentration finale de 42% de matière sèche dans l'eau.
Préparation du polymère (P3):
Dans un réacteur de synthèse équipé d'un système d'agitation mécanique et d'un système de chauffage de type bain d'huile, sont introduits :
- eau : 190 g,
- anhydride maléique: 107,1g,
- sulfate ferreux heptahydraté : 0,0065g,
- soude à 50% en poids dans l’eau: 169g.
Le milieu est chauffé à 95°C, puis les éléments suivants sont ajoutés simultanément et en continu, en 2 heures :
- 16 g de peroxyde d'hydrogène 130 V,
- 2,93 g de persulfate de sodium dilué dans 33 g d'eau et
- 131 g d'acide acrylique dilué dans 37 g d'eau.
La cuisson se poursuit pendant 1,5 h à 95°C.
On obtient une solution de copolymère de l’acide acrylique et de l’acide maléique partiellement neutralisée.
La solution polymérique est traitée avec une solution aqueuse de soude caustique à 50 % en poids dans l’eau pour atteindre une valeur de pH de 8,2.
La solution est ensuite ramenée à une concentration finale de 35% de matière sèche dans l'eau.
La masse moléculaire en poids du polymère ainsi obtenu est d‘environ 18000 g/mole et 3,2 d’indice de polymolécularité.
Préparation de suspensions selon l’invention:
De la roche de phosphate provenant d’une mine située en Chine (Province de Guizhou) a été tamisée pour séparer les particules dont la taille est supérieure à 2,5mm et pour séparer les particules dont la taille est inférieure à 40µm.
La roche tamisée est ensuite quartée pour préparer des échantillons représentatifs de masse moyenne égale à 320g± 4% qui sont identiques en termes de répartition granulométrique. Un échantillon représentatif est un échantillon pris de manière probabiliste tel que tous les éléments constitutifs du lot ont une probabilité égale d'être sélectionnés pour l'échantillon. Le prélèvement de l'échantillon n'altère pas la propriété que l'on veut estimer. Les conditions sont présentées dans le tableau 1.
| Essai A | Essai B | |
| Taux de solide (% en poids) | 20 | 40 |
| Quantité de billes et de cylindres (g) | 2823 | 2823 |
| Quantité d’eau (g) | 1280 | 960 |
| Quantité de roche phosphatée sèche (g) | 320 | 640 |
| Quantité de polymère (P) (% en poids sec/sec) | 0,1 | 0,2 |
Les échantillons sont broyés individuellement au moyen d’un broyeur à boulets à un taux de solide de 20% ou 40% en poids dans une jarre de 4L comprenant des billes en céramique de diamètre 19mm (0,850L, 1858g) et des cylindres en céramique de dimension 15x15mm (0,450L, 965g) selon les données présentées dans le tableau 1.
Des suspensions aqueuses de roche phosphatée sont préparées par broyage selon les conditions d’essai A et en présence des polymères (P1), (P2) et (P3) respectivement, en une quantité en poids sec/sec par rapport à la quantité de roche de 0,1%. La durée de broyage est fixée à 2h et 20min.
Des mesures de la granulométrie des échantillons sont réalisées au moyen d’un granulomètre laser (Malvern Mastersizer 2000) et traitées avec le logiciel Mastersizer 2000 version 5.61 (indice de réfraction 1,51, vitesse de pompe: 1250tour/min, vitesse du mélangeur: 750tour/min, agitation par ultra-sons à 50% de la puissance durant la mesure). Sept mesures espacées de 10s sont réalisées par aliquote. Trois cycles de lavage sont effectués entre chaque série de trois mesures.
Pour chaque suspension, sept répétitions de mesure sont réalisées, la taille des particules est mesurée et les résultats des mesures granulométriques moyennes sont présentés dans le tableau 2.
| Polymère | Taille de particules (µm) | Etendue (S) | ||
| d0,1 | d0,5 | d0,9 | ||
| P1 | 4,085 | 198,371 | 388,446 | 1,938 |
| P2 | 6,073 | 233,306 | 876,110 | 3,732 |
| P3 | 4,934 | 278,785 | 1 026,326 | 3,664 |
L’utilisation des polymères (P1), (P2) et (P3) permet un excellent contrôle de la granulométrie des suspensions préparées ainsi que d’atteindre une étendue (S) bien inférieure à 4,1.
D’autres suspensions aqueuses de roche phosphatée sont préparées par broyage selon les conditions d’essai A en l’absence de polymère et en présence du polymère (P1) en une quantité en poids sec/sec par rapport à la quantité de roche de 0,1%. La granulométrie d0,5 visée est inférieure à 200µm (198µm ± 1,5 %).
Pour chaque suspension, sept répétitions de mesure sont réalisées, la taille des particules est mesurée et les résultats des mesures granulométriques moyennes sont présentés dans le tableau 3.
Le temps nécessaire pour atteindre la granulométrie visée est évalué. Les résultats sont présentés dans le tableau 3.
| Polymère | Temps de broyage | Taille de particules (µm) | Etendue (S) | ||
| d0,1 | d0,5 | d0,9 | |||
| Aucun | 4h | 4,368 | 200,588 | 836,604 | 4,149 |
| P1 | 2h20min | 4,085 | 198,371 | 388,446 | 1,938 |
L’utilisation du polymère (P1) permet d’atteindre une étendue (S) bien inférieure par rapport à la préparation d’une suspension en l’absence de polymère. De plus, le temps nécessaire pour atteindre ce résultat est réduit de plus de 40%.
D’autres suspensions aqueuses de roche phosphatée sont préparées par broyage selon les conditions d’essai B en l’absence de polymère et en présence du polymère (P1) en une quantité en poids sec/sec par rapport à la quantité de roche de 0,2%. La granulométrie d0,5 visée est inférieure à 200µm (198µm ± 1,5 %).
Pour chaque suspension, sept répétitions de mesure sont réalisées, la taille des particules est mesurée et les résultats des mesures granulométriques moyennes sont présentés dans le tableau 4.
Le temps nécessaire pour atteindre la granulométrie visée est évalué. Les résultats sont présentés dans le tableau 4.
Pour chaque suspension, sept répétitions de mesure sont réalisées, la taille des particules est mesurée et les résultats des mesures granulométriques moyennes sont présentés dans le tableau 4.
Le temps nécessaire pour atteindre la granulométrie visée est évalué. Les résultats sont présentés dans le tableau 4.
| Polymère | Temps de broyage | Taille de particules (µm) | Etendue (S) | ||
| d0,1 | d0,5 | d0,9 | |||
| Aucun | 6h | 3,419 | 199,069 | 895,315 | 4,480 |
| P1 | 4h | 3,759 | 195,711 | 762,673 | 3,877 |
Pour des suspensions très concentrées, l’utilisation du polymère (P1) permet d’atteindre une étendue (S) bien inférieure par rapport à la préparation d’une suspension en l’absence de polymère. De plus, le temps nécessaire pour atteindre ce résultat est réduit de plus de 30%.
Le tableau 5 présente la comparaison de ces différents résultats.
| Polymère | Temps de broyage | Taux de solide (%) | Taille de particules (µm) | Etendue (S) | ||
| d0,1 | d0,5 | d0,9 | ||||
| Aucun | 4h | 20 | 4,368 | 200,588 | 836,604 | 4,149 |
| P1 (0,1%) | 2h20min | 20 | 4,085 | 198,371 | 388,446 | 1,938 |
| Aucun | 6h | 40 | 3,419 | 199,069 | 895,315 | 4,480 |
| P1 (0,2%) | 4h | 40 | 3,759 | 195,711 | 762,673 | 3,877 |
La méthode selon l’invention permet la préparation d’une suspension aqueuse de matériau phosphaté selon l’invention particulièrement efficace pour atteindre les valeurs de granulométrie visées et pour contrôler l’étendue (S) pour différents taux de solide lors du broyage. L’étendue (S) et les temps de broyage sont particulièrement réduits grâce à l’utilisation de polymères (P).
Claims (19)
- Méthode de préparation d’une suspension aqueuse de particules de matériau phosphaté dont l’étendue (S) de la distribution volumique de tailles de particules [(d0,9- d0,1) / d0,5] mesurée par diffraction laser est inférieure à 4,1, comprenant le broyage d’au moins un matériau phosphaté en présence d’eau et d’au moins un polymère (P) anionique de masse moléculaire en poids (MW) comprise entre 1000 et 90000g/mol et obtenu par réaction de polymérisation d’au moins un acide choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique et leurs sels.
- Méthode selon la revendication 1 pour laquelle l’étendue (S) est inférieure à 4,0, de préférence inférieure à 3,9, plus préférentiellement inférieure à 3,5 ou inférieure à 3, bien plus préférentiellement inférieure à 2,5 ou inférieure à 2.
- Méthode selon l’une des revendications 1 et 2 comprenant également au moins une étape de séparation de la fraction de particules de matériau phosphaté dont la taille d0,1est inférieure à 4µm ou inférieure à 5µm, de préférence inférieure à 10µm ou inférieure à 20µm ou bien inférieure à 40µm ou inférieure à 50µm.
- Méthode selon l’une des revendications 1 à 3 pour laquelle la séparation est réalisée au moyen d’un dispositif choisi parmi hydrocyclone, centrifugeuse et leurs combinaisons.
- Méthode selon l’une des revendications 1 à 4 pour laquelle la concentration en poids de particules de matériau phosphaté de la suspension aqueuse lors du broyage est supérieure à 10% ou supérieure à 15%, de préférence supérieure à 25%, plus préférentiellement supérieure à 40% ou supérieure à 50%.
- Méthode selon l’une des revendications 1 à 5 pour laquelle les particules de matériau phosphaté ont une taille d0,9avant le broyage qui est supérieure à 800µm ou supérieure à 1000µm ou bien supérieure à 2500µm.
- Méthode selon l’une des revendications 1 à 6 pour laquelle les particules de matériau phosphaté ont une taille d0,5après le broyage qui est inférieure à 300µm, de préférence inférieure à 250µm ou inférieure à 200µm.
- Méthode selon l’une des revendications 1 à 7 pour laquelle le temps de broyage est inférieur à 5het30min, de préférence inférieur à 4het30min ou inférieur à 3h, plus préférentiellement inférieur à 2het30min.
- Méthode selon l’une des revendications 1 à 8 pour laquelle le temps de broyage est réduit d’au moins 10%, de préférence d’au moins 20% ou d’au moins 25%, plus préférentiellement d’au moins 30% ou d’au moins 40%, par rapport au temps de broyage réalisé en l’absence de polymère (P).
- Méthode selon l’une des revendications 1 à 9 pour laquelle le polymère (P) est partiellement ou totalement neutralisé, de préférence partiellement ou totalement neutralisé au moyen d’un dérivé comprenant au moins un élément choisi parmi lithium, sodium, calcium, magnésium et leurs mélanges, plus préférentiellement choisi parmi sodium, calcium et leurs combinaisons.
- Méthode selon l’une des revendications 1 à 10 pour laquelle le polymère (P) est obtenu par une réaction de polymérisation mettant également en œuvre au moins un autre acide choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, acide maléique, acide itaconique et leurs sels ou au moins un ester d’un acide choisi parmi acide acrylique et acide méthacrylique.
- Méthode selon l’une des revendications 1 à 11 pour laquelle le polymère (P) a une masse moléculaire en poids (MW) comprise entre 2000 et 90000g/mol, de préférence entre 2000 et 50000 g/mol, plus préférentiellement entre 2000 et 10000g/mol, et de manière davantage préférée entre 2000 et 8000g/mol.
- Méthode selon l’une des revendications 1 à 10 pour laquelle la quantité en poids (sec/sec) de polymère (P) mis en œuvre est comprise entre 0,05 et 5%, de préférence entre 0,07 et 2%, par rapport à la quantité de matériau phosphaté.
- Suspension aqueuse de particules minérales de matériau phosphaté dont l’étendue (S) de la distribution volumique de tailles de particules [(d0,9- d0,1) / d0,5] mesurée par diffraction laser est inférieure à 4,1, comprenant au moins un polymère (P) anionique de masse moléculaire en poids (MW) comprise entre 1000 et 90000g/mol et obtenu par réaction de polymérisation d’au moins un acide choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique et leurs sels.
- Suspension selon la revendication 14 obtenue selon la méthode définie selon l’une des revendications 1 à 13.
- Méthode de contrôle, de préférence d’amélioration ou de réduction, de l’étendue (S) de la distribution volumique de tailles de particules [(d0,9- d0,1) / d0,5], mesurée par diffraction laser, d’une suspension de particules minérales de matériau phosphaté, comprenant le broyage d’au moins un matériau phosphaté en présence d’eau et d’au moins un polymère (P) anionique de masse moléculaire en poids (MW) comprise entre 1000 et 90000g/mol et obtenu par réaction de polymérisation d’au moins un acide choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique et leurs sels, résultant en une suspension aqueuse dont l’étendue (S) inférieure à 4,1.
- Méthode de contrôle, de préférence d’amélioration, du rendement de production d’une méthode de broyage d’un matériau phosphaté en présence d’eau, comprenant l’addition lors d’au moins une étape de broyage, d’au moins un polymère (P) anionique de masse moléculaire en poids (MW) comprise entre 1000 et 90000g/mol et obtenu par réaction de polymérisation d’au moins un acide choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique et leurs sels, résultant en une suspension aqueuse dont l’étendue (S) de la distribution volumique de tailles de particules [(d0,9- d0,1) / d0,5], mesurée par diffraction laser est inférieure à 4,1.
- Méthode selon l’une des revendications 16 et 17 définie selon la méthode de préparation selon l’une des revendications 1 à 13.
- Méthode selon l’une des revendications 16 et 17 qui est une méthode de préparation selon l’une des revendications 1 à 13.
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Patent Citations (3)
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