L’étude de cas sur la flottation révèle des rendements de récupération impressionnants pour le cuivre et le cobalt, optimisant ainsi les performances métallurgiques. Cette recherche est cruciale pour assurer la durabilité de la production à la mine de l’Étoile face à l’épuisement des ressources.
Différentes applications de la flottation
- Flottation des sulfures
En général, la flottation des minéraux sulfurés est aisée que celle des minéraux oxydés. Tous les sulfures peuvent être concentrés par le procédé de flottation. C’est pour cela que la flottation des sulfures fut la première à être mise en œuvre industriellement (E.K. et Masson, 1973).
Comme collecteur pour les minéraux sulfurés, on utilise les réactifs sulfhydriles (xanthates et Dithiophosphates).
La flottation sélective trouve une large application dans la flottation des minéraux sulfurés, ce procédé sépare les minéraux précieux dans un concentré de grande qualité par usage d’activant et déprimants.
La flottation sélective est utilisée pour les minéraux sulfurés polymétalliques pour produire séparément des concentrés de Cuivre, de Zinc et/ou de Plomb, etc.
Deux méthodes fondamentales de flottation peuvent être utilisées à savoir :
- la flottation sélective ;
- la flottation sélective –collective (flottation collective suivie du traitement sélectif du concentré) (Chemical hand book notes n°26, 1986).
- Flottation des oxydes
La flottation des oxydes est toujours difficile que celle des sulfures car d’une part les oxydes sont plus hydrophiles que les sulfures à cause de l’affinité de l’oxygène pour l’eau qui favorise l’adsorption de ce liquide et d’autre part les minerais oxydés ont en général une tendance accrue à la production des fines lors de la fragmentation, en plus la gangue est constituée principalement d’oxydes présentant une structure semblable à celle des minéraux valorisables qui réduit la sélectivité des collecteurs.
Plusieurs procédés peuvent être utilisés pour la flottation des oxydes :
- la flottation directe par les acides gras ;
- le procédé LPF (lixiviation-précipitation-flottation).
- Flottation à la mousse des minerais oxydés
- Généralités
- Flottation à la mousse des minerais oxydés
Par flottation à la mousse, les minerais oxydés peuvent être flottés de deux manières : (Blazy, 1973).
En utilisant les collecteurs sulfhydriles (xanthates ou Dithiophosphates) ; Le mode d’action est le suivant :
Dans ce cas, ils sont d’abord sulfurés superficiellement par ajout dans pulpe d’un activant (agent sulfurant) généralement le 𝑁𝑎2𝑆 ou le NaHS ;
On note que le NaSH est parfois instable dans pulpe de sorte qu’il faut l’ajouter progressivement en petites doses.
En utilisant des collecteurs oxhydryles.
- Flottation par sulfuration des minerais oxydés.
- Généralités
- Flottation par sulfuration des minerais oxydés.
Lorsque le mode de traitement des minerais oxydés est la sulfuration, on vise la formation d’une couche superficielle de sulfure sur les grains d’oxydes valorisables à travers la réaction (E.K. et Masson, 1973).
- Mécanisme de sulfuration superficielle
La formation de cette couche se fait à travers la réaction d’hydrolyse de sulfhydrate de sodium ci-dessous :
Na2S + 2H2O → 2NaOH + H2S [2.1]
NaOH → Na+ + OH− [2.2]
H2S ⇄ H+ + HS− K = 10−7 [2.3]
HS− ⇄ H+ + S2− K = 10−34 [2.4]
D’après les réactions ci-dessus, les constantes de dissolutions de H2S et de HS− sont très faibles tandis que la dissociation de NaOH est élevée.
Les ions OH−, HS− et S2− issus de la dissociation de NaHS seront présents dans la pulpe et pourront réagir avec les minéraux utiles. Pour les oxydes de cuivre, nous avons les réactions suivantes (E.K. et Masson, 1973) :
Une sulfuration par les ions hydrogénosulfures
Cu2+ + HS− ⇄ CuS + H+ [2.5]
Une sulfuration par les ions sulfures
Cu2+ + S2− ⇄ CuS [2.6]
- Ainsi, on forme en surfaces des minéraux de cuivre une couche de covellite (minéral composé de sulfure de cuivre de formule « CuS ») facile à collecter par les xanthates.
La présence de l’oxygène de l’air dans la pulpe oxyde préférentiellement les ions sulfures, les hydrogénosulfures ainsi que le film de sulfure qui est formé à la surface du minéral oxydé. C’est-à-dire en premier lieu les ions sulfurés s’oxydent en ions sulfates puis le minerai sulfuré s’oxyde ensuite d’après les réactions suivantes (E.K. et Masson, 1973) :
2NaHS + 2O2 ⇄ Na2SO4 + H2S [2.7]
2CuS + 4O2 ⇄ 2CuSO4 [2.8]
CuSO4 + H2S ⇄ CuS + H2SO4 [2.9]
2NaHS + CuS + 6O2 ⇄ Na2SO4 + CuSO4 + H2SO4 [2.10]
La sulfuration est souvent effectuée en milieu neutre ou alcalin pour éviter toute décantation de sulfurant. À pH très élevé, il se forme du sulfure de cuivre colloïdal très néfaste à la flottation, s’ajoute également l’instabilité du film de sulfure de cuivre formé diminuant ainsi l’efficacité de la sulfuration. C’est pourquoi le sulfure de sodium n’est pas très utilisé comme agent sulfurant en flottation (E.K. et Masson, 1973).
- Flottation de minerais des minerais mixtes
Les minerais oxydés-sulfurés doivent eux, subir un traitement en deux stades que l’on appelle flottation différentielle ou mieux séquentielle. À l’aide des réactifs appropriés, on commence par extraire les minéraux sulfurés de la pulpe, la pulpe résiduelle contenant les oxydes est conditionnée de manière à provoquer une sulfuration superficielle de ceux-ci qui dès lors se comportent à la flottation à peu comme s’ils étaient constitués des sulfures. On obtient successivement un concentré sulfuré et un concentré oxydé (Katufu, 2014).
Flottation de la fraction sulfure
Selon le type de minéralisation principale du minerai mixte traité, on ajuste le pH de la pulpe entre le pH naturel et le pH critique à l’aide d’un régulateur de pH, ceci augmentant la récupération, ensuite, on ajoute dans la pulpe un agent déprimant de la gangue.
Les collecteurs utilisés sont de formule générale 𝑅 − 𝑂 − 𝐶 − 𝑆 puis d’autres collecteurs classiques (Musas, 2012).
La flottation de la fraction oxyde
Les minéraux oxydés sont nettoyés avant toute chose par un réactif chimique appelé mixture ensuite ils subissent une sulfuration superficielle à l’aide d’un agent sulfurant puis une collection (Katufu, 2014).
La flottation de la fraction sulfure et lixiviation de la fraction oxyde
Après flottation de la fraction sulfure avec ses réactifs appropriés, la pulpe oxyde résiduelle est séchée, analysée puis solubilisée (lixiviation) (Katufu, 2014).
Questions Fréquemment Posées
Quelles sont les méthodes utilisées pour la flottation des oxydes?
Plusieurs procédés peuvent être utilisés pour la flottation des oxydes : la flottation directe par les acides gras et le procédé LPF (lixiviation-précipitation-flottation).
Comment fonctionne la flottation à la mousse des minerais oxydés?
Par flottation à la mousse, les minerais oxydés peuvent être flottés en utilisant des collecteurs sulfhydriles (xanthates ou Dithiophosphates) ou des collecteurs oxhydryles.
Quel est le rôle de la sulfuration dans la flottation des minerais oxydés?
Lorsque le mode de traitement des minerais oxydés est la sulfuration, on vise la formation d’une couche superficielle de sulfure sur les grains d’oxydes valorisables à travers une réaction chimique.