Introduction au traitement du minerai d'antimoine
L'antimoine (Sb) est un métalloïde gris brillant, principalement utilisé comme agent de durcissement du plomb, en particulier dans les batteries au plomb-acide. Son trioxyde est un ignifugeant essentiel dans les plastiques et les textiles. L'enrichissement et l'extraction du minerai d'antimoine sont complexes en raison de la fragilité du minéral et du fait qu'il se produit souvent dans des minerais complexes contenant d'autres métaux comme le plomb, le cuivre et l'argent.
Le processus spécifique et les machines utilisés dépendent fortement de la composition du minerai (par exemple, stibine, or antimonial) et de sa teneur.
Étapes et machines de traitement de base
Une usine typique de traitement du minerai d’antimoine suit ces étapes principales :
Étape 1 : Concassage et Broyage (Communition)
L'objectif est de libérer les minéraux contenant de l'antimoine-de la gangue (déchets rocheux).
Concasseur à mâchoires primaire :Le minerai-de-mine (ROM) est introduit dans un concasseur à mâchoires robuste-. Cette machine réduit les grosses roches (jusqu'à 1 mètre) à une taille gérable d'environ 100 à 200 mm.
Type de machine :Concasseur à mâchoires Blake, concasseur à mâchoires excentrique aérien.
Concasseur à cône secondaire :Le rendement du concasseur à mâchoires est encore réduit par un concasseur à cône jusqu'à une taille d'environ 10 à 50 mm.
Type de machine :Concasseur à cône à ressort, concasseur à cône hydraulique.
Broyeur :Le minerai broyé est ensuite introduit dans un broyeur avec de l'eau pour créer une bouillie. Le broyeur utilise des billes d'acier ou le minerai lui-même comme moyen de broyage pour réduire la taille des particules en une poudre fine (souvent inférieure à 0,1 mm), libérant ainsi efficacement les minéraux d'antimoine.
Type de machine :
Broyeur à boulets :Le plus courant.
Moulin à tiges :Parfois utilisé pour un broyage initial plus grossier.
Étape 2 : Enrichissement (séparation par gravité et flottation)
C'est l'étape la plus critique pour concentrer l'antimoine.
Pour les minerais simples à gros grains- :
Séparation par gravité :Cette méthode exploite la densité élevée de la stibine (le principal minéral d’antimoine).
Machine à gabarit :Une machine commune et efficace. La boue est pulsée verticalement sur un tamis, provoquant le dépôt des particules d'antimoine les plus denses au fond et l'élimination de la gangue plus légère.
Machine à gabarit
Table à secousses :Une table légèrement inclinée avec des fusils. À mesure que la table tremble, le concentré d'antimoine le plus dense se déplace le long des seuils tandis que les résidus plus légers sont emportés par les côtés.
Pour les minerais complexes à grains fins- (les plus courants) :
Flottation de mousse :Il s’agit de la méthode prédominante pour la récupération de l’antimoine. Il sépare les minéraux en fonction de leur chimie de surface.
Réservoir de conditionnement :La boue de minerai broyée est mélangée à des réactifs spécifiques.
Collecteurs (par exemple, Xanthates) :Rendre les surfaces minérales d'antimoine hydrophobes (hydrofuges-).
Mousseurs (par exemple, huile de pin) :Créez des bulles stables dans la cellule de flottation.
Activateurs/Dépresseurs :Utilisé pour séparer sélectivement l’antimoine des autres minéraux sulfurés (comme le plomb ou le cuivre).
Cellule/mécanisme de flottation :De l'air est soufflé dans le réservoir, créant des bulles. Les particules d'antimoine hydrophobes se fixent sur les bulles et remontent à la surface pour former une mousse. Cette mousse est écumée au fur et à mesurese concentrer. Les particules de gangue hydrophiles (attirant l'eau-) coulent et sont évacuées sous forme derésidus.
Type de machine :Cellule de flottation à agitation mécanique, cellule de flottation pneumatique, cellule de flottation à colonne.
Souvent, une combinaison de pré-concentration par gravité suivie de flottation est utilisée pour une récupération et une qualité optimales.
Étape 3 : assèchement
Le concentré issu du circuit de flottation ou gravitaire est une bouillie à forte teneur en eau. Cette eau doit être éliminée pour le transport et le traitement ultérieur.
Épaississant :Un grand réservoir circulaire où le lisier est introduit au centre. Des floculants sont ajoutés pour que les fines particules s'agglutinent et se déposent au fond sous la forme d'une boue épaisse (sous-verse). L’eau claire déborde et est souvent recyclée dans l’usine.
Filtre-presse ou filtre à disque sous vide :Les boues épaissies sont pompées vers un filtre.
Filtre-presse :Utilise une haute pression pour faire sortir l'eau à travers les tissus filtrants, produisant un gâteau de filtration sec et solide (teneur en humidité ~ 10-20 %).
Filtre à disque sous vide :Une machine continue qui utilise un vide pour aspirer l'eau à travers des disques rotatifs recouverts d'un tissu filtrant, produisant un gâteau légèrement plus humide.
Étape 4 : Traitement pyrométallurgique (fusion)
Le gâteau de filtration (concentré d'antimoine) est envoyé vers une fonderie pour la production de métal. Il s'agit souvent d'une installation distincte.
Four de torréfaction :Le concentré peut d'abord être grillé pour éliminer le soufre et le convertir en oxyde d'antimoine (Sb₂O₃).
Four à réverbère ou haut fourneau :L'oxyde ou le concentré brut est fondu avec un agent réducteur (comme le coke/charbon) et des fondants (comme le carbonate de sodium ou le sulfate de sodium) pour produire de l'antimoine métallique brut (souvent appelé « antimoine brut » ou antimoine « liquéfié »).
Bouilloire/louche de raffinage :Le métal brut est raffiné en ajoutant des fondants spécifiques pour éliminer les impuretés comme le fer, l'arsenic et le soufre, ce qui donne lieu à un métal d'antimoine de qualité commerciale-.
Run-of-Mine Ore | V [Primary Jaw Crusher] | V [Secondary Cone Crusher] | V [Grinding Mill] (Ball Mill) | V [Conditioning Tank] (with Reagents) | V [Flotation Cells] ----> Antimony Concentrate (Froth) | V Tailings (Waste) ----> [Tailings Dam/Storage] | V (for Concentrate) [Thickener] | V [Filter Press] | V Dry Concentrate Cake | V [Smelter] ---->Antimoine Métal
Considérations clés pour une usine de transformation
Variabilité du minerai :La conception de l'usine doit être flexible pour gérer les changements de teneur et de minéralogie du minerai.
Contrôles environnementaux :La stibine (Sb₂S₃) contient du soufre, qui génère du dioxyde de soufre (SO₂) lors de la fusion. Les usines modernes nécessitent dessystèmes d'épuration des gazcomme les usines acides ou les épurateurs pour prévenir la pollution de l’air.
Gestion de l'eau :L'eau est largement utilisée et doit être recyclée.Barrages à résidusdoivent être soigneusement conçus pour éviter la contamination des eaux souterraines.
Optimisation des réactifs :Le type et le dosage des réactifs de flottation sont essentiels pour obtenir des taux de récupération et des qualités de concentré élevés. Cela nécessite un laboratoire-bien équipé pour des tests continus.
En résumé, une usine de traitement de minerai d'antimoine est un système complexe de concasseurs-robustes, de broyeurs de précision, de cellules de flottation sophistiquées et d'équipements de déshydratation robustes, tous contrôlés pour séparer et concentrer efficacement un métal précieux mais souvent délicat de son minerai.
