Comment séparer le sable de la plage de la mer, la monazite, le rutile, le zircon, le grenat, l'ilménite ?
La séparation du sable des plages est un processus complexe en plusieurs-étapes. Son objectif principal réside dans la séparation des différents minéraux au sein du minerai en utilisant les différences dans leurs propriétés physiques ou chimiques.
Généralement, le processus de séparation suit le principe « grossier avant fin, gravité avant magnétique, physique avant chimique » et peut être résumé dans les étapes principales suivantes :
Étape 1 : Pré-traitement Le minerai brut extrait de la zone minière contient une grande quantité de matériaux inutiles et doit subir un pré-traitement pour préparer la séparation ultérieure.
Criblage : Le minerai brut est classé selon la granulométrie à l’aide d’équipements tels que des tamis vibrants. Cela améliore l'efficacité des équipements de séparation ultérieurs car différentes tailles de particules nécessitent des paramètres de séparation différents.
Concassage et broyage : Si le minerai contient des agglomérats ou si les minéraux sont étroitement liés à la gangue, des concasseurs ou des broyeurs à boulets sont nécessaires pour les pulvériser, libérant ainsi les minéraux précieux.
Lavage : Des machines à laver ou des épurateurs sont utilisées pour éliminer les impuretés telles que l'argile et le limon adhérant à la surface du minerai.
Deuxième étape : ébauche (principalement séparation par gravité)
Il s’agit de l’étape la plus cruciale et la plus centrale de la séparation des gisements de placers côtiers, utilisant principalement les différences de densité des minéraux.
Principe : Dans les gisements de placers côtiers, les minéraux précieux (tels que l'ilménite, le rutile, le zircon, la monazite, etc.) ont généralement une densité beaucoup plus élevée que les minéraux de gangue comme le quartz. Sous l’action combinée du débit d’eau et de la gravité, les minéraux plus légers sont emportés par le débit d’eau, tandis que les minéraux plus lourds se déposent et sont collectés.
Équipement principal :
Goulotte en spirale : Il s’agit de l’équipement d’ébauche le plus couramment utilisé et le plus efficace. Le lisier est alimenté par le haut et s'écoule dans l'écluse en spirale. Au cours de ce processus, les minéraux les plus lourds ont tendance à se déplacer vers l’intérieur de l’écluse, tandis que les minéraux plus légers se déplacent vers l’extérieur. Ils sont séparés par un séparateur au fond de l'écluse.
Goulotte en spirale
Table à secouer : Grâce au mouvement asymétrique alternatif de la machinerie et au débit d'eau sur la surface de la table, les minéraux sont séparés entre les barres du lit en fonction de la densité et de la taille des particules, obtenant ainsi du concentré, des mélanges et des résidus. La précision de séparation est supérieure à celle de l'écluse en spirale et elle est souvent utilisée pour un raffinage ultérieur du concentré brut.
Table secouante
Après séparation par gravité, on obtient un « concentré de minéraux lourds », enrichi de divers minéraux utiles tels que l'ilménite, le rutile, le zircon et la monazite, mais ceux-ci sont mélangés.
Troisième étape : séparation fine (opérations combinées de séparation magnétique, de séparation électrostatique et de flottation)
Pour séparer les concentrés uniques qualifiés du concentré brut, il est nécessaire d'utiliser les différences de propriétés magnétiques, de conductivité électrique et de propriétés de surface des minéraux pour une séparation combinée.
Séparation magnétique
Principe : Utiliser les différences de propriétés magnétiques entre différents minéraux. Lorsque les minéraux traversent un champ magnétique, les minéraux fortement magnétiques sont magnétisés et adsorbés sur le séparateur magnétique, tandis que les minéraux non-magnétiques ne restent pas affectés.
Séparateur magnétique sec
Application:
Premièrement, un séparateur à champ magnétique faible sépare les minéraux fortement magnétiques, tels que la magnétite.
Ensuite, un séparateur à champ magnétique moyen ou fort sépare les minéraux modérément magnétiques, tels que l'ilménite et la monazite.
Enfin, ce qui reste est généralement des minéraux non-magnétiques ou faiblement magnétiques, tels que le zircon et le rutile.
Séparation électrostatique
Principe : Utiliser les différences de conductivité des minéraux sous un champ électrique à haute tension. Les minéraux à haute conductivité électrique (comme le rutile) perdent rapidement leur charge après l'avoir acquise et sont éjectés par la force centrifuge du tambour ; les minéraux à faible conductivité électrique (comme le zircon) sont adsorbés sur la surface du tambour, transportés vers l'arrière et brossés.
Application : Il s'agit d'une méthode clé pour séparer le zircon (non-conducteur) et le rutile (bon conducteur).
Flottation
Principe : Utiliser les différences de propriétés physico-chimiques des surfaces minérales. En ajoutant des « collecteurs », des « inhibiteurs » et des « moussants » spécifiques, le minéral cible adhère sélectivement aux bulles d'air et flotte à la surface de la boue, où il est gratté.
Application : La flottation est une méthode de séparation efficace lorsque les minéraux ont des densités, des propriétés magnétiques et des propriétés électriques très similaires. Par exemple, il est utilisé pour une purification plus poussée du zircon ou pour séparer certains minéraux de titane à grains fins.
Quatrième étape : raffinage et traitement des résidus
Raffinage : le concentré obtenu après la séparation physique ci-dessus ne répond parfois pas aux exigences industrielles en matière de pureté ou nécessite une transformation ultérieure en produits-de plus grande valeur. A ce stade, des méthodes hydrométallurgiques ou pyrométallurgiques sont employées, telles que :
Traiter l'ilménite avec de l'acide sulfurique ou du chlore pour produire du dioxyde de titane ou du titane spongieux.
Torréfaction et lavage acide du zircon pour améliorer sa qualité.
Traitement des résidus : La grande quantité de résidus (principalement du sable de quartz) générée lors du processus de tri doit être correctement manipulée. Les mines modernes :
Remblayez les résidus dans la zone exploitée-.
Récupérer et restaurer écologiquement le bassin de résidus.
Étudier la récupération secondaire des composants précieux des résidus ou leur utilisation comme matériaux de construction pour parvenir à l'utilisation des ressources.
Exemple typique de processus d'enrichissement des placers côtiers (en prenant comme exemple les placers de titane-zirconium) :
Minerai brut → Criblage et lavage → Goulotte en spirale (séparation par gravité) → Obtention d'un concentré brut de sable lourd.
Concentré brut → Séchage → Séparation magnétique moyenne/forte → Le produit magnétique est un concentré d'ilménite ; le produit non-magnétique passe à l'étape suivante.
Produits non-magnétiques → Séparation électrostatique → Les produits conducteurs sont un concentré de rutile ; les produits non-conducteurs sont des concentrés de zircon.
(Si nécessaire) Les concentrés ci-dessus sont soumis à une flottation ou à un lavage acide pour améliorer leur qualité.
Les minéraux radioactifs tels que la monazite (généralement obtenu dans la section de séparation magnétique intermédiaire) séparés du concentré doivent être stockés et gérés séparément.
En résumé, le tri des gisements de placers côtiers est un « flux de processus combiné » typique, utilisant une série de méthodes physiques telles que la séparation par gravité, la séparation magnétique, la séparation électrostatique et la flottation pour séparer progressivement les minéraux lourds mélangés en divers concentrés commerciaux uniques de haute pureté. La conception spécifique du procédé dépend de la composition minérale spécifique et des considérations de valeur économique du gisement de placers.
