1. Procédé d'enrichissement par voie humide pour la diatomite de teneur moyenne à faible, comprenant les étapes suivantes : lavage et réduction en pâte, agitation et désagrégation, et sédimentation croisée en conditions d'écoulement et à l'arrêt, caractérisé en ce que :

a. pendant l'agitation et la séparation, on ajoute 10‑20% en poids d'une eau magnétique lourde préparée à partir de métasilicate de sodium ou d'hexamétaphosphate de sodium, d'hydroxyde de sodium, de carbonate de sodium et d’alcali végétal, selon le rapport suivant : concentration de 20% de métasilicate de sodium (ou concentration de 5% d’hexamétaphosphate de sodium) : 2% d’hydroxyde de sodium : 5% de carbonate de sodium : 5% d’alcali végétal = 3-5 : 0,3-0,8 : 0,3-0,8 : 1-1,5 ;

b. le procédé comprend en outre une séparation par sablage sous dépression et une séparation par oscillations ultrasoniques.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la séparation par projection sous dépression consiste à introduire la suspension dans une machine de projection sous dépression à un débit de 250 à 450 kg/min, et à agiter la suspension sous une dépression de 0,5 à 0,8.

3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la séparation par oscillations ultrasoniques consiste à introduire la suspension dans un dispositif de séparation par oscillations ultrasoniques et à laisser la suspension s'écouler à travers ce dispositif à un débit de 250 à 450 kg/min sous l'effet d'une fréquence de micro-oscillations.

4. Machine de sablage à dépression utilisée dans le procédé d'enrichissement selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps, un agitateur disposé dans ledit corps, et une pompe à vide reliée audit corps.

5. Machine de sablage à dépression selon la revendication 4, dans laquelle le corps est muni d'une sortie de boue et d'une entrée de boue, la sortie étant située au milieu du corps, l'entrée étant située au fond du corps, le haut du corps étant relié à la pompe à vide par l'intermédiaire d'un tuyau de raccordement et d'un réservoir d'eau, et l'agitateur étant relié à un moteur.

6. Dispositif à oscillations ultrasoniques utilisé dans le procédé d'enrichissement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un tube trapézoïdal, des tiges oscillantes disposées dans ledit tube, et un générateur d'ultrasons relié auxdites tiges oscillantes.

Procédé d'enrichissement par voie humide pour la diatomite de teneur moyenne à faible

Domaine de l'invention

La présente invention concerne un procédé d'enrichissement, en particulier un procédé d'enrichissement par voie humide, purement physique, destiné à valoriser et à purifier de la diatomite de qualité moyenne à faible afin de produire de la diatomite raffinée.

Contexte de l'invention

À l'heure actuelle, les ressources en diatomite sont limitées tant en termes de production que de réserves ; celles présentant une qualité économique suffisante pour être exploitées sont d'ailleurs encore plus rares. Par conséquent, les technologies permettant de développer et d'exploiter les ressources en diatomite de qualité moyenne à faible présentent un intérêt croissant, et les technologies d'enrichissement visant à séparer la diatomite raffinée de la diatomite de qualité moyenne à faible sont particulièrement recherchées. Les méthodes d’enrichissement existantes comprennent la séparation magnétique, la séparation par gravité, la flottation, etc., mais elles ne sont pas efficaces lorsqu’elles sont utilisées pour l’enrichissement de la diatomite. Une demande de brevet chinoise (n° 94108311) décrit un procédé d’enrichissement du minerai de diatomite de qualité moyenne à faible, qui utilise quatre étapes de lavage mécanique par frottement et par vibration pour disperser les impuretés sous forme de boue fine adhérant aux corps des diatomées, ajoute un dispersant à la suspension, puis utilise des méthodes de séparation par gravité, telles que le désensablage en tranchée peu profonde et en bassin peu profond, ainsi que la décantation en bassin profond, pour obtenir un concentré. Cependant, ce procédé ne permet toujours pas de séparer complètement la diatomite raffinée de la diatomite de qualité moyenne à faible ; son taux de récupération est faible, il ne peut pas fonctionner en continu, il est complexe et fastidieux, présente une faible adaptabilité et est difficile à mettre en œuvre, ce qui explique qu’il ne soit pas largement utilisé.

Résumé de l'invention

L'objet de la présente invention est de proposer un procédé d'enrichissement par voie humide purement physique, présentant un taux de récupération élevé, un bon rendement d'enrichissement, ne générant aucune pollution et permettant un enrichissement en continu.

Un autre objectif de la présente invention est de proposer une machine de sablage à dépression et un dispositif à oscillations ultrasoniques spécifiquement utilisés dans ce procédé.

La solution technique de la présente invention comprend les étapes suivantes : lavage et désagrégation, agitation et séparation, sédimentation croisée en conditions d'écoulement et à l'arrêt, caractérisée en ce que :

a. pendant l'agitation et la séparation, on ajoute 10‑20% en poids d'une eau magnétique lourde préparée à partir de métasilicate de sodium ou d'hexamétaphosphate de sodium, d'hydroxyde de sodium, de carbonate de sodium et d’alcali végétal, selon le rapport suivant : concentration de 20% de métasilicate de sodium (ou concentration de 5% d’hexamétaphosphate de sodium) : 2% d’hydroxyde de sodium : 5% de carbonate de sodium : 5% d’alcali végétal = 3-5 : 0,3-0,8 : 0,3-0,8 : 1-1,5 ;

b. le procédé comprend en outre une séparation par sablage sous dépression et une séparation par oscillations ultrasoniques.

La séparation par projection sous dépression consiste à introduire la boue dans une machine de projection sous dépression à un débit de 250 à 450 kg/min, puis à agiter et à faire tourner la boue sous une dépression de 0,5 à 0,8 ; la séparation par oscillation ultrasonique consiste à introduire la boue dans un dispositif de séparation par oscillation ultrasonique, puis à laisser la boue s'écouler à travers ce dispositif à un débit de 250 à 450 kg/min sous l'effet d'une fréquence de micro-oscillation.

La machine de sablage à dépression de la présente invention comprend un corps, un agitateur disposé à l'intérieur du corps et une pompe à vide raccordée au corps, le corps étant muni d'une sortie de boue et d'une entrée de boue, la sortie étant située au milieu du corps, l'entrée étant située au fond du corps, le haut du corps étant relié à la pompe à vide par l'intermédiaire d'un tuyau de raccordement et d'un réservoir d'eau, et l'agitateur étant relié à un moteur. Lorsque la boue pénètre dans la machine de décapage sous pression négative, sous l’action de la pompe à vide, une pression négative comprise entre 0,5 et 0,8 est générée à l’intérieur de la machine ; le moteur entraîne l’agitateur en rotation, ce qui provoque l’agitation et la rotation de la boue sous dépression, produisant ainsi un sablage interne qui sépare les impuretés présentes à la surface des diatomées de ces dernières.

Le dispositif à oscillation ultrasonique de la présente invention comprend un tube trapézoïdal, des tiges oscillantes disposées à l'intérieur du tube et un générateur d'ultrasons relié aux tiges oscillantes. Une fois que la suspension pénètre dans le tube trapézoïdal, sous l’action des tiges oscillantes à une fréquence de micro-oscillation, les particules fines chargées positivement et négativement sont séparées, ce qui permet de séparer davantage la diatomite de l’argile.

Les étapes spécifiques du procédé selon la présente invention sont les suivantes :

1. Lavage et réduction en pâte : introduire le minerai brut à un débit de 250 à 450 kg/min dans une machine de lavage (de fabrication nationale), ajouter de l'eau jusqu'à obtenir une concentration de 34 à 42% en poids (tous les pourcentages indiqués ici sont en poids), frotter le minerai brut pour le réduire en pâte, puis utiliser le sable contenu dans le minerai brut pour produire un effet de frottement sur les impuretés à la surface des diatomées, formant ainsi une bouillie pâteuse ;
2. Séparation par agitation : introduire la boue pâteuse dans un agitateur à un débit de 250 à 450 kg/min, diluer avec de l’eau jusqu’à une concentration de 10 à 18%, et ajoutez simultanément l’eau magnétique lourde préalablement préparée en une quantité de 10 à 201 TP3T par rapport au minerai brut sec. Pendant l’agitation, en raison des vitesses d’écoulement différentes générées par les matériaux de tailles de particules variées présents dans la boue, un frottement interne est produit ; simultanément, sous l’action de l’eau magnétique lourde, les ions de métaux alcalins, porteurs de charges positives, génèrent de l’électricité statique à haute tension, ce qui provoque l’adsorption et la mise en suspension des impuretés fines telles que l’Al₂O₃ et le Fe₂O₃ présentes dans la boue brute, tandis que la diatomite, composée de SiO₂, et le sable de quartz restent neutres et se déposent librement, séparant ainsi les impuretés des diatomées ;
3. Séparation par sablage sous dépression : introduire le mélange de diatomite ci-dessus dans la machine de sablage sous dépression à un débit de 250 à 450 kg/min, sous une dépression de 0,5 à 0,8, tout en agitant et en séparant. Les particules fines présentes dans la suspension génèrent un sablage interne sous dépression, ce qui permet de séparer à nouveau les impuretés présentes à la surface des diatomées ainsi que les impuretés colloïdales de ces dernières ;
4. Séparation par oscillation ultrasonique : introduire la boue de diatomite mentionnée ci-dessus dans le tuyau trapézoïdal du dispositif à oscillation ultrasonique à un débit de 250 à 450 kg/min. Sous l’action des tiges oscillantes à fréquence de micro-oscillation, les particules d’impuretés chargées de -2 sont en mouvement, tandis que celles chargées de +2 restent immobiles, ce qui permet de séparer davantage l’argile des diatomées présentes dans la suspension ;
5. Séparation par sédimentation en écoulement : la boue de diatomite obtenue ci-dessus est versée dans un bassin de sédimentation à canaux. En ajustant les déflecteurs du bassin, la boue alterne entre écoulement et immobilisation, et avance automatiquement. En fonction de la taille des particules ou de la densité des minéraux, les particules grossières et le sable de quartz se déposent dans différentes sections du bassin. La boue de diatomite s'écoule ensuite dans un autre bassin de sédimentation où la diatomite raffinée se dépose définitivement, tandis que les impuretés et l'argile s'écoulent avec le liquide ; elles sont évacuées après un traitement de séparation, et l'eau de la boue est réintroduite dans le circuit de circulation.

Avantages et effets

Comme ce procédé utilise de l’eau magnétique lourde et fait appel à une machine de sablage sous dépression ainsi qu’à un dispositif à oscillations ultrasoniques, la séparation des diatomées des autres minéraux, impuretés, argiles, etc. est plus complète. Grâce à la combinaison d’une sédimentation croisée dynamique et statique, les diatomées sont entièrement séparées des autres minéraux, impuretés, argiles, etc. Le taux d’enrichissement est donc élevé, et le produit de diatomite raffiné présente une teneur en diatomées comprise entre 90 et 98%. Le procédé étant continu, il présente un rendement élevé, une grande capacité de traitement, ne génère aucun rejet polluant, permet le recyclage de l’eau, est peu coûteux et respectueux de l’environnement. De plus, l’invention nécessite un faible investissement et offre un retour sur investissement rapide, ce qui rend son application pratique efficace et adaptable.

Brève description des dessins

La figure 1 représente une vue schématique de la structure de la machine de sablage à dépression selon la présente invention ;

La figure 2 représente une vue schématique de la structure du dispositif à oscillation ultrasonique de la présente invention ;

La figure 3 représente un organigramme du procédé de la présente invention.

Sur la figure 1 : 1 représente le corps, 2 l'agitateur disposé à l'intérieur du corps, 3 le moteur entraînant l'agitateur, 4 un tuyau de raccordement dont une extrémité est reliée au sommet du corps et l'autre extrémité au sommet du réservoir d'eau 7, 5 est un tuyau de raccordement dont une extrémité est reliée au sommet du réservoir d'eau 7 et l'autre extrémité à la pompe à vide 6 ; 8 est l'entrée de boue située au fond du corps ; 9 est la sortie de boue située au milieu du corps.

Sur la figure 2 : 10 représente le tube trapézoïdal, 11 représente les tiges d'oscillation ultrasoniques disposées dans le tube trapézoïdal, 12 représente le générateur ultrasonique relié aux tiges d'oscillation 11.

Exemple

Prenons comme exemple le minerai de diatomite de Qifeng, provenant du comté d’Eryuan, dans la province du Yunnan, dont la composition chimique moyenne est la suivante : SiO₂ ~68%, Al₂O₃ ~16%, Fe₂O₃ 5‑9%. Introduisez le minerai brut à un débit de 80 kg/min dans la machine de lavage (teneur en eau 40%, minerai brut sec 48 kg), ajoutez de l’eau à un débit de 40 kg/min pour obtenir une concentration de 40%, lavez jusqu’à obtenir une boue pâteuse, puis l’acheminer vers un malaxeur, ajouter de l’eau à un débit de 180 kg/min pour diluer jusqu’à une concentration de 16%, tout en ajoutant simultanément de l’eau magnétique lourde à un débit de 0,72 kg/min (15% par rapport au minerai brut sec), l’eau magnétique lourde étant préparée selon le rapport suivant :

Métasilicate de sodium (concentration de 20%) : hydroxyde de sodium (2%) : carbonate de sodium (5%) : alcali végétal (5%) = 4 : 0,5 : 0,5 : 1.

Après agitation, le mélange est acheminé vers la machine de sablage sous dépression à un débit de 400 kg/min, avec une pression interne de -0,5 atm. La boue évacuée de la machine entre directement dans le dispositif à oscillations ultrasoniques à micro-oscillations, au même débit de 400 kg/min. Enfin, la suspension pénètre dans le bassin de sédimentation à écoulement continu, qui comprend 8 canaux, chacun doté de 16 déflecteurs réglables à différentes hauteurs. Une fois que la boue a traversé les canaux, chaque canal est vidé tour à tour pendant 1 minute, à un débit de 0,83 m/min, jusqu’à ce que l’opération soit terminée. Grâce aux déflecteurs de différentes hauteurs, les minéraux de tailles de particules et de densités différentes se déposent dans chaque section, ce qui permet finalement de séparer la diatomite des autres minéraux et impuretés. Sur la base d’un lot traité en 3 jours, la quantité totale de minerai brut (40% d’eau) introduite s’élève à 345 tonnes, ce qui a permis d’obtenir 103 tonnes de diatomite raffinée sèche, avec un taux de récupération de 50% (3:1). La composition de la diatomite raffinée est la suivante : SiO₂ > 80%, Al₂O₃ < 9%, Fe₂O₃ < 2,5%, densité apparente < 0,45.