Procédé d'enrichissement de la magnétite

6.3.1 Procédé de séparation magnétique à faible intensité

Le procédé de séparation magnétique à faible intensité est applicable à la magnétite ou à la magnétite vanadium-titane, la magnétite constituant le principal produit à récupérer. Ce procédé se caractérise par un broyage à une granulométrie appropriée, une séparation préliminaire en trois étapes et une purification en une seule étape. Des séparateurs magnétiques humides à faible intensité, de type à contre-courant ou à contre-rotation, sont couramment utilisés pour la séparation grossière, tandis que des colonnes de séparation magnétique servent de dispositifs de nettoyage. Des cuves de déshydratation sont toujours utilisées en amont des séparateurs magnétiques afin d’éliminer les boues non magnétiques. Dans le cas de minerais à granulométrie grossière ou à forte teneur en fer, un procédé de broyage en continu associé à une séparation magnétique à faible intensité est recommandé ; c’est le cas, par exemple, lorsque le minerai brut est concassé et broyé à une granulométrie supérieure à 0,2-0,3 mm. Dans le cas des minerais à dissémination fine ou à faible teneur en tête, un procédé de broyage et de séparation par étapes est nécessaire ; en d’autres termes, un broyeur grossier est utilisé pour rejeter une partie des résidus après le broyage primaire et réduire la charge de travail des étapes de broyage et de séparation suivantes. Un criblage fin est souvent utilisé pour renvoyer les particules surdimensionnées vers le broyage.

La figure 6.1(a) illustre un procédé de séparation par broyage par étapes autrefois utilisé pour la production de magnétite dans les régions d’Anshan, Benxi et Jidong. La démagnétisation vise à empêcher l’agglomération magnétique d’affecter l’efficacité de la classification et à éviter un broyage excessif. La prémagnétisation a pour but de réduire les pertes de minerai fin. Un classificateur mécanique est toujours utilisé pour les particules > 0,1 mm et un hydrocyclone pour celles < 0,1 mm. La teneur en -200M représentant 95% équivaut à 0,074 mm. La figure 6.1(b) présente un schéma de traitement amélioré par rapport à la figure 6.1(a), comprenant trois étapes de broyage et quatre étapes de criblage fin, ce qui a permis d’augmenter la teneur du concentré de 62%-63% à plus de 65%.

Les cribles fins fonctionnant à haute fréquence servent à empêcher les particules surdimensionnées coincées de pénétrer dans le circuit de nettoyage et d’influencer la teneur du produit final. Ces particules surdimensionnées sont acheminées vers le trop-plein de l’hydrocyclone en raison de leur sédimentation uniforme. Elles ne contiennent que de faibles quantités de magnétite, mais sont toujours récupérées dans le concentré. Le tamis fin permet d’éliminer ces particules ou de les renvoyer vers les opérations de rebroyage, améliorant ainsi la teneur des matériaux sous-dimensionnés. L’efficacité de criblage influe sur les performances des tamis fins. Les cribles fins à haute fréquence utilisés comprennent la série MVS développée par Tangshan Lukai Technology Co., Ltd., le modèle GPS développé par l’Institut de recherche de Changsha, le modèle gyx31-1007 développé par Guangzhou Nonferrous et le crible vibrant à haute fréquence Derrick provenant des États-Unis.

6.3.2 Procédé combiné de Séparation magnétique à faible intensité et la flottation inverse

Compte tenu de la difficulté à améliorer la qualité de certains concentrés de minerai de fer et de la forte teneur en impuretés telles que le SiO₂ dans ces concentrés, des procédés combinés associant une séparation magnétique à faible intensité et une flottation inverse ont été mis au point ces dernières années, la flottation inverse étant utilisée pour valoriser le concentré magnétique.

La flottation inverse peut être réalisée à l'aide de collecteurs cationiques ou anioniques.

Dans le cas de flottation inverse cationique, on utilise systématiquement un mélange d’amines ou de dodécylamine comme collecteur des minéraux de gangue tels que les silicates et les carbonates, tandis que l’amidon soluble sert à déprimer sélectivement les minéraux ferreux. Les dosages d’amine et d’amidon sont respectivement d’environ 100 g/t et supérieurs à 1 000 g/t. Le sulfate d’ammonium peut être utilisé si nécessaire pour la désulfuration en supprimant la pyrite. Par exemple, le concentrateur de Kuandian, dans la province du Liaoning, utilise un collecteur cationique dans la flottation inverse de magnétite de faible teneur, selon le schéma de traitement et les conditions de réactifs indiqués à la figure 6.2. En cas de dureté et de pH élevés de l’eau de circulation, de l’acide chlorhydrique ou de l’acide sulfurique peuvent être utilisés pour ajuster le pH de la pulpe, comme c’est le cas dans la flottation inverse de la magnétite calcinée chez Jiuquan Iron and Steel Co., Ltd.

La flottation inverse cationique présente les avantages suivants : utilisation d’un seul réactif, faible température de la boue (supérieure à 25 degrés) et pâte neutre. Elle comporte toutefois également des inconvénients, tels qu’une mousse collante qui ne facilite pas l’étape suivante du processus, ainsi qu’une sélectivité insuffisante qui se traduit par une teneur relativement élevée en SiO₂ dans le concentré de fer et un indice instable. Les réactifs peuvent également entraîner une forte corrosion du caoutchouc.

Le flottation inverse peut nécessiter plusieurs opérations d'ébauche, de nettoyage et de purification. La mousse peut être concentrée puis rebroyée, avant d'être traitée par séparation magnétique afin d'éliminer les résidus et d'être renvoyée vers la flottation inverse.

Par rapport au procédé de flottation inverse cationique, le procédé de flottation inverse anionique présente les avantages suivants : la mousse n'est pas collante, l'indice est relativement stable et il ne provoque pratiquement aucune corrosion du caoutchouc. Les inconvénients sont les suivants : il nécessite davantage de types de réactifs, une température de pulpe plus élevée est requise (supérieure à 30 °C), et la pulpe alcaline facilite le transport du concentré dans les canalisations. La pulpe alcaline nuit à la filtration ; un traitement acide est donc nécessaire avant la filtration.

Dans la flottation inverse anionique, on peut utiliser le MZ-21 et le MH-80 comme collecteurs, le NaOH comme régulateur de pH, l'amidon comme dépresseur de la gangue et le CaO comme activateur. Le dosage du collecteur peut atteindre plusieurs centaines de grammes par tonne et être ajouté séparément lors des opérations de dégrossissage, de nettoyage ou de balayage. Le dosage de NaOH et d’amidon est supérieur à 1 000 g/t, et celui de CaO est d’environ 400 g/t.

La figure 6.3 présente un schéma de procédé type de la flottation inverse anionique, qui comprend un séparateur grossier, un séparateur fin et trois séparateurs de récupération, chaque fraction intermédiaire étant renvoyée vers l'opération précédente dans l'ordre.

6.3.3 Processus complet de séparation magnétique

La plupart des concentrateurs de magnétite ont traditionnellement utilisé le séparateur magnétique à tambour classique comme équipement de nettoyage. Bien que de nombreuses améliorations techniques aient été apportées en termes de spécifications, de méthodes d’alimentation en minerai, de structure des cuves, etc., la sélectivité n’est pas suffisante en raison de la forte agglomération magnétique, ce qui entraîne l’entraînement de particules magnétiques et non magnétiques. La teneur en w(SiO₂) est souvent supérieure à 6,51 TP3T. L’ensemble du processus de séparation magnétique repose sur une combinaison de divers équipements de séparation magnétique innovants, parmi lesquels les plus courants sont : la colonne magnétique, le crible vibrant fin à haute fréquence, le séparateur à champ magnétique, le séparateur gravimétrique à agglomération magnétique, le démagnétiseur, etc., qui améliorent considérablement les performances de la technologie de séparation magnétique par rapport aux équipements traditionnels de séparation magnétique à faible intensité. Par rapport à la flottation inverse, l’ensemble du séparation magnétique Ce procédé présente plusieurs avantages : simplicité, fiabilité, faible investissement, durée de construction réduite, faibles coûts d'exploitation et absence de pollution environnementale. Il permet d'obtenir de bons résultats pour la magnétite finement divisée.