Pêche à la dandinette traitement des minéraux

2.3.1 Principe du jigging Le jigging est une méthode de séparation par gravité permettant de séparer les minéraux dans un courant d’eau s’écoulant verticalement à des vitesses variables. L’équipement utilisé est appelé « jig ». L’espace à l’intérieur du jig destiné à la séparation des minéraux est appelé « chambre de jigging » ; celle-ci contient des tamis fixes ou mobiles. Les premiers sont appelés tamis fixes, et les seconds, tamis mobiles. Pendant le fonctionnement, le matériau à séparer forme une couche sur le tamis, appelée lit, et l’eau s’écoule périodiquement à travers le tamis. Lorsque le débit d’eau augmente, le lit se détache de la surface du tamis et se désagrège. Les particules minérales de densités différentes subissent un déplacement relatif sous l’action de la différence de pression statique et de la différence de vitesse de sédimentation ; les minéraux plus lourds pénètrent dans la couche inférieure, tandis que les minéraux plus légers se déplacent vers la couche supérieure. Lorsque le débit d’eau diminue, le lit se compacte progressivement, et les particules minérales lourdes les plus fines peuvent continuer à passer à travers les interstices du lit pour rejoindre la couche inférieure, ce qui permet de reconstituer et de récupérer les minéraux lourds. Ce processus est appelé « aspiration ». Ce processus est répété jusqu’à ce que les minéraux légers et lourds soient séparés. Le concentré et les résidus sont ensuite évacués séparément (comme illustré à la figure 2-5).

Le jigging est une méthode simple et économique permettant de traiter des minerais à grains grossiers, moyens, voire fins. Elle est largement utilisée dans les gisements alluvionnaires contenant des métaux précieux et rares tels que l'or, le tantale, le niobium, le titane et le zirconium. Ses principaux inconvénients sont une consommation d'eau élevée, la nécessité d'une alimentation calibrée lors du traitement des minerais métalliques et un rendement de séparation relativement faible lors du traitement des minerais à grains fins. La plage de granulométrie maximale des minerais métalliques traités est comprise entre 50 et 0,1 mm, la plage de granulométrie d'alimentation appropriée étant comprise entre 20 et 0,2 mm.

2.3.2 Les jigs peuvent être classés en fonction des matières premières traitées, du milieu de tri, du caractère mobile ou non des plaques de criblage, des pièces mobiles entraînant le flux d’eau, du type de mécanisme de transmission, de la granulométrie des matières alimentées, du type de courbe de cycle et de la forme de la surface de la chambre de tri. En fonction des matières premières traitées, on distingue les jigs miniers et les jigs à charbon. En fonction du milieu de tri, on distingue les jigs hydrauliques et les jigs pneumatiques. Selon que les plaques de tamisage sont mobiles ou non, on distingue les jigs à tamis fixe et les jigs à tamis mobile. En fonction des pièces mobiles entraînant le flux d’eau, on peut les classer en jigs à piston, jigs à membrane, jigs à agitation hydraulique et jigs à air comprimé. Les jigs à membrane sont principalement utilisés pour le traitement des minerais métalliques. Les jigs à membrane peuvent être classés plus précisément, en fonction de la position de la membrane, en jigs à membrane à déplacement latéral, jigs à membrane à déplacement vers le fond et jigs à membrane à déplacement latéral (comme illustré à la figure 2-6).

Figure 2-6 Schéma de classification des gabarits à membrane

a — Gabarit à membrane à déplacement latéral ; b — Gabarit à membrane à déplacement vers le bas avec fond conique mobile ;

c — Gabarit à membrane interne à déplacement vers le bas ; d — Gabarit à membrane externe à déplacement latéral ; e — Gabarit à membrane interne à déplacement latéral

2.3.2.1 Gabarit à membrane à fixation latérale

Sa structure est illustrée à la figure 2-7. Le diaphragme est situé à côté de la chambre de jigging. Il s'inspire du jig de Denver, originaire des États-Unis, et est également connu sous le nom de jig de type Denver. La machine comprend deux chambres de jigging reliées en série, chacune dotée d’un tamis de 450 mm × 300 mm. Le diaphragme est entraîné par un mécanisme à liaison excentrique, composé de deux disques excentriques. Le réglage de leurs positions relatives permet de faire varier la course dans une plage comprise entre 0 et 25 mm. Deux cadences de course sont disponibles : 329 et 420 courses/minute. Le débit d’eau suit un mouvement périodique sinusoïdal. L’effet d’aspiration est puissant, ce qui nécessite un réapprovisionnement fréquent en grandes quantités d’eau de fond par la paroi latérale. Elle convient au traitement de divers minerais métalliques, ainsi que des gisements alluvionnaires aurifères et de métaux rares. La taille maximale des particules d’alimentation est de 12 à 18 mm, la limite inférieure de la taille des particules récupérables est de 0,2 mm, la capacité de traitement de chaque unité est de 1 à 5 tonnes/heure, et la consommation d’eau d’une seule unité est de 5 à 15 mètres cubes/heure.

Figure 2-7 Gabarit à membrane à déplacement latéral : 1 — Mécanisme excentrique ; 2 — Membrane

2.3.2.2 Gabarit à membrane à action descendante : sa membrane d'entraînement est située sous la chambre de gabaritage. Les principaux types comprennent les gabarits à membrane conique à action descendante, les gabarits à mouvement alternatif, les gabarits à onde rectangulaire en dents de scie, les gabarits circulaires hydrauliques et les gabarits à moteur Carri. Le gabarit à membrane conique à action descendante est le plus répandu dans mon pays ; son schéma de structure est présenté à la figure 2-8.

Figure 2-8 Schéma d'un gabarit à membrane conique à déplacement par le fond

1 — Dispositif de transmission ; 2 — Diaphragme ; 3 — Surface filtrante ; 4 — Châssis

Le tamis à membrane conique à fond mobile, également connu sous le nom de « Pan American Placer » ou « MexaHoop », se compose de deux chambres de tamisage carrées disposées en tandem, chacune dotée d’un fond conique vibrant circulaire, reliées au châssis de la machine par un anneau à membrane. Le fond conique vibrant repose sur un châssis vibrant. Une extrémité du châssis vibrant est reliée à un disque excentrique de transmission par l’intermédiaire d’une plaque à ressort. Lorsque le disque excentrique tourne, le fond conique vibre de haut en bas. Le disque excentrique présente une structure à double excentricité avec une excentricité totale comprise entre 0 et 26 mm. On obtient trois courses par minute en changeant de poulie : 256, 300 et 350 tr/min. Dans mon pays, ce type de jig est utilisé pour le traitement du tungstène, de l’étain, des minerais sulfurés et des minerais aurifères, le concentré étant évacué par une méthode de décharge à tamis traversant. La taille maximale des particules d’alimentation est de 18 mm, mais dans la pratique, elle ne dépasse pas 10 mm, et la taille minimale des particules récupérables est de 0,1 mm.

La structure du tamis vibrant composite (appelé « tamis Wemco-Remer » aux États-Unis) est similaire à celle du tamis à cône à action descendante. Elle se compose de deux chambres de tamisage reliées en série, avec un disque excentrique qui entraîne le châssis en oscillation, ce qui fait vibrer les godets coniques qui y sont fixés en alternance de haut en bas. La différence réside dans le fait qu’il dispose de deux jeux de mécanismes d’entraînement excentriques : l’un pour un fonctionnement à course élevée et à petite amplitude, et l’autre pour un fonctionnement à course faible et à grande amplitude. Les deux agissent conjointement sur le châssis oscillant pour produire des vibrations composées dans les godets coniques.

Le gabarit à onde en dents de scie rectangulaire et le gabarit à onde en dents de scie trapézoïdale présentent des structures similaires, la différence résidant dans le fait que le premier se compose de deux chambres de gabarit carrées reliées en série, tandis que le second se compose de deux chambres de gabarit trapézoïdales horizontales reliées en série. Des cames et des ressorts entraînent les membranes des godets coniques afin qu’elles se déplacent simultanément grâce à une traverse, et la courbe de déplacement du débit d’eau présente la forme d’une onde en dents de scie. Le premier est principalement utilisé pour l’enrichissement des minerais alluvionnaires aurifères, tandis que le second sert au traitement de la cassitérite et des minerais sulfurés. 2.3.2.3 Jig circulaire Sa section transversale horizontale est circulaire, et il utilise un système de transmission mécano-hydraulique. Un râteau rotatif est installé au sommet de la chambre de jigage, d’où son appellation de « jig circulaire hydraulique ». Il est souvent installé sur des dragues à or ou à étain pour séparer l’or alluvionnaire ou le minerai d’étain. Une version améliorée de la jig circulaire est appelée « jig radiale MTE » (société MTE, Pays-Bas) ; elle est généralement disponible en version à trois chambres (90°), à six chambres (180°) et à neuf chambres (270°). Le diaphragme situé sous la chambre de jigage est entraîné par la tige de piston du vérin entraîné. La courbe distance-temps du piston du vérin entraîné est contrôlée par une came rotative qui entraîne la tige de piston du vérin moteur. Le rayon de chaque point situé sur le bord extérieur de la came, s’il est prolongé de manière continue en fonction de l’angle de rotation, présente une forme d’onde en dents de scie. Par conséquent, la courbe du cycle de jigging du débit d’eau est une onde rectangulaire, tandis que la courbe de déplacement est une onde en dents de scie. Cette courbe de cycle se caractérise par une montée rapide du niveau d’eau et une descente lente. La vitesse de descente du flux d’eau est proche de la vitesse de sédimentation du lit, ce qui réduit l’impact de l’hydrodynamique sur la stratification, améliore l’efficacité du tri et diminue la quantité d’eau de sous-remplissage.

Le principe de fonctionnement du système mécanique-hydraulique est illustré à la figure 2-9. Lorsque le cône mobile descend, l'énergie cinétique de l'eau, du minerai et du cône mobile présents dans la chambre de jigging est absorbée par l'accumulateur et convertie en énergie potentielle. Lorsque le diaphragme remonte, l'énergie potentielle est libérée pour effectuer un travail, entraînant ainsi le déplacement du diaphragme. Cette énergie peut être réutilisée à plusieurs reprises, ce qui permet de réaliser d'importantes économies d'énergie.

Figure 2-9 Schéma illustrant le principe de fonctionnement du système mécanique-hydraulique

1 — Accumulateur ; 2 — Cylindre entraîné ; 3 — Cône à membrane ; 4 — Came ; 5 — Cylindre entraîné

Les jigs circulaires de type DYTA et PYTA mis au point dans mon pays utilisent respectivement un moteur à vitesse variable et une poulie pour entraîner la came. Le cercle complet se compose de 12 chambres de jig trapézoïdales d’un diamètre de 7 750 mm. Elles traitent du minerai d’or alluvionnaire, dont la plupart des particules d’alimentation sont inférieures à 15 mm, ce qui permet une alimentation non classée. La capacité de traitement est de 280 tonnes/heure, et le taux de récupération de l’or peut atteindre 98%.

2.3.2.4 Gabarit à membrane à montage latéral

Le diaphragme est situé sur la paroi inférieure ou la cloison de la chambre du tamis. Les tamis à diaphragme rectangulaire à déplacement latéral, les tamis pour grosses particules, les tamis de type Yuba, les tamis trapézoïdaux à une ou deux rangées, etc., appartiennent tous à ce type de tamis.

Le diaphragme d'un gabarit à diaphragme rectangulaire à entraînement latéral est monté à l'extérieur du carter, sous la plaque de tamisage, et est entraîné par un mécanisme à liaison excentrique. La chambre de tamisage présente une section transversale horizontale rectangulaire et se décline en deux configurations : à une rangée et deux chambres, ou à deux rangées et quatre chambres. La structure du jig à double rangée et quatre chambres 2LTC-79/4 est illustrée à la figure 2-10. Il est également disponible pour le traitement de minerais à grains grossiers (12-3 mm) et à grains fins (3-0 mm). Dans le premier cas, les produits lourds sous-dimensionnés sont évacués par le centre, tandis que dans le second, ils sont évacués individuellement par chaque chambre. Cette machine dispose d’une large plage de réglage de la course du diaphragme, variable en continu de 0 à 50 mm. La fréquence de course est réglée en changeant les poulies de différents diamètres. Elle est couramment utilisée pour le traitement des minerais de fer, de manganèse, de tungstène, d’étain et aurifères.

La structure d'un jig pour grosses particules est illustrée à la figure 2-11. Le modèle principal développé dans mon pays est l'Am-30, capable de traiter du minerai à gros grains. Sa structure et son mode de transmission sont similaires à ceux d'un jig à membrane à entraînement latéral classique. Cependant, son diaphragme présente une course importante, avec une course maximale de 50 mm et une taille maximale des particules d'alimentation de 30 mm. Le concentré est évacué selon un procédé de décharge par-dessus le tamis, grâce à une vanne de décharge en forme de V située à l'extrémité de la plaque de tamisage.

Figure 2-10700 × 900 : Schéma de la structure d'un gabarit à membrane rectangulaire à déplacement latéral

1 — Trémie d'alimentation ; 2 — Châssis « Junior » ; 3 — Moteur ; 4 — Arbre intermédiaire ; 5 — Plaque de tamisage ; 6 — Membrane d'actionnement ; 7 — Dispositif de transmission

Le tamis est guidé par une plaque en forme de V. Les produits lourds passent par le bord inférieur de la plaque en forme de V et sont évacués par un déversoir. Les produits plus légers se déplacent le long des deux côtés de la plaque en forme de V, puis passent par-dessus les déflecteurs. Dans le cas de minerais à grains grossiers, la roche enrobante et la gangue sont séparées, puis les produits lourds sont à nouveau broyés et séparés. Dans certains cas, il est possible d'obtenir directement du concentré.

Figure 2-11 Structure du gabarit pour grosses particules Am-30

1 — Châssis ; 2 — Caisson ; 3 — Tambour ; 4 — Boîte de transmission ; 5 — Dispositif de déchargement sous le tamis ;

6 — Déflecteur de séparation en forme de V ; 7 — Moteur ; 8 — Plaque de tamisage

La membrane du tamis de type YIba est fixée sur les parois d'extrémité des côtés d'alimentation et de décharge, le sens d'écoulement de la boue étant perpendiculaire à la membrane. Certaines membranes sont fixées sur les parois latérales du corps du tamis. Il existe des modèles à une rangée et deux chambres, ainsi que des modèles à deux rangées et quatre chambres, principalement utilisés pour la séparation du minerai d'or alluvionnaire.

La section transversale horizontale de la chambre de tamisage du jig trapézoïdal s'élargit de l'extrémité d'alimentation vers l'extrémité de décharge, et la surface de tamisage forme un trapèze continu. Il en existe différentes formes ; le premier modèle apparu dans mon pays était le jig trapézoïdal à double rangée et huit chambres, qui est largement utilisé. Sa structure est illustrée à la figure 2-12. Un mécanisme à liaison excentrique est utilisé pour entraîner le mouvement de la membrane située sur la paroi latérale. Ses caractéristiques techniques sont exprimées sous la forme « longueur d’une chambre × (largeur à l’extrémité d’alimentation ~ largeur à l’extrémité de décharge) ». Le plus grand modèle est le 2LTC-610%T, dont les caractéristiques techniques sont de 900 mm × (600 à 1 000) mm, avec une granulométrie maximale des particules d’alimentation de 10 à 13 mm et une granulométrie effective de récupération de 5 à 0,075 mm.

Figure 2-12 Schéma d'un gabarit trapézoïdal à deux rangées et huit compartiments

1 — Trémie d'alimentation ; 2 — Agitateur avant ; 3 — Boîte de vitesses ; 4 — Moteur ;

5 — Cadre du tamis ; 6 — Agitateur arrière ; 7 — Chambre de tamisage ; 8 — Membrane de l'agitateur ; 9 — Plaque de tamisage

Le tamis vibrant de type industriel est un tamis à membrane à action latérale, à une rangée et à trois compartiments, mis au point dans mon pays, dont les dimensions sont de 1 100 mm × (750 à 1 050) mm. Il se caractérise par le fait que la membrane est entraînée par une tête de table vibrante de type 6-S. Les caractéristiques du flux d'eau se traduisent par un mouvement asymétrique, avec une vitesse ascendante élevée et une vitesse descendante faible, ce qui se traduit par une course courte et une plage de réglage réduite. Il convient au traitement des minerais à grains fins (-3 mm).

2.3.2.5 Dispositif d'agitation hydraulique

Sa particularité réside dans le fait qu’il utilise une vanne pour agiter par intermittence le flux d’eau ascendant, et qu’aucun autre mécanisme de transmission n’est installé à l’intérieur de la machine. Sa structure est illustrée à la figure 2-13. L’eau sous pression (30-250 kPa) pénètre sous la vanne par un tuyau, poussant celle-ci vers le haut. L’eau s’écoule ensuite dans la chambre de jigging, où elle agite et sépare le lit. Lorsque l’eau s’écoule rapidement sous la vanne, la pression diminue et la vanne se referme sous l’action d’un ressort. La pression de l’eau augmente alors à nouveau, rouvrant la vanne, ce qui crée un cycle de jigage avec uniquement un écoulement d’eau ascendant. En l’absence d’écoulement d’eau descendant, le lit est fortement dispersé, ce qui permet un débit élevé, mais seuls les produits grossiers et lourds peuvent être récupérés. Ce type de jig a été utilisé assez tôt et sert principalement au traitement du minerai d’or filonien. Il est installé dans un circuit de broyage en boucle fermée afin de récupérer l’or grossier ou d’autres minéraux lourds isolés, et d’éviter ainsi un broyage excessif.

Figure 2-13 Gabarit hydraulique

1 — Plaque de tamisage ; 2 — Grille de tamisage ; 3 — Conduite d'eau principale ; 4 — Membrane en caoutchouc ; 5 — Ressort ; 6 — Vanne ; 7 — Conduite d'arrivée

2.3.2.6 Gabarit à tamis mobile

Son principe de fonctionnement repose sur l'utilisation des vibrations du tamis pour ameublir le lit de minerai et obtenir une stratification. Le tout premier tamis vibrant était un laveur à tambour manuel. Le minerai était chargé dans le cadre du tamis, placé dans un seau d'eau, puis le cadre était mis en vibration manuellement pour décompacter et stratifier le minerai, ce qui permettait d'extraire les produits légers et lourds couche par couche.

La structure du dispositif de criblage hydraulique mobile LTD1625 mis au point dans mon pays est illustrée à la figure 2-14. Les deux parois latérales du châssis du tamis mobile s'étendent sur une longueur équivalente à environ deux fois celle de la surface de criblage et sont fixées à leurs extrémités à l'aide de goupilles. L’autre extrémité est reliée à la tige de piston du vérin hydraulique situé au-dessus de la plaque de criblage, ce qui entraîne le déplacement du châssis du crible. Pendant le fonctionnement, le minerai brut est introduit à une extrémité de la surface de criblage, où il est désagrégé et stratifié par vibration, tout en étant simultanément déplacé le long de la surface de criblage vers l’extrémité de décharge. Les minéraux lourds de la couche inférieure sont déchargés d’un côté de la roue élévatrice via la roue de décharge, tandis que les minéraux légers franchissent le déversoir de débordement et pénètrent de l’autre côté de la roue élévatrice. Au fur et à mesure que la roue élévatrice tourne, ils sont déchargés séparément dans des goulottes de produits légers et lourds, puis évacués par un convoyeur à bande. Le minerai fin tombant à travers le tamis au fond du réservoir est pompé vers l’épaississeur à l’aide d’une pompe à sable. L’eau de débordement est recyclée et les sédiments sont mélangés au concentré. La surface de criblage atteint 4 m², avec une capacité de traitement de 80 à 100 tonnes/heure et une granulométrie d’alimentation de 130 à 15 mm.

Figure 2-14 Schéma de principe du tamis hydraulique mobile LTD1625

1 — Conduite d'alimentation en eau ; 2 — Commutateur d'inversion à effet Hall ; 3 — Vérin hydraulique ; 4 — Moteur hydraulique à roue de refoulement ;

5 — Roue de levage ; 6 — Goulotte d'évacuation des stériles ; 7 — Goulotte d'évacuation du minerai ; 8 — Crible mobile ; 9 — Roue de décharge ; 10 — Goulotte de débordement ; 11 — Châssis ; 12 — Cadre

2.3.3 Procédé de gabaritage

L'enrichissement par jig utilise généralement l'eau comme milieu, et l'air n'est utilisé comme milieu que dans des conditions particulières ; on parle alors de jigging pneumatique. Le temps nécessaire à l'eau pour effectuer un cycle complet à travers le tamis est appelé « cycle de jigging ». La distance maximale parcourue par l'eau vers le haut et vers le bas dans la chambre de jigging est appelée « course du flux d'eau », et le nombre de cycles effectués par le flux d'eau par minute est appelé « course » ou « fréquence ». Pour éviter que le lit ne devienne trop dense dans les dernières phases du flux d’eau et pour ajuster l’intensité de l’aspiration, il est nécessaire d’ajouter de l’eau sous le tamis ; c’est ce qu’on appelle l’eau sous-tamis. Les principaux facteurs influençant l’efficacité de la séparation par jig sont les propriétés du minerai, le débit d’alimentation, la course, la fréquence de course et le volume d’eau sous-tamis. Le meilleur rendement de séparation ne peut être obtenu qu’en optimisant ces paramètres de procédé par des essais basés sur les propriétés du minerai. En règle générale, lors du traitement d’un minerai à grains grossiers, il faut un lit épais, une grande amplitude de course et une faible fréquence de course, avec un débit d’environ 8 à 10 tonnes par unité de surface (m²·heure) et une consommation d’eau (eau d’alimentation et eau de sous-dimensionnement) de 6 à 8 m³/(tonne·heure). Lors du traitement d’un minerai à grains fins, les paramètres de procédé sont inversés : il convient d’utiliser une couche mince, une course réduite et une fréquence de course élevée, en réduisant le débit à 3–4 tonnes par unité de surface (m²·heure) et la consommation d’eau à 4–6 m³/(tonne·heure).