Procédé d'enrichissement par élimination du fer à partir de feldspath

La présente invention concerne un procédé d'enrichissement destiné à éliminer le fer du feldspath, applicable aux minerais de feldspath à forte teneur en fer et altérés, permettant d'obtenir un concentré de feldspath à faible teneur en fer dont la teneur en Fe₂O₃ est inférieure ou égale à 0,15%.

À l'heure actuelle, la séparation magnétique est la principale méthode utilisée, tant au niveau national qu'international, pour extraire le fer du feldspath. Un article publié dans Technologie de l'exploitation minière chimique (1996, n° 2, p. 23-25) décrit un procédé de séparation magnétique à sec destiné à l'élimination du fer contenu dans le feldspath sur un site de la province du Zhejiang. Dans ce procédé, le minerai est broyé à sec puis classé, et la fraction de taille comprise entre 0,833 et 0,053 mm est soumise à une séparation magnétique à l’aide d’un séparateur magnétique à rouleaux à haute intensité, avec une intensité de champ de 1,5 T, ce qui permet de réduire la teneur en Fe₂O₃ de 0,8% à moins de 0,2%. Cependant, en production réelle, en raison des faibles rendements de séchage et de classification, la teneur en Fe₂O₃ du feldspath obtenu se situe généralement entre 0,2% et 0,3%, ce qui compromet la qualité du feldspath. En particulier lorsque le minerai brut présente une teneur élevée en Fe₂O₃, par exemple supérieure à 1,5%, il est difficile de ramener la teneur en Fe₂O₃ en dessous de 0,2% en recourant uniquement à la séparation magnétique.

Dans certaines usines de traitement du feldspath qui recourent à la flottation inverse pour l'élimination du fer, on utilise généralement un seul collecteur : le savon de paraffine oxydé au sodium. Ce collecteur présente une faible capacité de collecte des minéraux ferreux à gros grains et des particules qui y sont emprisonnées, ainsi qu'une faible capacité de collecte sélective des minéraux ferreux à grains fins. Il n’est donc pas adapté à la production de feldspaths à faible teneur en fer (Fe₂O₃ ≤ 0,15%) à partir de minerais de feldspath à forte teneur en fer. Lorsque le minerai de feldspath brut contient plus de 0,61 TP3T de Fe₂O₃, la teneur en Fe₂O₃ du concentré est toujours supérieure à 0,21 TP3T. L’efficacité de l’élimination du fer est particulièrement faible pour les minerais de feldspath fortement altérés.

L’objectif de la présente invention est de résoudre les problèmes susmentionnés liés aux technologies existantes d’élimination du fer dans le feldspath, en proposant un nouveau procédé d’enrichissement adapté à l’élimination du fer présent dans les minerais de feldspath à forte teneur en fer et altérés, et capable de réduire la teneur en Fe₂O₃ du feldspath obtenu à moins de 0,15%.

Pour atteindre l'objectif susmentionné, la présente invention adopte la solution technique suivante :

Le minerai de feldspath brut est broyé afin de libérer les minéraux ferreux. Une émulsion mixte de sulfonate de sodium dérivé du pétrole et de fioul, dans un rapport compris entre 1:0,1 et 1:3, est utilisée comme agent collecteur pour la flottation inverse – flottation préliminaire. Ensuite, du sulfonate de sodium dérivé du pétrole seul est utilisé comme agent collecteur pour le lavage du concentré de la flottation préliminaire afin d’obtenir le concentré final de feldspath. Le dosage du mélange collecteur (sulfonate de sodium dérivé du pétrole + fioul) lors de l’étape de pré-flottation est de 2 à 5 kg/t, et le dosage du seul sulfonate de sodium dérivé du pétrole lors de l’étape de lavage est compris entre 1/5 et 2/3 de celui utilisé lors de l’étape de pré-flottation.

Le combustible peut être du kérosène, du diesel ou d’autres combustibles présentant des propriétés similaires, tous bien connus des spécialistes du domaine. L’opération de purification peut être effectuée une ou plusieurs fois, en fonction des exigences de qualité souhaitées pour le produit. De plus, afin de réduire davantage la teneur en Fe₂O₃ et d'améliorer la qualité du produit, le concentré de feldspath obtenu à l'issue du procédé ci-dessus peut être soumis à un épurage magnétique à haute intensité, l'intensité du champ magnétique étant réglable entre 0,8 et 1,8 T.

Au cours du procédé de flottation pour l'élimination du fer des feldspaths, le rapport entre le sulfonate de sodium dérivé du pétrole et le fioul varie en fonction de la finesse de broyage. Lorsque le broyage est plus grossier, on utilise un rapport plus élevé (c'est-à-dire moins de fioul) ; lorsque le broyage est plus fin, l'augmentation de la proportion de fioul peut améliorer considérablement l'efficacité de la séparation des boues fines sans compromettre indûment la récupération du concentré de feldspath. Le dosage du collecteur peut être ajusté en fonction de la teneur en fer du minerai brut et des exigences de qualité du produit. Une teneur en fer plus élevée dans la charge d’alimentation et une teneur en fer plus faible requise dans le produit nécessitent un dosage plus important du collecteur, et inversement. Lors de l’étape de lavage, seul du sulfonate de sodium dérivé du pétrole est ajouté pour garantir un fonctionnement sans heurts.

Dans le procédé d'enrichissement par élimination du fer à partir du feldspath décrit dans la présente invention, on utilise du fioul en association avec un collecteur ionique — le sulfonate de sodium dérivé du pétrole — comme collecteur des minéraux ferreux. Ce mélange forme un film d’huile hydrophobe à la surface des particules grossières de minéraux ferreux, améliorant ainsi la flottabilité des particules grossières et des agrégats compacts. Pour les particules fines de boue, les gouttelettes d’huile recouvertes d’ions collecteurs, dont les groupes polaires sont orientés vers l’extérieur, agissent comme des vecteurs hydrophobes, augmentant ainsi le taux de flottation et la flottabilité des minéraux fins de la boue. Par conséquent, ce procédé est adapté à l’élimination du fer des minerais de feldspath présentant une forte teneur en boue et ayant subi une altération importante.

L'invention est décrite plus en détail ci-après à l'aide d'un exemple :

Le minerai de feldspath brut a été extrait d'une mine de feldspath située dans la province du Henan, qui est un gisement de feldspath de type pegmatite partiellement altéré. Les principaux minéraux sont : le feldspath potassique (83%), le quartz (15%) et des minéraux ferreux (limonite, martite, biotite et une petite quantité de pyrite) totalisant environ 2%. Le minerai brut contient 13,51 TP3T de K₂O, 0,21 TP3T de Na₂O et 1,51 TP3T de Fe₂O₃. 500 g de minerai brut ont été broyés à une teneur en matières solides de 65% jusqu’à la granulométrie indiquée dans le tableau 1, puis dilués à une teneur en matières solides comprise entre 30 et 35% et soumis à une étape de flottation grossière et à une étape de flottation de purification par flottation inverse. Le collecteur utilisé pour l’étape de flottation préliminaire était une émulsion à 5% de sulfonate de sodium dérivé du pétrole et de kérosène ; le collecteur utilisé pour l’étape de flottation de purification était une émulsion unique de sulfonate de sodium dérivé du pétrole à une concentration de 5%. Le temps de conditionnement était de 5 minutes pour la flottation préliminaire et de 2 minutes pour la flottation de purification. Les autres conditions de flottation et les régimes de réactifs sont répertoriés dans le tableau 1, et les résultats des essais sont présentés dans le tableau 2.

Comme le montrent les résultats du tableau 2, le procédé faisant l'objet de la présente invention, lorsqu'il est appliqué à l'élimination du fer du feldspath potassique, permet de réduire la teneur en Fe₂O₃ du concentré à moins de 0,151 TP3T.

Des essais supplémentaires ont été réalisés sur le concentré de flottation (contenant 0,11 TP3T de Fe₂O₃) par séparation magnétique humide à haute intensité, à une intensité de champ de 1,0 T. Un concentré magnétique présentant un rendement de 98,981 TP3T et une teneur en Fe₂O₃ de 0,081 TP3T a été obtenu, ce qui a permis d'améliorer encore la qualité du produit.

Des essais comparatifs ont également été menés sur le même minerai brut en utilisant, comme agents collecteurs, du sulfonate de pétrole monosodique et du savon de paraffine oxydée monosodique, dans des schémas de traitement comprenant un seul séparateur primaire et un seul séparateur secondaire. En partant du principe que le rendement en concentré de feldspath était ≥ 75,001 TP3T, la teneur en Fe₂O₃ du concentré de feldspath obtenu dans toutes les conditions d’essai était supérieure à 0,21 TP3T.

Tableau 1  Conditions du procédé d'enrichissement par élimination du fer à partir de feldspath potassique

Tableau 1 au milieu A – Sulfonate de sodium dérivé du pétrole, B – Kérosène, t₁— Durée de la sélection préliminaire, t2: Heure de sélection du premier scan.

Tableau 2  Indicateurs techniques issus du procédé d'enrichissement par élimination du fer à partir du feldspath potassique

La présente invention ne donne qu'un exemple d'élimination du fer du feldspath potassique ; pour l'élimination du fer du feldspath sodique, on peut… En utilisant le même procédé, on peut obtenir le même effet de suppression du fer.