Séparation des minéraux par air comprimé

2.8.1 Principe de la séparation des minéraux par voie pneumatique

La séparation des minéraux par air comprimé est une séparation par gravité méthode utilisant l'air comme milieu. Lors du fonctionnement, le matériau est acheminé sur une surface poreuse fixe ou mobile de l'équipement de séparation minérale, qui est installé en position inclinée. Un flux d’air ascendant, intermittent ou continu, met le matériau en suspension et le désagrège, provoquant sa stratification en fonction de sa densité, sur la base de la différence de vitesse de sédimentation, ce qui permet d’obtenir la séparation minérale. Le rapport de sédimentation des particules minérales dans l’air étant bien inférieur à celui observé dans l’eau, la précision de séparation de la séparation minérale par air est faible. Avant l’alimentation, le matériau doit être criblé ou calibré en granulométries étroites, généralement d’environ deux fois la taille des particules. La teneur en humidité du matériau d’alimentation doit être inférieure à 4%–5%. Dans le cas contraire, le matériau s’agglomérera, ce qui entraînera une forte baisse de l’efficacité de séparation et de la capacité de traitement de l’équipement.

La séparation minérale par air comprimé est principalement utilisée dans les régions froides ou arides pour la séparation dans les mines d'or, de métaux rares et d'amiante.

Les équipements de séparation des minéraux à air comprimé comprennent les tamis pneumatiques, les tables vibrantes pneumatiques et les chutes pneumatiques.

2.8.2 Équipements pneumatiques destinés au traitement des minéraux

2.8.2.1 Gabarit pneumatique

Le matériau est acheminé sur la surface poreuse du tamis de la chambre de jigage. De l'air est insufflé par intermittence par le dessous du tamis afin de décompacter le matériau et de le stratifier en fonction de sa densité. Il est ensuite séparé sur toute la hauteur de la couche de matériau afin d'obtenir des produits lourds, des produits légers et des produits intermédiaires. La figure 2-45 illustre la structure du jig de préparation du charbon. La plaque de tamisage est divisée en trois sections dans le sens longitudinal, ce qui permet d’obtenir quatre produits : la pierre broyée, deux types de middlings et le concentré. Les produits lourds séparés dans chaque section sont évacués par un dispositif de décharge en forme d’éventail, tandis que le charbon propre est acheminé par une goulotte. Le flux d’air de soufflage s’écoule vers le haut depuis la chambre à air inférieure à travers la plaque de tamisage à double couche. La plaque de tamisage à double couche peut être décalée pour ajuster le volume d’air. Au-dessus de la plaque de criblage à double couche se trouvent des grilles supérieures et inférieures. Des billes en céramique sont placées dans les petites mailles entre les grilles supérieures et inférieures afin de garantir une répartition homogène de l’air sur la plaque de criblage. Le matériau à traiter est acheminé sur le tamis à mailles supérieures. Afin de garantir une répartition homogène du matériau sur la plaque de tamisage, une plaque de tamisage à mouvement alternatif est installée au-dessus de celle-ci pour limiter la surface du matériau. L’air fourni par un ventilateur est injecté par intermittence dans la chambre à air via une vanne d’alimentation en air rotative à fonctionnement intermittent, créant ainsi un flux d’air pulsé ascendant. Sous l’action de ce flux d’air pulsé et de l’oscillation en va-et-vient de la plaque de criblage limitant la surface du matériau, un lit meuble et fluide se forme. Le matériau ayant préalablement subi un criblage à niveaux étroits, il existe une différence de vitesse entre les minéraux légers et les minéraux lourds. Les minéraux plus lourds se déposent dans la couche inférieure, où la densité des particules est plus élevée. La différence de pression due à la gravité pousse alors certains minéraux légers vers la couche supérieure, ce qui permet ainsi d’obtenir une stratification en fonction de la densité. Les minéraux lourds séparés dans chaque couche inférieure sont acheminés vers la trémie de décharge située à l’extrémité, tandis que les produits légers s’écoulent vers l’avant pour une sélection supplémentaire. Les produits légers finaux continuent d’avancer et sont évacués par la goulotte de décharge la plus à l’extérieur. Cette méthode est utilisée pour la séparation du charbon dont la granulométrie est comprise entre 13 et 0,5 mm, et peut également servir à la séparation de minerais métalliques de plus petite taille.

Figure 2-45 Gabarit pneumatique de type Baum-1 (ⅡOM-1)

1 — Conduit d'air ; 2 — Châssis incliné ; 3 — Dispositif d'évacuation des produits lourds ; 4 — Vanne d'alimentation en air intermittente ;

5 — Grille supérieure ; 6 — Grille inférieure ; 7 — Plaque de contrôle de l'entrée d'air à double couche ; 8 — Alimentateur en forme d'éventail ;

9 — Plaque de tamisage délimitant la surface supérieure du matériau ; 10 — Mécanisme à manivelle ; 11 — Goulotte d'alimentation en produit léger ;

12 — Goulotte de déchargement pour produits lourds ; 13 — Chambre à air ; 14 — Conduit d'évacuation

La structure de la table vibrante éolienne, telle qu'illustrée à la figure 2-46, se compose principalement d'un mécanisme de transmission, d'une surface d'appui et d'un châssis.

Figure 2-46 : Table vibrante de Bartley

1 — Entonnoir d'alimentation ; 2 — Dispositif de réglage de l'inclinaison longitudinale ; 3 — Dispositif de réglage de l'inclinaison transversale ; 4 — Surface du lit ;

5 — Système de soufflage ; 6 — Système d'entraînement excentrique ; 7, 8, 9 — Réservoirs de refoulement (secteurs)

Pendant le fonctionnement, le matériau est acheminé vers la surface du lit poreux par l'entonnoir d'alimentation. La pente longitudinale, la pente transversale, la course et la cadence de déplacement de la surface du lit sont toutes réglables. L’air est injecté par le dessous de la surface du lit, formant un flux d’air pulsé intermittent ou continu qui met en suspension la couche solide du lit et provoque la stratification du matériau pré-classé en fonction de sa densité. Les minéraux de densité inférieure se trouvent dans la couche supérieure et s’écoulent latéralement sous l’effet de la gravité, passant par-dessus les barres du lit et se concentrant pour être évacués dans la section 9. Les particules minérales de densité supérieure se déplacent longitudinalement le long de la surface du lit, puis sont évacuées dans la section 8. Les produits intermédiaires sont évacués dans la section 7.

La table vibrante à entraînement pneumatique permet de séparer les minerais aurifères ou d’autres minerais métalliques dont la granulométrie est comprise entre 1 et 5 mm ; la limite supérieure de granulométrie pour le traitement du charbon peut atteindre 7 mm. Elle s’adapte très bien à divers minerais et offre un large éventail d’options d’équipement. Elle présente un certain intérêt pour une utilisation dans les régions arides, souffrant de pénurie d'eau et au climat rigoureux.

Vanne pneumatique

Sa structure est illustrée à la figure 2-47. La vanne convergente à sec est le type de vanne pneumatique le plus simple.

Sa structure est similaire à celle d'une goulotte convergente humide. Elle présente la forme d'une goulotte convergente, dont le fond est constitué d'un matériau poreux. Sous le fond se trouve une chambre à air ; de l'air à basse pression est introduit à une extrémité de la goulotte et s'écoule vers le haut à travers le fond poreux. Le matériau est introduit par le haut de la goulotte et forme un lit fluidisé sous le flux d’air, se stratifiant en fonction de sa densité à mesure qu’il se déplace le long de la surface de la goulotte. Les produits les plus légers et les plus lourds sont séparés par un séparateur situé à l’extrémité.

Figure 2-47 Schéma d'une goulotte convergente à sec

1 — Surface microporeuse de l'auge ; 2 — Chambre à air ; 3 — Goulotte ; 4 — Plaque de séparation

Les écluses pneumatiques sont utilisées pour séparer des minerais tels que le tungstène, l'étain et l'or, dont la taille des particules varie entre 3 et 0,074 mm, ainsi que des particules de charbon plus grossières.

Les écluses pneumatiques se caractérisent par une structure simple, un faible coût de fabrication et une bonne efficacité de séparation. Afin de gagner de la place au sol, elles peuvent être conçues en forme de cône inversé.