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Entrez dans n’importe quelle fonderie de cuivre et regardez le concentré arriver à sa porte ; le plus souvent, ce concentré existe à cause de la flottation. La flottation du cuivre est une méthode de traitement des minéraux qui sépare les minéraux cuprifères des stériles en exploitant les différences d’hydrophobicité de la surface. Au lieu de faire fondre une montagne entière de minerai, la flottation produit un concentré de haute qualité contenant 20 à 30 % de cuivre à partir du minerai ROM avec aussi peu que 0,3 à 1 % de cuivre. Il s’agit de l’étape de valorisation la plus importante entre la mine et la fonderie.
Le processus est conceptuellement simple : le minerai est réduit en poudre, mélangé à de l'eau et des réactifs, puis aéré dans des cellules de flottation. Les particules de cuivre sont rendues hydrofuges par un collecteur, se fixent sur les bulles d'air, remontent à la surface et sont collectées sous forme de mousse. La gangue reste dans la pulpe et devient des résidus. Derrière cette simple description se cache un système complexe de chimie, de sélection d’équipement et de contrôle de processus, et c’est ce que cet article explique en termes pratiques.
Pourquoi la flottation fonctionne : le principe de la chimie des surfaces
La flottation n’est pas une question de densité ou de taille des particules ; il s'agit de chimie de surface. La plupart des minéraux de cuivre sont naturellement hydrophiles, ce qui signifie qu'ils sont mouillés par l'eau. La plupart des minéraux de la gangue, comme le quartz et les silicates, possèdent également des surfaces hydrophiles. Pour les séparer, le processus de flottation modifie chimiquement la surface du minéral de cuivre afin qu'il devienne suffisamment hydrophobe pour se fixer aux bulles d'air.
Cette modification se fait avec des collecteurs, généralement des molécules de xanthate telles que l'éthylxanthate de sodium ou l'amylxanthate de potassium. La molécule collectrice a deux extrémités fonctionnelles : une extrémité s’adsorbe sur la surface du minéral de cuivre et l’autre se projette vers l’extérieur sous la forme d’une chaîne d’hydrocarbures hydrofuge. Après conditionnement, la particule minérale de cuivre porte une fine couche non polaire qui permet à une bulle d'air de déplacer l'eau de sa surface et de former un contact triphasé stable. L'agrégat de bulles et de particules monte ensuite à travers la pulpe et se présente à la couche de mousse au sommet de la cellule de flottation.
Trois forces décident si une particule flottera : la probabilité de collision entre une particule et une bulle, la probabilité d'attachement après collision et la probabilité de détachement lors de la montée. La collision dépend de la turbulence, de la taille des bulles et de la taille des particules. La fixation dépend de l'hydrophobie de la surface et du temps d'induction. Le détachement dépend de la taille des bulles et de l'intensité de la turbulence. Un circuit de flottation bien conçu équilibre ces facteurs afin que les minéraux de cuivre se rétablissent rapidement tandis que la gangue reste dans la pulpe.
C’est pourquoi la mousse, qui semble au premier abord être un détail mineur, est en réalité un point critique à contrôler. La mousse doit être suffisamment stable pour transporter les particules hors de la cellule, mais pas au point de piéger la gangue. La hauteur de la mousse, le débit d'air et le dosage du mousseur sont constamment ajustés en temps réel pour maintenir le bon équilibre. Dans une usine de flottation du cuivre, les opérateurs surveillent la couleur et la texture de la mousse pour juger si le processus est sain avant que les analyses en laboratoire ne le confirment.
Types de minerais de cuivre et leur flottabilité
Tous les minerais de cuivre ne se comportent pas de la même manière dans une cellule de flottation. Le type de minerai détermine la sélection des réactifs, la conception du circuit et la récupération attendue. Les minéraux de cuivre les plus courants se répartissent en deux catégories : les minéraux sulfurés et les minéraux oxydés. Les minéraux sulfurés de cuivre sont naturellement de bons candidats pour la flottation ; les minéraux oxydés sont beaucoup plus difficiles à flotter et nécessitent souvent une sulfuration avant la flottation.
Chalcopyrite (CuFeS 2 ) est de loin le minéral de cuivre le plus abondant et la principale cible de la flottation du cuivre dans le monde. Il réagit rapidement aux collecteurs de xanthate et est relativement facile à extraire de la pyrite avec de la chaux. Chalcocite (Cu 2 S) est un minéral d'enrichissement secondaire qui est encore plus facile à flotter, mais qui consomme plus de collecteur en raison de sa teneur élevée en cuivre. La bornite et la covellite répondent également bien à la flottation conventionnelle. Les minéraux oxydés comme la malachite, l’azurite et la chrysocolle ne réagissent pas seuls aux xanthates. Ils nécessitent une étape de sulfuration avec du sulfure de sodium ou de l'hydrosulfure de sodium, qui crée un mince film de sulfure à la surface du minéral, permettant l'adsorption du xanthate.
Pour un concepteur d’installation, la distinction compte bien avant le début de la production. Un gisement de cuivre avec une fraction d'oxyde élevée nécessite un schéma de traitement beaucoup plus complexe qu'un minerai purement sulfuré, et l'équipement de flottation doit fournir des temps de conditionnement plus longs et un contrôle d'aération différent. Le tableau ci-dessous résume les minéraux de cuivre courants et leur réponse à la flottation.
| Minéral | Formule | Contenu Cu | Réponse à la flottaison |
|---|---|---|---|
| Chalcopyrite | CuFeS 2 | 34,6% | Parfait ; adsorption facile du collecteur |
| Chalcocite | Cu 2 S | 79,8% | Parfait ; consommation élevée du collecteur |
| Bornite | Cu 5 FeS 4 | 63,3% | Excellent |
| Covellite | CuS | 66,5% | Bien ; nécessite un contrôle minutieux du pH |
| Malachite | Cu 2 CO 3 (OH) 2 | 57,5% | Pauvre ; a besoin d'une sulfuration |
| Cuprite | Cu 2 O | 88,8% | Modéré ; a besoin d'une sulfuration |
| Chrysocolle | CuSiO 3 ·2H 2 O | ~36% | Difficile ; souvent traité par lixiviation |
Les minerais mélangés contenant à la fois du sulfure et de l'oxyde de cuivre sont courants dans les gisements altérés. Une stratégie typique consiste à faire flotter d'abord la partie sulfurée, puis à sulfurer et à faire flotter la partie oxyde dans une étape de flottation séparée. Certaines usines utilisent un circuit hybride gravité ou flottation-gravité pour les grosses particules d'oxyde libérées. En pratique, la frontière entre les deux circuits est définie par une analyse diagnostique de la récupération du cuivre à l'étape sulfure.
Le schéma complet de flottation du cuivre : du minerai ROM au concentré
Une usine de flottation du cuivre n’est pas simplement une rangée de cellules de flottation ; il s'agit d'un système soigneusement séquencé de réduction de taille, de classification, de préparation de la pâte, de flottation et de déshydratation. Chaque étape prépare le minerai pour la suivante, et un goulot d'étranglement à tout moment ralentit immédiatement la récupération. Comprendre le schéma de traitement complet est la première étape vers la sélection du bon équipement.
Concassage
Le minerai tout-venant de la mine est concassé en deux ou trois étapes pour réduire le minerai en morceaux à environ 10 à 15 mm. Les concasseurs à mâchoires et les concasseurs à cône sont les choix courants. L’objectif est de libérer le minéral de cuivre le plus tôt possible avec une dépense d’énergie minimale.
Broyage et classification
Le minerai concassé entre dans un broyeur à boulets fonctionnant en circuit fermé avec un classificateur en spirale. Le classificateur renvoie les particules surdimensionnées au broyeur et envoie les produits fins en flottation. Pour la plupart des minerais de sulfure de cuivre, une mouture de 60 à 75 % passant 200 mesh (74 μm) est suffisante.
Conditionnement
Le trop-plein du classificateur pénètre dans un réservoir de conditionnement où des collecteurs, des mousseurs et des modificateurs de pH sont ajoutés. Le temps de conditionnement varie de 2 à 10 minutes selon le type de minerai et la solubilité du réactif. Un conditionnement approprié détermine directement l'efficacité de la séparation ultérieure.
Ebauche
La pâte conditionnée s'écoule dans des cellules de flottation plus grossières où a lieu la première récupération massive des minéraux de cuivre. Le concentré le plus grossier est généralement envoyé vers des cellules plus propres, tandis que les résidus les plus grossiers peuvent être envoyés vers des cellules de récupération pour une récupération supplémentaire.
Récupération
Les cellules Scavenger sont conçues pour récupérer les minéraux de cuivre qui ont échappé à l’étape la plus grossière. Leur concentré peut être valorisé dans le circuit de nettoyage ou renvoyé vers l'alimentation plus grossière. Les résidus de récupération sont généralement des résidus finaux.
Nettoyage
Les concentrés plus bruts et piégeurs sont remis à flot une, deux ou trois fois dans des cellules plus propres pour rejeter la gangue entraînée et élever le concentré jusqu'à la teneur en cuivre cible. Les résidus plus propres sont recirculés pour former un circuit fermé.
Épaississement et filtration
Le concentré final est épaissi dans un épaississeur à entraînement central, puis filtré pour réduire l'humidité à 8 à 12 % avant son transport vers la fonderie. L’eau de débordement de l’épaississeur est recyclée vers l’usine.
Ce schéma de traitement est un cadre général et non une recette fixe. Un minerai de cuivre porphyrique à faible teneur en argile peut nécessiter seulement deux étapes de nettoyage. Un minerai à haute teneur en pyrite peut nécessiter une dépression de chaux et une étape de flottation de pyrite pour la récupération du soufre en aval. Le minerai contenant une quantité importante d’oxyde de cuivre nécessite des réservoirs de conditionnement supplémentaires et une unité de sulfuration. Le schéma de traitement commence toujours par la caractérisation du minerai.
La sélection du bon équipement de flottation et de broyage est au cœur de la conception du schéma de traitement. Dans un projet d'usine de tri de cuivre au Vietnam , la combinaison d'un broyeur à boulets à grille humide, d'un classificateur et d'une rangée de cellules de flottation mécanique a permis d'obtenir la qualité de concentré requise tout en maintenant la consommation d'énergie dans les limites du budget du projet. C’est le genre de résultat pratique que la conception du schéma de traitement fait ou défait.
Réactifs de flottation : la boîte à outils chimique
Ce sont les réactifs qui rendent la flottation possible. Ils sont consommés en continu pendant le fonctionnement, et leur dosage et leur combinaison ont généralement un impact plus important sur la récupération que tout autre facteur. Une usine de flottation du cuivre utilise cinq types de réactifs de base, chacun ayant un rôle distinct.
Les collectionneurs constituent la classe la plus importante. Les xanthates restent la norme industrielle pour la flottation du sulfure de cuivre. Les xanthates à chaîne courte tels que l'éthylxanthate de sodium et l'isopropylxanthate de sodium sont sélectifs et adaptés aux minerais à grains fins, tandis que les xanthates à longue chaîne comme le xanthate d'amyle de potassium offrent un pouvoir de collecte plus puissant pour les particules plus grossières et les minerais de moindre qualité. Les dithiophosphates et les thionocarbamates sont parfois mélangés avec des xanthates pour améliorer la sélectivité contre la pyrite. Le dosage du collecteur dans un circuit de cuivre varie généralement de 20 à 100 grammes par tonne de minerai, en fonction de la qualité et de la minéralogie du minerai.
Les mousseurs stabilisent les bulles d'air dans la pulpe. MIBC est le mousseur le plus largement utilisé dans la flottation du cuivre, apprécié pour sa qualité de mousse et son contrôle facile. L'huile de pin et les mousseurs à alcool aliphatique sont également utilisés dans les plantes qui génèrent une mousse naturelle avec une grande surface de bulles. Le dosage du mousseur est faible, généralement de 10 à 50 grammes par tonne, mais son effet sur le comportement de débordement est immédiat et visible quelques secondes après un changement de dosage.
Les modificateurs contrôlent la chimie de la pâte et la charge superficielle des minéraux. La chaux est le régulateur de pH le plus économique dans les circuits de cuivre, maintenant le pH de la pâte entre 9,5 et 11,5 pour abaisser la pyrite et réduire le risque de récupération indésirable du fer. Le carbonate de sodium est préféré pour certains minerais oxydés où la chaux précipiterait des cations spéciaux. L'acide sulfurique est utilisé dans les circuits acides, notamment dans la flottation des oxydes avec sulfuration.
Les dépresseurs et les activateurs affinent la sélectivité. Le cyanure de sodium ou le sulfate de zinc sont ajoutés pour abaisser la sphalérite dans les minerais de cuivre-zinc, tandis que le sulfate de cuivre peut activer la sphalérite dans le cas inverse. Le sulfite de sodium ou le dioxyde de soufre diminue la pyrite dans les circuits alcalins. Le tableau ci-dessous présente les plages de réactifs typiques dans un circuit de sulfure de cuivre conventionnel.
| Type de réactif | Exemples de réactifs | Fonction principale | Posologie typique |
|---|---|---|---|
| Collectionneur | Xanthates, dithiophosphates | Rendre les surfaces minérales en cuivre hydrophobes | 20 à 100 g/t |
| Mousseur | MIBC, huile de pin, mélanges d'alcool | Stabilise les bulles d'air et la couche de mousse | 10 à 50 g/t |
| Modificateur de pH | Chaux, carbonate de sodium, acide sulfurique | Contrôler l'alcalinité de la pâte, réduire la pyrite | 500 à 3 000 g/t |
| Dépresseur | Cyanure de sodium, sulfate de zinc, sulfite de sodium | Empêcher la gangue et la pyrite de flotter | 10 à 200 g/t |
| Activateur | Sulfate de cuivre | Favoriser la flottation des minéraux activés | 100 à 500 g/t |
L'optimisation des réactifs n'est pas une activité d'ingénierie ponctuelle. Cette opération doit être répétée lorsque le mélange de minerai change, lorsque la saison change la qualité de l'eau ou lorsque de l'argile inattendue est rencontrée. Une usine de flottation bien gérée tient un journal des réactifs et un examen quotidien du dosage par rapport aux résultats des tests.
Équipement de base dans une usine de flottation de cuivre
La gamme d'équipements détermine directement dans quelle mesure les étapes chimiques et physiques de la flottation sont exécutées. Les équipements de broyage, de mélange, de flottation et de déshydratation doivent correspondre à la fois aux caractéristiques du minerai et à la capacité de production prévue. L'utilisation d'équipements surdimensionnés augmente le coût en capital ; l'utilisation d'équipements sous-dimensionnés crée des pertes de récupération difficiles à éliminer par la suite.
Équipement de broyage
Le broyeur à boulets à grille humide est la rectifieuse primaire standard dans les concentrateurs de cuivre. Il broie une alimentation broyée d'environ 10 à 15 mm jusqu'à une alimentation de flottation de 60 à 75 % passant 200 mesh en une ou deux étapes. La grille à l'extrémité de décharge contrôle le niveau de pâte à l'intérieur du broyeur et réduit le surbroyage. Pour une usine de cuivre, le surbroyage est un ennemi caché car les boues qui en résultent consomment des réactifs et réduisent la sélectivité de flottation.
Le broyage humide est préféré au broyage à sec car il élimine la poussière, réduit le risque d'oxydation des surfaces de cuivre fraîchement libérées et prépare une suspension directement pour la flottation. Le broyeur à boulets fonctionne généralement en circuit fermé avec un classificateur en spirale ou un hydrocyclone. La modernisation d'un broyeur existant avec une conception de revêtement plus efficace ou un entraînement à vitesse variable est un moyen rentable d'augmenter la capacité sans acheter un nouveau broyeur complet.
Équipement de mélange et de conditionnement
L’étape de conditionnement est souvent sous-estimée dans la conception des installations, alors que c’est là que se produit réellement le contact réactif-minéral. Un grand réservoir de mélange, également appelé réservoir de conditionnement, fournit l'énergie et le temps de séjour nécessaires à l'adsorption du collecteur et à la distribution du mousseur. Dans la flottation du cuivre, le réservoir de conditionnement retient la pâte pendant deux à dix minutes avant que la pâte n'entre dans la première cellule de flottation. La turbine doit être suffisamment puissante pour suspendre les particules grossières mais suffisamment douce pour ne pas cisailler l'air naturellement entraîné dans la boue.
Pour les usines qui doivent préparer des réactifs séparément, un réservoir de mélange de réactifs est utilisé pour dissoudre et diluer les collecteurs et les mousseurs à la concentration souhaitée avant de les introduire dans la pulpe. Les réservoirs de mélange à haute concentration sont également utilisés dans les circuits de lixiviation et pour des applications spéciales telles que la préparation de résidus de flottation pour le remblayage. L'intensité du mélange, le volume du réservoir et la conception de la turbine doivent être dimensionnés ensemble de manière à ce que la répartition du temps de séjour corresponde à la cinétique de flottation du minerai.
Machines de flottation
Les machines de flottation mécaniques sont au cœur de tout concentrateur de cuivre. Ils se composent d’un réservoir, d’un mécanisme turbine/stator et d’un système d’alimentation en air. La turbine crée un modèle de recirculation à l’intérieur du réservoir, gardant les solides en suspension tout en dispersant l’air entrant en fines bulles. L'écume formée en surface est éliminée par des grattoirs ou par débordement naturel dans une lavoir.
Différentes géométries de réservoirs et styles de turbines sont adaptées à différentes tâches. La machine de flottation de type BF est un choix populaire pour les circuits d'ébauche et de récupération du cuivre en raison de son mécanisme d'auto-ventilation et de la conception de son réservoir peu profond. Le type XCF/KYF est une machine à air pulsé utilisée lorsqu'un débit d'air élevé est nécessaire pour une production à grande échelle, en particulier dans une usine comportant plusieurs grandes lignes de flottation. Le type JJF, avec sa conception haute capacité, est souvent sélectionné pour l'étape de nettoyage finale où un volume de mousse limité est nécessaire mais où la sélectivité est critique. Le type CLF est conçu pour la flottation des grosses particules, ce qui le rend utile pour les minerais où le minéral de cuivre est à gros grains et doit être récupéré sans broyage excessif.
La taille des cellules de flottation a considérablement augmenté au cours des deux dernières décennies. Une usine de cuivre moderne peut utiliser des cellules de 100 m³ ou 200 m³ dans le circuit le plus grossier. Des cellules plus grandes réduisent le nombre d’unités, simplifient l’instrumentation et réduisent la consommation d’énergie par tonne de minerai. Mais les cellules plus grandes pardonnent également moins un mauvais contrôle de la mousse et nécessitent des vannes à fléchettes et des systèmes de contrôle de niveau bien conçus. Le choix entre les machines à auto-aération et à air pulsé est basé sur la cohérence de l'alimentation en minerai et le degré de contrôle que l'usine souhaite maintenir.
Outre l’équipement de flottation, une usine de cuivre a également besoin d’équipements de classification, d’épaississement et de pompage. Le classificateur assure une alimentation stable et fine pour la flottation, tandis que l'épaississeur contrôle l'équilibre de l'eau des concentrés et des résidus. Le rôle des équipements miniers par flottation dans l'hydrométallurgie moderne va au-delà de la simple séparation ; cela comprend la fourniture d’un flux d’alimentation constant dont dépendent les circuits de lixiviation en aval pour une récupération stable.
Paramètres clés dans l'optimisation de la flottation
La conception détermine ce dont une usine de flottation est capable ; l’opération détermine ce qu’elle réalise réellement. Les paramètres opératoires abordés dans cette section contrôlent quotidiennement les résultats métallurgiques. Pour un ingénieur ou un acheteur évaluant un projet de flottation du cuivre, connaître ces paramètres est le moyen le plus rapide de juger si un procédé proposé est raisonnable.
Finesse de broyage
La finesse de broyage est mesurée comme le pourcentage de matériau passant 200 mesh. Si le minerai est broyé trop grossièrement, certaines particules minérales de cuivre restent bloquées par la gangue et ne peuvent pas flotter. S'il est broyé trop finement, la surface élevée créée consomme des réactifs et les fines particules sont entraînées mécaniquement dans la mousse, diluant le concentré. Un minerai de cuivre porphyrique typique est mieux flotté à 60–70 % passant 200 mesh, mais un minerai filonien à haute teneur peut nécessiter 75–80 % passant 200 mesh pour une libération adéquate. Une courbe montrant la relation entre la finesse et la récupération présente généralement un pic clair ; trouver ce pic est la première tâche d'un programme d'optimisation de processus.
Figure 1. La récupération du cuivre a tendance à augmenter avec la finesse du broyage, puis à diminuer à mesure que le surbroyage produit des boues et que la consommation de réactifs augmente.
Densité de la pulpe
Le rapport solide/liquide dans l’alimentation de flottation est généralement maintenu entre 30 et 45 % de solides en poids. Une pâte plus dense contient plus de minéraux de cuivre par unité de volume, ce qui augmente l'efficacité du temps de rétention mais augmente également le risque d'effets de viscosité et de mauvais transport des bulles. Une pulpe plus fine donne une meilleure sélectivité et une meilleure qualité de mousse, mais un débit plus faible pour le même volume de cellules. En pratique, les circuits plus grossiers fonctionnent à une densité plus élevée, tandis que les circuits plus propres sont dilués à 30–40 % de solides pour maximiser la teneur.
pH et ajout de chaux
La chaux est le modificateur de pH le plus courant dans les circuits en cuivre. Le pH cible dans le brut se situe généralement entre 9,5 et 11,5, où la pyrite est abaissée et où les minéraux de cuivre flottent toujours efficacement. La présence de pyrrhotite ou d'une autre gangue consommatrice d'acide modifie la demande en chaux, la boucle de contrôle du pH doit donc être étroite et réactive. Une usine bien instrumentée utilise un analyseur de pH en ligne sur l'alimentation du conditionneur et une vanne de contrôle sur la conduite de chaux pour maintenir le point de consigne à ±0,2 unités de pH.
Débit d'air et vitesse de la turbine
Le taux d'aération contrôle le nombre et la taille des bulles dans la cellule de flottation. Trop peu d’air réduit la surface superficielle des bulles et diminue la récupération ; trop d'air provoque un flux descendant qui ramène les particules vers le fond et peut déchirer la mousse. Pour une machine à air pulsé, la vitesse de la turbine contrôle directement la quantité d'air aspirée. Pour une machine à air pulsé, la puissance du ventilateur est régulée séparément. Un circuit de dégrossissage de cuivre typique utilise un débit d'air de 0,8 à 1,5 m³/m²/min, en fonction de la charge de la cellule.
Profondeur de mousse et vitesse du grattoir
Le maintien d’une couche de mousse stable est essentiel pour produire un concentré propre. Une mousse plus profonde (300–600 mm) assure un meilleur drainage de la gangue entraînée et donne une teneur plus élevée, tandis qu'une mousse moins profonde augmente la récupération mais abaisse la teneur. La vitesse du grattoir détermine la vitesse à laquelle la mousse est éliminée ; si les grattoirs courent trop vite, ils entraînent dans la lavoir une écume chargée de gangue ; s'ils fonctionnent trop lentement, la mousse peut s'effondrer et retourner à la pulpe.
Problèmes opérationnels courants et comment les résoudre
Chaque usine de flottation du cuivre connaît des jours difficiles et les causes ne sont pas toujours évidentes. Les conseils ci-dessous combinent les symptômes courants avec leurs causes typiques et les actions correctives. Le temps de réponse est important ; attendre quatre heures pour qu'un test confirme un problème peut coûter plus cher que de modifier le dosage du réactif en temps réel en fonction de l'observation de la mousse.
Faible récupération du cuivre
Causes
Collecteur insuffisant ; surbroyage; revêtement visqueux sur surfaces minérales; mousse trop superficielle.
Actions
Augmentez progressivement la dose du collecteur ; réduire le débit d'alimentation du broyeur ; ajouter du dispersant ; régler le niveau de mousse et le débit d'air.
Faible teneur en concentré
Causes
Activation de la pyrite ; mousse excessive; gangue hautement entraînée ; étapes de nettoyage insuffisantes.
Actions
Augmentez le pH avec de la chaux ; réduire le dosage du mousseur ; réduire la vitesse du grattoir ; ajoutez une étape de nettoyage ou diluez l'alimentation en nettoyant.
Mousse trop stable ou cassante
Causes
Le type et le dosage du mousseur ne correspondent pas à la chimie de l’eau ; changements de dureté de l’eau ; teneur en argile des aliments.
Actions
Passez à un mousseur plus sélectif ; ajuster la posologie ; utiliser un antimousse en cas d'excès ; surveiller la qualité de l’eau de traitement.
Règlement du sable dans les cellules de flottation
Causes
Vitesse de la turbine trop faible ; pulpe trop épaisse ; grosses particules; stator ou roue usé.
Actions
Augmenter la vitesse de la turbine ; réduire la densité alimentaire; vérifier la taille de coupe du classificateur ; inspecter le jeu de la turbine et du stator.
Haute teneur en résidus
Causes
Problème de libération ; temps de séjour insuffisant ; court-circuit; mauvaise suite de réactifs.
Actions
Réexaminez la taille de la mouture ; vérifier la disposition des cellules pour la canalisation ; ajouter une cellule récupératrice ; examiner la minéralogie des résidus.
Liste de contrôle pour l'approvisionnement en équipement pour une ligne de flottation en cuivre
La mise en place d'une ligne de flottation pour un nouveau projet de cuivre, une extension d'usine ou une modernisation complète d'un processus implique bien plus que la publication d'une liste des volumes souhaités et la demande de devis. L'achat d'un équipement de flottation est une décision concernant les performances du processus, les coûts d'exploitation et le support après-vente. Une liste de contrôle structurée permet d’éviter les erreurs d’approvisionnement les plus courantes.
Confirmez le type de minerai et la taille de la mouture
L'équipement de flottation doit être compétitif pour le minerai spécifique que l'usine traitera. Un minerai sulfuré broyé à 65 % passant 200 mesh a des exigences de temps de séjour différentes de celles d'un minerai qui produit une grande quantité de boues primaires. Demandez au fournisseur d'équipement de calculer le volume de cellules requis en fonction de la cinétique de flottation du projet, et pas seulement d'une règle empirique approximative. Une usine traitant un minerai à grains fins a besoin de cellules plus grandes ou plus rugueuses qu'une usine traitant un minerai à grains grossiers.
Évaluer les coûts d’énergie et de maintenance
La consommation électrique d'une machine de flottation dépend du diamètre de la turbine, de la vitesse du rotor et de la taille du réservoir. Les machines à air pulsé sont généralement plus simples et moins coûteuses à utiliser que les machines à air pulsé, mais les machines à air pulsé offrent un contrôle plus direct de l'air, ce qui améliore la récupération dans des conditions d'alimentation variables. Comparez le coût total de possession sur au moins sept ans, y compris le coût du remplacement de la turbine et du stator, l'entretien du moteur et l'étalonnage des instruments. Ne choisissez pas la machine la moins chère uniquement en raison de son prix d’achat.
Vérifiez les pièces de rechange et l'assistance locale
La livraison des pièces de rechange constitue souvent le goulot d'étranglement qui bloque une usine. Lors de l’évaluation d’une machine, demandez au fabricant une liste de stocks recommandés et comparez la disponibilité des entrepôts locaux. La capacité à livrer des turbines, des stators, des vannes à fléchettes et des capteurs de niveau dans un court laps de temps compte plus que n'importe quelle fonctionnalité de performance lorsque l'usine est en panne.
Insistez pour un test sur site ou un essai pilote
Si le projet concerne un nouveau gisement de minerai ou un changement majeur de procédé, insistez pour qu'un essai de flottation à l'échelle pilote soit effectué en utilisant l'échantillon de minerai réel. Un simple test de flottation par lots sur 1 à 2 kg de minerai est utile mais ne peut pas évaluer le comportement de la mousse sur une période continue. Une installation pilote fonctionnant pendant plusieurs jours sur quelques centaines de kilogrammes de minerai fournit des données sur le temps de séjour, la stabilité de la mousse et l'usure de l'équipement qui ne peuvent être obtenues à partir d'un test par lots.
Vérifier la capacité de fabrication du fournisseur
La capacité concerne l’expérience en fabrication et l’intégration de l’ingénierie. Une machine de flottation est une unité robuste qui doit fonctionner en continu dans des conditions de boues abrasives, avec une durée de vie mesurée en décennies. L'historique du fournisseur avec des projets similaires, sa capacité à respecter les délais de livraison et la qualité de ses processus de test et de fabrication doivent tous être vérifiés. Une visite d'usine est recommandée si l'ampleur du projet justifie l'effort.
Pour les acheteurs qui préparent une usine complète de flottation du cuivre, la décision inclut non seulement la cellule de flottation elle-même, mais aussi l'équipement de broyage, de mélange et de déshydratation qui constitue l'ensemble du circuit de production. Commander une ligne entière auprès d’une seule usine réduit les risques d’interface, raccourcit le temps de mise en service et simplifie grandement la coopération après-vente.
Foire aux questions sur la flottation du cuivre
Quel est l’objectif principal de la flottation du cuivre ?
L'objectif est de séparer les minéraux de cuivre des stériles afin qu'un concentré de qualité relativement élevée soit livré à la fonderie. Il augmente la teneur en cuivre de moins de 1 % dans le minerai sulfuré typique à environ 20 à 30 % dans le concentré, ce qui rend la fusion économiquement viable et minimise la quantité de déchets transportés hors du site minier.
Combien de temps dure la flottation du cuivre ?
Le temps de séjour de la pâte dans un circuit de flottation en cuivre est normalement de 10 à 20 minutes, répartis entre les cellules les plus grossières, les plus propres et les plus propres. Le temps de conditionnement avant la flottation est supplémentaire, généralement de 2 à 10 minutes. Le temps total entre le broyage et le concentré final peut être de plusieurs heures, mais la période de flottation active elle-même est courte.
Le minerai d’oxyde de cuivre peut-il être traité par flottation ?
Oui, mais seulement après une étape de sulfuration qui forme un mince film de sulfure à la surface du minéral oxyde. Cette étape est sensible et nécessite un contrôle minutieux de la dose de sulfure de sodium. Si le minerai d’oxyde contient une fraction élevée de chrysocolle ou d’autres silicates de cuivre, la lixiviation acide directe est souvent une meilleure option que la flottation.
Pourquoi la chaux est-elle ajoutée dans la flottation du cuivre ?
La chaux est ajoutée principalement pour augmenter et maintenir le pH de la pâte à un niveau où la pyrite et les autres sulfures de fer sont abaissés. La chaux précipite également certains ions de métaux lourds dans l’eau de traitement et aide à maintenir une séparation claire entre les sulfures de cuivre et de fer. Dans la plupart des circuits de sulfure de cuivre, le pH cible se situe entre 9,5 et 11,5.
Quelle est la différence entre une cellule de flottation plus grossière et une cellule plus propre ?
Une cellule plus grossière produit le premier concentré de la boue d'alimentation et récupère généralement la majeure partie du minéral de cuivre. Une cellule plus propre remet à flot ce concentré pour éliminer la gangue entraînée et augmenter la teneur finale. Dans une grande usine, les cellules les plus grossières sont plus grandes et moins nombreuses, tandis que les cellules plus propres sont plus petites et disposées en une à trois étapes de nettoyage consécutives.
Comment la récupération par flottation est-elle mesurée sur site ?
La récupération est calculée à partir de l'analyse de l'alimentation, du concentré et des résidus au cours d'un quart de travail ou d'un jour donné, la formule étant basée sur la répartition du poids qui équilibre les trois flux. Les analyseurs de rayons X en ligne fournissent des analyses en temps quasi réel toutes les quelques minutes, permettant aux opérateurs de réagir rapidement à une dérive avant que la perte cumulée ne devienne significative.
