PROCÉDÉ DE SÉPARATION PAR FLOTTATION; Bachclipson

1. 1
République du Niger
Ministère de l’enseignement supérieur, de la recherche scientifique et de
l’innovation
Institut Universitaire de Technologie
Département de Technologie en Génie Pétrolier
Niveau : 2ème
année
EXPOSE DE TRAITEMENT ET VALORISATION DES MINERAIS
Chargé du cours : Mr
BADAMASSI Ibrahim
Thème : le procédé de séparation par
Flottation

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Présenté par :
1. ALI ASSOUMANE Mamane Bachir
2. MALAM OUMAROU SOUMAYLA Maman Rabiou
3. LASSANE KAIGAMA Chaibou
4. HAMISSOU MOUSSA Abdoul Fataou
5. GARBA IBRAHIM Noura
6. GARBA MAIBORI ATTA Mohamed
7. KARIMOU AMADOU Abdoul Kader
8. IBRAHIM BUIRGUI Souley
9. SANI OUSMANE Mamane Bachir
10.SALISSOU BRAH Maman Hamissou
11.MOUSTAPHA MAHAMANE Lamine
12.MAMAN BACHIR MANI Abdoul-Razak
13.MAAZOU SANI Laouali
14.ASSOUMANA ALASSAN Idrissa
15.MAMAN IBRAHIM Salissou
16.MOUNKAILA YACOUBA Mahamadou
Zinder, Décembre 2015

3. 3
PLAN DE L’EXPOSE
INTRODUCTION
I. PRESENTATION GENERALE
1. Historique
2. Les différents types de flottation
3. Les principaux minéraux pouvant être séparés par flottation
II. OBJECTIF DE LA FLOTTATION
III. PRINCIPE DE LA FLOTTATION
IV. EQUIPEMENTS ET MACHINES DE FLOTTATION
V. CIRCUIT DE FLOTTATION
VI. REACTIFS DE FLOTTATION
1. Collecteur
2. Activants et déprimants
3. Modificateur de PH
4. Moussant
VII. STRATEGIE D’AJOUT DE REACTIF
1. Dosage
2. Distribution
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE

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INTRODUCTION
La flottation est un procédé utilisé couramment pour la concentration des minéraux
Sulfurés. La problématique du processus de séparation réside dans la capacité à
récupérer au maximum les particules des minéraux de valeur quelque soit leur
dimension. Au fil des années, le défi est toujours présent malgré l'apparition de
nouvelles technologies et l'engouement face au développement de nouveaux
réactifs, plus sélectifs et plus puissants, mais souvent plus coûteux. Il faut
comprendre que la solution n'est peut-être pas dans la mise en place de nouvelles
technologies, mais dans une meilleure compréhension du processus de flottation.
Dans la suite de notre travail nous verrons l’objectif de la flottation, son principe, les
équipements et machines utilisés, le circuit de flottation, les réactifs de flottation et
enfin les stratégies d’ajout de réactif.
I. PRESENTATION GENERALE
1. Historique
Le procédé de ottation est très ancien puisqu’il a été appliqué dans l’industrie
minière depuis le XIXème siècle : l’huile est utilisée comme collecteur pour séparer
certains minéraux (ex. sul te) de la gangue. Au début du XXème siècle, la ottation a
été utilisée dans le traitement des eaux pour récupérer des corps de densité
inférieure à celle de l’eau (ex. huile, bres de papier). A partir des années 1960, la
ottation a été employée comme un procédé alternatif à la sédimentation dans le
traitement d’eaux potables et d’eaux usées pour traiter des eaux peu turbides,
colorées et concentrées en algues ou acides fulviques. Actuellement, la ottation est
également utilisée de manière intensive pour l’épaississement des boues.
2. Les différents types de flottation
Dans la famille des procédés de ottation, deux grands types peuvent être distingués
suivant le diamètre des bulles utilisées pour e ectuer la séparation.
a. La flottation à l’air induit (FAI)
Ce procédé est surtout utilisé en minéralurgie, mais pas couramment dans le
domaine du traitement des eaux, excepté dans le domaine pétrolier et dans les

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traitements primaires d’eaux résiduelles. La dispersion d’air sous forme de bulles
peut être réalisée par :
– agitation mécanique : l’air est introduit dans la cellule sous le rotor d’une turbine
par une conduite. Une forte agitation turbulente peut créer des bulles de 0.2 à 2 mm
de diamètre. La vitesse ascensionnelle est d’environ 200 mm.s 1(Degremont, 2005);
– distributeurs poreux : l’air est introduit en traversant des ori ces, par exemple des
membranes souples percées ou des matériaux céramiques poreux. Les bulles
créées sont relativement grosses (dB = 2 4 mm).
b. La micro-flottation
Comme son nom l’indique, ce procédé repose sur la production de nes bulles a n
d’augmenter la concentration en bulles et de garder une faible vitesse ascensionnelle
des bulles. D’après Gregory & Zabel (1990), à cette condition, le rendement de
séparation est maximal. Les nes bulles peuvent être produites par les méthodes
suivantes :
– Flottation à air dissous (DAF) : les microbulles (dp = 40 80 µm, c’est à dire d’un
diamètre 100 fois inférieur à celles produites en FAI) sont obtenues par détente
d’une solution enrichie en air dissous sous une pression de quelques bars. Les
procédés de ottation à air dissous peuvent fonctionner à une grande vitesse
super cielle comprise entre 5 12 m.h 1.
– Flottation électrique : cette technique repose sur l’électrolyse de l’eau. Les nes
bulles (dp = 10 40 µm) d’hydrogène et d’oxygène sont générées au niveau des
électrodes.
– Flottation chimique : elle est souvent utilisée pour le traitement des eaux usées.
Suivant la nature de l’e uent, les bulles peuvent être obtenues à partir de la
fermentation des matières organiques ou de l’acidi cation d’une solution de
carbonates ou de bicarbonates.

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1. Les principaux minéraux pouvant être séparé par flottation
II. OBJECTIF DE LA FLOTTATION
La flottation est un procédé de séparation qui suit l'exploitation d'un minerai et sa
fragmentation. La flottation précède les opérations d'épaississage et de séchage des
concentrés et permet de séparer les minéraux de valeur de la gangue comme peut le

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faire un procédé de séparation gravimétrique. L'objectif de la flottation est de
concentrer un minéral de valeur, souvent en faible concentration dans le minerai
traité, tout en maintenant un rendement optimum. La problématique industrielle, qui
représente le défi de l'ingénieur métallurgiste, est de déterminer les conditions
opératoires qui vont permettre d'obtenir des résultats en récupération et en teneur
qui maximisent le rendement économique de l'usine.
III. PRINCIPE DE LA FLOTTATION
La ottation est une opération unitaire utilisée pour séparer des particules solides ou
liquides (phase dispersée) d’une phase liquide (phase continue). Le principe repose
sur la capture de corps en suspension dans une pulpe à traiter, par des collecteurs
ottants, le plus souvent des bulles d’air. Si les particules mises en contact avec les
bulles sont captées par ces dernières, elles peuvent monter à la surface de la cellule,
où ces agglomérats sont retenus dans une mousse qui est ensuite évacuée du
procédé par déverse ou raclage. La séparation peut être sélective. Ce procédé fait
appel à la di érence de masse volumique entre les deux phases en présence.
Plusieurs cas peuvent être distingués :
– si la masse volumique de la phase dispersée est nettement inférieure à celle de la
phase continue, la séparation, qui s’e ectue automatiquement, est dite naturelle;
– si la masse volumique de la phase dispersée est légèrement inférieure à celle de la
phase continue, la ottation est dite assistée, puisque des moyens extérieurs doivent
être mis en œuvre pour améliorer la séparation;
– si la masse volumique de la phase dispersée, à l’origine supérieure à celle de la
phase continue, est arti ciellement réduite, la ottation est dite provoquée. La qualité
de la ottation provoquée dépend surtout des interactions physico-chimiques et
hydrodynamiques entre les trois phases solides, liquide, gaz.
IV. EQUIPEMENTS ET MACHINES DE FLOTTATION
Les cellules mécaniques et les colonnes sont les machines de flottation les plus
utilisées dans l'industrie minérale malgré l'arrivée depuis quelques années des
nouvelles technologies dérivées des principes de base de la colonne de flottation
comme la cellule Jameson. Les cellules mécaniques représentent les premiers
modèles de machine de flottation utilisée dans l'industrie minérale et sont parmi les

8. 8
plus utilisées aujourd'hui. Une cellule agitée mécaniquement est montrée à la figure
1. La cellule comporte une cuve rectangulaire à l'intérieur de laquelle on retrouve un
agitateur muni d'un dispositif permettant d'introduire l'air dans la cellule. Le réacteur
met en suspension les particules pour obtenir un mélange homogène eau-particules,
favorisant l’introduction et la dispersion des bulles d'air dans la pulpe afin de
maximiser la probabilité de contact bulles-particules.
Figure 1 : Cellule mécanique de flottation @bas and Davenport, 1994)
La cellule de laboratoire est utilisée pour étudier à petite échelle les différents
phénomènes associés à la flottation dans des cellules agitées mécaniquement. Cette
cellule permet d'évaluer en laboratoire les performances en séparation de différentes
conditions opératoires difficiles à expérimenter à pleine échelle sans des
investissements importants. La cellule de la figure 2 comporte un agitateur entrainé
par un moteur électrique. L'agitateur est plongé dans une cellule. La taille de la
cellule est variable et est choisie selon l'application. L'air est injecté dans la cellule à
la base de l'agitateur par aspiration à travers l'axe de l'agitateur.
La flottation à l'aide d'une cellule de laboratoire est un procédé discontinu. On doit
dans un premier temps broyer le minerai avec de l'eau et ensuite transférer le
mélange dans Ia cellule. Les réactifs sont ajoutés et le mélange pulpe-réactif est
conditionné pour une période temps prédéfinie. L'injection d'air permet d'amorcer la
flottation. On récupère par la suite les concentrés par raclage de l'écume à différents

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intervalles de temps comme par exemple 0-30 secondes, 30-60 secondes, 1-2
minute et 24 minutes. Entre la récupération de chaque concentré, l’admission d'air
est fermée et le niveau de la pulpe est ajusté à son niveau original avec de l'eau.
Une fois le dernier concentré produit, les rejets et concentrés sont filtrés, séchés et
envoyés pour analyse.
Figure 2 :Cellule de laboratoire (tirée de "Denver equipment Company builetin")
V. CIRCUIT DE LA FLOTTATION
À l'échelle industrielle, la pulpe est alimentée en continu dans des bancs de cellules.
La pulpe peut avoir subi préalablement une étape d'aération ainsi qu'une période de
conditionnement suite à l'ajout des réactifs. Les concentrés sont extraits en continu
par débordement de l'écume des cellules et les rejets sont acheminés par gravité aux
étapes subséquentes du traitement. Un circuit de flottation industriel est composé de
plusieurs regroupements de cellules de flottation en série appelés bancs de cellules.
Un banc comporte en général de 4 à 8 cellules. Le trajet que suit la pulpe et les
concentrés à l'intérieur du circuit varie d’un procédé à l'autre. La figure 3 présente un
arrangement de bancs de cellules pour l'ébauchage et l'épuisage d'un concentré.

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Figure 3 : Circuit de flottation industriel
Les étapes d'ébauchage et d'épuisage maximisent la récupération du minéral de
valeur. Les concentrés d'ébauchage et d'épuisage récupérés sont acheminés vers
l'étape de nettoyage qui produit le concentré final dont la teneur est acceptable pour
la fonderie. Les rejets des cellules de nettoyage font souvent l'objet d'une
recirculation à l'intérieur du procédé.
VI. REACTIFS DE FLOTTATION
Les réactifs de flottation représentent une partie importante des coûts du processus
de traitement et sont utilisés à différentes étapes du procédé pour assurer la
séparation. Selon la composition du minerai à traiter, les stratégies d'addition des
réactifs peuvent être très diversifiées. La flottation fait appel à 5 types de réactifs : le
collecteur, I ‘activant le déprimant et les régulateurs de pH agissent à la surface des
minéraux, alors que le moussant agit sur l'hydrodynamique du système pulpe-
écume.
1. Collecteur
Les collecteurs codèrent l'hydrophobicité à la surface des minéraux à récupérer de
façon à permettre leur séparation des minéraux de gangue. Les collecteurs sont des
produits chimiques aux molécules complexes. Ils comportent une première
composante responsable de l'attachement du produit à la surface de la particule soit
par réaction chimique ou par attraction électrostatique. La deuxième partie est une
chaîne organique immiscible dans l'eau qui induit l'hydrophobicité à la particule.

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2. Activants et déprimants
Les Activants et déprimants sont utilisés pour modifier la réactivité de la surface des
particules vis-à-vis du collecteur. Lorsque les collecteurs ne réagissent pas avec la
surface des minéraux cibles, la séparation est impossible. Un activant permet de
modifier la nature chimique de la surface de ce minéral favorisant l'adsorption du
collecteur. Contrairement à l'activant, le déprimant empêche le collecteur de réagir
avec la surface d'une particule de gangue qui conserve ainsi son caractère
hydrophile.
3. Modificateur de pH
Les modificateurs de pH font partie des produits utilisés pour modifier les interactions
minéraux/collecteur. Selon l'alcalinité de la pulpe de nouveaux composés se forment
à la surface des minéraux et réduisent ou activent l'adsorption des collecteurs. En
règle générale, la flottation des sulfures est effectuée en milieu alcalin car la plupart
des collecteurs y sont plus stables en plus de minimiser les problèmes de corrosion
des équipements. La chaux et le bicarbonate de sodium sont fréquemment utilisés
comme modificateurs de pH.
4. Moussant
Le moussant est un réactif, peu soluble dans l'eau, possédant une chaîne organique
assez longue qui permet de diminuer la tension de surface de l'eau. L'addition de
moussant favorise la production de bulles d'air fines et d'une écume stable.
Idéalement le moussant ne doit pas réagir avec la surface des particules.
VII. STRATEGIE D’AJOUT DES REACTIFS
Une stratégie d'ajout des réactifs caractérise la quantité et la façon dont les réactifs
sont ajoutés dans un circuit de flottation. Les variantes résident dans le choix des
réactifs, du dosage et de la distribution. Ces deux dernières composantes sont
stratégiques pour ce projet d'étude.
1. Dosage
L'ajout d'un réactif dans une unité de flottation est basé sur la quantité de minerai
alimentée au circuit et est souvent exprimé en grammes de réactif par tonne de

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minerai. Le dosage des réactifs est une variable de contrôle stratégique. Lorsque le
rendement métallurgique est à la baisse, on augmente le dosage du collecteur ou du
moussant. Cependant un surplus de collecteur peut favoriser la flottation d'espèces
non désirées réduisant ainsi la sélectivité du procédé. De la même façon, une
quantité trop élevée de moussant peut causer une augmentation de l'entraînement
des particules. À l'opposé, une quantité insuffisante de collecteur réduit la capacité
de flottation et l'utilisation restreinte du moussant peut causer une instabilité de
l'écume et une diminution de la récupération des minéraux de valeur. L'opérateur doit
donc tenir compte de tous ces facteurs afin d'ajuster les dosages de réactifs de façon
à maintenir les performances de l'unité de flottation. Sa tâche est plus complexe
lorsque des activants et/ou déprimants sont utilisés pour la flottation.
2. Distribution
Les réactifs peuvent être ajoutés à différents endroits du circuit. On retrouve parfois
des points d'injection pour le collecteur et le régulateur de pH au broyage permettant
ainsi de maximiser le temps de conditionnement. Cependant, la majeure partie du
collecteur et du moussant est ajoutée dès la première étape de l'ébauchage et une
plus faible partie est distribuée dans les bancs de cellules subséquents. La figure 4
présente une possible distribution de réactifs dans un banc ébauchage-épuisage ou
X % est ajouté à l'ébauchage, Y% et Z% dans les deux bancs d'épuisage.
Figure 4 : Distribution des réactifs le long d'un banc de flottation

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Ce projet porte sur l'effet de la distribution du collecteur et du moussant le long des
bancs débauchage et d'épuisage, dans le cas où il n'y a pas d'ajout à l'étape de
broyage et l'étude n'est pas généralisée au circuit de nettoyage pour lequel
l'alimentation contient des particules déjà hydrophobes. En industrie, la distribution
des réactifs est effectuée dans certains cas à l'aide d'un distributeur rotatif composé
d'entonnoirs de différentes dimensions et amovibles permettant l'ajustement des
proportions envoyées dans chaque partie du circuit. Chaque banc de cellules est
relié par une conduite au distributeur à partir duquel on peut décider d'interrompre ou
d'augmenter la proportion alimentée. La figure 5, montre le schéma d'un système de
distribution.
Figure 5 :Distribution au banc de cellules
CONCLUSION
A la lumière de ce qui précède, l’on déduit que la flottation est un procédé qui se
base sur les différences entre les propriétés physico-chimiques du minerai précieux
et de la gangue. En effet elle utilise le caractère hydrophile et hydrophobe des
minerais, fondamentaux pour l’exécution du procédé.

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Bibliographie
Bleier, A., Goddard, E.D., Kulkarni, R.D., 1977. Adsorption and critical otation
conditions. Journal of Colloid and Interface Science 59 (3), 490–504.
Bloom, F., Heindel, T.J., 2002. On the structure of collision and detachment
frequencies in otation models. Chemical Engineering Science 57, 2467–
2473.
www.techniques-ingenieurs.com/minerallurgie/procédésdeseparation
www.wikipedia.com/flottation
Thèse de doctorat sur : cacité de Capture dans les Procédés de
Flottation, présenté par HUANG Zhujun