FR2717710A1 - Processing of phosphate minerals to recover clays, etc. - Google Patents
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Abstract
Description
La plupart des minerais valorisés en voie humide et contenant une quantité non négligeable de fines, plus spécialement d'argiles ou de minéraux phylliteux, nécessitent à la fois un débourbage et un délitage pour préparer le ou les minéraux valorisables au traitement en aval. C'est le cas en particulier de nombreux minerais de phosphate, qui contiennent naturellement des argiles dont la proportion peut dépasser 40 %. Most of the minerals valued in the wet process and containing a non-negligible quantity of fines, more particularly clays or phyllitic minerals, require both settling and disintegration to prepare the mineral or minerals recoverable for downstream processing. This is particularly the case for many phosphate ores, which naturally contain clays, the proportion of which can exceed 40%.
La préparation de ces minerais nécessite généralement et traditionnellement un débourbage intense qui doit permettre à la fois de déliter les argiles, de les séparer des graviers et des fractions sableuses et limoneuses, qui constituent souvent l'élément valorisable, de détruire les agglomérats à ciment suffisamment friable et de nettoyer la surface des grains pour obtenir les phases minérales les plus libres possibles et pour les rendre plus aptes à certains traitements ultérieurs tels que la flottation. The preparation of these ores generally and traditionally requires an intense settling which must allow at the same time to disintegrate the clays, to separate them from the gravels and sandy and silty fractions, which often constitute the recoverable element, to destroy the agglomerates with sufficient cement. friable and to clean the surface of the grains to obtain the freest possible mineral phases and to make them more suitable for certain subsequent treatments such as flotation.
Ce débourbage intense, sans lequel il ne serait pas possible de valoriser correctement ces minerais, provoque également un délitage et un délaminage des minéraux phylliteux qui deviennent extrêmement fins. Ces argiles ou autres minéraux fins sont ensuite séparés des sables, limons et graviers par un cyclonage ou tout autre procédé de séparation en voie humide et, stockés directement dans le milieu naturel ou traités préalablement dans un décanteurépaississeur. This intense settling, without which it would not be possible to develop these minerals correctly, also causes disintegration and delamination of the phyllitic minerals which become extremely fine. These clays or other fine minerals are then separated from the sands, silts and gravels by cycloning or any other wet separation process and, stored directly in the natural environment or treated beforehand in a settling tank.
Classiquement la préparation se fait dans une installation comportant - en tête un appareil assurant le travail de débourbage tel que décrit précédemment ; pour les phosphates et les minerais inclus dans des argiles, ce débourbage est généralement réalisé dans un débourbeur rotatif ou dans un malaxeur, - un appareil de criblage pour séparer les graviers et les éliminer ou les transférer en aval vers un traitement qui leur est nécessaire, - un appareil ou une série d'appareils réalisant une coupure fine ou déschlammage, généralement par hydrocyclonage, sur le tamisat du crible. La dimension de coupure est choisie en fonction des caractéristiques du minerai et du traitement ; dans les phosphates, elle se situe généralement entre 30 et 100 micromètres, mais elle peut descendre jusque vers 5 - 10 micromètres lorsque les argiles sont valorisables. La sousverse de l'hydrocyclone est transférée vers le traitement en aval, alors que la surverse contenant les fines est envoyée vers un décanteurépaississeur à une concentration d'entrée variant entre 20 et 100 g/l, suivant les caractéristiques du traitement et de l'installation. Assez fréquemment la sousverse de cyclonage quand il s'agit du produit valorisable, subit une attrition et est cyclonée dans un deuxième étage dont la sousverse est dirigée vers le traitement en aval et la surverse est envoyée au décanteur ou plus généralement recyclée vers le premier étage pour qu'il y ait qu'un point de transfert des boues vers l'épaississeur. Cela permet de limiter le débit de pulpe à traiter et d'avoir la concentration en solide la plus forte possible. Conventionally, the preparation is done in an installation comprising - at the head an apparatus ensuring the settling work as described above; for phosphates and ores included in clays, this settling is generally carried out in a rotary settler or in a mixer, - a screening device to separate the gravels and eliminate them or transfer them downstream to a treatment which is necessary for them, - an apparatus or a series of apparatuses performing a fine cut-off or de-flaming, generally by hydrocycloning, on the screen of the screen. The cut-off dimension is chosen according to the characteristics of the ore and the processing; in phosphates, it is generally between 30 and 100 micrometers, but it can go down to around 5 - 10 micrometers when the clays are recoverable. The hydrocyclone underflow is transferred to the downstream treatment, while the overflow containing the fines is sent to a thickening decanter at an input concentration varying between 20 and 100 g / l, depending on the characteristics of the treatment and the installation. Quite frequently the cyclone underflow when it is a recoverable product, undergoes attrition and is cyclonized in a second stage whose underflow is directed to the downstream treatment and the overflow is sent to the decanter or more generally recycled to the first stage so that there is only one sludge transfer point to the thickener. This makes it possible to limit the flow rate of pulp to be treated and to have the highest possible solid concentration.
- un décanteurépaississeur où la surverse de l'hydrocyclonage est soumise à décantation pour concentrer les boues et clarifier les eaux à recycler.- a settling tank thickener where the overflow of the hydrocyclonage is subjected to settling to concentrate the sludge and clarify the water to be recycled.
Le rale du décanteurépaississeur est primordial, car, d'une part, il épaissit les boues constituées par des particules fines, ce qui permet leur stockage dans des bassins de capacité réduite, et d'autre part, il clarifie l'eau recueillie en surverse qui peut alors soit être recyclée dans l'installation en amont, soit être remise dans le milieu naturel. The role of the decanter-thickener is essential, because, on the one hand, it thickens the sludge constituted by fine particles, which allows their storage in basins of reduced capacity, and on the other hand, it clarifies the water collected in overflow which can then either be recycled in the upstream installation, or returned to the natural environment.
La plupart des minerais concernés sont situés dans des zones arides où l'eau est rare, aussi la solution du recyclage est elle très importante. Or la quantité d'eau recyclable dépend essentiellement de la concentration des boues à la décharge inférieure de l'épaississeur, qui elle-même dépend, outre des caractéristiques de cet appareil, de la nature et des caractéristiques physicohimiques de ces boues. Most of the minerals concerned are located in arid zones where water is scarce, so the recycling solution is very important. However, the quantity of recyclable water depends essentially on the concentration of sludge at the lower discharge of the thickener, which itself depends, in addition to the characteristics of this apparatus, on the nature and the physico-chemical characteristics of this sludge.
A l'heure actuelle, dans les installations existantes ou en projet, la priorité est donnée à l'efficacité du débourbage qui est souvent complété par une attrition ultérieure dans le procédé. La concentration des boues est donc liée aux paramètres découlant de cette priorité. Dans le cas des minerais de phosphate sédimentaires, la concentration de sortie peut varier entre 100 et 500 g/l suivant leurs caractéristiques. Dans le cas d'autres minéraux la concentration peut être beaucoup plus faible (kaolinite < 100 g/l). Un volume d'eau relativement important, rejeté avec les boues, est donc perdu. Cette perte d'eau peut être à la base de la limitation ou de l'abandon d'un projet minier. At present, in existing or planned installations, priority is given to the efficiency of settling, which is often supplemented by subsequent attrition in the process. The concentration of sludge is therefore linked to the parameters arising from this priority. In the case of sedimentary phosphate ores, the output concentration can vary between 100 and 500 g / l depending on their characteristics. In the case of other minerals the concentration can be much lower (kaolinite <100 g / l). A relatively large volume of water, discharged with the sludge, is therefore lost. This loss of water can be the basis for limiting or abandoning a mining project.
L'invention a pour but de limiter le délitage et le délaminage des argiles et autres minéraux phylliteux tout en maintenant un débourbage efficace, afin de produire des boues décantant mieux et plus concentrées et d'économiser l'eau du procédé. The object of the invention is to limit the disintegration and delamination of clays and other phyllitic minerals while maintaining effective settling, in order to produce better and more concentrated settling sludge and to save process water.
L'invention a pour origine l'observation que plus la granulométrie des éléments constituant les boues est fine, plus la vitesse de décantation et la concentration de sortie des boues sont faibles et qu'il est donc possible d'augmenter cette concentration en produisant des boues ayant une granulométrie plus grossière. The invention originates from the observation that the finer the particle size of the elements constituting the sludge, the lower the decantation speed and the sludge outlet concentration and that it is therefore possible to increase this concentration by producing sludge with a coarser particle size.
Le procédé objet de la présente invention consiste à séparer les opérations de débourbage et de délitage ; il comporte, successivement, un délitage préalable très ménagé des argiles et autres minéraux phylliteux par une opération de mise en pulpe avec action mécanique limitée, suivi d'une séparation des fines dans un hydrocyclone ou tout autre appareil de séparation en voie humide dont la surverse est envoyée directement à un décanteur-épaississeur, puis d'un débourbage ou une attrition de la fraction grossière provenant de la sousverse de l'étage de séparation précédent et d'une nouvelle séparation des fines dans un second hydrocyclone ou un autre appareil de séparation en voie humide. The process which is the subject of the present invention consists in separating the settling and disintegration operations; it comprises, successively, a very careful prior disintegration of clays and other phyllitous minerals by a pulping operation with limited mechanical action, followed by separation of the fines in a hydrocyclone or any other wet separation device, the overflow of which is sent directly to a settling tank-thickener, followed by settling or attrition of the coarse fraction from the underflow of the previous separation stage and a new separation of the fines in a second hydrocyclone or other separation device wet.
Entre l'opération de délitage et la séparation des fines, la pulpe pourra être soumise à un criblage pour séparer les plus grosses particules qui seront soit éliminées, soit envoyées dans l'appareil de débourbage ou dans un stade en aval du procédé. Between the disintegration operation and the separation of the fines, the pulp can be screened to separate the larger particles which will either be eliminated or sent to the settling apparatus or at a stage downstream of the process.
Les fines séparées de la pulpe après débourbage sont, soit envoyées directement au décanteur-épaississeur, soit envoyées dans l'appareil de délitage, en tête de l'installation. La proportion de ces fines secondaires par rapport aux premières est assez faible et ne perturbe pas les caractéristiques de décantation et de concentration des boues. The fines separated from the pulp after settling are either sent directly to the settling tank-thickener, or sent to the disintegration device, at the head of the installation. The proportion of these secondary fines compared to the first is fairly low and does not disturb the decantation and concentration characteristics of the sludge.
La mise en pulpe pourra être faite dans un couloir éventuellement vibrant, ou une goulotte équipée ou non de plaques de mélange. Elle pourra également être faite dans un patouillet incliné, à vis simple ou double, dans un tube laveur, ou même dans un débourbeur simplifié et à temps de séjour très court. The pulping can be done in a possibly vibrating corridor, or a chute equipped or not with mixing plates. It can also be done in an inclined patina, with a single or double screw, in a washing tube, or even in a simplified sludge trap and with a very short residence time.
En variante, la mise en pulpe et le criblage qui suit cette opération, pourront être effectués simultanément dans un même appareil, par exemple un crible vibrant ou un trommel rotatif équipé de grilles à fissures, avec arrosage d'eau à fort débit
Dans certains cas, le débourbage pourra être remplacé par un broyage humide.As a variant, the pulping and the screening which follows this operation may be carried out simultaneously in the same device, for example a vibrating screen or a rotary trommel equipped with crack grids, with water spraying at high flow rate.
In some cases, the settling can be replaced by wet grinding.
Si nécessaire, le débourbage pourra être suivi d'un criblage précédant l'élimination des fines par hydrocyclonage. If necessary, the settling can be followed by a screening preceding the elimination of the fines by hydrocyclonage.
La description qui suit se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, deux formes de réalisation de l'invention et sur lesquels les figures 1 et 2 sont des schémas d'installations pour la mise en oeuvre de l'invention. The following description refers to the accompanying drawings which show, by way of non-limiting example, two embodiments of the invention and in which FIGS. 1 and 2 are diagrams of installations for the implementation of the invention.
L'installation dont le schéma est représenté sur la figure 1 est constituée par un appareil de mise en pulpe 10, un crible 12, un ou plusieurs hydrocyclones 14, un appareil de débourbage 16, un crible 18, un second hydrocyclone ou batterie d'hydrocylones 20, un décanteur-épaississeur 22 et les tuyauteries et les pompes assurant la circulation des produits entre les différents appareils. The installation, the diagram of which is shown in FIG. 1, consists of a pulping apparatus 10, a screen 12, one or more hydrocyclones 14, a settling apparatus 16, a screen 18, a second hydrocyclone or battery of hydrocylones 20, a settling tank-thickener 22 and the pipes and pumps ensuring the circulation of products between the various devices.
L'appareil 10 est constitué par un couloir qui pourra éventuellement être équipé d'un système de mise en vibration. En variante, il pourrait être constitué par une goulotte équipée ou non de plaques de mélange, par un patouillet incliné à vis simple ou double, par un tube laveur ou tout autre appareil permettant la mise en pulpe et un délitage léger du minerai. The device 10 is constituted by a corridor which could possibly be equipped with a vibration system. As a variant, it could be constituted by a chute fitted or not with mixing plates, by an inclined patulin with a single or double screw, by a washing tube or any other device allowing pulping and a light disintegration of the ore.
L'appareil 16 est un débourbeur à tambour rotatif. The apparatus 16 is a rotary drum sludge trap.
Le minerai à traiter, éventuellement criblé ou concassé à une maille acceptable pouvant aller jusqu'à 120 mm est introduit en A dans l'appareil 10 ; de l'eau recyclée dont la provenance sera indiquée ci-après est également introduite, en B, dans l'appareil 10. Si celle-ci n'est pas suffisante, de l'eau propre recyclée provenant du décanteur ou de l'eau neuve peut être ajoutée en complément dans l'appareil 10 en C et/ou dans l'appareil 12. Dans l'appareil 10, le minerai est mélangé à l'eau pour former une pulpe. Ce mélange doit être ménagé de façon à limiter le délitage et le délaminage des argiles. The ore to be treated, possibly screened or crushed to an acceptable mesh of up to 120 mm, is introduced at A into the apparatus 10; recycled water, the source of which will be indicated below, is also introduced, at B, into the apparatus 10. If this is not sufficient, recycled clean water coming from the decanter or water new can be added in addition to the apparatus 10 in C and / or in the apparatus 12. In the apparatus 10, the ore is mixed with water to form a pulp. This mixture must be managed so as to limit the disintegration and delamination of the clays.
La pulpe est ensuite soumise à un criblage, sur le crible 12, pour séparer les gros grains qui sont, soit éliminés, soit envoyés directement au débourbeur 16 ou à un autre stade du traitement. La mise en pulpe et le criblage peuvent être couplés, par exemple en arrosant le minerai sur le crible avec un débit d'eau important. Le criblage permet d'éliminer les gros morceaux qui pourraient détériorer les pompes et les cyclones situés en aval. Après avoir traversé le crible 12, la pulpe est envoyée à l'hydrocyclone 14 dont la maille de coupure est choisie en fonction des caractéristiques du minerai à traiter. La surverse du cyclone contenant les fines naturelles primaires, en particulier la majeure partie des argiles, est envoyée directement au décanteurépaississeur 22 où s'opère une sédimentation naturelle ou accélérée par floculation, permettant d'obtenir une séparation des boues concentrées et de l'eau clarifiée qui est recyclée dans l'installation, essentiellement entre le crible 18 et l'hydrocyclone 20 et éventuellement dans l'appareil 10 en C. The pulp is then subjected to a screening, on the screen 12, to separate the large grains which are either eliminated or sent directly to the settler 16 or at another stage of the treatment. Pulping and screening can be coupled, for example by spraying the ore on the screen with a large flow of water. Screening eliminates large pieces that could damage the pumps and cyclones located downstream. After passing through the screen 12, the pulp is sent to the hydrocyclone 14, the cut-off mesh of which is chosen according to the characteristics of the ore to be treated. The cyclone overflow containing the primary natural fines, in particular the major part of the clays, is sent directly to the thickening decanter 22 where natural sedimentation or accelerated by flocculation takes place, making it possible to separate the concentrated sludge from the water. clarified which is recycled in the installation, essentially between the screen 18 and the hydrocyclone 20 and possibly in the apparatus 10 at C.
La sousverse du cyclone 14, contenant la fraction grossière, est envoyée au débourbeur 16 ; elle pourra éventuellement être mélangée aux refus du crible 12. The underflow of cyclone 14, containing the coarse fraction, is sent to the sludge trap 16; it could possibly be mixed with refusals of the screen 12.
L'opération de débourbage effectuée dans l'appareil 16 a pour but de libérer les particules sableuses, de détruire les agglomérats et de nettoyer la surface des grains notamment pour les rendre aptes à la flottation lorsque cette opération est prévue dans la suite du traitement. The settling operation carried out in the apparatus 16 aims to release the sandy particles, to destroy the agglomerates and to clean the surface of the grains in particular to make them suitable for flotation when this operation is planned for the continuation of the treatment.
Le débourbage génère à son tour des fines, mais en faible quantité, comparé à la quantité de fines naturelles libérées dans l'appareil 10 ; elles auront de ce fait une action limitée sur la concentration des boues dans l'épaississeur. The settling in turn generates fines, but in small quantity, compared to the quantity of natural fines released in the apparatus 10; they will therefore have a limited action on the concentration of sludge in the thickener.
Ces fines secondaires sont séparées dans l'hydrocyclone 20 ou dans un appareil assurant la même fonaion et renvoyées en B en tête de l'installation dans l'appareil 10 de mise en pulpe et éventuellement dans l'appareil 12. Cette solution favorise l'agglomération naturelle ou la floculation naturelle avec les particules primaires avant séparation en 14 et décantation en 22. En variante, les fines provenant du cyclone 20 pourraient être envoyées directement au décanteur 22 ou dans un autre décanteurépaississeur, suivant les besoins du procédé d'enrichissement. These secondary fines are separated in the hydrocyclone 20 or in an apparatus ensuring the same function and returned to B at the head of the installation in the apparatus 10 for pulping and possibly in the apparatus 12. This solution promotes the natural agglomeration or natural flocculation with the primary particles before separation at 14 and decantation at 22. Alternatively, the fines originating from cyclone 20 could be sent directly to the decanter 22 or to another thickener decanter, depending on the needs of the enrichment process.
Le débourbage pourra dans certains cas être remplacé par un broyage humide. The settling can in some cases be replaced by wet grinding.
Le criblage à la sortie du débourbeur pourra être supprimé si le procédé d'enrichissement du minerai ne nécessite pas cette opération. Screening at the outlet of the sludge trap can be eliminated if the ore enrichment process does not require this operation.
Grâce à l'invention, qui permet de réaliser un délitage et un délaminage ménagés, la taille moyenne des fines envoyées au décanteurépaississeur est nettement plus importante que celle des fines produites avec les procédés classiques, ce qui permet de gagner sur la vitesse de sédimentation et surtout sur la concentration en solides des boues déchargées à la pointe de l'épaississeur. Thanks to the invention, which makes it possible to carry out gentle disintegration and delamination, the average size of the fines sent to the decanter-thickener is significantly larger than that of the fines produced with the conventional processes, which makes it possible to gain on the speed of sedimentation and especially on the solids concentration of the sludge discharged at the tip of the thickener.
Par ailleurs, le temps de débourbage est beaucoup plus faible que dans les installations classiques, par suite de la diminution du débit solide à traiter et de la faible proportion ou de l'absence des fines argileuses, ce qui permet de réduire de façon notable les dimensions du débourbeur. Le crible 18 peut également être réduit en taille, ainsi que le nombre de cyclones 20 dont le soutirage est plus faible. Furthermore, the settling time is much shorter than in conventional installations, owing to the reduction in the solid flow rate to be treated and the low proportion or absence of fine clayey materials, which makes it possible to significantly reduce the dimensions of the sludge trap. The screen 18 can also be reduced in size, as well as the number of cyclones 20 whose withdrawal is lower.
La figure 2 illustre une variante de réalisation. Dans cette forme de réalisation, la mise en pulpe du minerai et le criblage sont effectués dans un trommel criblant 30 tournant dans un bac et le débourbeur a été remplacé par une ou plusieurs cellules d'attrition 32. L'attrition est effectuée en phase concentrée ou diluée. Figure 2 illustrates an alternative embodiment. In this embodiment, the pulping of the ore and the screening are carried out in a screening trommel 30 rotating in a tank and the sludge trap has been replaced by one or more attrition cells 32. The attrition is carried out in concentrated phase or diluted.
L'exemple suivant met en évidence les avantages du procédé de l'invention par rapport au procédé classique
Avec le procédé classique, la granulométrie des produits après débourbage est la suivante : > 1 mm 7,22 %
40 ym - 1 mm 65,71 % < 40 ym ,Lm 27,08 %
dimension moyenne des < 40 ym: 12 ym
et la concentration des boues à la décharge de l'épaississeur dans lequel est envoyée la fraction des produits dont la taille est inférieure à 40 m est
( 300 g/l sans agitation
300400 g/l avec agitation (raclage)
Avec le procédé de l'invention, la granulométrie des produits après la mise en pulpe est
> 1 mm 8,22 %
40 m - 1 mm 65,40 %
< 40 m 26,38 % dimension moyenne des < 40 ym: 20 à 30 m et la concentration des boues à la décharge de l'épaississeur est
2 500 g/l
Les titres en P205 des fractions restent à peu près identiques à ceux obtenus par la voie classique., et la granulométrie après débourbage ou attrition a peu évolué. The following example highlights the advantages of the process of the invention compared to the conventional process
With the conventional process, the grain size of the products after settling is as follows:> 1 mm 7.22%
40 ym - 1 mm 65.71% <40 ym, Lm 27.08%
average dimension of <40 ym: 12 ym
and the concentration of sludge at the discharge of the thickener into which the fraction of products whose size is less than 40 m is sent is
(300 g / l without stirring
300 400 g / l with agitation (scraping)
With the process of the invention, the particle size of the products after pulping is
> 1 mm 8.22%
40 m - 1 mm 65.40%
<40 m 26.38% average size of <40 ym: 20 to 30 m and the concentration of sludge at the discharge of the thickener is
2,500 g / l
The P205 titers of the fractions remain almost identical to those obtained by the conventional route., And the particle size distribution after settling or attrition has changed little.
Claims (11)
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| FR9403322A FR2717710B1 (en) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | Process and installation for the preparation of phosphate ores and other ores containing clays or other phyllitic minerals. |
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- 1995-03-21 OA OA60628A patent/OA10139A/en unknown
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| GB2549290A (en) * | 2016-04-12 | 2017-10-18 | Cde Global Ltd | Material processing apparatus |
| GB2549290B (en) * | 2016-04-12 | 2018-03-14 | Cde Global Ltd | Material processing apparatus |
| EP3231514B1 (en) | 2016-04-12 | 2019-06-12 | CDE Global Limited | Material processing apparatus |
| US10569308B2 (en) | 2016-04-12 | 2020-02-25 | Cde Global Limited | Material processing apparatus |
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| Publication number | Publication date |
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| FR2717710B1 (en) | 1996-06-14 |
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