Concentrateurs par gravité les plus couramment utilisés

Équipement de concentration par gravité couramment utilisé

La concentration par gravité est un procédé éprouvé pour l'enrichissement des minéraux. Les techniques de concentration par gravité sont souvent envisagées lorsque la flottation est moins efficace et que les coûts d'exploitation sont élevés en raison de considérations physiques, chimiques et mécaniques extrêmement complexes.

Les séparations par gravité sont simples et séparent les particules minérales de gravité spécifique différente. Cette opération est réalisée par leurs mouvements relatifs en réponse à la gravité et à une ou plusieurs forces ajoutant une résistance au mouvement offerte par des milieux visqueux tels que l'air ou l'eau. Le mouvement des particules dans un fluide dépend de la gravité spécifique, de la taille et de la forme du matériau en mouvement.

L'efficacité augmente avec la taille des particules, mais devient délicate en présence de boues. Il existe de nombreux types de séparateurs par gravité adaptés à différentes situations. Il existe de nombreux dispositifs de concentration par gravité. Les méthodes les plus courantes sont les bacs manuels, les jigs, les sluices et cônes pincés, les concentrateurs en spirale et les tables à secousses, pour n'en citer que quelques-uns.

Panoramique

L'orpaillage, en tant que technique de récupération des minéraux ou des métaux, était connu des anciens depuis des siècles. L'orpaillage était populaire et largement pratiqué en Californie, en Argentine, en Australie, au Brésil, au Canada, en Afrique du Sud et en Inde au cours du dix-neuvième siècle.

Le lavage à la batée se fait en secouant manuellement un plateau contenant du sable et du gravier de rivière, des dépôts alluviaux contenant des métaux précieux tels que l'or, l'argent, l'étain, le tungstène, etc. L'agitation du plateau sépare le sable, les pierres et les métaux à grains fins en différentes couches par concentration différentielle de la gravité. Les matériaux indésirables sont éliminés. Il s'agit d'une pratique primitive à faible coût, généralement mise en œuvre à petite échelle par les populations tribales locales.

Gigue

Les jigs sont des dispositifs de concentration par gravité à pulsation continue. Pour concentrer les minéraux, la technique du jigging repose exclusivement sur les différences de densité des particules. Le gabarit élémentaire est un réservoir ouvert rempli d'eau. Un lit épais de particules lourdes et grossières (ragging) est placé sur un tamis horizontal perforé.

Le matériau d'alimentation est versé par le haut. L'eau est pulsée de haut en bas (l'action de jigging) par un plongeur pneumatique ou mécanique. L'alimentation se déplace à travers le lit de jig. Les particules les plus lourdes pénètrent à travers la grille et le tamis pour se déposer plus rapidement sous forme de concentré. Le concentré est évacué par le bas de l'appareil. L'action du tamisage fait que les particules plus légères sont emportées par le flux transversal complété par une grande quantité d'eau fournie en continu à la chambre de concentration.

L'efficacité du tamisage s'améliore lorsque le matériau d'alimentation est relativement grossier et présente une grande variation de densité. Les jigs sont largement utilisés comme dispositif de nettoyage du charbon efficace et économique.

Ecluse et cônes pincés

L'écluse pincée et les cônes sont des auges inclinées faites de bois, d'aluminium, d'acier et de fibre de verre, d'une longueur de 60 à 90 cm. Le canal se rétrécit d'environ 25 cm de largeur à l'extrémité de l'alimentation à 3 cm à l'extrémité de l'évacuation. L'alimentation composée de solides de 50-65% entre dans le canal et se stratifie au fur et à mesure que les particules s'écoulent à travers le canal.

Les matériaux se pressent dans l'étroite zone de déversement. L'empilement provoque la dilatation du lit et permet aux minéraux lourds de migrer et de se déplacer le long du fond. Les particules plus légères sont poussées vers le haut. Les strates minérales résultantes sont séparées par un séparateur à l'extrémité de la décharge. Les écluses pincées sont des dispositifs simples et peu coûteux. Elles sont principalement utilisées pour la séparation des sables minéraux lourds. Un grand nombre d'unités de base et de pompes de recirculation sont nécessaires pour une application industrielle.

Le système est amélioré par le développement et l'adoption du cône de Reichert. Le dispositif complet est composé de plusieurs cônes empilés verticalement dans des cadres circulaires et intégrés.

Concentrateur à spirale

Le concentrateur à spirale est un appareil moderne de grande capacité et de faible coût. Il est conçu pour la concentration des LGO et des minéraux industriels sous forme de boue. Il fonctionne sur la base d'une combinaison de la densité des particules solides et de leurs propriétés d'entraînement hydrodynamique.

Les spirales sont constituées d'un conduit ou d'un sas hélicoïdal simple ou double enroulé autour d'une colonne de collecte centrale. Elles comportent un canal d'eau de lavage et une série d'orifices d'élimination des concentrés placés à intervalles réguliers le long de la spirale. La séparation est réalisée par la stratification du matériau causée par un effet combiné complexe de la force centrifuge, de la décantation différentielle et de la migration des particules lourdes à travers le lit vers la partie interne du conduit.

L'application la plus répandue est le traitement des sables de plage contenant des minéraux lourds tels que la monazite, l'ilménite, le rutile, le zircon, le grenat, etc. Elle est largement utilisée pour améliorer le concentré de chromite. Deux spirales ou plus sont construites autour d'une colonne centrale afin d'augmenter la quantité de matériaux pouvant être traités par une seule unité intégrée.

Table à secousses

La table à secousses se compose d'un plateau incliné avec une surface rayée. Un moteur entraîne un petit bras qui secoue la table sur toute sa longueur, parallèlement au motif du fusil.

Ce mouvement de secouage longitudinal s'effectue selon une course avant lente suivie d'une course arrière rapide. Les fusils sont disposés de manière à ce que les matériaux lourds soient piégés et transportés parallèlement à la direction de l'oscillation. De l'eau est ajoutée au sommet de la table et perpendiculairement au mouvement de la table. Les particules les plus lourdes et les plus grossières se déplacent vers une extrémité de la table. Les particules les plus légères et les plus fines ont tendance à s'écouler sur les carabines et vers le bord inférieur. Les points intermédiaires entre ces extrêmes permettent de récupérer les particules moyennes (de taille et de densité intermédiaires).

Les tables à secousses sont largement utilisées pour la concentration de l'or. Elles sont également utilisées pour la récupération des minéraux d'étain et de tungstène. Ces dispositifs sont souvent utilisés en aval d'autres équipements de concentration par gravité tels que les spirales, les cônes de Reichert, les jigs et les concentrateurs centrifuges pour le nettoyage final avant le raffinage ou la vente du produit.

Séparateur multi-gravité

Séparateur multi-gravité (MGS) est un nouveau développement dans l'expertise de la concentration par film fluide qui utilise l'effet combiné de la force centrifuge et de l'agitation. La force centrifuge renforce la force gravitationnelle et permet d'obtenir de meilleures performances métallurgiques en récupérant des particules d'un diamètre inférieur à 1 mm. Ces particules s'échapperaient autrement dans le flux de résidus si l'on utilisait d'autres séparateurs gravimétriques par voie humide conventionnels tels que les jigs, les spirales, les tables, etc. 

Le principe du système consiste essentiellement à envelopper la surface de concentration horizontale d'une table à secousses conventionnelle dans un tambour cylindrique qui tourne ensuite. Une force, plusieurs fois supérieure à l'attraction gravitationnelle normale, est ainsi exercée sur les particules du film qui s'écoule sur la surface. Le processus de séparation s'en trouve considérablement amélioré. L'utilisation du MGS en circuit fermé avec des cellules de dégrossissage du minerai sulfuré de schiste graphiteux améliore la métallurgie du concentré de plomb, qui passe de 20 à 40% Pb. La teneur en carbone graphitique diminue simultanément de >10 à moins de 3%. La présence de carbone graphitique interfère avec la flottation du minerai sulfuré, ce qui entraîne une faible récupération des métaux et un concentré impur. Le MGS améliore la récupération métallurgique et la qualité du concentré pour le minerai sulfuré contenant du carbone graphitique et le minerai de fer fin contenant beaucoup d'alumine.