Cours et généralités sur la flottation, tutoriel & guide de travaux pratiques en pdf.

LES REACTIFS DE FLOTTATION

Comme on l’a décrit, les valeurs des tensions superficielles et de l’angle de contact qui conditionnent le phénomène de flottation, varient veca la nature physique et chimique de la surface du solide et la composition de la solution aqueuse. C’est ainsi qu’il faut améliorer les propriétés hydrophobes et hydrophiles des constituants au moyen de réactifs chimiques. Ces réactifs chimiques additifs qu’on utilise sont :
Les moussants, ce sont des substances qui stabilisent l’écume de surface contenant les matières hydrophobes, afin d’en faciliter la collecte.
De plus, ce sont des réactifs ayant pour rôle de favoriser la formation et la stabilité des bulles. Les principaux moussants utilisés en flottation de la silice sont les suivants :
– huiles de pin
– huile d’eucalyptus
– huile essentielle de niaouli
Les collecteurs ce sont des agents qui augmentent spécifiquement le caractère hydrophobe des particules à flotter. Toutefois, les collecteurs sont introduits dans la pulpe pendant la phase de conditionnement pour qu’ils soient efficaces.
On peut faire l’essai de la flottation de la silice avec les collecteurs suivants :
– Acide oléique C H 33 COOH
– Gas-oil
Les dépresseurs, à l’inverse des précédents, augmentent la mouillabilité des particules pour empêcher leur flottation. Ces réactifs sont également utilisés à des doses allant de quelques dizaines de gramme à quelques kilos par to nne de minerai, comme pour les activants
Pour la flottation de la silice, on peut employer comme dépression le silicate de sodium Na2SiO3
Les activants, ce sont des réactifs chimiques permettant la sélectivité de l’hydrophobisation entre les différentes phases minérales du minerai. Ainsi, ces réactifs neutralisent l’action d’un dépresseur dans le cas de flottation successible.
Dans le cas de la silice, on peut essayer encore les deux cas suivants :
– Avec activant (exemple : barytine ou BaSO4)
– Sans activant

Paramètres de flottation

Pulpe

Une pulpe est une solution aqueuse formée du mélange d’eau et du minerai. La concentration normalement admise dans toutes opérations de flottation et de 15 à 20% de matières solides.

Vitesse des bulles d’air

D’après l’équation de Stokes, l’équation de la vitesse ascensionnelle d’une bulle de gaz seulement en régime laminaire dans la zone de séparation est donnée par :
ρg d2
V = (4)
18 (ρl – ρg )
Avec :
: masse volumique du liquide
: masse volumique du gaz
d : diamètre de la bulle
Le volume minimal de gaz pour assurer la flottation d’une particule est
Vg (ρs – ρg)
= (5)
Ms (ρl – ρg ) ρg
D’où :
Vg : volume minimal de gaz
Ms : masse de la particule
: masse volumique du liquide
: masse volumique du gaz
: masse volumique de la particule

Nature et quantités des réactifs :

La pratique de la flottation montre selon la bibliographie l’efficacité d’un nombre réduit des réactifs et cela selon la catégorie des minéraux à flotter (oxydes, sulfures,etc….).Le dose pratiqué de ces réactifs influence dans certains mesures sur le rendement et l’efficacité de séparation par flottation.

Intensité d’agitation :

L’agitation est nécessaire lors de la mise en œuvre de la flottation d’abord pour l’homogénéisation de la pulpe, ensuite sur l’aération provoquant la formation des bulles. L’intensité de cette agitation doit être bien choise pour éviter la formation des bulles non stables et pour assurer le maximum de chance de l’adsorption de collecteur et de bulles pour la surface des grains à flotter.

Temps de flottation :

Selon les diverses sources bibliographiques, le temps de flottation joue un rôle très important dans la réalisation dans la meilleur condition de phénomène de flottation. En effet, le temps de flottation comporte :
– temps de conditionnement
– temps de moussage, de collection, d’activation et de dépression résumé comme temps de flottation proprement dite Granulométrie : Comme il s’agit de séparer dans un même minerais, des parties minéralogiquement différents les une des autres. La granulométrie est un facteur non négligeable pouvant assurer la réussite de la flottation voulu. La notion de diamètre de libération est importante et utile à savoir en flottation.

PHENOMENES REAGISSANT LA FLOTTATION

Critère de choix des réactifs

Le choix des réactifs et des procédés mise en flottation sont fonction des différents facteurs qui doivent être pris en compte, notamment:
– La nature de la substance qui doit être concentrée par flottation ;
– Les réactions chimiques mises en jeu ;
– La minéralogie de la substance considérée [20] ;
La silice est classée dans les groupes des oxydes qui ne dissolvent pas dans l’eau. Mais sa surface n’est pas thermodynamiquement stable : l’eau est chimisorbée à la surface de l’oxyde pour donner des groupements très stables SiO2(OH)2 selon la réaction :
SiO2 (OH)2

 Les collecteurs

Propriétés physiques
Les collecteurs sont généralement des composées hét ropolaires. Comme il est possible de le constater à la figure [N°11] ci-aprè s, la partie polaire est adsorbée à la surface de la particule tandis que la partie non-polaire est orientée vers l’extérieur afin d’exposer une surface hydrophobe.
Polaire
Non polaire
Figure N°12: Mode d’action d’un collecteur
L’activité des collecteurs varie grandement en fonction du pH. Celui-ci doit être ajusté par l’ajout d’une base d’un acide. La valeur optima le de pH dépend de la nature du minéral qui doit être concentré par flottation ainsi que du collecteur utilisé.
Propriétés chimiques
En pratique, les collecteurs utilisés sont des molécules organiques possédant une partie polaire, facilement ionisante et une chaîne hydrocarbonée de produit naturel. Ces collecteurs sont hydrolisables.
Exemple : l’acide oléique de type de carboxylate : RCOOH et de vraie formule C17H33COOH a comme réaction d’hydrolyse.
C17H33COO- + H+ C17H33COOH

Moussant

Durant la flottation, les moussants interviennent dans le contact entre les bulles et les minéraux rendus hydrophobes et dans la séparation ed la phase bulle-particule de la phase liquide-particule.
Propriétés physiques
Les moussants sont hétéropolaires de nature organique qui sont absorbés aux interfaces air-eau (bulle). Les molécules des moussants comportent une tête polaire orientée vers l’eau et une queue non-polaire orientée vers l’air. Le mode d’action d’un moussant est présenté à la figure [N°12] suivante :
Polaire
AIR
Non polaire
Figure N°13: Mode d’action d’un moussant
Les deux principales fonctions des moussants sont :
Assurer une dispersion des bulles fines dans la pulpe
Maximiser une stabilité adéquate de la mousse qui lottef à la surface de la pulpe. En effet, la mousse doit être suffisamment stable dans le but d’éviter relargage des particules hydrophobes dans la pulpe.
Propriétés chimiques
Les propriétés moussantes dépendent des propriétés chimiques c’est-à-dire la présence des groupes polaires extrêmement variés qui peuvent être des groupes :
• Hydroxyle –OH
• Carbonyle
• Carboxyle – C
• Amine – NH2
• Sulfates – OSO2OH
Il existe une liaison très nette entre le pouvoir moussant et la longueur de la chaîne carbonée pour qu’un agent tensio-actif ait une action effective, il faut que sa chaîne hydrocarbonée présente au moins six atomes de carbone.

Mécanisme d’adsorption des collecteurs

L’adsorption a été définie comme l’adhérence d’une molécule d’un ion à des corps solides. Un solide en présence d’un gaz pourra donner lieu à des phénomènes d’adsorption. Le mécanisme d’adsorption évolue en fonction de la concentration en collecteur :
Pour des très faibles concentrations, les ions du collecteur jouent un rôle semblable à celui des contres ions (interactions électrostatiques entre l’adsorbant et l’adsorbât)
Pour la concentration voisine à des centièmes de la c.m.c. (concentration micellaire critique), la concentration au voisinage de la surface est telle que les ions des collecteurs voient naître des interactions entre leurs chaînes hydrocarbonées.
En général, la concentration du collecteur doit être suffisamment basse pour éviter de former des micelles de surface. Pour le cas de la chromite (de nature oxyde) la surface est susceptible d’absorber les collecteurs ayant de charge de signe opposé sur la partie polaire.