Généralités
Le charbon ou le minerai qui sort d’une mine doit subir une préparation mécanique de concassage et de criblage pour correspondre aux dimensions commerciales, avec séparation des fins, qui seront utilisés à part.
La concentration, appelée aussi
épuration, enrichissement, lavage, est l’opération physique qui élimine le sté-
rile contenu dans le tout-venant. Elle est toujours précédée de concassage et de criblage afin d’amener les produits aux dimensions auxquelles fragments minéralisés et fragments stériles sont distincts et de les classer en vue de leur traitement dans les appareils appropriés. Dans beaucoup de minerais, les minéraux utiles sont disséminés en fins cristaux dans la gangue ; il faut donc les broyer à la maille de libération, c’est-à-dire à la dimension moyenne de ces cristaux, par exemple de 0,3 à 0,1 mm. L’ensemble des opérations se fait dans un atelier appelé lavoir pour le charbon, laverie pour le minerai.
Certains minerais à minéralisation diffuse non cristallisée échappent aux processus physiques ; il faut opérer par dissolution du corps utile dans une liqueur acide ou basique, à froid ou à chaud, à pression atmosphérique ou en autoclave, puis par précipitation après filtration de la liqueur. Ce sont les procédés d’hydrométallurgie, appelés lixiviation lorsque tout se passe à l’air libre et à température ordinaire.
Les grandes mines de cuivre oxydé d’Amérique traitent leur minerai par lixiviation à l’acide sulfurique étendu ; le cuivre dissous à l’état de sulfate est précipité sous forme de cément par des ferrailles, ou extrait par électrolyse. Pour des minerais d’uranium à très basse teneur, leur arrosage par
de l’acide sulfurique étendu donne une récupération payante. On peut envisager la lixiviation in situ en faisant circuler une liqueur acide dans du minerai broyé souterrainement par un explosif nucléaire. Certaines bactéries (Thioba-cillus ferrooxydans) transforment en acide le sulfure des minerais et peuvent réaliser une autolixiviation de minerais très pauvres ; on pense même que des bactéries peuvent solubiliser les traces d’or de certaines latérites. Pour les minerais aurifères, l’amalgamation permet de récupérer par du mercure, en queue d’une concentration classique, les traces d’or et d’argent sous forme d’amalgames qu’on distille ensuite ; à plus grande échelle, on recourt à la cyanuration, lixiviation par une solution de cyanure de sodium, d’où l’or dissous est précipité par du zinc.
Quand ces procédés ne réussissent pas, il faut pratiquer la pyrolyse, c’est-
à-dire mettre en oeuvre une réaction chimique entre solides et gaz à température et à pression appropriées, ou tous autres procédés de métallurgie.
Parmi les procédés physiques de
concentration figurent la séparation magnétique, à sec ou dans l’eau, qui permet de récupérer les minéraux fortement magnétiques comme la magné-
tite Fe3O4 ou même faiblement magné-
tiques comme l’ilménite FeTiO3, et la séparation électrostatique, utilisée pour certains minerais broyés à sec.
Concassage
Il se fait à sec. Le tout-venant est dé-
versé dans la gueule d’un concasseur primaire d’ouverture correspondant aux plus gros blocs, parfois précédé d’une grille ou d’un crible scalpeur.
C’est un très gros appareil dégrossisseur acceptant d’importants à-coups d’alimentation. Le rapport entre les dimensions d’entrée et de sortie est de l’ordre de 5. Si les morceaux sortants sont encore trop gros, on les fragmente dans un concasseur secondaire, parfois suivi d’un concasseur tertiaire pour réduire les morceaux à une dizaine de millimètres. Un crible, dont le refus est recyclé, contrôle la dimension finale.
Les concasseurs pour minerais durs
agissent par pression.
y Dans le concasseur à mâchoires, par un mouvement de va-et-vient,
un excentrique rapproche et éloigne d’une mâchoire fixe la mâchoire mobile articulée. Les mâchoires en acier au manganèse sont cannelées pour
bien mordre les blocs.
y Dans le concasseur giratoire, un cône de petit angle suspendu par sa tête, dont la base est montée folle sur un excentrique horizontal, est placé dans une cuve fixe dont la section downloadModeText.vue.download 21 sur 587
La Grande Encyclopédie Larousse - Vol. 6
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circulaire se rétrécit vers le bas. Les blocs de minerai se fendent par la pression exercée sur eux par le cône quand il se rapproche de la cuve dans son déplacement excentrique ; les fragments descendent et sont refendus jusqu’à pouvoir passer entre le bas du cône et la cuve. À ouverture d’entrée égale, le giratoire a un plus grand débit que le concasseur à mâchoires.
y Le concasseur à deux cylindres
dentés horizontaux est utilisé dans de grandes mines de fer.
y Pour le charbon, matière fragile, le concasseur à cylindre unique denté casse les blocs contre une plaque fixe et limite la production indésirable de fines.
y Le concasseur à impact est constitué par un rotor horizontal garni de 4
à 6 pales qui, dans sa rotation rapide, projette les blocs contre des plaques fixes sur lesquelles ils se brisent. Il est utilisé pour les minerais qui éclatent facilement au choc.
y Dans le concasseur à marteaux, de lourdes masses d’acier sont articulées sur le rotor, et les produits s’échappent à travers la grille garnissant la partie inférieure du stator.
Les concasseurs secondaires (gra-
nulateurs) sont de types analogues, mais adaptés pour livrer une granulo-
métrie plus régulière. Les plus usuels, tels les Symons Cones, sont de principe analogue aux concasseurs giratoires, mais l’angle du cône est obtus et le bas de la cuve lui est presque parallèle.
Débourbage
Dans certaines exploitations, le tout-venant est mêlé d’argile ; après concassage, il est débourbé par brassage avec de l’eau, soit dans un cylindre horizontal en rotation lente dont les palettes fixées à l’intérieur font progresser le minerai vers l’extrémité de sortie, soit dans un cylindre vibrant, ou encore sur des vibrocribles violemment arrosés, ou enfin dans une auge brassée par deux arbres munis de pales (« log washer »).
Triage
Les morceaux de minerai défilent sur une bande où l’on enlève à la main ceux qui sont franchement stériles.
Souvent, le coût de la main-d’oeuvre dépasse l’avantage du triage et on pré-
fère traiter dans la laverie la totalité du minerai. Le triage mécanique essayé pour certains minerais utilise leurs propriétés magnétiques, luminescentes ou radio-actives.
Broyage
Le minerai concassé à 8 à 12 mm est amené à la fraction de millimètre exigée, contrôlée à la sortie du broyeur par un classificateur qui recycle les fragments encore trop gros ; la charge circulante dans le broyeur est ainsi plusieurs fois celle d’alimentation ; celle-ci doit être très régulière.
y Le broyeur à boulets est un cylindre horizontal, garni de plaques de blindage ondulées, dans lequel on a placé des boulets d’acier ou, dans le broyeur à « pebbles », des galets de silex. Le broyeur tourne à une vitesse telle que la force centrifuge remonte les boulets jusqu’à une certaine hauteur d’où ils retombent, sans atteindre la vitesse critique à laquelle ils ne retomberaient plus. Arrivant à une extrémité du cylindre, le minerai est trituré et broyé par la masse des boulets et progresse vers l’autre bout, où il sort. Un
broyeur exige un moteur puissant ; dans une laverie, le broyage est le plus gros consommateur de puissance.
L’usure des boulets, nécessitant d’en introduire périodiquement de nouveaux, et celle du blindage sont des éléments notables du prix de revient ; l’emploi de blindages en caoutchouc dur se développe.
y Le broyeur à barres a comme charge broyante des barres cylindriques