Technologie de traitement des minerais de fluorine : schéma de concentration complet du minerai brut au concentré de haute teneur

Résumé

1 Aperçu et principes fondamentaux de la concentration de la fluorine

1.1 Objectifs principaux

1. Concentré de fluorine de qualité acide (qualité chimique)
   
   
   CaF₂ ≥ 97 %, SiO₂ ≤ 1,0 %. Matière première principale pour l'acide fluorhydrique (HF) et la fabrication de produits fluorochimiques en aval.
2. Concentré de fluorine de qualité céramique
   
   
   CaF₂ compris entre 85 % et 96 %, largement utilisé dans les glaçures céramiques, la fusion du verre et la production de clinker de ciment.
3. Fluorine de qualité métallurgique (qualité de fondant)
   
   
   CaF₂ compris entre 70 % et 85 %, utilisé comme fluidifiant de laitier dans la sidérurgie pour améliorer la mobilité du laitier et augmenter l'efficacité de la désulfuration/déphosphoration.

1.2 Règle de conception fondamentale

2 Décomposition complète du schéma de concentration de la fluorine

2.1 Section de préparation : concassage et criblage

1. Concassage primaire (concasseur à mâchoires)
   
   
   Réduit le minerai brut en vrac à une taille de particule inférieure à 200-300 mm.
2. Concassage secondaire (concasseur à cône / à percussion)
   
   
   Broyer davantage les fragments grossiers à 50-70 mm.
3. Criblage vibrant en circuit fermé
   
   
   Les cribles vibrants classent le matériau concassé : les fractions fines qualifiées passent au broyage ; les particules grossières surdimensionnées retournent au concasseur secondaire pour être re-broyées.
   
   
   Cette section fournit une alimentation de taille de particule uniforme pour stabiliser l'efficacité du broyage ultérieur et éviter la génération excessive de boues.

2.2 Section de séparation principale : broyage, classification et flottation

2.2.1 Broyage et classification en circuit fermé

• Unité de broyage: Les broyeurs à boulets ou à barres appliquent des forces d'impact et d'attrition pour broyer finement les particules de minerai.
• Unité de classification: Les classificateurs à spirale ou les hydrocyclones séparent la décharge du broyeur en deux flux : la pulpe fine libérée en débordement pour la flottation, le sable grossier non libéré en sous-flux retourné au broyeur pour un re-broyage.
  
  
  La classification en circuit fermé équilibre le degré de libération et évite la formation excessive de boues qui détériore la sélectivité et la récupération de la flottation.

2.2.2 Séparation par flottation (opération unitaire de concentration principale)

Étape 1 Conditionnement de la pulpe et ajout de réactifs

1. Dépresseurs (agent technique principal)
   • Silicate de sodium (verre soluble) : dépresseur standard pour les stériles silicatés (quartz) ; forme un film hydrophile sur les surfaces de quartz pour supprimer la flottation.
   • Dépresseurs organiques composites (extrait de quebracho, acide tannique, lignosulfonate) : obligatoires pour les minerais contenant de la calcite/dolomie. Ces agents s'adsorbent sélectivement sur les surfaces de carbonate de calcium pour bloquer la flottation de la calcite tout en conservant l'hydrophobicité de la fluorine. La séparation fluorine-calcite reste un défi classique mondial du traitement des minerais en raison de sites actifs de surface Ca²⁺ identiques.
2. Collecteurs
   
   
   Rendent les surfaces des particules de fluorine hydrophobes pour l'attachement des bulles.
   • Agents traditionnels : acide oléique, savon de paraffine oxydé, faible coût mais faible solubilité dans les conditions de pulpe à basse température avec une sélectivité modérée.
   • Alternatives industrielles modernes : collecteurs d'acides gras composites à haute efficacité avec une adaptabilité supérieure à l'eau froide et une précision de séparation, largement adoptés dans les nouvelles usines de concentration.
3. Modificateurs de pH
   
   
   Le carbonate de sodium (soude) est le régulateur universel pour maintenir une pulpe faiblement alcaline (pH 8-10), la fenêtre optimale pour maximiser les performances des dépresseurs et des collecteurs.

Étape 2 Opérations de circuit de flottation multi-étapes

1. Flottation brute
   
   
   Dosage élevé de collecteur et ajout modéré de dépresseur pour faire flotter la fluorine brute avec les stériles facilement flottants afin de produire un concentré brut. L'objectif principal est de maximiser la récupération globale de fluorine.
2. Flottation de nettoyage multi-étapes (3 à 7 étapes standard)
   
   
   Le concentré brut subit des re-flottations répétées avec des dépresseurs à faible dose incrémentielle pour rejeter les impuretés stériles entraînées. Plus d'étapes de nettoyage donnent une teneur en concentré de CaF₂ plus élevée au prix d'une légère perte de récupération par étape.
3. Flottation de récupération (1 à 2 étapes)
   
   
   Les résidus de flottation brute entrent dans les cellules de récupération pour récupérer la fluorine non libérée résiduelle, réduisant la perte de CaF₂ dans les résidus finaux et augmentant la récupération globale du circuit.

2.3 Section de traitement du produit final : épaississement, filtration et séchage