Des méthodes révolutionnaires pour optimiser la récupération des particules fines contenues dans les minerais
Le traitement des matériaux à grains fins pose un défi de taille à l’industrie minière. En effet, les minerais doivent tout d’abord être concassés et broyés à l’échelle du micromètre, un procédé qui augmente leur surface et libère les particules minérales de la gangue. À ce stade précoce, la flottation par moussage contribue à séparer les particules sur la base de la capacité des minéraux et des métaux, rendus hydrophobes par les réactifs de flottation, à adhérer à la surface des bulles d’air dans une suspension aqueuse. Ces agrégats bulles-particules sont transportés jusqu’à la surface de la pulpe (suspension), où ils pénètrent dans la mousse qui est ensuite éliminée. Les matières restantes du minerai qui ne remontent pas à la surface forment les déchets de flottation.
Le défi de la récupération des particules (ultra)fines
Si la flottation par moussage permet de traiter efficacement les particules dont la taille se situe entre 20 μm et 200 μm, elle n’a pas encore permis d’accomplir d’avancées majeures dans le traitement des particules plus petites. Les particules fines et ultrafines ne flottent pas facilement car elles présentent une faible efficacité en termes de collision et de fixation avec les bulles d’air, ce qui entraîne la perte de minéraux de grande valeur. En outre, du fait de la surface relativement élevée de ces petites particules, leur traitement exige davantage de réactifs. Le projet FineFuture, financé par l’UE, s’attache à développer des solutions inventives pour récupérer les particules fines de haute qualité à des taux élevés, afin que les matériaux ultrafins de grande valeur ne soient plus mis au rebut. «Il est essentiel de pouvoir récupérer des particules dont la taille est inférieure à 20 μm, car il n’existe à l’heure actuelle aucune technologie capable de les capturer efficacement sans que cela entraîne une consommation importante d’énergie et d’eau. Nos solutions avancées à haute efficacité énergétique promettent une réduction considérable des pertes de ressources, ce qui renforcera la compétitivité de l’industrie minière de l’UE», fait remarquer Kerstin Eckert, coordinatrice du projet.
Prendre un virage écologique et rester à flot
FineFuture entend améliorer la compréhension fondamentale de la flottation des particules fines. Ses solutions technologiques révolutionnaires devraient ouvrir une voie durable à la valorisation des ressources par le retraitement des dépôts de résidus, tout en contribuant à la libération de nouvelles matières premières critiques piégées dans les dépôts naturels et de déchets miniers. Les chercheurs sont sur la bonne voie pour proposer des méthodes qui se distinguent par des performances supérieures, des économies d’énergie de 20 % et des économies d’eau de 30 % par rapport aux technologies de pointe existantes.
Générer une attraction électrostatique et des bulles plus petites
«Le contrôle efficace des interactions de surface entre les bulles et les particules fines a fait l’objet d’une attention particulière, afin d’améliorer leurs chances de fixation de manière sélective», explique Kerstin Eckert. Jusqu’ici, les chercheurs ont essayé des méthodes visant à décrire les interactions entre les réactifs collecteurs, les dépresseurs et les minéraux. L’équipe de FineFuture a également levé le voile sur des méthodes permettant d’améliorer la sélectivité de la flottation des minéraux carbonatés. L’utilisation d’additifs non ioniques a permis une réduction considérable de la consommation de collecteurs. Le projet a mis au point un nouveau collecteur qui génère une attraction électrostatique entre les bulles et les particules à base de silice. Une stratégie efficace pour surmonter les difficultés liées à la flottation des particules fines consiste à réduire la taille des bulles et à utiliser des types spéciaux de cellules de flottation, que l’on appelle cellules réacteur-séparateur, qui stimulent les interactions particules-bulles. Les chercheurs ont fait des progrès dans ce domaine. Ils ont, entre autres, dévoilé un éventail de technologies permettant de générer des microbulles, notamment l’utilisation d’un générateur de microdispersion de l’air dans l’eau. Les essais de flottation menés avec ce générateur ont montré que l’ajout de microbulles favorisait la récupération des particules de quartz.
Vers un nouveau paradigme minier
«FineFuture adopte une approche de recherche transdisciplinaire et unique en son genre qui allie science des colloïdes et des interfaces, dynamique des fluides, physique, traitement des minéraux, génie chimique, génie électrique, sciences informatiques et mathématiques avancées», fait remarquer Kerstin Eckert. «Nos concepts et nos technologies révolutionnaires imprimeront un changement dans le paradigme minier actuel, le faisant évoluer vers l’exploitation, économique et écologique, de gisements de minerai naturel composés de minuscules grains».
Mots‑clés
FineFuture, minier, particules fines, minerai, bulles d’air, flottation par moussage, flottation des particules fines, microbulles, minéraux
