Les types courants de minerai de fer sont la magnétite, l’hématite, la limonite et la sidérite. Parmi ces minerais, l’hématite, faiblement magnétique, présente une granulométrie irrégulière et une forte teneur en particules fines. Le minerai d’hématite est une ressource importante en fer dans mon pays. Au début des années 1960, le minerai d’hématite était principalement traité par grillage-séparation magnétique et par simple flottation, et les indicateurs techniques de production étaient médiocres. Après une transformation continue, ces indicateurs se sont améliorés. Ces dernières années, le développement et l’application réussis de nouvelles techniques d’enrichissement, de nouveaux équipements de séparation magnétique et de nouveaux agents ont permis une avancée majeure dans la technologie d’enrichissement de l’hématite.
Qu'est-ce que l'hématite?
L’hématite, également appelée minerai rouge, dont la formule chimique est l’oxyde ferrique (Fe₂O₃), est un minéral de fer faiblement magnétique, plus flottant que la magnétite, et constitue l’une des principales matières premières pour la fabrication du fer. Ses cristaux sont des oxydes du système cristallin hexagonal, principalement de l’oxyde de fer. Selon sa composition, on distingue quatre variétés d’hématite : l’hématite de titane, l’hématite d’aluminium, l’hématite de magnésium et l’hématite aqueuse.
L’hématite est largement répandue et contient de nombreux types de minéraux. Les méthodes d’enrichissement du minerai d’hématite sont donc multiples. Parmi les principales méthodes, on trouve la flottation, la séparation magnétique, la séparation par gravité et la séparation magnétique par grillage.
1. Flotation du minerai d'hématite
La méthode de flottation est principalement utilisée pour séparer le minerai d’hématite faiblement magnétique, fin et particulaire. Elle comprend deux procédés : la flottation positive (flottation positive avec collecteurs anioniques) et la flottation inverse (flottation inverse avec collecteurs cationiques). Les collecteurs couramment utilisés comprennent les acides gras animaux et végétaux (savons), le savon de paraffine oxydé, l’huile de goudron brute, l’acide chloré, le kérosène oxydé, le sulfonate de sodium et l’amidon de maïs.
Flottation positive
La flottation positive à l’hématite est une méthode utilisant des collecteurs anioniques pour la flottation des minéraux de fer du minerai brut. Cette méthode est simple en médecine et peu coûteuse, et convient particulièrement au minerai d’hématite unique. Cependant, plusieurs sélections sont nécessaires pour obtenir un concentré d’hématite de qualité, et la mousse adhère facilement, ce qui rend le produit difficile à concentrer et à filtrer.
Flottation inverse
La flottation inverse à l’hématite est une méthode utilisant des collecteurs anioniques ou cationiques pour la flottation des minéraux de gangue du minerai brut. La flottation inverse avec collecteurs anioniques est principalement utilisée lorsque le pH est compris entre 8 et 9. Elle permet de traiter les minéraux contenant des gangues de quartz. Après activation par les ions calcium, la flottation inverse est réalisée avec des collecteurs d’acides gras pour obtenir un concentré d’hématite. Dans la flottation inverse avec collecteurs cationiques, l’agent de flottation utilisé est un collecteur d’amines, adapté à la flottation des gangues de quartz. L’étheramine est le premier choix, suivi de l’amine aliphatique. L’inhibiteur du minerai de fer est le silicate de sodium, le tanin et le lignosulfonate de sodium, et son effet inhibiteur est optimal lorsque le pH est compris entre 8 et 9.
Compte tenu des propriétés du minerai d’hématite, la flottation inverse présente plus d’avantages que la flottation positive. La flottation inverse recueille de la gangue, tandis que la flottation positive recueille des minéraux de fer. Par conséquent, il est difficile d’obtenir un concentré d’hématite de haute qualité pour les minéraux fortement englobés par des gangues.
2. Méthode de séparation magnétique de l'hématite
La méthode de séparation magnétique faible/magnétique forte est principalement utilisée pour le traitement des minerais mixtes magnétite-hématite. Après concentration des résidus de séparation magnétique faible, un dégrossissage et un balayage magnétiques forts sont effectués, puis le concentré brut magnétique fort est concentré et sélectionné par un séparateur magnétique fort. En raison de la présence de minéraux magnétiques forts dans une faible quantité de magnétite, le séparateur magnétique à champ magnétique fort peut facilement bloquer. Par conséquent, lors de la séparation magnétique forte, une opération de séparation magnétique faible est généralement ajoutée avant l’opération de séparation magnétique forte afin d’éliminer ou de trier le minerai.
L’enrichissement de l’hématite utilise principalement un procédé de séparation magnétique forte. Le champ magnétique de la séparation magnétique doit être supérieur à 10 000 gauss, ce qui peut être légèrement réduit lors des opérations de séparation magnétique sèche. Pour certaines hématites terreuses et lorsque des opérations de broyage fin sont nécessaires, un champ magnétique plus fort peut être requis. Lorsque le minéral de gangue est un minéral silicaté à forte teneur en fer, l’intensité du champ magnétique ne doit pas être trop forte, afin d’éviter de diminuer la teneur en concentré.
3. Méthode de séparation par gravité de l'hématite
Il existe deux principaux types de méthodes de séparation gravimétrique de l’hématite: la séparation gravimétrique à gros grains et la séparation gravimétrique à grains fins.
Séparation gravimétrique à gros grains
La teneur géologique du gisement est élevée (environ 50 %), mais le gisement est mince ou comporte de nombreuses couches intermédiaires, et les stériles sont mélangés pendant l’extraction pour épuiser le minerai. Pour ce type de minerai, seul le concassage est possible, sans broyage. En cas de particules grossières, les résidus grossiers sont éliminés par séparation gravimétrique afin de rétablir la teneur géologique.
Séparation gravimétrique à grains fins
Cette méthode est principalement utilisée pour traiter l’hématite à particules fines et à forte teneur magnétique. Après concassage, le minerai est broyé pour séparer les monomères des minéraux, puis un concentré fin à haute teneur est obtenu par séparation gravimétrique.
Cependant, en raison de la faible teneur du concentré de séparation magnétique forte de la plupart des minerais de fer faiblement magnétiques et de la faible capacité de traitement unitaire du processus de séparation par gravité, le processus combiné de séparation magnétique forte et de séparation par gravité est souvent utilisé. C’est-à-dire que le processus de séparation magnétique forte est utilisé pour éliminer un grand nombre de résidus non qualifiés, puis le processus de séparation par gravité est utilisé pour traiter davantage le concentré magnétique forte afin d’améliorer la teneur du concentré. La séparation par gravité de l’hématite comprend principalement l’enrichissement par jig de l’hématite à gros grains, l’enrichissement centrifuge de l’hématite à grains fins et l’enrichissement en spirale et la table vibrante pour l’hématite à grains moyens.
4. Séparation magnétique par grillage de l'hématite
Lorsque la composition minérale est complexe et que les autres méthodes d’enrichissement peinent à obtenir de bons indicateurs de séparation, la séparation magnétique par grillage est souvent utilisée pour séparer l’hématite. Le minerai est principalement magnétisé et grillé pour convertir l’hématite ou la fausse hématite en magnétite, qui est ensuite séparée par un séparateur magnétique à champ magnétique faible.
Afin d’améliorer la qualité du concentré d’hématite, le rebroyage et la resélection sur tamis fin (permettant d’augmenter la teneur du concentré à plus de 65 %), le rebroyage et la flottation inverse (permettant d’augmenter la teneur du concentré à 66 %) sont souvent utilisés en production. Ce procédé permet ensuite de traiter le concentré d’hématite obtenu par séparation magnétique.
Les méthodes d’enrichissement de l’hématite décrites ci-dessus sont courantes. Le choix final du procédé d’enrichissement de l’hématite doit être effectué en fonction des propriétés minérales et de l’environnement, des exigences de teneur du produit final et du potentiel d’investissement. Pour les mines et l’enrichissement de petite et moyenne taille, la séparation magnétique et la séparation gravimétrique sont plus appropriées. Il est conseillé de personnaliser sa solution de traitement du minerai par des essais d’enrichissement.