Développement d’une nouvelle cellule de caractérisation de l’hydrophobicité naturelle et induite sur une faible quantité de minerai industriel selon les principes de la flottation de surface

• Main Author: Faucher, Michaël
• Other Authors: Larachi, Faïcal
• Format: Dissertation
• Language: French
• Published: Université Laval 2020
• Subjects: Flottation.; Surfaces hydrophobes.
• Online Access: http://hdl.handle.net/20.500.11794/66447

Le procédé de flottation est une technique de séparation de minerais basée sur la différence d’hydrophobicité des espèces minérales introduites dans des cellules dans le but de séparer les espèces minérales en fonction de ce critère. L’étude de la mouillabilité d’une surface de minerai devient alors un concept intéressant dans une optique d’optimisation de procédé. Les technologies standards qui permettent l’étude de ce facteur sont souvent imprécises due à la morphologie, aux défauts de surface ainsi qu’à la chimie variable des particules présentes au sein d’un même échantillon. Ayant pour but d’évaluer ce paramètre et permettant d’avoir des échantillons suffisants pour effectuer différents tests chimiques et minéralogiques, un nouveau montage basé sur la flottation de surface a été développé. Des tests comparatifs entre des technologies standards de flottation de laboratoire ainsi que la flottation de surface ont été réalisés en utilisant une matrice minérale composée de graphite et de quartz, dans le but de comparer leur efficacité de séparation. Les différents tests montrent, pour la flottation de surface, une séparation sélective similaire à celle obtenue en cellule Denver en plus d’être plus reproductible. Ensuite, des tests de flottation de surface avec de la sphalérite et des moussants confirment la compatibilité du montage avec des échantillons de minerais complexes et exposent les changements de la flottabilité des particules causés par la présence de surfactants. Un modèle par régression logistique sur la minéralogie des échantillons démontre une influence significative de la part des agents moussants sur la probabilité qu’une particule flotte ou au contraire coule. Le montage de flottation de surface est donc un outil de caractérisation robuste et polyvalent pour l’analyse de la mouillabilité d’un échantillon en reproduisant, de façon isolée, l’étape de collision entre une bulle d’air et une particule. === The flotation process is a separation technique based on the wettability difference of minerals’ surface introduced in the flotation cell to concentrate different mineral species according to this criterion. In the optics of optimizing the process, studying the wettability property of a mineral surface becomes interesting. The standard technologies used to assess this parameter are sometimes inaccurate for complex minerals due to their irregular morphology, their surface defects and their surface’s chemical heterogeneity which can bias the results. To study the wettability of mineral samples, a new surface flotation apparatus has been developed keeping in mind the necessity of obtaining a sufficient amount of separated minerals in both the overflow and underflow allowing chemical and mineralogical analyses. Comparative tests have been conducted with the new surface flotation design and two standard laboratory flotation methods using a mineral matrix composed of graphite and quartz to compare their separation efficiency. The results proved that the new design of the surface flotation generates a separation similar to the one in a Denver Cell with a lower standard deviation and using a substantially lower amount of minerals. Following the proof of concept using a simple mineral matrix, an experimental plan has been carried out with the surface flotation device testing copper zinc sulphide ore samples and frother agents. The results confirmed the compatibility of the new methods with sulphur minerals, as well as the impacts of frothers on the wettability of particles at the liquid-gas interface. A binary logistic regression using mineralogical data demonstrates a significant impact from the frothers on the probability of a particle to sink or float at the interface. In brief, the new surface flotation apparatus simulates the collision step of the flotation process without hydrodynamic influence as in conventional cells and allows the assessment of the wettability for different types of mineral samples.