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MINISTÈRE DE L'INDUSTRIE, DU COMMERCE ET DE L'ARTISANAT BUREAU DE RECHERCHES GÉ

MINISTÈRE DE L'INDUSTRIE, DU COMMERCE ET DE L'ARTISANAT BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 6J.80.01 DG 2 6.SEP.1977; CONCEPTION D'UN CENTRE DE MINËRALURGIE Exemple du Département de Minéralurgie du Bureau de Recherches Géologiques et Minières (France) Communication présentée au 1er séminaire brésilien de technologie minérale Poços de Caldas - M. G. Brésil du 27 juin au 1er juillet 1977 p a r G. BARBERY Département minéralurgie B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01 77 SGN 398 MIN Septembre 1977 R E S U M E La communication présente l'ensemble des concepts qui permettent de définir et concevoir un centre de recherches et développement en minéra- lurgie. L'importance des contraintes extérieures (minerai, contexte économique, écologie du site, conditions de vente des produits) est explicitée. Les thèmes de recherches et développement qui sont abordés par un centre de minéralurgie sont classés suivant trois repères : phénomènes, procédés et cibles, ce qui permet de choisir les moyens à mettre en oeuvre pour réaliser les objectifs retenus. On présente les moyens du département "Minéralurgie" du BRGM, ainsi qu'un exemple d'application (traitement des grès armoricains à titane et zirconium) à un sujet important. o o o comp. MIN T A B L E D E S M A T I E R E S Pages 1. LA MINERALURGIE : Définition et objet 1 1.1. Les contraintes extérieures 1 1.1.1. Le minerai 1 1.1.2. Le contexte économique 2 1.1.3. Ecologie du site 2 1.1.4. Conditions de vente des produits 2 1.2. Méthodologie de la minéralurgie 3 2. CONCEPTION D'UN CENTRE DE MINERALURGIE 6 2.1. Classification des thèmes de recherche et dévelop- pement 6 2.2. Moyens à mettre en oeuvre 6 2.2.1. Etude de cibles 6 2.2.2. Etudes des phénomènes et des processus 15 3. LE DEPARTEMENT MINERALURGIE DU B. R. G. M 16 3.1. Programme de recherches scientifiques et techniques 16 3.2. Conception de procédés de traitement 17 3.3. Moyens du département Minéralurgie du B. R. G. M... 19 3.3.1. Effectifs 19 3.3.2. Installations 19 T A B L E D E S M A T I E R E S (Suite) Pages Figure_l : Classification des principales difficultés ren- contrées dans la conception et le développement d'un procédé de traitement minéralurgique 4 Figure_2 : Opérations unitaires de la minëralurgie 5 Figyre_3 : Travaux nécessaires à la conception d'un schéma de traitement 8 Figure_4 : Travaux nécessaires à la conception d'une usine de traitement 9 Figure_5 : Microsonde pour analyse ponctuelle multiéle- ments 13 Figure_6 : Analyseur d'images utilisé pour la quantifica- tion des données minéralogiques 14 Figure_7 : Laboratoire de chimie des surfaces 24 Figure_8 : Laboratoire de comminution 24 Figure_9 : Vue du laboratoire de broyage 25 Figure_10 : Laboratoire de flottation 25 Figure_l! : Laboratoire de séparation magnétique 26 Figure_12 : Laboratoire de Pyrometallurgie 26 Figure 13 : Halle de réception et de stockage d'échantil- Ions 27 Figure_14 : Section de concassage de l'usine pilote de traitement de minerais 27 Figure_15 : Section de broyage conventionnel 28 Figure_16 : Vue d'ensemble des installations pilotes de séparations minéralurgiques 28 Figure_l7 : Séparateur gravimétrique 29 Figure_18 : Secteur de flottation 29 A N N E X E N T Pages 1. INTRODUCTION A-l 2. ETUDE D'ECHANTILLONS PROVENANT DE DIVERS SECTEURS D'AFFLEU- REMENT DES GRES ORDOVICIENS A-2 2.1. Caractères lithologiques A-3 2.2. Etude détaillée des minéralisations titanifères A-4 2.3. Aptitude à l'enrichissement - Distinction de minerais types A-7 3. ETUDE PARTICULIERE DES MINERAIS DE LA GLACERIE ET DE BAILLEUL A-8 3.1. Etude géologique A-8 3.1.1. Etudes lithographiques A-8 3.1.2. Données sedimento!ogiques sur les horizons miné- ralisés A-8 3 ¿1.3. Résul tats des études A-9 3.2. Etude texturale A-10 3.3. Etude du traitement A-l 2 3.3.1. Minerai de Bailleul A-12 3.3.2. Minerai de La Glacerie A-14 A N N E X E N T (Suite) Pages Figure_Al : Situation des indices de gisements de grès à Zr- Ti du Massif Armoricain A-15 Figure_A2 : Relation entre SiO2 et TÍO2 dans les grains de leucoxëne - Analyse ponctuelle à la microsonde... A-16 Figure_A3 : Relation entre Fe2Û3 et TÍO2 dans les grains de leucoxène A-17 Figure_A4 : Relation entre Al2O3 et SÍO2 dans les grains de leucoxène A-18 Figure_A5 : "Leucoxène" La Fromière A-l9 Figure_A6 : Méthode d'analyse de l'aptitude au traitement A-20 Figure_A7 : Relation entre les pertes en titane dans les Schlamms et leur rendement pondéral A-21 Figure A8 : Inclusions de silice dans les particules de ru- tile A-22 o 000 o Tab_leau_Al : Poids et % des fractions granulométriques et des minéraux lourds correspondants (d >3,33) • A-23 Tableau_A2 : Examen optique des fractions lourdes (d>3,33). (Estimation quantitative en % volumétriques).... A-24 Tableau A3 : Analyse par diffractométrie de rayons X de la "" """ fraction lourde (d>3,33)< 20 microns A-24 Tableau A4 : Rutile - Zircon de Bretagne - Caractéristiques d'aptitude au traitement A-25 Tableau A5 : Bilan récapitulatif A-26 La conception d'un centre de minëralurgie, qu'il ait un caractère national ou régional, ou qu'il corresponde à un laboratoire central pour une compa- gnie minière importante, soulève un certain nombre de questions sur les objectifs précis de la minéralurgie et la nécessité de la recherche en minëralurgie, et il nous a ainsi paru judicieux de présenter les problèmes d'ordre général'qui se po- sent pour toute étude en minëralurgie, afin de justifier Ta mise en oeuvre des moyens et des compétences indispensables à la solution de ces problèmes. Un ex- posé de cet ordre n'aurait pas d'intérêt sans exemple pratique, aussi nous sommes - nous permis de l'illustrer par une présentation des moyens du département Minéra- lurgie du Bureau de Recherches Géologiques et Minières (France), ainsi que d'un exemple d'application de leur mise en application sur un problème précis. 1. LA MINËRALURGIE : Définition et objet. La minéralurgie peut être considérée comme l'ensemble de procédés et de techniques de préparation, de séparation et d'épuration des espèces minérales ou des éléments chimiques de valeur, à partir d'une matière brute, en vue d'obtenir un concentre utilisable industriellement. En fait, la minéralurgie s'étend non seulement au secteur tradi- tionnel minier, mais encore à tous les domaines oü peut se présenter, sous forme naturelle, artificielle ou résiduelle, le minéral ou Télément chimique, dans le sol, les eaux ou l'air, en tant que produit de valeur à extraire ou à récupérer, ou facteur de nuisance à éliminer. L'objet de la minéralurgie est de traiter les minerais afin d'en ex- traire» dans des conditions économiques données et sur un site dont il conviendra de préserver l'environnement, des produits de consommation primaire utiles que Ton puisse vendre avec bénéfice. Dans cette brève définition, apparaissent déjà les contraintes extérieures, rigides, imposées au minéralurgiste : le minerai, le con- texte économique, l'écologie du site, les conditions de vente qui sont des données sur lesquelles il n'a pas de possibilité d'actien directe. 1.1. Les contraintes extérieures : 1.1.1. Le minerai : En dehors de quelques rares exceptions, la majorité de minéraux utiles sont présents dans la nature sous forme de mélanges dilués et hétérogènes, et, sous cette forme, n'ont, en général, que peu d'intérêt pour les utilisateurs industriels qui demandent des produits minéraux (pour alimenter leur aciérie, fonderie, indus- trie cnimique, céramique, etc..) hautement concentrés dont les propriétés chimi- ques et physiques soient définies - en général suivant des normes - et constantes. Le minéralurgiste doit donc s'efforcer de séparer les minéraux désirables de leur gangue stérile et produire: ainsi des concentrés. En ce qui concerne le minerai, le principe de base des méthodes de la minéralurgie est l'exploitation de différences entre les propriétés des minéraux. Il sera donc indispensable de connaître, pour un minerai donné : Io) la composition minêralogique du minerai, présentée sous forme d'une analyse modale (proportion volumétrique ou pondérale de minéraux présents dans le minerai), 2°) la variabilité de la composition minêralogique dans le gisement, 3°) la composition chimique des divers minéraux présents dans le minerai, 4°) les associations des divers minéraux entre eux (texture), et la variabilité de la texture dans le gisement. Il doit donc être clair d'après cette liste que pour le minéral ur- giste au moins, la teneur chimique élémentaire d'un minerai n'a pas de significa- tion pratique en 1'absence de précision sur la composition minéralogique du mine- rai. 1.1.2. Le contexte économique : II n'est pas nécessaire de rappeler ici les paramètres économiques classiques, qui ont d'ailleurs une influence sur l'industrie minérale dans son ensemble : cours des matières premières, disponibilités des capitaux, prix de la main d'oeuvre, prix du transport, etc.. Ces paramètres économiques jouent un rô- le, bien entendu, sur la minëralurgie en fixant les conditions des prix de revient maximaux du traitement pour un minerai donné. 1.1.3. Ecologie du site : Sur ce sujet, on peut dire brièvement que l'un des problèmes ma- jeurs des déchets de l'industrie minière se situe dans la mise en décharge des rejets fins, qui sont les résidus des usines de traitement. Ils sont constitués de solides minéraux finement divisés (pour fi- uploads/Science et Technologie/ 77-sgn-398-min.pdf