Concentration des minerais par séparation magnétique

1. Procédés de séparation magnétique
Institut Universitaire de Technologie de Zinder 2015-2016 Page 1
REPUBLIQUE DU NIGER
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR, DE LA RECHERCHE
SCIENTIFIQUE ET DE L’INNOVATION
Institut universitaire de technologie
Département de technologie en génie pétrolier
Niveau : 2eme
année
Travaux de Recherche en traitement et valorisation des minerais
:
Chargé du cours :
Ingénieur en Mines-Géologie
Badamassi Ibrahim
THEME : Procédés de séparation magnétique
Zinder, le 13 décembre 2015

2. Procédés de séparation magnétique
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Liste des membres du groupe n°1
Prénoms Noms
Moussa Marsa Bachir
Abdou Tobili Djafarou
Hayo Abdou Tounkouza Bahari
Adamou Ibrahim Rawdatoul-jana
Nari Illa Balki
Abdou Elhadji Mahaman Maman
Ibrahim Djibril Maman Chapiou
Ibrah Malam Adamou Maman Nassirou
Idi Saley Maman
Mahamane Aboubacar Mahaman Aboubacar
Maman Dan Fari Salissou
Goni Moussa Madji Kaila
Mahamadou Mai Mala Mahamadou
Iro Hassane Bachir
Ousmane Inoua Mahamadou Inoua

3. Procédés de séparation magnétique
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Sommaire
Introduction………………………………………………………. 4
I. Historique…………………………………………..………..5
II. Principe de base ……………………………………..……....5
III. Les appareils utilisés…………………………………..…….5
Poulie magnétique …………………………………….....….5
Aimants suspendu…………………………………… ....…..6
Tambour magnétique rotatif………………………………...6
Aimant plat………………………………………………….6
Grille aimantée………………………………………………6
IV. Concentration des minerais et purification des produits……6
1. Voie sèche……………………………………………………6
A tambour……………………………………………..6
A rouleau induit ……………………………………….6
A courroie à haute intensité…………………………...6
De type disque à haute intensité ………………………6
2. Voie humide …………………………………………………6
A tambour a voie humide ……………………………7
A filtre magnétique ………………………………….7
A haute intensité à voie humide …………………….7
A haut gradient………………………………………8
Conclusion………………………………………………………...8
Référence…………………………………………………………..8

4. Procédés de séparation magnétique
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Introduction
La séparation magnétique exploite les propriétés magnétiques des matériaux afin
d’effectuer leur séparation. La susceptibilité magnétique est la propriété d’un
matériau qui détermine son comportement dans un champ magnétique. À partir
de cette propriété, les matériaux peuvent être divisés en trois classes. La
première classe est composée des matériaux ferromagnétiques dont la
susceptibilité magnétique est très forte. La deuxième classe comporte des
matériaux paramagnétiques qui présentent une susceptibilité magnétique faible.
La troisième classe est constituée des matériaux diamagnétiques possédant une
susceptibilité nulle.
La séparation magnétique est accomplie par entraînement des matériaux
susceptibles lors de leur passage à travers un champ magnétique. Ce dernier peut
être produit à l’aide d’un aimant permanent ou d’un électroaimant. L’utilisation
des électroaimants comporte plusieurs avantages dont la possibilité d’ajuster
l’intensité du champ magnétique en variant l’intensité du courant électrique.
De plus, le champ magnétique produit par les électroaimants peut atteindre une
intensité plus élevée que l’intensité d’un champ engendré par des aimants
permanents. La grosseur et la masse volumique des particules ou morceaux
devant être séparés influencent le traitement. La séparation des grosses
particules denses requiert un champ magnétique plus intense que la séparation
des petites particules légères.
Il est essentiel de souligner que l’efficacité du procédé dépend du degré de
libération ou de la pureté des matériaux à séparer. Il existe deux catégories
d’équipements de séparation magnétique: les séparateurs à haute intensité et les
séparateurs à basse intensité. Chaque catégorie peut être divisée en deux, soit les
séparateurs humides et les séparateurs à sec.
Les séparateurs à basse intensité sont utilisés pour séparer les matériaux
ferromagnétiques et certains matériaux paramagnétiques hautement
susceptibles. Les séparateurs à haute intensité présentent des coûts d’achat et
d’opération très élevés. En effet, la production d’un champ magnétique intense
entraîne une consommation élevée d’électricité. La valeur des minerais traités
par cette méthode justifie de tels coûts.

5. Procédés de séparation magnétique
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I. Historique
Au milieu du XIXe
siècle, Michael Faraday découvre que lorsqu’une substance
est placée dans un champ magnétique, celle-ci en modifie l’intensité. C’est dans
cette optique que l’on a découvert que des matériaux pouvaient être séparés
selon leurs propriétés magnétiques. Vers la fin des années 1860, la première
application commerciale fut réalisée. Il s’agissait de séparer le fer du laiton.
Après 1880, les séparateurs électromagnétiques font leur apparition sur le
marché. Ils permettent de séparer des matériaux ferromagnétiques. Au début des
années 1900, C’est au tour des séparateurs magnétiques de haute intensité et aux
séparateurs à aimant permanent de voir le jour. Ces derniers permettent de
séparer les éléments paramagnétiques.
II. Principe de base
Un champ magnétique est une région de l’espace où une force magnétique fait
sentir son influence. Par exemple, le champ magnétique terrestre permet de
s’orienter en affectant l’aiguille de la boussole. Celle-ci va alors suivre les lignes
du champ magnétique terrestre pour s’aligner vers le pôle positif, ce qui permet
de s’orienter. Sous l’effet d’un champ magnétique B, les corps vont réagir de
différentes façons dépendamment s’ils sont : Diamagnétiques : la matière répond
par un champ magnétique opposé à celui qui lui est appliqué, ce qui annule son
effet. Paramagnétiques : la matière répond par une aimantation dirigée vers le
même sens que celui du champ B, ce qui l’attire vers les pôles.
Ferromagnétiques : s’aimantent fortement sous l’effet d’un champ magnétique
et ceci même après la disparition de ce dernier. La séparation magnétique
permet alors de séparer ces matériaux selon leur tendance à se magnétiser. Elle
est basée sur la compétition entre les trois forces tractives magnétiques et les
forces inter particulaires attractives. Un séparateur produisant un champ
magnétique faible sera apte à séparer les éléments ferromagnétiques de la
matrice. Un séparateur produisant un champ magnétique fort sépare les
matériaux diamagnétiques des autres matériaux à cause de sa capacité à attirer
les éléments faiblement magnétiques.
III. Les appareils utilisés
Poulie magnétique
La poulie magnétique est le séparateur le plus utilisé dans cette optique à cause
de son bas coût d'acquisition, sa facilité d'installation et son processus
automatisé. Il s'agit d'un aimant dans une poulie qui entraîne la formation d'un
champ magnétique autour de sa circonférence, permettant de retenir les
particules de fer qui circulent.

6. Procédés de séparation magnétique
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Aimant suspendu
Il s'agit d'un boîtier contenant un aimant permanent. Celui-ci est suspendu au-
dessus d'un convoyeur. Il est assez répandu, quoi que le processus de retrait des
particules ferreuses est coûteux à automatiser.
Tambour magnétique rotatif
Ce type de tambour est utilisé quand la poulie magnétique et l'aimant suspendu
ne peuvent être installés en raison de son coût plus élevé. Il produit un champ
magnétique à quelques centimètres autour du tambour, ce qui permet de retenir
les particules ferreuses. L'alimentation se fait soit par dessus, soit par dessous.
Lorsqu'elle est par dessus, la séparation est meilleure puisqu'elle se fait avec et
non contre la gravité.
Aimants plats
Il s'agit d'un aimant situé sous une chute inclinée à au moins 45 degrés. Le
retrait des particules ferreuses n'est pas automatisable.
Grille aimantée
C'est une plaque magnétisée qui permet de filtrer des liquides plutôt que des
solides afin d'en retirer les impuretés ferreuses. Le retrait de ces impuretés ne
peut être automatisé.
IV. Concentration des minerais et purification des produits
Divers séparateurs magnétiques existent, selon la matrice (liquide, boue ou
particules solides). Ceux-ci peuvent également être classés selon leur intensité
du champ magnétique produit: >0,5T: Haute intensité; 0,5T 0,25T: Moyenne
intensité; <0,25T: faible intensité. Il existe également des séparateurs
magnétiques permettant une intensité beaucoup plus faible de champ
magnétique
1. Voie sèche

7. Procédés de séparation magnétique
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À tambour
Il y a les appareils à pôles radiaux qui permettent la séparation de particules
ayant jusqu'à 305 mm de diamètre. Il y a aussi ceux à pôles axiaux qui font
vibrer les particules ferromagnétiques, ce qui permet une séparation plus
raffinée.
À rouleau induit
Ce séparateur ne sert que pour les particules granuleuses plus petites que 3 mm.
Il est très versatile (changement de la force magnétique, du nombre de rouleaux,
de la vitesse de rotation, de la hauteur de chute, etc.)
À courroie à haute intensité
Cet appareil produit un fort champ magnétique. L'alimentation doit être en fine
couche. Ce fort champ permet la séparation de matériaux faiblement
magnétique.
De type disque, à haute intensité
Ce séparateur a un aimant induit sous forme d'anneau d'acier. Celui-ci est en
rotation entre l'alimentation et l'aimant inducteur. L'alimentation circule sur une
courroie. L'anneau d'acier dévie les particules ferromagnétiques et
paramagnétiques de la courroie, ce qui permet de concentrer des matériaux
faiblement paramagnétiques.
2. Voie humide
À tambour à voie humide
L'aimant y est fixé à l'intérieur d'un tambour en rotation. Il permet, entre autres,
la séparation de la magnétite et de la ferrosilice de la silice diamagnétique et du
charbon.
À filtre magnétique
Il s'agit d'un filtre magnétisé qui sert à capter des particules ferromagnétiques
fines. Il est couramment employé pour nettoyer l'huile, la peinture, etc.
À haute intensité à voie humide
L'aimant est sous forme de carrousel rotatif avec un jet d'eau à intensité
croissante. Ce jet fait chuter progressivement les particules selon leur
magnétisme. La collection des particules se fait par dessous.

8. Procédés de séparation magnétique
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À haut gradient
C'est un séparateur ayant une force et un gradient de champ magnétique élevés.
Cette fois-ci, la matrice est statique et remplie de laine d'acier inoxydable
magnétisée, réduisant ainsi le débit. Cependant, son haut gradient permet
d'extraire les moindres impuretés faiblement paramagnétiques.
Conclusion
Le procédé physique est une méthode de concentration ou de valorisation d’un
minerai. Il est subdivisé en plusieurs procédés de séparation dont le procédé de
séparation magnétique. Ce dernier consiste à séparer les éléments magnétiques
des éléments non magnétiques dans un mélange des minéraux. Cette séparation
se résume en deux voies qui sont la voie sèche et la voie humide dont chacun de
ces voies utilisent des appareils spécifiques. Ses appareils sont classés en haute
et basse intensité selon leur capacité de séparation.
Références
Amy Buck, L. R. (2014, septembre 10). Magnetic separation of algae genetically
modified for increased intracellular iron uptake. Journal of Magnetism and Magnetic
Materials, 380, 201-204.
a, b et c
Bronkala, W. J. (2012). Magnetic separation. Ulmann's Encyclopedia of
Industrial Chemistry, 22, 133-143. Greenfield, Wisconsin, États-Unis: Wiley.
Gillet, G. (2003, juin 10). Séparation magnétique: Théorie et modélisation. Consulté le
26 mars 2015, sur Techniques de l'ingénieur: http://www.techniques-ingenieur.fr/base-
documentaire/procedes-chimie-bio-agro-th2/operations-unitaires-tri-et-traitement-des-
liquides-et-des-solides-42446210/separation-magnetique-j3220/ [archive]
Naiyang Ma, J. B. (2014, juillet 16). Recycling of steelmaking slag fines by weak
magnetic separation coupled with selective particle size screening. 82, 221-231.