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

Procédés de séparation magnétique

Institut Universitaire de Technologie de Zinder 2015-2016 Page 2

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

Procédés de séparation magnétique

Institut Universitaire de Technologie de Zinder 2015-2016 Page 3

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

Procédés de séparation magnétique

Institut Universitaire de Technologie de Zinder 2015-2016 Page 4

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.

Procédés de séparation magnétique

Institut Universitaire de Technologie de Zinder 2015-2016 Page 5

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.

Procédés de séparation magnétique

Institut Universitaire de Technologie de Zinder 2015-2016 Page 6

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

Procédés de séparation magnétique

Institut Universitaire de Technologie de Zinder 2015-2016 Page 7

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.

Procédés de séparation magnétique

Institut Universitaire de Technologie de Zinder 2015-2016 Page 8

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.