Dépression d'hématite verte pour la séparation par flottation sélective inverse du quartz par la gomme de caroube

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 8980 (2023) Citer cet article

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La flottation cationique inverse est actuellement la principale technique de traitement pour valoriser l'hématite fine à partir des silicates. La flottation est connue comme une méthode efficace d’enrichissement minéral permettant de traiter des produits chimiques potentiellement dangereux. Ainsi, l’utilisation de réactifs de flottation respectueux de l’environnement pour un tel procédé constitue un besoin émergent en matière de développement durable et de transition verte. En tant qu'approche innovante, cette enquête a exploré le potentiel de la gomme de caroube (LBG) en tant que dépresseur biodégradable pour la séparation sélective de l'hématite fine du quartz par flottation cationique inverse. Différentes conditions de flottation (microflottation et batch) ont été réalisées et les mécanismes d'adsorption du LBG ont été examinés par différentes analyses (mesure de l'angle de contact, adsorption de surface, mesures du potentiel zêta et analyse FT-IR). Les résultats de la microflottation ont indiqué que le LBG pouvait déprimer sélectivement les particules d'hématite avec un effet négligeable sur la flottabilité du quartz. La flottation de minéraux mixtes (mélange d'hématite et de quartz dans divers rapports) a indiqué que le LGB pourrait améliorer l'efficacité de la séparation (récupération de l'hématite > 88 %). Les résultats de la mouillabilité de la surface ont indiqué que même en présence du collecteur (dodécylamine), le LBG diminuait le travail d'adhésion de l'hématite et avait un léger effet sur le quartz. Le LBG s'est adsorbé sélectivement par liaison hydrogène à la surface de l'hématite sur la base de diverses analyses de surface.

En raison de la demande importante de fer et d'acier dans diverses industries, les minerais d'oxyde de fer finement disséminés à faible teneur et présentant une minéralogie complexe ont été considérés comme des ressources en fer et traités avec différentes techniques de valorisation1. Il a été bien documenté que la séparation par flottation inverse (cationique/anionique) est la pratique de traitement la plus complète pour enrichir les minerais d'hématite à faible teneur, dans laquelle les libérations minérales se produisent en fractions fines2,3. Les silicates, les phases de gangue les plus typiques, flotteraient grâce aux collecteurs cationiques/anioniques, et l'hématite devrait être déprimée par les dépresseurs4,5,6. Cependant, un volume massif de matériaux doit être introduit dans les circuits de flottation pour valoriser l'hématite de ces minerais à faible teneur, qui nécessitent une quantité importante de réactifs. Ces faits ressortent de l’utilisation de produits chimiques de flottation sélectifs et respectueux de l’environnement tout au long du processus, améliorant ainsi l’efficacité du processus et réduisant les problèmes environnementaux potentiels7,8. Ainsi, plusieurs enquêtes ont été menées pour explorer une approche verte de valorisation des minerais d'hématite à faible teneur en considérant des dépresseurs biodégradables respectueux de l'environnement1,9,10,11,12,13,14,15,16,17.

Différents dépresseurs tels que l'amidon18,19,20,21, la dextrine9,10,17, le carboxyméthylcellulose12,13, les acides humiques14,15 et le tanin16 ont été examinés avec succès dans ce but. Ces études ont indiqué que le développement de dépresseurs respectueux de l'environnement pour la séparation par flottation inverse de l'hématite faciliterait la transition verte vers un développement durable et une production plus propre. Ainsi, il est essentiel d’examiner divers dépresseurs biodégradables, tels que les polysaccharides, les polyphénoliques et les lignosulfonates, pour détecter la dépression de l’hématite et d’explorer leurs mécanismes d’adsorption par séparation sélective.

La gomme de caroube (LBG) est un hydrocolloïde extrait de l’arbre Ceratonia siliqua, également connu sous le nom de caroube, et est largement utilisée dans l’industrie alimentaire22. Le LBG est un polysaccharide galactomannane de poids moléculaire élevé et possède des structures monomères similaires à celles de la gomme guar et de la gomme tara23. Le LBG a été utilisé avec succès comme dépresseur pour la séparation par flottation de la chalcopyrite de divers minéraux (tableau 1). Il a été rapporté que le LBG pourrait être atténué de manière sélective par les minéraux sulfurés (sphalérite, pyrite et galène) et le talc. Le LBG désactive la surface du talc par adsorption physique, principalement due aux liaisons hydrogène. Cela étirerait le plan de cisaillement de la double couche électrique à la surface des particules de talc et réduirait l’ampleur de leur charge électrique24. En revanche, il a montré une adsorption chimique sur la surface de la sphalérite via une interaction avec les produits d’oxydation25. Il a également été documenté que le LBG présentait une physisorption à la surface de la pyrite et de la galène, alors que cette adsorption était plus faible sur les particules de chalcopyrite23,26. Étonnamment, l’application du LBG comme dépresseur sélectif pour la séparation par flottation de l’hématite-quartz n’a pas été rapportée.