I. Positionnement des processus et scénarios d'application
La déshydratation du minerai de cuivre est une étape essentielle des usines hydrométallurgiques/concentrateurs de cuivre. Les centrifugeuses décanteuses sont principalement utilisées pour la séparation solide-liquide et la déshydratation du gâteau de filtration de la pulpe de minerai, avec les principaux cas d'application suivants :
Déshydratation des résidus de flottation : Traitement de la pulpe de résidus après flottation, séparation de la phase aqueuse pour recyclage et réduction de la teneur en humidité de la phase solide (gâteau de filtration) afin de répondre aux exigences de transport et de stockage.
Déshydratation des résidus de lixiviation : traitement des scories après lixiviation en tas/lixiviation par agitation, récupération du lixiviat résiduel contenu dans les scories et réduction du coût du traitement environnemental ultérieur.
Épaississement et déshydratation du concentré : Réaliser une déshydratation poussée de la pulpe de concentré de cuivre afin de respecter les normes de teneur en humidité pour le séchage, le transport ou la fusion du concentré (la teneur en humidité du gâteau de filtration doit généralement être de 10 % à 18 %).
Déshydratation des boues de traitement des eaux usées : Traitement des boues biochimiques/physicochimiques issues du traitement des eaux usées minérales/des eaux usées contenant des métaux lourds afin de réduire la quantité de boues.
II. Principe de fonctionnement fondamental
Grâce à la force centrifuge générée par la rotation à grande vitesse, les décanteurs centrifuges permettent aux particules solides (minéraux de cuivre et gangue) contenues dans la pulpe de minerai de se déposer rapidement sur la paroi interne du tambour. La différence de vitesse entre la vis sans fin et le tambour pousse en continu la phase solide vers l'extrémité conique de ce dernier pour son évacuation (formant ainsi un gâteau de filtration déshydraté) ; la phase liquide est évacuée par l'orifice de trop-plein situé à l'extrémité large du tambour, assurant ainsi la séparation solide-liquide et la déshydratation.
Pour la pulpe de minerai de cuivre à densité élevée et à forte abrasivité, on utilise généralement des centrifugeuses décanteuses avec un rapport longueur/diamètre élevé et des matériaux résistants à l'usure, équipées d'un système de contrôle de vitesse différentielle pour ajuster précisément la vitesse de poussée, garantissant ainsi l'efficacité de la déshydratation et la durée de vie de l'équipement.
III. Paramètres de sélection clés et configuration recommandée (spécialement pour la déshydratation du minerai de cuivre)
| Élément de paramètre | Configuration recommandée | Remarques |
| Capacité de traitement | Ajusté en fonction de la concentration de la pulpe, généralement de 20 à 80 m³/h par unité ; plusieurs unités peuvent être exploitées en parallèle pour les mines de cuivre à grande échelle (par exemple, une configuration en grappe de 37 unités). | La capacité de traitement optimale est atteinte lorsque la concentration de la pulpe est de 30 à 40 %. |
| Rapport longueur-diamètre du tambour | ≥4,0 (par exemple, 4,2, 4,5) | Plus le rapport longueur/diamètre est élevé, plus le temps de séjour est long et meilleur est l'effet de déshydratation. |
| Sélection des matériaux | Tambour/vis : Acier inoxydable duplex 2205/2507 ou revêtement anti-usure en carbure de tungstène ; Enveloppe : SS316L ; Joints : Matériaux résistants à la pâte à papier et aux acides (par exemple, caoutchouc nitrile, caoutchouc fluoré) | La pulpe de minerai de cuivre contient des particules abrasives et un milieu acide ; il est donc nécessaire d'améliorer sa résistance à l'usure et à la corrosion. |
| Système de contrôle de vitesse différentielle | Différentiel à régulation de vitesse à fréquence variable (par exemple, différentiel à engrenages planétaires), avec plage de vitesse différentielle réglable de 0 à 30 tr/min | S'adapte aux différentes concentrations de pulpe et distributions granulométriques, assurant une évacuation uniforme du gâteau de filtration |
| Indice de déshydratation | Teneur en eau du gâteau de filtration : 12 % à 18 % (concentré), 18 % à 25 % (résidus) ; Clarté du liquide : MES ≤ 100 mg/L | Peut être optimisé en ajustant la vitesse de rotation, la vitesse différentielle et la concentration d'alimentation |
| Niveau de protection/antidéflagrant | Zone ATEX/IECEx 2 (en présence de fluides inflammables et explosifs), protection IP54/IP55 | Une protection contre la poussière et la pluie est nécessaire pour les concentrateurs extérieurs. |
IV. Avantages de l'application
Fonctionnement continu avec une grande capacité de traitement : fonctionnement ininterrompu 24h/24 et 7j/7, avec une capacité de traitement unitaire dépassant largement celle des filtres-presses à plaques et cadres et des filtres-presses à bande, adaptée à la production à grande échelle dans les grandes mines de cuivre.
Haut degré d'automatisation : réalisation d'un contrôle entièrement automatique de l'alimentation, de la vitesse de rotation, de la vitesse différentielle et de l'évacuation des scories, réduisant ainsi l'intervention manuelle et les coûts d'exploitation.
Excellent effet de déshydratation avec filtrat recyclable : faible teneur en humidité du gâteau de filtration, facilitant le transport et le stockage ; grande clarté du filtrat, qui peut être directement réutilisé dans le processus de traitement des minéraux pour réaliser le recyclage des ressources en eau.
Faible encombrement : comparé aux équipements de filtration traditionnels, il occupe une surface au sol plus réduite pour une même capacité de traitement, ce qui convient à l'optimisation du site des concentrateurs.
Grande adaptabilité : Capable de traiter la pulpe de minerai de cuivre avec différentes concentrations (10 % à 45 %) et tailles de particules (0,01 à 1 mm), avec une forte adaptabilité aux fluctuations de la pulpe.
V. Précautions d'application sur site
Prétraitement de la pulpe :
Avant l'alimentation, les impuretés de grande taille (par exemple, les pierres de plus de 5 mm) doivent être éliminées par des grilles/hydrocyclones afin d'éviter d'endommager le convoyeur à vis et le tambour.
Si la pulpe a une viscosité élevée (par exemple, contenant des minéraux argileux), une petite quantité de floculant (par exemple, du polyacrylamide PAM) peut être ajoutée pour améliorer l'efficacité de la sédimentation et l'effet de déshydratation.
Exploitation et entretien des équipements :
Inspectez régulièrement l'état d'usure des revêtements/doublures résistants à l'usure et remplacez-les en temps opportun.
Remplacez régulièrement l'huile de lubrification et les joints pour éviter les fuites de liquide et les pannes d'équipement.
Établissez un registre de fonctionnement de l'équipement, en consignant des paramètres tels que la concentration d'alimentation, la vitesse de rotation, la vitesse différentielle et la teneur en humidité du gâteau de filtration afin de faciliter l'optimisation du processus.
Protection de l'environnement et sécurité :
Le filtrat doit être testé afin de vérifier sa conformité aux normes avant toute réutilisation ou rejet, afin d'éviter toute pollution par les métaux lourds.
Des mesures de réduction du bruit et de prévention des vibrations doivent être prises pendant le fonctionnement de l'équipement, et les opérateurs doivent porter un équipement de protection.
En cas de traitement de substances toxiques telles que le cyanure, des dispositifs de protection et de traitement d'urgence appropriés doivent être mis en place.
VI. Cas type
Une entreprise d'extraction de minerai de cuivre aux Pays-Bas a adopté 37 centrifugeuses décanteuses de grand rapport longueur/diamètre (en acier inoxydable duplex, d'une capacité de traitement de 50 m³/h par unité) pour la déshydratation des résidus de flottation. La teneur en eau du gâteau de filtration a été maintenue de façon stable entre 16 % et 18 %, et le taux de réutilisation du filtrat a atteint 95 %, ce qui a permis de réduire considérablement la consommation d'eau et les coûts de transport des résidus.
