Dissertations / Theses on the topic 'Réactif flottation'

Les techniques diélectriques haute fréquence permettent, grâce à une détermination de la permitivité complexe de mettre en évidence l'évolution de la conductibilité électronique au cours d'une réaction chimique. L'activation de la malachite par les ions sulfure ou hydrure se traduit, par un accroissement important de la conductivité du carbonate. La désactivation de la malachite sulfurée ou l'adsorption des cations métalliques (AG#2#+, HG#2#+) ou encore des collecteurs xanthate par la malachite sulfurée entraîne une perte de la conductibilité

Les mécanismes contrôlant l'extraction d'ions par flottation ionique à l'aide de tensioactifs ioniques à longue chaîne sont décrits à travers l'étude de la récupération du baryum par le laurylsulfate de NA. Mise au point d'un modèle, appliqué à la récupération du zirconium dans les solutions acides de nitrate d'uranyle

Récupération du gallium par la technique de flottation à partir de solutions alcalines résultant de l'attaque de la bauxite par la soude dans la métallurgie de l'aluminium. Dans une première partie, synthèse d'une vingtaine d'agents complexants de la famille oxine. La deuxième partie est consacrée à la précipitation du gallium par la diisobutylamine méthyl-7 hydroxy-8 quinoléine

Récupération du baryum à partir du milieu aqueux par flottation ionique utilisant des alkylbenzène-sulfonates de sodium. Récupération du gallium, par flottation ionique en utilisant des alkylsulfates de sodium en milieu acide, et des collecteurs à fonction oxine en milieu basique

La demande en énergie grandissante, les gisements d'uranium à faible teneur pourront être ceux exploités dans le futur. Le traitement conventionnel de minerais d'uranium utilise peu de procédés minéralurgiques de concentration permettant la réduction de consommation de réactifs de lixiviation. Le but de ce travail est de développer un procédé de valorisation visant l'amélioration du procédé d'exploitation (lixiviation alcaline en tas) prenant en compte la variabilité minéralogique et texturale du minerai. Le gisement de Trekkopje, est composé d'une calcrète et d'une gypscrète. Le minéral porteur de l'uranium est la carnotite (K2(UO2)2[VO4]2.3H2O). Les minéraux de gangue sont composés de silicates tels que le quartz, les feldspaths, les micas et de minéraux du calcium, la calcite et le gypse (analyses en DRX, ICP-MS). Un traitement d'images MEB a permis d'étudier les propriétés texturales et la surface exposée des inclusions dans les amas d'argiles (cf. Figure 1). Dans la calcrète broyée à -200 µm, 50 % de l'ensemble de la carnotite est en moyenne associée aux amas d'argiles, composés à 98 % de palygorskite, 2% d'illite, de montmorillonite et d'interstratifiés (analyses DRX et microsonde électronique de Castaing). La taille des grains de carnotite est à 95 % inférieure à 70 µm. La calcite est la principale inclusion dans les amas d'argiles avec un taux moyen d'inclusion de 12% tandis que celui de la carnotite s'élève à 5%. Le pourcentage de surface exposée moyen de ces minéraux, dans les amas, est de 6 % et de 3 %, respectivement, ceci indiquant que les inclusions ne devraient pas influencer le comportement des particules mixtes d'argile. Cependant, les essais de flottation sur minerai n'ont pas vérifié cette hypothèse. Trois voies de séparation minérales ont été proposées en fonction de l'aptitude des minéraux à consommer le réactif de lixiviation : les minéraux calciques des silicates, la palygorskite des minéraux de gangue et la carnotite des minéraux de gangue. Une étude des propriétés électrocinétiques en électrophorèse des silicates et des minéraux calciques a été réalisée afin de choisir les collecteurs et l'intervalle de pH optimal à une flottation sélective. Un pH basique proche de la neutralité est révélé optimal pour la séparation des minéraux de gangue avec des collecteurs cationiques ou anioniques en s'appuyant sur les valeurs de PIE des minéraux : silicates pH 1-2, palygorskite pH 3, francolite pH 3-4 et minéraux du calcium pH 9-10. Les isothermes d'adsorption des amines primaires avec un réactif nonionique obtenues par chromatographie gazeuse mettent en évidence leur coadsorption sur la surface des silicates à pH 8. La présence du réactif non ionique permet la formation d'une couche d'adsorption plus dense sur la surface minérale déduite des déplacements des bandes de vibration symétriques et asymétriques des groupements CH2, CH3 sur les spectres infrarouge en réflexion diffuse. La palygorskite est séparée de l'ensemble de minéraux calciques et silicates purs à pH 8, avec un mélange de collecteurs tels qu'une amine primaire et un alcool aliphatique sans utiliser de déprimants spécifiques. Une séparation nette entre minéraux du calcium et des silicates est réalisée à pH 8 en combinant l'oléate de sodium avec le même réactif nonionique. Des effets synergiques des mélanges de réactifs ioniques avec un réactif non ionique ont été mis en évidence avec un abaissement de la consommation en réactif ionique de deux à dix fois. Les essais de flottation en cellule mécanique de laboratoire de 1L sur le minerai ont confirmé les résultats obtenus en flottation des minéraux purs avec les collecteurs anioniques. L'élimination des minéraux du calcium (produit flotté contenant 25 % de l'uranium), des silicates (produit non flotté contenant 75 % de l'uranium) en utilisant une combinaison d'oléate de sodium et d'un alcool aliphatique est la voie de séparation par flottation retenue [...]
Due to the energy growing demand, uranium low grade ores may be those exploited in the future. Uranium ores conventional treatment doesn't often use mineral processing such as concentration methods for reducing leaching reagent consumption. The aim of this work is to develop an upgrading process to improve the operating process (alkaline heap leaching) taking into account the mineralogical and textural variability of the ore. The Trekkopje deposit is composed of calcrete and a gypscrete. The uranium bearing mineral is carnotite (K2 (UO2)2 [VO4]2.3H2O). The gangue minerals are composed by silicates, such as quartz, feldspars, micas and Ca-minerals, calcite and gypsum (XRD and ICP-MS analysis). A SEM image processing was used to study the textural properties and the exposed free surface of mineral inclusions in clay clusters. In calcrete milled to -200 µm, 50 % of all carnotite is associated with clay clusters, which are composed by 98 % of palygorskite, 2 % of illite, montmorillonite, and interbedded clays (XRD and microprobe analysis). The carnotite grain size is 95% less than 70 µm. Calcite is the main inclusion in clay clusters. Indeed, the calcite inclusions average rate in the clay clusters is 12 % and 5 % for carnotite inclusion. And the free exposed surface percentage of these minerals in clay clusters is 3 % and 6 %, thus indicating that the inclusions should not affect the behavior of mixed clay particles. However, ore flotation essays didn't verify this hypothesis. Three minerals separation have been proposed based on the mineral ability to consume leaching reagents: separating Ca-minerals from silicates, palygorskite from gangue minerals and carnotite from gangue minerals. A study of silicates and Ca-minerals electrokinetic properties (electrophoresis) was carried out to select the collectors and the optimum pH range for selective flotation. Basic pH near neutral was proved to be optimal for the separation of gangue minerals with cationic or anionic collectors (silicates IEP - pH 1-2, palygorskite IEP - pH 3, francolite IEP - pH 3-4 and IEP minerals calcium - pH 9 - 10). The adsorption isotherms of the primary amines with a nonionic reagent obtained by gay chromatography highlight their coadsorption on the silicates surface at pH 8. The presence of nonionic reagent allows to the formation of a compact layer on the mineral surface, derived from the displacement of the symmetric and asymmetric vibration groups CH2, CH3 of the infrared diffuse reflectance spectra. Palygorskite is separated from the pure Ca-minerals and silicates at pH 8, with a mixture of a primary amine and a nonionic reagent such as collectors, without using specific depressant. A clear separation of Ca-minerals and silicates is carried out at pH 8 by combining sodium oleate with aliphatic alcohols. The synergistic effects of ionic and nonionic reagents were highlighted with an ionic reagents consumption reduction by two to ten fold. The ore flotation tests have confirmed the results obtained in pure mineral flotation with anionic collectors. The removal of Ca-minerals (floated product containing 20 % of uranium), silicates (nonfloated product containing 80 % of uranium) using a combination of sodium oleate and an aliphatic alcohol is the separation by flotation chosen solution. This study led to exploitable results in solving the problem by coupling multi-scale approaches

La flottation a l'air dissous constitue une technique de clarification des liquides susceptibles d'utilisations diverses, notamment en traitement des eaux et dans les industries agro-alimentaires. Recemment, la technique de flottation a ete proposee pour clarifier les jus de pommes obtenus par un processus d'extraction en utilisant la capacite des particules a fixer des bulles gazeuses et a former des mousses. Dans le cas des mouts de raisin, la difficulte de sedimentation des bourbes et la presence de mousses constituent un element favorable pour l'utilisation de la flottation d'autant plus que les matieres en suspension dans un mout ne presentent pas de differences fondamentales avec celles du jus de pomme. Apres une etude par analyse d'images de la population de bulles produites par detente de liquide sature sous differentes pressions, qui a permis d'etablir la relation entre la dimesnion moyenne des bulles et la pression, des essais de flottation ont ete realises: en batch, dans une colonne verticale ou les vulles ascendantes rencontrent a contre-courant des particules de differentes natures et de granulometrie connue (adjuvants organiques, rafle de mais broyee et tamisee). Sur la base de ces experiences, un modele de processus de capture bulles-particules est propose. Enfin, une application industrielle de la flottation a ete testee pour la clarification des mouts de raisin issus de differents cepages

La flottation est un procédé de séparation important dans l’industrie minière. Un in-térêt particulier est porté aux réactifs employés dans ce procédé en raison de leur impact sur les performances économiques des mines. Avec pour objectif de développer des réactifs efficaces d’origine biologique et moins nocifs pour l’environnement, une librairie d’expression phagique a été criblée afin d’identifier des ligands pour différents minerais d’intérêt industriel, notamment l'or, la chalcopyrite, la sphalérite, la pyrite et la silice. Après plusieurs rondes de sélection et d'enrichissement, des séquences peptidiques ont été isolées pour chacun de ces minerais. Toutefois, la détermination des isothermes d'adsorption pour chacune de ces interactions a révélé une faible spécificité. L’effet de l’adsorption de bacté-riophages, arborant certaines séquences, à la surface de ces minerais a été étudié afin d’évaluer leur potentiel en tant que bio-réactifs de flottation. Ceci a permis de confirmer une diminution de l’hydrophobicité, c’est-à-dire un effet déprimant. Les bactériophages seraient donc des candidats potentiels pour certains types d'application en flottation, ce-pendant leur coût de production devrait être significativement réduit afin d'en faire une alternative viable.
Flotation is an important separation process in mining industry. Because of their im-pact on mines economic performances, special attention is directed to flotation reagents. In order to develop efficient bio-based reagents with a lower environmental footprint, a phage display library was screened as a mean to identify peptides able to bind to ores of economi-cal interest, including gold, chalcopyrite, pyrite, sphalerite and silica. After many biopan-ning rounds, peptide sequences were successfully isolated for each of these ores. However, adsorption isotherm determination for these interactions revealed a low specificity of the obtained sequences. The possibility to use bacteriophages as flotation bio-reagents was as-sessed by studying effect produced by adsorption of phages displaying selected peptide sequences on surface properties of some of the ores. A decrease in hydrophobicity was con-firmed, suggesting a depressing effect on ores. Thus, bacteriophages might be potential candidates for some types of flotation applications but their production cost will have to be brought down significantly in order to be considered a viable alternative.

La diminution de la qualité des collectes des papiers récupérés ainsi que l’accumulation de substances dissoutes dans les eaux de procédés affecte l’efficacité des lignes de désencrage industrielles et contamine davantage les effluents liquides. Dans ce contexte, le LGP2 a développé depuis quelques années un procédé innovant de désencrage, la flottation réactive à l’ozone, afin de dégrader chimiquement les polluants dissouts en parallèle de l’élimination de l’encre. Afin de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu, des essais de flottation à l’air et à un mélange ozone/oxygène, sur trois contaminants modèles, sélectionnés après une étude bibliographique préalable, ont été réalisés dans un milieu diphasique gaz/liquide, en l’absence de fibres cellulosiques. Les expérimentations ont été conduites sur deux pilotes de laboratoire instrumentés : une colonne à bulles fonctionnant avec de l’air uniquement, pour l’étude du comportement hydrodynamique (taille et distribution de bulles, rétention gazeuse) en présence des contaminants dissouts, et une deuxième colonne à bulles, similaire mais conçue avec des matériaux résistants aux gaz corrosifs, dédiée à l’étude des réactions d’oxydation en présence d’ozone. L’examen du comportement hydrodynamique montre que les conditions de débit de gaz et d’injection retenues conduisent à des tailles de bulles optimales pour une flottation efficace, que ce soit en présence ou absence de contaminants. Ces conditions obtenues avec de l’air ont été transposées en première approximation au système ozone/oxygène. L’étude du transfert de l’ozone et de sa réactivité avec les trois contaminants modèles, à différentes températures et concentrations en ozone, a conduit à la détermination des constantes cinétiques de réaction et a montré que les contaminants étaient, selon leur nature, oxydés ou dépolymérisés. Bien que la DCO des solutions traitées diminue très peu après la flottation réactive à l’ozone, la qualité des effluents est améliorée sur le plan de leur biodégradabilité
The decrease of the recovered paper collection quality and the accumulation of dissolved substances in process water affect the deinking line efficiency and contaminate more and more the liquid effluents. In this context the LGP2 has developed an innovative deinking process, the ozone reactive flotation, to chemically degrade dissolved pollutants in parallel with ink removal. To better understand the mechanisms involved, air and ozone/oxygen flotation trials have been conducted on three model contaminants selected in a preliminary bibliographic review, in a two-phase gas/liquid system, in the absence of fibers. Experiments have been carried out on two instrumented laboratory pilots: a bubble column operating only with air for the study of the hydrodynamics of the reactor (bubbles size and distribution, gas hold-up) in the presence of dissolved contaminants, and a second one, similar in its conception but built using materials resistant to corrosive gas, dedicated to the study of the oxidation reactions with ozone. The evaluation of the hydrodynamics related to gas flow and injection system selected, studied with air but supposed to be the same with ozone/oxygen gas mixture, shows that the bubble size, with or without contaminants, is optimal for an efficient flotation process. The study of ozone mass transfer and reactivity with the three model contaminants, for several temperatures and ozone concentrations, leads to the calculation of kinetic constants and shows that the contaminants, depending on their nature, have been oxidized or depolymerized. Although the COD of the treated solutions does not decrease a lot after the ozone reactive flotation, the effluent quality has been improved in terms of biodegradability since contaminants are partially degraded

Après un accident nucléaire tel que Fukushima en 2011, le césium 137 radioactif est transporté de l’atmosphère vers le sol par l’eau de pluie. Les argiles sont des espèces minérales finement divisées (1-100 µm) naturellement présentes dans les sols qui sont connues pour leurs propriétés adsorbantes sélectives et irréversibles vis-à-vis des ions Cs. L’objectif de la thèse est d’explorer la faisabilité d’un procédé, appelé flottation, pour l’extraction sélective des fines particules d’argile contaminée afin de réduire le volume de terres à stocker. La flottation consiste à séparer les espèces en fonction de leurs propriétés de surface. Les particules les plus hydrophobes sont collectées par les bulles d’air et transportées dans la mousse tandis que les particules hydrophiles restent en suspension. Des tensioactifs cationiques sont employés pour s’adsorber de façon sélective à la surface des argiles et augmenter leur degré d’hydrophobie. L’argile illite et le tensioactif TTAB de type bromure d’ammonium ont été sélectionnés pour l’étude. Les propriétés des suspensions d’illite/TTAB ont été déterminées (granulométrie, potentiel zêta…). Les mousses ont ensuite été étudiées à l’échelle laboratoire. Nous avons montré que les particules d’argile avaient bien un effet stabilisant sur la mousse. Par ailleurs, une sélectivité pour les fines particules (3 µm) est observée dans les mousses. La 2nde partie du travail a consisté à contribuer au développement d’une colonne de flottation fonctionnant en continu et à réaliser des essais sur le système illite/TTAB. L’influence des paramètres de concentration et de granulométrie de l’argile, de concentration en TTAB et de débit d’air sur les rendements d’extraction et les propriétés drainantes de la mousse a été étudiée. Grâce à cette étude, deux paramètres de transport ont été dissociés et extraits : la constante de flottation vraie et le coefficient de drainage qui sont ensuite employés pour une étude de dimensionnement de colonne de flottation industrielle
After a nuclear accident like Fukushima, the radioactive cesium 137 is transported from the atmosphere to the soil by rain water. Clays are mineral species which are naturally present in soils. These micrometric minerals (1- 100 µm) are very efficient and selective adsorbents for Cs ions. The objective of this PhD thesis is to look at the feasibility of a process called flotation to selectively extract these contaminated clay particles and to reduce the volume of soil to store. Flotation consists in separating minerals according to their surface properties. The most hydrophobic particles are collected by air bubbles and are transported up to the froth whereas the hydrophilic particles remain in the suspension. Cationic surfactants are employed to selectively adsorb on clays surface and increase its hydrophobicity. It was chosen to focus on systems containing illite clay and an ammonium bromide cationic surfactant called TTAB. The properties of illite and TTAB suspensions were determined (particle size, zeta potential, adsorption isotherm of TTAB, turbidity, rheology). Then, foaming ability, stability and drainage properties of these suspensions were looked at by using a lab scale instrumented column. It was shown that clay particles have a stabilizing effect on the froth. Moreover, selectivity for the smallest clay particle size fraction (3 µm) in foams was observed. The 2nd part of the work consisted in performing flotation experiments on illite clay and TTAB suspension with a new “mini” pilot flotation column in continuous mode. The influence of TTAB concentration, air flow and illite clay concentration and granulometry on foam drainage properties and extraction yields was determined. From this study, two transport parameters were dissociated and extracted: the true flotation rate constant and the drainage coefficient. Finally, they were used to perform a scale-up study of an industrial flotation unit

L’objectif de cette étude est d’accroître les connaissances de l’effet de l’ozone introduit comme gaz réactif dans le procédé de flottation sur les performances du désencrage de papiers imprimés ainsi que sur les propriétés papetières des fibres cellulosiques recyclées (propriétés physiques et optiques, aptitude papetière). Des essais à forte dose d’ozone (2,97% par rapport à la masse de fibres) ont été investigués et conduits dans une cellule de flottation pilote de laboratoire (15 L). Plusieurs mélanges de papiers récupérés ont été étudiés : (i) un mélange 50%/50% magazines/journaux, (ii) deux mélanges modèles à base de fibres vierges sans bois (taux de lignine inférieure à 15%) pour limiter l’effet du jaunissement des fibres lignifiées, et (iii) un mélange industriel sans bois composé de 90% de papiers de bureaux et 10% de magazines. L’eau du réseau et une eau de procédé modèle ont été utilisées pour diluer les fibres avant désencrage. Pour une meilleure compréhension de la réactivité de l’ozone, des essais ont également été conduits sur les deux types d’eaux, en l’absence de fibre. Les principaux avantages du procédé de flottation réactive à l'ozone sont (1) la forte réduction de la DCO soluble dans les effluents jusqu’à 63% par rapport à la flottation à l’air dans le cas d’essais avec des papiers industriels, en utilisant une eau de procédé modèle, (2) l’augmentation du rendement en fibres de 1 point et (3) une conservation ou amélioration des propriétés papetières des fibres recyclées. L’ozone réagit préférentiellement avec les contaminants solubles de sorte que les fibres ne sont pas affectées.Ce procédé est tout à fait adapté au désencrage de papiers imprimés sans bois
The objective of this study is to broaden the knowledge about the effect of ozone, when introduced as a reactive gas in the flotation cell, on the deinking performance of printed papers as well as on the papermaking properties of recycled cellulosic fibers (physical and optical properties, papermaking ability). Trials, with high ozone dose (2.97% ozone/fibers w/w), have been investigated and conducted in a laboratory flotation cell pilot (15 L). Several mixtures of recovered papers have been studied: (i) an industrial mix made of 50%/50% magazines/newspapers, (ii) two wood-free recovered lignocellulosic fiber pulp models (lignin content lower than 15%) to limit the yellowing effect of lignified fibers, and (iii) a wood-free industrial pulp mixture composed of 90% office papers and 10% magazines. Tap water and model process water have been used to dilute the fibers before deinking. For a better understanding of the ozone reactivity, experiments have been also conducted on both types of waters in the absence of fiber. The main benefits of the ozone reactive flotation process are (1) the strong reduction of the effluent soluble COD of about 63% compared to air flotation in the case of the industrial pulp mixture deinking using the model process water, (2) the increase of the fiber yield by 1 point and (3) the preservation or the improvement of the papermaking properties of the recycled fibers. Ozone preferentially reacts with soluble contaminants, so that fibers and pulp papermaking properties are not affected. This process is utterly suitable for the deinking of wood-free papers

L'utilisation de la microfiltration tangentielle en traitement des eaux usees devrait permettre de garantir la qualite des effluents indispensable dans certaines zones. L'emploi direct d'une microfiltration ne peut toutefois etre envisagee sans l'apparition rapide d'un colmatage du milieu filtrant. L'identification des particules colmatantes doit donc etre etablie pour mieux optimiser le procede. La premiere partie de ce travail est consacree a une caracterisation des eaux usees urbaines basee sur une classification granulometrique de la pollution. Trois classes de particules colmatantes organiques ont ete ainsi definies: la fraction decantable, la fraction supracolloidale et la fraction soluble. Dans la seconde partie, dans le but de reduire le pouvoir colmatant des eaux usees brutes, sont etudies et compares deux pretraitements: l'electrocoagulation - flottation et la coagulation - floculation - decantation lamellaire. Les resultats montrent une transformation des fractions soluble, colloidale et supracolloidale en particules decantables. Dans les conditions optimales de pretraitement, plus de 80% de la fraction supracolloidale et jusqu'a 40% de la fraction soluble sont eliminees. La derniere partie du travail concerne la microfiltration des eaux usees urbaines pretraitees. Le role de chacune des fractions est etudiee. Il apparait que le phenomene limitant les performances de la microfiltration d'eaux pretraitees est essentiellement lie aux fractions supracolloidale et soluble. Les flux de permeation obtenus sur membranes minerales de diametre de pores de 0,2 m peuvent alors atteindre des valeurs depassant 0,3 m#3m##2h##1. Des essais effectues sur des eaux secondaires d'origine differente montrent et confirment la complexite du colmatage: la nature meme des matieres organiques, plus que leur quantite aurait, en fait, un role determinant dans le colmatage des membranes

La valorisation des minéraux calciques est un problème mondial. La flottation est une technique utilisée pour séparer ces minéraux puisqu’elle joue sur leurs propriétés superficielles. Cependant, c’est un défi scientifique important puisque les propriétés de surface des minéraux calciques sont très proches. Les difficultés de séparation de ces derniers sont donc dues, aux similitudes entre leurs propriétés chimiques de surface, mais aussi leurs propriétés électrocinétiques et leur stabilité en milieu aqueux. L’application des résultats de recherche fondamentale porte sur les minéraux purs dont 4 calcites et une apatite d’origines différentes. L’objectif principal est d’étudier les propriétés et les paramètres impliqués dans les mécanismes de séparation des minéraux calciques tels que l’importance de la solubilité, la spéciation de surface du minéral, la charge globale de la surface du minéral et la densité d’adsorption des tensio-actifs. Les propriétés électrocinétique permettent de déterminer le type de collecteur à employer pour faire flotter sélectivement les minéraux et pour choisir le pH optimal de séparation. Deux collecteurs, l’oléate et le linoléate de sodium (structure de la chaîne hydrocarbonée différente) ont été utilisés pour étudier la flottation des minéraux calciques. Une étude des mélanges de ces deux collecteurs avec différents ratios molaires a montré un contraste de séparation à pH 5 avec le ratio molaire 2 :1 à pH 5 et le ratio 1 :1 à pH 9. De plus, Les effets synergiques entre collecteur ionique (oléate ou linoléate de sodium) et non-ionique (PX type alcool) en présence ou non des déprimants tels que l’amidon et le silicate de sodium ont été étudiés pour améliorer la la sélectivité de la séparation calcite apatite. Les isothermes d’adsorption de l’oléate et du linoléate de sodium, en présence ou non d’un collecteur non-ionique, obtenus par la méthode de Gregory mettent en évidence leurs co-adsorption sur la surface de la calcite et de l’apatite. Ceci a aussi été confirmé par les déplacements des bandes de vibration symétriques et asymétriques des groupements CH2-CH3 sur les spectres infrarouges en réflexion diffuse. L’adsorption du linoléate de sodium sur la calcite orange présente différentes régions, ce qui peut être expliqué par une adsorption en multicouche résultant de la condensation bidimensionnelle du collecteur sur une surface hétérogène. Cependant, l’adsorption de l’oléate de sodium sur l’échantillon de calcite avec les impuretés de Mg est linéaire. L’apatite de Madagascar et la calcite optique présentent une saturation des sites d’adsorption à partir d’une concentration 3.10-5 M en oléate de sodium (CMC)
Valorization of calcium minerals is a global problem. Flotation is a technique used for the separation of these minerals since it plays on their surface properties. However, this is an important scientific challenge because the surface properties of calcium minerals are very similar. The difficulties of separation of these minerals are then due to the similarities between their chemical surface properties, but also their electrokinetic and their stability in aqueous solutions. The application of the basic research results will focus on 4 calcites and one apatite of different origins. The main objective is to study the properties and parameters involved in the separation mechanisms of calcium minerals such as the importance of the solubility, the surface speciation of the mineral, the overall loading of the mineral surface and the density of adsorption of surfactants. The electrokinetic properties therefore make it possible to determine the type of collector to be used to selectively float the minerals and to choose the optimum separation pH. Two collectors, sodium oleate and linoleate (different semi-developed formula), were used to study the flotation of calcium minerals. The mixture of these two collectors with different molar ratios was also studied showing a separation contrast at pH 5 with the molar ratio 2: 1 and the ratio 1: 1 at pH 9. In addition, the synergistic effects between ionic collector (oleate or sodium linoleate) and non-ionic (PX alcohol type) in the presence or absence of depressants such as starch and sodium silicate have been studied to improve recovery and selectivity. The adsorption isotherms of sodium oleate and linoleate, in the presence or absence of a non-ionic collector, obtained by the Gregory method demonstrate their co-adsorption on the surface of calcite and apatite. This was also confirmed by the displacements of the symmetric and antisymmetric vibration bands of the CH2-CH3 groups on the infrared spectra in diffuse reflectance. The adsorption of sodium linoleate on one of the calcite minerals (calcite orange) shows different regions which can be explained by multi-layer adsorption resulting from the two-dimensional condensation of the collector on a heterogeneous surface. However, the adsorption of sodium oleate on calcite orange is linear. The apatite from Madagascar and calcite optical have a saturation of the adsorption sites from a concentration of 3.10-5 M in sodium oleate (CMC)

Cette étude porte sur l'effet de l'ozone introduit en flottation en vue d'optimiser le désencrage des fibres récupérées pour la production de papier de forte blancheur : amélioration des propriétés optiques des fibres recyclées et réduction de l'impact environnemental des rejets du désencrage. Un pilote de flottation couplé à un générateur d'O3 a été développé et validé dans des conditions classiques de flottation à l’air. L'effet de O3 sur l’opération de désencrage a été étudié pour deux types de papiers récupérés (impression offset et mélange 50/50 de journaux/magazines). L’introduction d’O3 en flottation conduit à une amélioration de l’élimination de l’encre, à une légère diminution de la production de boues de désencrage et à la dégradation partielle des azurants optiques ce qui accroît l'aptitude au contact alimentaire de la pâte désencrée. De plus, la DCO des effluents est réduite de plus de 25%. Ces résultats montrent que la flottation réactive à l'O3 est une solution prometteuse pour améliorer l’efficacité du désencrage et diminuer la pollution de ses rejets
This work studied the effect of ozone used as a reactive gas in flotation in order to optimise recovered cellulosic fibre deinking for the production of high brightness paper : improvement of the recycled fibre optical properties and reduction of the flotation rejects. A flotation pilot, coupled with an ozone generator, was developed and validated in the conventional air flotation operating conditions. The effect of ozone on the deinking process was studied for two recovered paper furnishes (offset prints and a mixture of 50/50 newsprints and magazines). The introduction of ozone led to the increase of ink removal, to a slight reduction of the deinking sludge production and to the partial degradation of the optical brighteners which improves the food-contact ability of deinking pulps. Moreover, the COD of the effluents is reduced by more than 25 %. These results showed that the ozone reactive flotation is a promising solution to improve the deinking efficiency and to decrease the pollution of its rejects

L’objectif de ce travail de thèse porte sur le stockage chimique du CO2 émis par l’industrie sidérurgique. Le processus de carbonatation directe de l’olivine et l’influence des conditions opératoires est évaluée afin d’optimiser le rendement de la réaction. Cependant, pour une acceptabilité environnementale et une rentabilité économique du projet, la récupération et la valorisation des produits de la carbonatation doivent toutes deux être considérées. La séparation des particules de chromite contenues dans l’olivine et inertes au cours de carbonatation, est tout d’abord étudiée par flottation en amont de la carbonatation. L’expérience de carbonatation montre qu’il est également possible d’extraire la chromite par séparation magnétique. Le rendement de carbonatation étant limité à 40 %, la séparation gravimétrique par sédimentation est alors envisagée pour récupérer les particules d’olivine résiduelle contenues dans les produits de la réaction, afin de les recycler dans le processus de carbonatation. Le tamisage des produits permet ensuite de concentrer les carbonates de métaux dans la fraction de particules de taille inférieure à 40 µm, tandis que la fraction comprise entre 40 et 106 µm contient davantage de silice. Cependant, la coprécipitation de carbonates mixtes liée à la présence de fer et de nickel inclus dans la matrice de magnésium compromet la purification et la valorisation optimale des produits de la carbonatation. De plus, la formation d’une couche de passivation en surface des particules limite la conversion de l’olivine. Un prétraitement de l’olivine est alors envisagé pour la lixiviation sélective du nickel en solution ammoniacale. Enfin, la carbonatation indirecte qui consiste en la dissolution préliminaire de l’olivine et la précipitation sélective des espèces avec un contrôle du pH de la solution se révèle être une alternative intéressante, imaginée pour l’augmentation du rendement de la carbonatation et l’obtention de produits de pureté satisfaisante
This work deals with the study of direct carbonation of olivine in solution, for the chemical transformation of CO2 emitted by the industries. The influence of operating conditions is evaluated in order to optimize the yield of the reaction. However, for environmental acceptability and economic viability of the project, the beneficiation of recoverable metals and products is considered. Chromite particles contained in olivine are unreactive during the carbonation reaction: the separation is developed by flotation upstream of the reaction. According to the results, the extraction of chromite by magnetic separation is also conceivable. Gravimetric separation by sedimentation is considered to recover residual olivine in the reaction products, in order to recycle them in the carbonation process. Products sieving allowed to concentrate carbonates (less than 40 µm) and silica (between 40 and 106 µm). However, the co-precipitation of mixed carbonates due to the presence of iron and nickel included in the magnesium matrix, compromises the purification and the optimal valorization of the solids. Moreover, the formation of a passivation layer on the particles surface limits the conversion of olivine. Pretreatment of olivine is envisaged for the leaching of nickel in ammoniac solution. Besides, preliminary dissolution of olivine and selective precipitation of species with pH control of the solution can be an interesting alternative for higher carbonation extent and more efficient purification of the products

La flottation des particules fines est un challenge technique que l’industrie minière doit relever pour pouvoir exploiter de manière optimale certains types de gisement dont les minerais présentent des textures particulièrement fines. Cette problématique revêt une importance particulière avec la diminution des ressources minérales considérées comme conventionnelles du point de vue de la maille de libération des minéraux d’intérêt. Il existe deux manières d’optimiser les procédés de flottation pour un minerai, la recherche des paramètres de fonctionnement optimaux des équipements de flottation existants et l'élaboration de nouveaux réactifs de flottation. Les travaux des dernières décennies ont mis en évidence qu’en raison de leurs hauts régimes hydrodynamiques favorisant le contact entre les bulles et les particules, les techniques de flottation intensive étaient beaucoup plus adaptées pour le traitement des fines que les dispositifs de flottation mécanique. Cependant, en raison du temps de résidence très court au sein de ces dispositifs de flottation, il est nécessaire que la surface des minéraux d’intérêts soit rendue particulièrement hydrophobe. En ce sens, l’amélioration des performances de flottation, pour les minerais à granularité réduite, par des techniques de flottation intensive requiert l’élaboration de réactifs de flottation plus efficaces et plus sélectifs. L’objet d’étude qui a été choisi est un résidu fin produit à l’issue des différentes étapes nécessaires à l’extraction de l’or et du tellure à partir du minerai de la mine de Kankberg en Suède. Ce résidu à granularité fine possède une faible teneur en terres rares présentes sous la forme de monazite, un minéral de type phosphate. Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit consistaient à développer un réactif permettant d’améliorer l’adsorption d’un collecteur sur la surface de la monazite pour faciliter sa récupération lors de la flottation intensive. Il ressort de ces études que les ions lanthane peuvent améliorer significativement l’adsorption des collecteurs de type carboxylate sur la surface de la monazite et donc améliorer la flottabilité de cette dernière. Les connaissances actuelles concernant les propriétés de surface de la monazite et les mécanismes d’adsorption des collecteurs anioniques sur la surface de ce minéral sont relativement limitées. Il paraissait donc judicieux de contribuer au cours de cette thèse à l’amélioration de ces connaissances. Une étude a été menée pour évaluer l’hydroxylation de surface de la monazite qui est largement considérée dans la littérature comme influençant l’adsorption du collecteur. La manipulation de monazite peut conduire à une exposition aux radiations en raison de la radioactivité émise par la chaîne de désintégration des actinides souvent présents en quantité significative dans le réseau cristallin de la monazite. Au cours de ce projet doctoral, la synthèse de matériaux indurés analogues à la monazite a également été étudiée dans le but de faciliter le déroulement des expérimentations qui nécessitent l’utilisation de monazite. Un protocole de synthèse de poudre de monazite suffisamment indurée pour être agitée a été développé. Des mesures de mobilité électrophorétiques ont par ailleurs montré que les propriétés de surface de ces monazites de synthèse sont identiques à celles d’une monazite naturelle à composition complexe démontrant par ailleurs que la présence de nombreuses substitutions atomiques dans le réseau cristallin de la monazite n’avait pas d’influence sur sa mobilité électrophorétique
The flotation of fine particles is a technical challenge that the mining industry must address to efficiently exploit certain types of deposit whose ores are finely textured. This issue is of particular importance with the depletion of mineral resources considered as “conventional” with regards to the liberation mesh of minerals of interest. There are two basic approaches to optimise the flotation process for a particular ore, the research for the best working parameters of existing flotation devices and the development of new flotation reagents. The research works in the past decades highlight that, owing to their high hydrodynamic regimes, intensive flotation technologies are more adapted to the treatment of fine particles than conventional mechanical flotation devices. However, due to the short residence time in intensive flotation cells, it is essential that the surface of the minerals of interest has been particularly hydrophobised. In this sense, the improvement of the flotation performance for fine grained ores implies both the use of new flotation technologies and the development of more efficient and more selective flotation reagents. The selected object of studies is a fine grained residue produced after the extraction of gold and tellurium out of the ore from the Kankberg mine which is located in Sweden. This fine material contains low amounts of rare earth elements, in the form of monazite, a phosphate mineral. The thesis works presented in this manuscript consists of developing a reagent that improves the adsorption of the collector on the surface of monazite to facilitate its recovery throughout intensive flotation. The conducted studies emphasise that lanthanum ions significantly promote the adsorption of carboxylate type collectors on the monazite surface thereby increasing the floatability of this mineral. Current knowledge regarding the surface properties of monazite and the mechanism of anionic collectors adsorption on the monazite surface are relatively limited. Therefore, it seems wise to contribute to improving this knowledge during this thesis. A study was carried out to assess the hydroxylation of the monazite surface which is largely considered in the literature as a phenomenon influencing the collector adsorption. The handling of monazite may cause radiation exposure because of the radioactive decay chains of the actinide elements naturally present in the monazite crystal lattice. During this thesis, the synthesis of indurated monazite analogue materials was also investigated to facilitate the conduct of experiments. A protocol of synthesis of monazite powder sufficiently indurated to be mechanically stirred has been developed. Electrophoretic mobility measurements highlight that the surface properties of the synthetic monazite materials were similar to those of natural monazite with complex chemistry showing, in addition, that the presence of several atom substitutions in the monazite crystal lattice has no influence on its electrophoretic mobility

Le minerai de fer est la principale matière première utilisée dans la production d’acier etdoit en général être traité de manière à répondre aux spécifications requises par l’industrie de l’acier. L’industrie du minerai de fer fait désormais face à des gisements de plus en plus pauvres avec des assemblages de minéraux complexes. L’objective de cette étude est de valoriser un concentré magnétique de la mine de Peña Colorada (Mexique) via flottation cationique inverse. La mine de Peña Colorada est un gisement de type skarn ayant une teneur moyenne en fer de 36%. Il est composé de plusieurs phases minérales identifiées dans un programme détaillé de caractérisation minéralogique. Les silicates de fer tels que la chamosite et l’épidote sont les minéraux les plus problématiques car ils présentent certaines propriétés proches des oxydes de fer. Le traitement actuel de ce minerai se fait par séparation magnétique et pourtant la teneur en silice du concentré final reste comprise entre 4 et 5%, ce qui est trop élevé pour le traitement en amont. Les techniques traditionnelles telles que la séparation magnétique ou la séparation par gravité ne peuvent pas entrainer une séparation plus poussée. Les propriétés physiques de ces minéraux associés à la libération fine, atteinte seulement au niveau du micromètres, n’ont pas assez de contraste pour que cette séparation aye lieu. La flottation est proposée dans cette étude comme une technique capable de jouer plus finement avec ces propriétés pour rendre cette séparation possible. L’étude de la chimie de surface des minéraux, associée à des isothermes comparatifs d’adsorption avec des déprimants, a montré que l’amidon de maïs ne favorise pas la sélectivité pour un minerai de fer aussi complexe, puisqu’il s’adsorbe sur tous les minéraux. L’essai de déprimants alternatifs a montré que l’acide humique était un déprimant viable permettant de garantir le niveau de sélectivité requis dans la séparation par flottation. Des expériences de micro-flottation avec des minéraux purs montrent que la chamosite se comporte de manière très similaire aux oxydes de fer, ne présentant pas de bonnes capacités de flottabilité avec les amines, comme les deux autres silicates. Les tests de flottation à l’échelle du laboratoire avec un matériau préalablement tamisé à 53 μm conduisent à un concentré de haute qualité avec 1,82% de silice et 84% de récupération de fer, lorsque l’acide humique est sélectionné comme déprimant. Des essais en circuit fermé (locked cycle test) tentant de simuler un processus continu ont donné une excellente réponse d’un concentré contenant 2,78% de silice et 85% de récupération de fer, avec un polysaccharide naturel modifié comme déprimant. Des essais pilotes ont également confirmé la faisabilité de la méthode avec un concentré contenant 2,06% de silice et 64% de récupération de fer, ce qui devrait être amélioré en ajoutant davantage d’étapes d’épuisage. L’utilisation de la flottation en colonne pour cette étape est tout à fait possible, étant donné que ses tests ont indiqué une récupération de fer élevée de 96%. Une voie de concentration combinant un tamisage fin à 53 μm ainsi qu’une flottation cationique inverse des silicates en utilisant un déprimant alternatif comme l’acide humique ou des polysaccharides naturels modifiés s’est révélée efficace pour atteindre les niveaux de qualité souhaités pour le concentré de fer à des taux de récupération élevés. Enfin, la modélisation moléculaire a révélé que le comportement particulier de la chamosite est principalement dû au fait qu’elle est moins hydrophile que les autres minéraux impliqués dans la flottation
Iron ore is the main raw material for the steel production and generally it must be processed to reach the specifications required by the steel industry. The iron ore mining industry is nowfacing increasingly lean-grade deposits with complex mineral assemblages. This study addresses the upgrade of a magnetic concentrate from Peña Colorada mine in Mexico by reverse cationic flotation. Peña Colorada deposit is an iron skarn with an average iron content of 36%. It is composed by several mineral phases that were identified in a detailed mineralogical characterisation programme. Iron-bearing silicates such as chamosite and epidote are the problematic minerals to draw attention to. They present certain properties that are like the iron oxides. The current processing of this ore is made by magnetic separation and yet the silica content of the final concentrate remains between 4 and 5%, too high for the upstream process. Traditional techniques like magnetic separation or gravity separation are not capable to promote further separation. The intrinsic properties of these minerals do not have enough contrast and the liberation is reached only at micrometre sizes. Flotation is proposed in this study as a technique capable of playing with those properties to make this separation possible. The surface chemistry study of the minerals coupled with comparative adsorption isotherms with depressants, has shown that corn starch does not promote selectivity for such a complex iron ore, adsorbing on all minerals. The testing of alternative depressants highlighted humic acid as a viable depressant to sponsor the required level of selectivity in the separation by flotation. Micro-flotation experiments with pure minerals show that chamosite behaves very similar to iron oxides, not presenting good floatabilities with amines, like the other two silicates. Bench flotation tests with a material previously screened at 53 μm leads to a high-quality concentrate with 1.82% of silica and 84% of iron recovery, when humic acid is selected as depressant. Locked cycle tests trying to simulate a continuous process gave an excellent response of a concentrate with 2.78% of silica and 85% of iron recovery, with an altered natural polysaccharide as depressant. Pilot tests also confirmed the feasibility of the method with a concentrate with 2.06% of silica content and 64% of iron recovery, that should be improved by the addition of more scavenger stages. The use of column flotation for this stage is entirely possible, considering that its tests indicated a high iron recovery of 96%. A concentration route combining fine screening at 53 μm and reverse cationic flotation of silicates using alternative depressant as humic acid or altered natural polysaccharides has proven to be effective in achieving the desired quality levels for the iron concentrate at high iron recovery levels. Finally, molecular modelling identified that the strange behaviour of chamosite is mainly because it is less hydrophilic than the other minerals involved in flotation

L’épuisement des gisements de phosphate riches en P2O5 et à gangue silicatée, faciles à traiter par broyage/classification et/ou par flottation conduit de plus en plus à exploiter des gisements de phosphates à gangue carbonatée, qui sont les plus abondants, mais les plus difficiles à valoriser par flottation. En effet, les similitudes entre leurs propriétés physico-chimiques superficielles entraînent des réponses similaires face aux collecteurs pendant la flottation, rendant ainsi leur séparation difficile. La flottation inverse en milieu acide est la méthode qui semble donner le meilleur contraste de séparation entre les carbonates de la gangue (e.g. calcite, dolomite) et l’apatite. Mais les mécanismes proposés régissant cette séparation sont hypothétiques, en raison des connaissances non approfondies sur les phénomènes déterminants qui les gouvernent. L’objectif de cette thèse est d’étudier la réactivité de la calcite et de l’apatite dans des solutions aqueuses d’acide phosphorique selon la concentration et le temps de réaction. Pour cela, diverses techniques analytiques (spectroscopies Raman, infrarouge et photoélectronique-X, diffraction des rayons-X et microscopie électronique à balayage) ont été utilisées pour déterminer la nature des espèces adsorbées ou formées à la surface de la calcite et de l’apatite. Grâce à la spectroscopie Raman, il a été possible de mesurer directement in-situ les changements qui s’opèrent à la surface du minéral en présence de l’acide phosphorique, ceci permet d’éviter l’artefact de formation de tous produits qui pourraient résulter du séchage des échantillons pour d’autres méthodes analytiques. Le premier résultat majeur obtenu sur la réactivité de deux minéraux après 15 minutes de contact avec la solution d’acide met en évidence le phénomène de passivation de la surface déduit à partir de la variation de la consommation des protons avec la concentration en acide. En effet, toutes les techniques analytiques (in-situ et ex-situ) utilisées ici ont montré la présence d’un phosphate de calcium (brushite) sur la calcite et de la calcite sur l’apatite après contact avec l’acide phosphorique, et une augmentation de leur proportion avec la concentration en acide. En outre, la concentration en acide au début de la détection du phosphate de calcium sur la calcite et le début de la passivation (diminution de la consommation en acide) coïncident, ce qui implique que la présence du phosphate de calcium est responsable de la passivation. Pour l'apatite, bien que la concentration en acide en début de la détection du carbonate de calcium sur l'apatite et le début de la passivation coïncident, le carbonate de calcium a été éliminé à des concentrations d'acide phosphorique plus élevées. Toutefois, les études cinétiques in-situ effectuées en utilisant la spectroscopie Raman à plusieurs concentrations d'acide phosphorique et à un pH fixe de 4,5 ont confirmé la présence de carbonate de calcium sur l'apatite mais ont également révélé qu'une nouvelle phase de phosphate de calcium était aussi présente après seulement 2 minutes de contact avec l'acide phosphorique et l’augmentation de sa concentration avec le temps de contact. De manière surprenante, la présence de phosphate de calcium et sa croissance sur l'apatite sont transitoires. Elles durent 5-6 minutes avant de disparaître rapidement et réapparaissent de nouveau pendant plusieurs cycles. Ces cycles de croissance et de disparition du phosphate de calcium sur l'apatite peuvent résulter de la précipitation de phosphate de calcium suivie de son élimination dans des conditions chimiques et/ou mécaniques. Des études cinétiques in-situ similaires pour la calcite, et utilisant la spectroscopie Raman dans les mêmes conditions qu'avec l'apatite ont confirmé la présence de phosphate de calcium (brushite) sur la calcite, mais seulement après 4 minutes de contact avec l'acide phosphorique, [...]
Because of the depletion of high grade phosphate deposits, usually associated with silicate gangue minerals, which are easy to treat by grinding/classification and/or by flotation, the industry has to rely more on carbonate gangue phosphate ores which are more abundant but more difficult to beneficiate by flotation. Most of the minerals contained in these phosphate ores are semi soluble, which results in a similar chemistry of their surface and a poor separation by flotation between the phosphate minerals such as apatite (calcium phosphate) and the gangue minerals such as calcite (calcium carbonate). The reverse flotation method in acid medium has been found to produce a better contrast of separation between calcite and apatite. This method relies on the addition of an acid such as phosphoric acid which acts as a selective depressant of apatite. However, the mechanisms governing this mineral separation and in particular the reactions occurring at the surface of these minerals are not very well understood. The objective of this thesis is to study the reactivity of calcite and apatite in aqueous solution as a function of phosphoric acid concentration and reaction time. For this, several analytical techniques (Raman, infrared and X-ray photoelectron spectroscopies, and X-ray diffraction and scanning electron microscopy) are used to measure the nature of the species adsorbed or formed at the surface of calcite and apatite. In particular, with Raman spectroscopy it was possible to measure directly in-situ the changes occurring in solution and at the mineral surface in the presence of phosphoric acid, which should eliminate any possible artefact caused by the drying of the samples when using the other analytical techniques. The first major result was on the reactivity of the two minerals measured after 15 min of contact with an acid solution reveals the phenomenon of passivation of the surface deduced from the variation of the consumption of the protons with the concentration of acid. Indeed, all the in-situ and ex-situ analytical techniques used in this study have shown the presence of calcium phosphate (brushite) on calcite and of calcium carbonate on apatite after contact with phosphoric acid, and with a concentration which increases with acid concentration. Moreover, the acid concentration for the onset of detection of calcium phosphate on calcite and for the start of passivation (decrease in acid consumption) coincides, which implies that the presence of calcium phosphate is responsible for the passivation. For apatite, although the acid concentration for the onset of detection of calcium carbonate on apatite and for the start of passivation coincides, calcium carbonate was removed at higher phosphoric acid concentrations. However, kinetic in-situ studies using Raman spectroscopy performed at several phosphoric acid concentrations and at a fixed pH of 4.5 all confirmed the presence of calcium carbonate on apatite but also revealed that a new phase of calcium phosphate was also present after only 2 min of contact with phosphoric acid and its concentration increased with contact time. Surprisingly, the presence of calcium phosphate and its growth on apatite were transient, lasting 5-6 min before quickly vanishing and then reappearing again for several cycles. These cycles of calcium phosphate growth and disappearance on apatite may be the result of precipitation of calcium phosphate followed by their removal in the chemical and / or mechanical conditions. Similar kinetic in-situ studies of calcite using Raman spectroscopy under the same conditions as with apatite confirmed the presence of calcium phosphate (brushite) on calcite but only after 4 minutes of contact with phosphoric acid, indicating a slower kinetic of calcium phosphate formation than on apatite [...]