Caractéristiques générales de l’adsorption à l’interface liquide / solide (minéral –

phase liquide ou gazeuse vers une surface solide. Il s’agit donc du passage de l’état de dissous à celui d’adsorbé. Le processus inverse est la désorption. L’adsorption implique dans tous les cas l’existence d’attractions plus ou moins fortes des solutés par les surfaces, avec des énergies mises en jeu, très variables selon la nature de ces interactions (W.J.Weber et al. 1963).

D’une manière quantitative, l’adsorption est caractérisée par une concentration de surface (mole/m²⁾, cette quantité adsorbée sur la surface est souvent traduite en taux de recouvrement Statistique de la surface. La description de l’adsorption peut reposer sur trois ensembles expérimentaux (Maather et al . ,2007) :

Les quantités adsorbées à l’équilibre, formalisées par les isothermes d’adsorption ; Les vitesses d’adsorption déterminées par des études de cinétique ;

Les propriétés des molécules adsorbées en relation avec leur structure chimique et leur aptitude à se désorbées.

Le principe général de l’adsorption est défini comme suite:

Une solution renfermant le soluté à adsorber est mise en contact avec une masse connue d’un solide adsorbant. L’adsorption du soluté se traduit par des variations simultanées de sa concentration en solution et de celle à la surface à la surface du solide. En clair, soit un volume (V) d’une solution contenant un soluté i à la concentration initiale Ci° (mol/L) mise en contact avec une masse Ms (Kg) de solide adsorbant. A un temps t, si la concentration en i de la solution est Ci (mol/L) , alors la quantité de soluté passant de la phase liquide vers la surface du solide , est donnée par la différence V(Ci° - Ci) ( mol).

La quantité par unité d’adsorbant à l’instant t est alors : (Mol/Kg)

L’aspect énergétique de l’adsorption est en lien avec les propriétés thermodynamiques. En effet l’énergie d’une molécule de soluté varie quand elle s’approche de la surface pour atteindre un minimum à une certaine distance, près d’un site d’adsorption. Ce minimum est appelé un puits d’énergie potentielle ou plus simplement, un puits de potentiel. L’équation de Gibbs caractérise ce puits d’énergie par :

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C’est l’énergie d’adsorption de Gibbs, qui est composée de deux termes, un terme enthalpique qui exprime les énergies d’interactions entre les molécules et la surface absorbante, et un terme entropique qui exprime la modification et l’organisation des molécules dans la phase liquide et sur la surface. L’importance relative de deux termes dépend du système adsorbat-adsorbant étudié. Le tableau II.-2 reprends les grands types de situations possibles (Maather et al . ,2007).

Tableau II- 2: Types de situations en cas d’adsorption (Maather et al . ,2007) Espèce chimique adsorbée

Au regard du tableau II-2 , on remarque que le terme enthalpique est plus important pour les ions car l’adsorption sur les surfaces est due à des interactions électrostatiques. Par contre les interactions entre les molécules non polaires et les surfaces ne font intervenir que les forces de dispersion de London- Van der Waals. Le terme entropique est plus petit pour les ions que pour les molécules non polaires, relativement au terme enthalpique . Les molécules non ionisées mais polaires sont intermédiaires entre les ions et les molécules non polaires.

Quant au caractère hydrophile et hydrophobe, le premier est déterminé par les caractéristiques électriques des molécules qui déterminent aussi les énergies d’interaction comme elles déterminent les énergies d’hydratation qui sont grandes. Le caractère hydrophobe est associé à l’absence de charges et de moments électriques, donnant lieu à des enthalpies d’adsorption très petites (Maather et al . ,2007).

Les tensio-actifs d’usage courant sont souvent ioniques et leur caractère hétéropolaire influence leur comportement (Grozier., 1992). Le groupe polaire ionique détermine si le surfactant s’hydrolyse, s’il peut être chimisorbé à la surface et s’il y a interaction électrostatique avec la surface. Dans l’adsorption physique les ions du surfactant s’adsorbent individuellement comme contre-ions dans la double couche, mais aux concentrations plus élevées les ions collecteurs adsorbés s’associent grâce à l’interaction de leurs chaînes hydrocarbonées, formant des hemicelles. Pour les systèmes où le tensioactif est adsorbé par des forces physiques uniquement, le pH a une grande influence puisqu’il contrôle la charge de

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surface et la répartition des espèces du surfactant dans la pulpe (Maather et al . ,2007 ; Grozier., 1992.).

Dans la chimisorption, le surfactant réagit chimiquement avec la surface minérale en principe indépendamment de la charge de surface, mais une charge de surface élevée peut inhiber la chimisorption si elle est de même signe que celle de l’ion collecteur.

Expérimentalement, il est souvent possible de distinguer les deux types d’adsorption, mais dans certains, il est nécessaire d’examiner plusieurs critères simultanément pour pouvoir conclure (Maather et al . ,2007 ; Grozier., 1992.) :

Nature des forces La chaleur d’adsorption

La vitesse du processus d’adsorption et de désorption La réversibilité

La caractérisation complète d'un adsorbant pourrait se concevoir comme la connaissance de : - la surface spécifique

- la distribution de tailles des grains - du facteur de forme ou de rugosité - La distribution des tailles de pores.

II.4. Flottation des minerais oxydés de cuivre-cobalt

La concentration des minerais oxydés de cuivre se fait par les diverses méthodes ci-après citées (R Zhou et al ., 1993) :

• Flottation à l’aide des xanthates après sulfuration superficielle,

• Flottation à l’aide des acides gras,

• Flottation aux hydroxamates

• Lixiviation- précipitation – Flottation ;

• Flottation par des réactifs chélatants

Le choix entre l’un des procédé est décidé par la prise en compte : de la caractérisation minéralogique du minerai, des coûts des réactifs, des objectifs fixés par le concentrateur (teneur et rendement désiré). Mais, les méthodes de concentration largement utilisées pour l’enrichissement des minerais oxydés demeurent : la flottation et la lixiviation-extraction par solvant (Deng et Cheng., 1991).

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