EFFET SYNERGIQUE D’UN MELANGE DE TENSIOACTIF IONIQUE ET NON IONIQUE

De nombreuses études ont été effectuées sur les effets synergiques d’un mélange de tensioactif type ionique/ionique et ionique/non ionique (Karjalahti, 1972 ; Pinto et al., 1991 ; Somasundaran, 1991 ; Filippov et al., 1993, 2002, 2010a, 2010b ; Filippov et Filippova, 2006 ; Filippov, 2011).

Ces études ont montré que les mélanges de tensioactifs ont un nombre important d’avantage synergique par rapport à l’utilisation d’un seul surfactant (Sis et Chander, 2003). Au point de vue des interfaces air/liquide et liquide/huile, le mélange de tensioactifs améliore les propriétés de la mousse. En effet, la présence d’un deuxième tensioactif (non ionique en l’occurrence) diminue la distribution de la taille des bulles. La coalescence des bulles est évitée. Ceci conduit à un effet secondaire qui consiste en la diminution du taux de retour des particules de la mousse vers la pulpe, permet de stabiliser le liquide autour des bulles, inhibe la coalescence des bulles, aide l’attachement des particules aux bulles dans la phase liquide et retarde le drainage du liquide de la surface des bulles dans la mousse. De plus, il est connu que les mélanges de tensioactifs type ionique/non ionique améliore l’activité de surface qui résulte de l'interaction particulière entre tensioactifs dans la solution (Rosen et Hua, 1982 ; Suri et Randhawa, 1989).

Un mélange de tensioactif non ionique avec un tensioactif ionique permet d’augmenter l’émulsification du tensioactif non ionique insoluble dans l’eau et par là même, d’augmenter

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les probabilités de collision des particules huileuses avec la surface du minéral et d’augmenter la récupération du minéral par flottation (Polat et al., 1999).

Au niveau des interfaces solide/liquide, le synergisme des tensioactifs peut être considéré sur trois catégories telles que l’amélioration de la flottation et de la sélectivité, de l’adsorption du collecteur principal et l’augmentation de l’angle de contact du collecteur principal.

L’amélioration de la flottation et de la sélectivité peut être expliquée par le fait que l’ajout d’un agent non ionique permet de préserver le collecteur principal de l’effet des particules fines c’est-à-dire de diminuer la consommation du collecteur principal. Cet ajout à également un effet de préservation de réaction du collecteur principal avec les ions en solutions tels que Ca²⁺ et Mg²⁺ provenant de la dissolution des surfaces des minéraux en présence. L’ajout de non ionique protège la fonction anionique du collecteur principal à une éventuelle combinaison avec les ions divalents présents dans la suspension (Sis et Chander, 2003).

L’augmentation de l’adsorption du collecteur principal peut être expliquée par la diminution des répulsions électrostatiques entre les têtes polaires du réactif ionique entre elles. Et les interactions hydrophobes entre les chaînes alkyl permettent d’augmenter l’adsorption du réactif non ionique sur la surface minérale (Rao et Forssberg, 1997). De part ces deux principes, la présence d’un mélange de collecteur ionique/non ionique permet la formation de couches serrées de tensioactif sur la surface du minéral et d’augmenter l’hydrophobie de surface du minéral (Vidyadhar et al., 2001, 2002; Filippov, 2011).

Enfin, il a été prouvé que lors de l’ajout d’un tensioactif non ionique, l’angle de contact du collecteur ionique augmente de 10°-20° ce qui a pour effet une augmentation de l’hydrophobie de surface du minéral que l’on veut séparer (Lu et al., 1997 ; Lu et al., 1999).

Un autre effet des mélanges des réactifs ionique et non ionique consiste en la floculation sélective des fines particules qui a pour conséquence l’augmentation de la constante cinétique de flottation (Filippov et Houot, 1997).

2.5. CONCLUSION

Les minéraux du calcium sont des minéraux semi-solubles et la palygorskite peut se dissoudre. La présence de divers ions provenant de ces solutions peut changer les comportements de flottation des minéraux du calcium mais également ceux des silicates. En fonction du pH, les espèces en présence sur la surface du minéral et également la forme des fonctions polaires changent. De ce fait, l’adsorption du collecteur employé diffère en fonction du pH de la pulpe. La présence dans le minerai de palygorskite mais également de carbonate ramène le pH de la pulpe du minerai et eau (30 % de solide) à un pH proche de la neutralité, pH 8,6. Pour éviter une grande consommation de réactifs ajusteur de pH (du fait de la

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présence en forte quantité de calcite), la dissolution des minéraux du calcium et de la palygorskite, engendrant des changement de propriétés de surface des minéraux du minerai et une non-sélectivité d’adsorption de réactif de flottation, un pH proche de la neutralité est préférable compris entre 7,5 et 8,1.

D’après la composition minéralogique du minerai de Trekkopje, deux types de familles de minéraux composent les minéraux de gangue : les silicates et les minéraux du calcium. Pour un pH choisi proche de la neutralité, les charges globales de surface de ces minéraux sont à l’opposé (sauf pour l’apatite) c’est-à-dire que les surfaces des silicates et de l’apatite sont chargés négativement et celles des autres minéraux du calcium chargé positivement. Deux types de familles de réactifs devraient être testés pour effectuer une séparation entre silicates et minéraux du calcium : la famille de réactif cationiques (flottation des silicates et minéraux du calcium), les amines et la famille de réactifs anioniques : l’ensemble des réactifs anioniques cités pré-avant (séparation par flottation des minéraux du calcium des silicates). Le choix des amines, amine primaire, monoétheramine et monoétherdiamine est effectué selon premièrement la longueur de la chaine alkyl (plus cette dernière est longue, plus le collecteur sera sélectif), deuxièmement, la présence de fonction éther dans une molécule d’alkyl amine augmente la réactivité de la fonction amine de par l’abaissement du pKa de cette dernière.

Divers réactifs anioniques existent et s’adsorbent de façon différente sur les surfaces minérales. Deux des réactifs anioniques choisis sont des chélatants. Ces réactifs peuvent former des chélates avec les sites calcium de la surface des minéraux du calcium. Plusieurs paramètres rentrent en jeu sur la sélectivité d’adsorption de ces réactifs tels que le taux de dissolution du minéral et la densité de site Ca²⁺ à la surface et pourraient permettre de réaliser des séparations sélectives entre minéraux du calcium. De plus, dans la volonté de flotter directement la carnotite des autres minéraux du calcium, il a été prouvé dans des études précédents que ces derniers permettent la valorisation de divers minéraux porteurs de métaux de transition tels que le Nb, Ta, Cu, Zn, Pb etc. Ces deux réactifs pourraient être susceptibles de s’adsorber à la surface de la carnotite. Les réactifs sulfosuccinamate, acide phosphonique, acide ester phosphorique et l’oléate de sodium comportent une ou plusieurs fonctions anioniques lesquelles ont des constantes d’acidité propres à chacune des molécules. De ce fait, le mode d’adsorption (électrostatique ou moléculaire suivant le pH) des fonctions polaires de ces réactifs devrait être différent au même pH de flottation ce qui engendrerait une sélectivité différente. Suivant le type de séparation minérale souhaitée, il serait intéressant de tester l’ensemble de ces réactifs anioniques.

Enfin, les effets synergiques entre collecteur ioniques et non ionique permettent une réduction de la consommation du collecteur principal, une meilleure récupération du minéral et une meilleure sélectivité. Il est primordial d’étudier ces effets avec les réactifs cationiques et anioniques choisis. Toutes ces propriétés explicitées dans ce chapitre sont réellement à prendre en compte pour les conditions d’essais de séparation par flottation sur minerai.

Chapitre 3

Méthodes expérimentales

3.1.

3.2.

3.3.

spécifique des minéraux, Méthode BET

3.4

3.5.

ionique en NaNO3

3.6.

3.7.

3.8.

3.9.

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