Filtres-presses pour l'industrie minière

• 1. introduction
• 2. séchage mécanique au moyen de filtres-presses
• 3. Application du filtre-presse dans l'industrie minière
• 4. Utilisation conjointe de systèmes DAF et de filtres-presses
• 5. Résumé

1. introduction

Les filtres-presses sont une technologie de séparation solide-liquide utilisée pour le séchage mécanique des boues, qui est appliquée dans une grande variété d'industries, y compris l'exploitation minière.

Dans l'industrie minière, les filtres-presses sont couramment utilisés pour la gestion des résidus, la déshydratation des boues, la récupération des métaux et le recyclage de l'eau.

Grâce à leur capacité à déshydrater les boues, à récupérer les liquides et les solides de valeur et à réduire le volume des résidus, les filtres-presses améliorent non seulement l'efficacité des processus, mais aident également les entreprises minières à réduire leurs coûts d'exploitation et à se conformer aux réglementations environnementales.

Cette technologie est également appliquée au recyclage et à l'élimination des déchets dangereux. Par exemple, les cendres filtrées contenant des métaux lourds provenant des usines d'incinération sont dissoutes dans de l'acide chlorhydrique. La boue d'hydroxyde qui en résulte est neutralisée et recyclée sous forme de gâteau solide par séchage mécanique dans des filtres-presses. Il en va de même pour l'industrie minière, dont les eaux usées contiennent des charges élevées de métaux lourds plus ou moins toxiques.

Dans l'industrie minière , le filtre-presse est utilisé pour déshydrater les boues de charbon et d'autres minéraux afin de produire des solides secs et de grande pureté. Il est également utilisé dans le cadre du processus d'extraction des métaux, tels que le fer, le plomb, le cuivre, le zinc, l'or, etc.

2. Séchage mécanique par filtre-presse

Un filtre-presse est une machine montée sur une structure de support qui comprend un ensemble de chambres avec des toiles filtrantes à l'intérieur. La boue est alimentée par une pompe, qui est pneumatique, afin d'éviter les problèmes de fonctionnement qui pourraient être causés par la grande quantité de solides présents dans le liquide à filtrer.

Un collecteur envoie le flux de boues liquides vers les différentes chambres du filtre-presse. Ces chambres sont généralement fabriquées en matériaux plastiques et les toiles filtrantes sont disposées à l'intérieur, de sorte qu'un gâteau de boue déshydraté se forme dans chaque chambre.

L'eau drainée est recueillie sur le côté opposé une fois qu'elle a été filtrée. De cette manière, les toiles filtrantes et les boues accumulées facilitent l'augmentation de la pression, l'augmentation de la concentration et la formation de gâteaux de boue. 

Les filtres-presses fonctionnent généralement à des pressions allant de 6 à 16 bars, voire plus. La concentration des boues augmente avec la pression et l'objectif est d'obtenir la déshydratation la plus élevée possible. La limite de pression du filtre est obtenue par analyse et test en laboratoire d'un échantillon.

Le déchargement des gâteaux est très simple. Il suffit de décompresser l'unité électro-hydraulique qui maintient les plaques fermées, puis de les ouvrir et de les séparer l'une de l'autre pour que les gâteaux tombent dans la cuve attenante sous l'effet de leur propre poids.

Afin d'optimiser la collecte des boues sèches, des systèmes de broyage du gâteau sont installés pour réduire le volume occupé à l'intérieur des réservoirs de collecte.

Les filtres-presses sont généralement placés à l'extérieur et dotés d'un auvent pour empêcher l'eau de pluie d'atteindre le réservoir de boues.

L'entretien de ce type de filtre est très simple, puisqu'il s'agit uniquement de nettoyer correctement les toiles associées aux plaques. Pour ce faire, elles doivent être nettoyées à intervalles réguliers, soit par une opération de lavage en circuit fermé, soit en les démontant et en les nettoyant séparément.

3. Composants d'un filtre-presse

Les éléments de base d'un filtre-presse sont les suivants :

• Cadre: il s'agit de la structure qui forme et soutient l'ensemble du filtre-presse.
• Chambres filtrantes: ce sont les espaces entre les plaques filtrantes. Elles servent de moule aux boues qui se forment à l'intérieur. 
• Toiles filtrantes: il s'agit de tissus fabriqués à partir de matières plastiques (PP, polyester, polyamide, etc.) et qui sont perméables au passage du liquide. Ils agissent comme des filtres retenant les solides en suspension.
• Groupe électro-hydraulique: le paquet de plaques est maintenu fermé à des pressions élevées par l'action d'un groupe électro-hydraulique qui utilise un piston central pour presser le paquet de chambres.
• Collecteurs: il s'agit de conduits, généralement en plastique, destinés à recueillir l'eau drainée dans le filtre après la filtration des boues à déshydrater.

4. Applications dans l'industrie minière

Dans l'industrie minière, les filtres-presses sont principalement utilisés pour.. :

• Récupération de métaux précieux.
• Déshydratation des boues.
• Circuits pour l'utilisation et la recirculation de l'eau drainée.

Après le pressage, la récupération des métaux peut être effectuée, car le gâteau de filtration a une faible teneur en eau.

Les filtres-presses sont largement utilisés à différents stades du traitement des minerais, notamment :

• Gestion des déchets dangereux : dans le traitement des effluents polluants, les filtres-presses contribuent à l'élimination des solides et des métaux lourds avant leur rejet ou leur réutilisation.
• Traitement des résidus : les résidus sont un ensemble de déchets de processus miniers provenant de la concentration de minéraux. Il s'agit généralement d'un mélange de roches broyées, d'eau et de minéraux de gangue.
• Concentration des minéraux : dans le processus d'extraction des métaux précieux et autres minéraux, les filtres-presses permettent de récupérer l'eau et d'obtenir des concentrés plus secs.
• Recyclage de l'eau : une récupération efficace de l'eau est essentielle pour réduire la consommation d'eau et minimiser l'impact environnemental des opérations minières.

Types de filtres-presses les plus couramment utilisés dans l'industrie minière

Il existe différents types de filtres-presses utilisés dans les exploitations minières, les plus courants étant les suivants :

• Filtres-presses à plaques et à cadres: utilisés dans les processus nécessitant une séparation efficace et rapide.
• Filtres-presses à membrane: ils comportent des membranes pneumatiques flexibles qui améliorent la déshydratation et réduisent le taux d'humidité du gâteau.
• Filtres-presses à bande: utilisés pour la filtration en continu de grands volumes de boues à forte teneur en eau.
• Filtres-presses à haute pression: ils permettent d'obtenir un gâteau à teneur minimale en humidité, optimisant ainsi le transport et l'élimination des déchets.

Dans tous les cas, le fonctionnement de ces équipements peut être manuel, automatique ou semi-automatique, en fonction de variables telles que

• Cycles de filtration
• Taille des filtres
• Débit et charge des rejets
• Complications opérationnelles telles que la toxicité et la température élevée des déchets.

5. Avantages des filtres-presses dans l'industrie minière

La récupération des métaux au moyen de filtres-presses présente des avantages importants par rapport à d'autres procédés tels que le séchage thermique, les filtres à bande ou les centrifugeuses, dont les plus importants sont les suivants :

Efficacité accrue dans la séparation des solides et des liquides

Les filtres-presses permettent une séparation optimale de l'eau par rapport aux filtres à bande ou aux centrifugeuses, ce qui permet d'obtenir des gâteaux plus secs (MS plus élevé). Cela permet de réduire la quantité d'eau retenue dans les déchets et d'améliorer la récupération des métaux précieux.

Réduction de la consommation d'énergie

• Par rapport au séchage thermique, les filtres-presses ne nécessitent pas de grandes quantités d'énergie pour séparer l'eau, ce qui les rend plus efficaces et plus économiques.
• Les centrifugeuses nécessitant des moteurs à grande vitesse, les filtres-presses fonctionnent avec une consommation d'énergie plus faible et une capacité de déshydratation plus élevée.

Augmentation de la récupération des métaux

• Ils permettent une récupération plus efficace des particules métalliques fines par rapport aux filtres à bande et aux centrifugeuses.
• Ils sont idéaux pour les procédés hydrométallurgiques dont l'objectif est de maximiser la récupération des métaux à partir de solutions aqueuses.
• Le volume occupé par les matériaux dangereux, tels que les métaux toxiques, est minimisé, ce qui simplifie la manipulation et réduit l'impact sur l'environnement.

Une plus grande adaptabilité aux différents types de boues

• Les filtres-presses peuvent traiter des boues à forte concentration de solides.

Réduction des coûts d'exploitation et de maintenance

• Ils nécessitent peu d'entretien et sont faciles à utiliser.

Amélioration de la qualité de l'eau recyclée

L'effluent résultant du processus de filtrage présente une turbidité plus faible et moins de solides en suspension, ce qui facilite sa réutilisation dans le circuit minier ou son rejet sans nécessiter de traitement supplémentaire.

6. Combinaison de systèmes DAF et de filtres-presses

Dans de nombreux cas, les boues séparées par un décanteur ont une concentration à peine supérieure à 2 % de matière sèche (MS). Cette concentration de boue est trop faible pour être séchée dans un filtre-presse, de sorte que l'installation d'un épaississeur intermédiaire est nécessaire.

Un épaississeur est un équipement de grande taille et coûteux, qui nécessite une cuve, des systèmes mécaniques et des pompes de transfert appropriées. Les boues épaissies dans cet équipement atteignent généralement des concentrations de 4 à 6 % de MS, ce qui est considéré comme approprié pour le traitement par équipement de séchage mécanique.

Ces boues sont stockées dans un réservoir d'accumulation et introduites dans le filtre-presse au moyen d'une pompe pneumatique. Si nécessaire, des réactifs coagulants et coagulants sont ajoutés.

Bien que les boues provenant de l'exploitation minière soient généralement de haute densité, le processus de flottation à l'air dissous peut être appliqué dans ce secteur, en particulier pour les boues plus légères, car il permet d'augmenter leur concentration avant le séchage mécanique et d'obtenir une plus grande efficacité dans la séparation des solides en suspension de l'effluent.

Si l'on opte pour l'installation d'un système DAF au lieu d'un système de clarification par sédimentation d'un système DAFl'unité d'épaississement intermédiaire est superflue, car les boues obtenues par DAF ont une concentration en matière sèche plus élevée. Un système DAF offre les avantages suivants:

• Peu encombrant.
• L'installation d'un épaississeur n'est pas nécessaire.
• Efficacité accrue dans la séparation des solides en suspension.
• On obtient une eau clarifiée de meilleure qualité.

Si l'on fait un bilan économique, il n'y a pas de grande différence d'investissement et de consommation entre les deux systèmes, car le DAF nécessite des équipements supplémentaires pour la pressurisation et la dépressurisation de l'air fourni.

7. Résumé

La séparation des solides et des liquides est essentielle pour garantir la récupération des minéraux précieux dans l'industrie minière. L'un des principaux défis dans ce secteur est de gérer efficacement les boues générées lors du traitement du minerai. L'utilisation de filtres-presses a permis à de nombreuses sociétés minières d'optimiser leurs processus de récupération des métaux et de réduire la quantité de déchets produits.

Le filtre-presse est un équipement de séparation solide-liquide qui utilise une série de plaques et de toiles filtrantes pour extraire l'eau des boues générées par les processus miniers. Il fonctionne en appliquant une pression sur l'ensemble des chambres chargées de boues, ce qui permet de filtrer le liquide et de laisser un gâteau solide d'une siccité notable.

Cette technologie est utilisée pour le traitement et la récupération, entre autres :

• Eaux usées des résidus
• Concentrés
• Minerai de cuivre
• Minerai d'or Minerai de fer
• Minerai de plomb-zinc
• Eaux usées en pierre
• Charbon
• Minerai de titane
• Résidus
• Scories
• Kaolin
• Céramique
• Autres minéraux non ferreux et non métalliques.

Sa mise en œuvre améliore les opérations minières et contribue à une exploitation minière plus durable et plus respectueuse de l'environnement.

Les filtres-presses sont le choix privilégié dans l'industrie minière en raison de leur efficacité :

• Récupération des métaux.
• Réduction de la consommation d'énergie.
• Meilleure adaptation aux différentes boues.
• Réduction des coûts d'exploitation.

Bien que d'autres technologies telles que le séchage thermique, les filtres à bande et les centrifugeuses aient leurs applications spécifiques, les filtres-presses offrent un meilleur rapport coût-bénéfice pour la déshydratation et la récupération des métaux dans l'industrie minière.

Consultations et bibliographie

Filtre presse pour le séchage des boues d'épuration

Comment les filtres-presses ont amélioré la productivité dans différentes industries | Ferotex