Les procédés minéralurgiques ou la première transformation
Chaque stade de la production est contrôlé par le laboratoire qui réalise une série de mesures physiques et/ou chimiques pour contrôler la conformité à des cahiers des charges précis.
Les opérations de traitement sont réalisées dans des usines de transformation relativement importantes (de quelques dizaines à plusieurs centaines de personnes). Les principales opérations en usine sont le concassage ou déchiquetage, le criblage, le lavage, le séchage, le broyage, l’ensachage et le stockage, mais d’autres procédés plus techniques peuvent également être utilisés en fonction de la pureté des gisements et de la qualité des produits finis demandés (séparation hydraulique, magnétique, mécanique, optique, flottation..).
La fragmentation des solides
Différents procédés ou outils de fragmentation sont utilisés pour réduire les matériaux à la dimension recherchée pour l’usage final, depuis le concasseur à mâchoire, les broyeurs à marteaux ou à impact, les broyeurs à boulets ou les broyeurs à jets d’air, pour ne citer que les plus courants. Chaque appareil a sa spécificité d’application.
Tri manuel des galets de quartz.
La séparation des minéraux
Pour enrichir le minerai extrait qui peut contenir plusieurs minéraux distincts, il est nécessaire de séparer le minéral recherché des autres minéraux (la gangue). De nombreuses techniques, basées sur des caractéristiques physiques et/ou chimiques spécifiques de ces minéraux, sont utilisées :
- la séparation granulométrique : criblage, tamisage ou sédimentation sélective
- l’enrichissement basé sur des propriétés physiques différentielles : densité, magnétisme, électro-statique, colorimétrie, tri manuel ou optique
- l’enrichissement par flottation qui, en milieu humide, utilise la différentiation des caractéristiques superficielles des minéraux, qu’elle soit naturelle ou modifiée par additif.
L’essorage
L’essorage sépare l’eau et les minéraux, notamment pour les sables. Pour les produits minéraux plus fins, on utilise plutôt la filtration (filtre-presse), par exemple pour les kaolins ou les argiles en milieu humide.
La calcination
La calcination est utilisée pour transformer la formule minérale des minéraux, dont les cristaux se réorganisent sous l’effet d’une chaleur intense, en général supérieure à 800°. Par exemple, le kaolin nécessite une calcination pour les filières céramique et réfractaire, les additifs pour bétons, les additifs pour liants routiers et de rares produits pour charges industrielles.
On distingue deux types de calcination :
- Calcination basse température entre 650 et 800 °C qui donne le métakaolin
- Calcination haute température entre 1 200 et 1 600 °C qui donne la chamotte