Soutenance mémoire
Généralités sur le zircon
Historique
Le zircon est une gemme naturelle de la famille des silicates. Il a été découvert en 1783 par le minéralogiste allemand Abraham Gottlob Werner, qui l’a extrait des roches plutoniques. C’est l’une des pierres les plus vielles de la planète. Le mot zircon proviendrait, soit de l’arabe zargun (cinabre), soit du persan zargun (« doré »). On retrouve cette étymologie dans l’anglais jargoon, qui désigne des zircons de couleur claire. Les zircons jaunes à grenat sont appelés hyacinthes, du grec signifiant « jacinthe ». Il apparaît aussi dans plusieurs textes anciens, notamment dans un poème Hindou sur l’arbre mythique Kalpa, qu’on disait orné de feuilles de Zircon. Certaines sources évoquent également une légende juive, dans laquelle un ange nommé « Zircon » apparaît pour servir de guide à Adam et Eve au Jardin d’Eden.
Les différents gisements de zircon au Sénégal
Les plus grands gisements de zircon se trouvent autour des vieux continents stables dans les régions équatoriales, à savoir le long des côtes australiennes, Sud-Africaines, Indiennes. Les gisements de zircon existent aussi aux Etats Unis, au Sénégal, en Malaisie, en Asie, au Nigeria, au Madagascar et en Chine. Le quatrième gisement de zircon le plus important au monde se trouve au Sénégal dans la région de Thiès plus précisément à Diogo et son exploitation a été confiée à la société d’extraction minière Grande Côte Opérations (GCO). Un gisement de zircon est découvert aussi au nord de la Casamance dans la région de Ziguinchor plus précisément à Niafourang.
Les Caractéristiques du zircon
Le zircon est une pierre précieuse dont le cristal coloré apparaît sous forme de nombreuses couleurs, parfois chocolat, jaune ou jaune orangé, vert, blanc . Lorsque la lumière pénètre cette pierre précieuse de zircon, elle est divisée en deux faisceaux lumineux distincts, alors on dit que le zircon est doté d’une forte biréfringence . Cet effet est rendu évident par un effet optique de doublage des arêtes en fonction de l’angle de vue et de la taille de la pierre [4]. D’ailleurs Les cristaux de zircon contiennent une petite proportion d’uranium (isotope radioactif 238) qui se désintègre progressivement. Ce dernier entraine l’apparition d’un spectre d’absorption du zircon qui a été découvert pour la première fois par Church en 1866. Ces raies fines obtenues tout au long du spectre, sont dans le domaine du visible d’où la présence de ces couleurs (verte, rouge, jaune, marron, bleue). En effet les raies les plus fortes et les plus persistantes sont à 621, 615, 589.5, 562.5 ,537.5 ,516 ,484 ,460 ,432.5 .
Les propriétés du zircon
Le zircon est un minéral du groupe des silicates, appelé silicate de zirconium de formule chimique (Zr???4). Il contient 49,77% de zirconium, 15,32% de silicium et 34,91% d’oxygène. Sa forme oxyde théorique est composée de 67,1 % de ZrO2 et de 32,9 % de SiO2. Il peut, dans certains cas extrêmes, contenir jusqu’à 30 % d’oxyde d’hafnium (HfO2), 12 % d’oxyde de thorium (ThO2) ou 1,5 % d’oxyde d’uranium (UO2). Le zircon, grâce à sa grande variété de propriétés physiques, est classé en trois types qui sont : le zircon haut, le zircon intermédiaire et le zircon bas. Les cristaux de zircon ont la forme d’un prisme et il cristallise dans le système quadratique, de groupe d’espace 4/m2/m2/m . Parfois, dans les vieux spécimens de cristal de zircon, les particules alpha provenant de la désintégration de l’uranium et du thorium ont partiellement ou complètement déstructuré le réseau cristallin du zircon. Donc ce dernier est une pierre qui peut avoir une évolution sur des milliers d’années : avant le processus de déstructuration du réseau cristallin, on parle alors de zircon haut (ZrS??4) et vers la fin du processus de destruction, le zircon est appelé zircon bas (ZrS??2) .
Etapes préliminaires de l’extraction du zircon
La fragmentation
La fragmentation se fait en deux grandes opérations qui sont les suivantes :
Le concassage
Le concassage est la première étape du procédé de fragmentation. Il s’effectue généralement par voie sèche, il consiste à décomposer le minerai par compression contre des surfaces rigides ou par percussion contre des surfaces dures dans un mouvement à débit contrôlé.
Le broyage
Le broyage est la dernière étape du procédé de fragmentation et c’est elle qui nécessite la plus grande quantité d’énergie de ces deux étapes. C’est pourquoi on a souvent tendance à commencer par faire éclater le minerai dans la mine ou à le concasser le plus finement possible pour réduire les quantités de matériaux plus gros envoyés au broyage, afin de réduire la consommation énergétique globale du broyage, donc de la fragmentation. Dans la mesure du possible, le broyage s’effectue par voie humide, ce qui nécessite moins d’énergie et permet ainsi des économies d’énergie pouvant aller jusqu’à 30 % par rapport au broyage par voie sèche. Lors du broyage, les particules sont généralement réduites par une action combinée de percussion et d’abrasion du minerai provoquée par un mouvement libre d’éléments de broyage, par exemple des barres d’acier, des boulets ou des galets dans le broyeur.
Le criblage
Le criblage peut être défini comme une opération mécanique qui sépare les particules en fonction de leur calibre et selon qu’elles soient admises ou rejetées par les ouvertures d’une face de criblage. Les particules qui sont plus grosses que les ouvertures des cribles sont retenues, et constituent les déclassés supérieurs. Inversement, celles qui sont plus petites passent à travers la surface de criblage et forment les déclassés inférieurs. Il existe de nombreux types différents de cribles industriels, qui peuvent se classer en cribles fixes et en cribles mobiles. Dans le traitement du minerai, le criblage s’effectue principalement pour les raisons suivantes:
✧ Pour éviter que des matériaux trop petits ne pénètrent dans les concasseurs
✧ Pour éviter que des matériaux trop gros ne passent aux stades ultérieurs du procédé de broyage ou au concassage fin en circuit fermé
✧ Pour produire des matériaux d’une granulométrie contrôlée, par exemple après extraction.
La classification
La classification peut être décrite comme la séparation de particules solides en deux ou plusieurs produits selon leur vitesse de chute à travers un milieu. La vitesse des particules dépend de leur granulométrie, de leur densité et de leur forme. Dans le traitement du minerai, la classification s’effectue le plus souvent par voie humide, l’eau servant de milieu liquide. La classification par voie sèche, avec l’air comme milieu, s’emploie dans plusieurs applications (ciment, calcaire, charbon). La classification est généralement effectuée sur des minéraux qui sont considérés comme trop fins pour être séparés efficacement par criblage.
|
Table des matières
Introduction
I. Généralités sur le zircon
I.1. Historique
I.2. Les différents gisements de zircon au Sénégal
I.3. Les Caractéristiques du zircon
I.4. Les propriétés du zircon
II. Extraction du zircon
II.1. Etapes préliminaires de l’extraction du zircon
II.1.1. La fragmentation
II.1.1.1. Le concassage
II.1.1.2. Le broyage
II.1.2. Le criblage
II.1.3. La classification
II.2. Méthodes de séparation de zircon
II.2.1. La gravimétrie
II.2.1.1. La séparation densimétrique
II.2.1.2. La flottation
II.2.2. Procédé électrostatique
II.2.2.1. Le Séparateur de Hamos Gmbh
II.2.2.2. Les séparatrices électrostatiques multifonctions à électrode-convoyeur métallique
II.2.2.2.1 Effet de couronne
II.2.2.2.2 Induction électrostatique
II.2.2.2.3 Effet triboélectrique
II.2.3. Le procède magnétique
II.2.3.1 Séparation magnétique à haut gradient (HGMS)
III. Le traitement du zircon
III.1. La voie thermique
III.1.1. Le chauffage direct
III.1.2. La carbochloration
III.1.3. Attaque fluorée
III.1.4. Attaque réductrice
III.2. Traitement sous vide
III.2.1. Le procédé de Kroll
III.2.2. Electrolyse de fluorozirconate de potassium
III.2.3. La réduction de zircone
IV. Applications du zircon
IV.1. L’industrie chimique
IV.2. La fonderie
IV.3. L’industrie céramique
IV.4. L’industrie nucléaire
IV.5. Le domaine médical
IV.6. Le domaine du luxe
Conclusion et perspective
REFERENCES
