Les minéraux de plomb-zinc oxydés (cérusite, anglésite, smithsonite, hémimorphite, etc.) présentent des surfaces hydrophiles et ne peuvent être flottés directement avec des collecteurs à base de xanthate. L'ajout de sulfure de sodium sulfure le minerai, permettant ainsi l'adsorption ultérieure des xanthates. Outre la sulfuration et l'activation, le sulfure de sodium assure également la dépression sélective, l'ajustement du pH de la pulpe et l'élimination des réactifs, ce qui en fait un réactif essentiel dans le traitement des minéraux de plomb-zinc oxydés.
I. Sulfuration et activation
- Mécanisme de réaction
Le sulfure de sodium s'hydrolyse dans l'eau pour générer des ions S²⁻ et HS⁻, qui réagissent avec les ions métalliques de surface sur les minéraux de plomb-zinc oxydés par dissolution-précipitation, formant un film de sulfure hydrophobe :
Cérusite :
PbCO₃ + 2HS⁻ → PbS + CO₂ + H₂O (réaction illustrative ; image de remplacement)
Smithsonite :
ZnCO₃ + 2HS⁻ → ZnS + CO₂ + H₂O (réaction illustrative ; image de remplacement)
Le film de PbS formé est dense et stable, adsorbant fermement le xanthate et conférant au plomb oxydé une flottabilité similaire à celle des sulfures. Le film de ZnS est lâche et sujet à l'oxydation et au détachement ; le sulfure de sodium seul est insuffisant pour la flottaison du zinc oxydé, qui nécessite une activation secondaire ultérieure avec des collecteurs d'amines.
- Valeur de l'application
Sans sulfure de sodium, la récupération globale du minerai de plomb-zinc oxydé est faible. Une sulfuration adéquate permet d'augmenter significativement la récupération du plomb. La sulfuration est une étape indispensable à la flottation du minerai oxydé. En pratique, on ajoute d'abord du sulfure de sodium pour la sulfuration, puis du xanthate pour la flottation sélective du plomb.
II. Dépression sélective
- Dépression des impuretés telles que la sphalérite et la pyrite
L'excès de S²⁻ dans la pâte recouvre les surfaces de la galène, de la sphalérite et de la pyrite, entravant l'adsorption du xanthate et produisant un effet dépresseur.
Lors de l'étape de flottation du plomb en vrac, un dosage modéré de sulfure de sodium est utilisé pour activer uniquement le plomb oxydé ; un excès diminue la concentration de plomb tout en diminuant fortement celle de la sphalérite primaire, permettant ainsi la séparation zinc-plomb.
Pour l'étape de flottation du zinc, les résidus de plomb doivent être soigneusement lavés afin de réduire la concentration résiduelle de sulfure de sodium et d'éliminer la dépression, avant d'utiliser des collecteurs d'amines pour récupérer le zinc. - Règles de dosage
Dosage insuffisant : film de sulfure mince et incomplet, faible récupération du plomb.
Dosage modéré : activation complète du plomb oxydé et dépression modérée de la sphalérite, séparation optimale.
Dosage excessif : un excès de S²⁻ diminue à la fois le plomb oxydé et la sphalérite, ce qui entraîne une chute brutale des taux de récupération du plomb et du zinc.
III. Conditionnement de la pulpe
- ajustement du pH
L'hydrolyse du sulfure de sodium produit une solution fortement alcaline, maintenant naturellement le pH de la pulpe dans la plage favorable de 8,5 à 11. L'environnement alcalin empêche la décomposition oxydative du film de sulfure, améliorant ainsi la stabilité de la sulfuration. - Contrôle Eh
Les ions sulfure réducteurs abaissent le potentiel d'oxydation de la pulpe, empêchant ainsi la désactivation oxydative du film de PbS. Pour les minerais fortement oxydés, un certain excès de sulfure de sodium doit être maintenu comme agent réducteur. - Précipitation d'ions de métaux lourds nocifs
Les ions Pb²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ et Fe³⁺ libres présents dans la pulpe activent de manière non sélective les minéraux de la gangue, ce qui réduit la sélectivité. Les ions S²⁻ précipitent ces ions sous forme de sulfures, éliminant ainsi les interférences et réduisant la consommation inutile de réactifs. - dispersion de boue
Les produits d'hydrolyse alcaline dispersent en douceur les fines particules visqueuses, atténuant ainsi le revêtement des surfaces minérales cibles par ces particules.
IV. Action dépressive/désorption
Lors de la production d'un concentré oxydé de plomb-zinc mixte, une grande quantité de sulfure de sodium peut être ajoutée à forte concentration. Les ions S²⁻ déplacent de manière compétitive le xanthate adsorbé sur les surfaces minérales, éliminant ainsi complètement le collecteur. Après lavage et remise en poudre, une sulfuration et une séparation par étapes sont appliquées pour résoudre les intercroissances plomb-zinc bloquées. Ce procédé est souvent utilisé dans les circuits de flottation complexes de minerais polymétalliques à mélanges d'oxygène et de sulfures.
V. Différences de comportement du sulfure de sodium sur les minéraux de plomb et de zinc
- Le plomb oxydé (cérusite) forme un film dense de PbS ; une quantité modérée de sulfure de sodium suffit pour une flottation stable ; seul un excès provoque une dépression. Convient à la flottation du plomb en vrac à base de xanthate.
- Le zinc oxydé (smithsonite) forme un film de ZnS peu compact ; le sulfure de sodium seul ne permet pas sa flottation. Le sulfure de sodium sert uniquement de prétraitement ; des collecteurs cationiques tels que l’octadécylamine ou la dodécylamine sont nécessaires. La présence de sulfure de sodium résiduel diminue fortement la flottation du zinc oxydé.
VI. Conseils clés en matière de pratiques industrielles
- Ajout fractionné : ajouter à la fois l’étape de broyage et la flottation grossière pour prolonger le temps de contact de sulfuration.
- Les résidus de flottation du plomb doivent être dilués et lavés pour réduire la teneur en sulfure de sodium résiduel avant la flottation du zinc.
- Pour les minerais fortement oxydés et riches en argile, combiner avec des agents réducteurs (poudre de fer) et des dispersants (hexamétaphosphate de sodium) pour stabiliser le film de sulfure.
Effets secondaires : génération de gaz toxique à l'œuf pourri (H₂S) – ventilation requise ; un excès de réactif augmente les coûts ; les niveaux de sulfure dans les eaux usées dépassent les limites.
Note particulière : le NaHS, s’il est utilisé, se décompose facilement.
Date de publication : 13 juillet 2026
