Comprendre la filtration › 5. Les procédés par secteur

CHAPITRE 5.3

Kaolin, talc et carbonates

Les minéraux industriels préparés en voie humide passent par l'eau pour être lavés, triés et purifiés. Il faut ensuite retirer cette eau. La filtration se trouve au point où l'eau coûte le plus cher : juste avant le séchage thermique.

Nicolas Ract · lecture 7 min · octobre 2026

Où se trouve la séparation dans le procédé

Le kaolin

Le kaolin peut être préparé par voie sèche ou par voie humide. La voie sèche est plus simple, mais donne un produit de moindre qualité ; la voie humide est très utilisée pour le kaolin destiné au papier [1]. Elle enchaîne :

• la mise en suspension du minerai dans l'eau (délitage) ;
• la classification en fractions grossière et fine, par centrifugeuses, hydrocyclones ou hydroséparateurs ;
• l'affinage, par des méthodes physiques, magnétiques ou chimiques, par exemple une lixiviation à l'acide sulfurique suivie de l'ajout d'un réducteur ;
• la filtration et la déshydratation, par filtre-presse, centrifugeuse, filtre rotatif sous vide ou filtre à tubes ;
• le séchage, facultatif, en sécheur à tablier, rotatif ou par atomisation, et parfois la calcination [1].

Les pertes au lavage et à la classification peuvent atteindre 30 à 40 % du minerai [1]. Ces fractions secondaires sont stockées en bassins ou, selon un exemple publié, déshydratées sur filtres-presses à chambres, granulées puis séchées sur sécheur à bande pour être valorisées, avec une humidité de l'ordre de 12 % pour les granulés de kaolin de charge [3].

Le talc

Le talc est principalement traité à sec : concassage, broyage, classification à l'air. Les fines peuvent toutefois passer par une table à secousses puis une flottation pour éliminer des minéraux indésirables ; la suspension de talc obtenue est alors déshydratée et filtrée avant un séchage éclair [2].

Les carbonates de calcium

Repères généraux : le carbonate de calcium naturel destiné au papier, aux peintures ou aux plastiques est souvent broyé finement en voie humide et livré sous forme de suspension concentrée ; une partie de la production est filtrée puis séchée pour être livrée en poudre. Les constructeurs de filtres-tours citent d'ailleurs le carbonate de calcium et les minéraux industriels parmi leurs applications [4].

Les équipements

• Les filtres-presses à chambres et à membranes : les plus courants pour obtenir un gâteau compact (voir les chapitres 2.1 et 2.2). Le pressage par membrane améliore la siccité à la fin du cycle.
• Les filtres-tours : repères généraux, des plateaux horizontaux empilés, parcourus par une toile continue, avec pressage par membrane ; ils fonctionnent en automatique à cadence élevée, et un lavage haute pression de la toile à chaque cycle y est courant (voir le chapitre 4.4). Une fiche de constructeur annonce une pression de service jusqu'à 1,6 MPa [4] (voir le chapitre 2.5).
• Les filtres rotatifs sous vide [1], qui travaillent en continu ; repères généraux, ils conviennent quand la siccité visée est moins poussée (voir aussi les filtres à disques au chapitre 2.4).
• Les filtres à tubes, cités parmi les équipements de déshydratation du kaolin [1] ; repères généraux, ils pressent la suspension à haute pression contre un média tubulaire.

Ce qui use ou colmate les toiles

• L'abrasion : les particules minérales, surtout lorsqu'il reste du quartz ou d'autres impuretés dures, usent la toile aux zones de fort débit (col d'alimentation, bords) et au contact des plateaux (voir le chapitre 4.2). Repères généraux : les carbonates et le talc sont des minéraux tendres ; c'est surtout la vitesse de la suspension et les impuretés qui usent.
• Les particules très fines : les produits les plus nobles sont aussi les plus fins, de l'ordre du micromètre. Ils pénètrent dans le tissu et le colmatent (voir le chapitre 4.4).
• Les additifs du procédé : expérience de terrain, les dispersants ajoutés pour maintenir la suspension fluide, ou les réactifs de flottation, peuvent modifier la filtrabilité et favoriser l'encrassement.
• Les lavages fréquents : sur les filtres-tours, la toile est lavée à chaque cycle ; mal réglées, les buses usent le tissu.
• La flexion répétée : sur un filtre-tour, la toile continue avance et se plie à chaque cycle ; sa tenue mécanique compte autant que sa perméabilité.

Ce qui compte pour l'exploitant

• La siccité du gâteau : tout ce qui reste d'eau dans le gâteau doit être évaporé au sécheur. La filtration mécanique retire l'eau à un coût bien plus faible que le séchage thermique (voir le chapitre 1.2).
• La pureté et la blancheur du produit : une toile qui relâche des fibres, ou un filtrat qui retourne chargé dans le procédé, peuvent dégrader la qualité.
• Le débit : la filtration est souvent le goulot d'étranglement entre l'atelier humide et le sécheur.
• La pureté du filtrat : il est généralement recyclé dans le procédé ; un filtrat chargé renvoie des fines en tête de circuit.
• Le décollement : un gâteau qui colle rallonge les cycles et oblige à des interventions manuelles.

Les indicateurs à suivre

Le cas type « Minéraux ou boues industrielles » du chapitre 4.5 donne la trame. En pratique :

• Unité de durée de vie : les tonnes sèches filtrées, ou les cycles sur un filtre-tour.
• Par poste ou par jour : la siccité du gâteau mesurée par le site, la durée de cycle, la turbidité du filtrat.
• Au sécheur : la consommation d'énergie rapportée à la tonne de produit sec. C'est elle qui traduit en euros un écart de siccité.
• Par toile : la position et la nature du défaut (usure localisée ou colmatage général), pour séparer les causes mécaniques des causes de procédé.

Choisir le média : points d'attention

• Rétention adaptée à la granulométrie : une toile trop ouverte laisse passer les fines dans le filtrat ; trop fermée, elle colmate (voir le chapitre 3.3).
• Surface lisse pour le décollement : monofilament, satin ou calandrage selon les cas (voir le chapitre 3.2).
• Résistance à l'abrasion et à la flexion, en particulier sur filtre-tour à toile continue.
• Fibre : la chimie du procédé est en général peu agressive, mais une étape de lixiviation acide ou un lavage chimique imposent de vérifier la compatibilité (voir le chapitre 3.1).
• Juger au coût par tonne : une toile plus chère qui gagne un point de siccité peut se payer au sécheur (voir le chapitre 6.3), à condition de le vérifier par un essai (voir le chapitre 6.2).