L’optimisation des essais de lixiviation du minerai oxydé cupro cobaltifère de la mine de Kamfundwa est réalisée grâce à la méthodologie de Taguchi. L’étude se concentre sur l’amélioration de la solubilisation du cuivre et du cobalt tout en réduisant la solubilisation du fer et la consommation d’acide.
CHAP IV PRESENTATION ET ANALYSE DES RESULTATS
IV.1. Introduction
Le présent chapitre expose les résultats obtenus après les différents essais de lixiviations réalisés, dont l’objectifs a été de rechercher les optimums de la lixiviation, de déterminer l’influence d’un facteur de catégorie sur la relation entre un second facteur et la réponse ainsi que de déterminer statistiquement les paramètres le plus significatifs sur le système étudié tout en maximisant le rendement de solubilisation du cuivre et du cobalt en minimisant la solubilisation du fer et la consommation d’acide.
Les essais de lixiviation ont été exécutés suivant le plan de taguchi et l’analyse des résultats par la méthode d’analyse de taguchi et l’analyse de la variance (ANOVA). Notre analyse portera sur :
- La valeur du signal/bruit et la valeur de delta fournit par l’analyse de taguchi (TAGUCHI) ;
- La valeur de F de Fisher (ANOVA) ;
- La valeur de P pour un risque égale à 0,05 (ANOVA) ;
IV.2. Résultats des essais de lixiviation et rapport Signal/Bruit
Ces essais ont été mener en variant 5 paramètres dont 4 ayants 4 niveaux de variations et 1 à 2 niveaux de variations. Les résultats sont donnés dans le tableau 7.
| Tableau 7: Résultats des essais de lixiviation et rapport Signal/Bruit | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Essais N° | Rendement de solubilisation Cu (%) | Rendement de solubilisation Co (%) | Solubilisation Fe (kg/t) | C.A.T. (Kg/t) | Rapport signal/bruit S/B Cu (max) (dB) | Rapport signal/bruit S/B Co (max) (dB) | Rapport signal/bruit S/B Fe (min) (dB) | Rapport signal/bruit S/B c.a.t (min) (dB) |
| 1 | 92,79 | 44,55 | 5,0 | 57,60 | 39,35 | 32,98 | -25,54 | -35,21 |
| 2 | 94,40 | 72,78 | 1,4 | 66,53 | 39,50 | 37,24 | -14,84 | -36,46 |
| 3 | 95,90 | 91,51 | 7,2 | 73,06 | 39,64 | 39,23 | -29,53 | -37,27 |
| 4 | 96,46 | 91,31 | 4,6 | 99,20 | 39,69 | 39,21 | -26,10 | -39,93 |
| 5 | 97,36 | 92,02 | 5,1 | 96,53 | 39,77 | 39,28 | -25,72 | -39,69 |
| 6 | 95,36 | 47,80 | 1,3 | 82,90 | 39,59 | 33,59 | -14,51 | -38,37 |
| 7 | 95,94 | 87,38 | 6,7 | 103,06 | 39,64 | 38,83 | -28,92 | -40,26 |
| 8 | 95,21 | 79,41 | 2,6 | 109,60 | 39,57 | 38,00 | -20,98 | -40,80 |
| 9 | 95,56 | 77,50 | 2,7 | 93,86 | 39,61 | 37,79 | -20,23 | -39,45 |
| 10 | 96,77 | 90,39 | 1,8 | 146,13 | 39,71 | 39,12 | -17,37 | -43,29 |
| 11 | 96,39 | 83,17 | 7,2 | 113,46 | 39,68 | 38,40 | -29,59 | -41,10 |
| 12 | 94,51 | 82,65 | 3,1 | 87,33 | 39,51 | 38,34 | -22,61 | -38,82 |
| 13 | 97,32 | 91,93 | 6,7 | 163,06 | 39,76 | 39,27 | -27,96 | -44,25 |
| 14 | 95,40 | 88,49 | 3,2 | 156,53 | 39,59 | 38,94 | -22,39 | -43,89 |
| 15 | 94,97 | 87,23 | 7,7 | 117,33 | 39,55 | 38,81 | -30,13 | -41,39 |
| 16 | 93,73 | 68,20 | 3,3 | 169,60 | 39,44 | 36,68 | -23,13 | -44,59 |
En se référant à l’échelle d’appréciation des valeurs de référence pour les caractéristiques hydro métallurgiques des alimentations et rejets des usines hydro (annexe), il ressort du tableau 7 que :
- Pour le cuivre : nous obtenons aux essais 3, 6, 7, 8, 9, et 14 un bon rendement de solubilisation, aux essais 4, 10 et 11 un rendement de solubilisation satisfaisant, aux essais 5 et 13 un rendement de solubilisation élevé ;
- Pour le cobalt : nous obtenons aux essais 3, 4, 13 un faible rendement de solubilisation cobalt et à l’essai 5 un bon rendement de solubilisation ;
- Pour le fer : nous obtenons un bon rendement de solubilisation aux essais 2, 6, 8, 9 et 10.
Il faut noter que la combinaison optimale des facteurs étudiés qui conduira à la réponse optimale ne sera déterminée qu’à l’issue de l’analyse de l’ensemble des résultats par la méthode d’analyse de taguchi et l’analyse de variance.
IV.3. Analyse des résultats par la méthode de taguchi
- Identifier à l’aide du rapport S/B moyen le meilleur niveau de chaque facteur et les paramètres optimum pour maximiser ou minimiser la réponse.
3.1. Analyse de Taguchi : Rendement de solubilisation du Cu (%) en fonction de l’acidité ; la granulométrie ; le réducteur ; le temps et la température.
- Préférer plus grand
| Tableau 8: Rapport Signal/Bruit préférer plus grand pour le rendement de solubilisation du cuivre | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Niveau | Acidité | Granulométrie | Fer II | Temps | Température |
| 1 | 39,54 | 39,62 | 39,51 | 39,52 | 39,55 |
| 2 | 39,64 | 39,60 | 39,58 | 39,63 | 39,65 |
| 3 | 39,63 | 39,63 | 39,60 | 39,64 | |
| 4 | 39,59 | 39,55 | 39,70 | 39,61 | |
| Delta | 0,10 | 0,08 | 0,19 | 0,12 | 0,11 |
| Rang | 4 | 5 | 1 | 2 | 3 |
[img_1]
Figure 9: Graphique des effets principaux pour rapport Signal/Bruits moyen pour le rendement de solubilisation du cuivre
En examinant le tableau 8 et la figure 9, nous en tirons les informations ci-après :
- Il ressort du tableau 8 que :
- Les optima pour le rendement de solubilisation du cuivre en fonction de l’acidité, de la granulométrie, du fer ferreux, du temps et de la température correspondent au niveau ci-après : , , , (les indices représentent les niveaux). Etant donnée que la plus grande valeur du rapport signal/bruit de chaque facteur nous donne la combinaison optimale, nous retenons les paramètres ci-après pour le rendement de solubilisation du cuivre : , , , ;
- Le fer ferreux a la plus grande valeur de delta et occupe le premier rang, c’est qui signifie que le réducteur a plus d’effet sur le rapport de signal/bruit, suivie du temps, la température, l’acidité et en dernier la granulométrie.
- Il ressort de la figure 9 que :
– En traçant la moyenne caractéristique pour chaque niveau de facteur, nous observons que les lignes qui relie les différents niveaux ne sont pas parallèle à l’axe des X c’est qui signifie qu’il existe bien des effets principaux ;
– Il indique que le fer ferreux a l’effet le plus important sur le rapport signal/bruit, en moyenne les essais expérimentaux avec le réducteur 4 ont des rapport signal/bruit élevé que le réducteur 3,2,1 et la granulométrie et le paramètre qui a le moins d’effets sur le rapport signal/bruit.
2.2. Analyse de Taguchi : Rendement de solubilisation du Co (%), en fonction de l’acidité ; la granulométrie ; le réducteur ; le temps et la température.
- Préférer plus grand
| Tableau 9: Rapport Signal/Bruit préférer plus grand pour le rendement de solubilisation du cobalt | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Niveau | Acidité | Granulométrie | Fer II | Temps | Température |
| 1 | 37,16 | 37,33 | 35,41 | 37,27 | 37,43 |
| 2 | 37,42 | 37,22 | 38,42 | 38,23 | 38,28 |
| 3 | 38,41 | 38,82 | 38,49 | 38,58 | |
| 4 | 38,42 | 38,06 | 39,11 | 37,35 | |
| Delta | 1,26 | 1,60 | 3,70 | 1,30 | 0,85 |
| Rang | 4 | 2 | 1 | 3 | 5 |
[img_2]
Figure 10: Graphique des effets principaux pour rapport Signal/Bruits moyen pour le rendement de solubilisation du cobalt
En examinant le tableau 9 et la figure 10, nous en tirons les informations ci-après :
- Il ressort du tableau 9 que :
- Les optima pour le rendement de solubilisation du cobalt en fonction de l’acidité, de la granulométrie, du fer ferreux, du temps et de la température correspondent au niveau ci-après : , , , . Etant donnée que la plus grande valeur du rapport signal/bruit de chaque facteur nous donne la combinaison optimale, nous retenons les paramètres ci-après pour le rendement de solubilisation du cobalt : , , , ;
- Le fer ferreux a la plus grande valeur de delta et occupe le premier rang, c’est qui signifie que le réducteur a plus d’effet sur le rapport de signal/bruit, suivie de la granulométrie, du temps, de l’acidité et de la température.
- Il ressort de la figure 10 que :
– En traçant la moyenne caractéristique pour chaque niveau de facteur, nous observons que les lignes qui relie les différents niveaux ne sont pas parallèle à l’axe des X c’est qui signifie qu’il existe bien des effets principaux ;
– Il indique que le réducteur a l’effet le plus important sur le rapport signal/bruit, en moyenne les essais expérimentaux avec le réducteur 4 ont des rapport signal/bruit élevé que le réducteur 3,2,1 et la température et le paramètre qui a le moins d’effets sur le rapport signal/bruit.
3. Analyse de Taguchi : Solubilisation du Fe en (kg/t) en fonction de l’acidité ; la granulométrie ; le réducteur ; le temps et la température.
- Préférer plus petit
| Tableau 10: Rapport Signal/Bruit préférer plus petit pour le rendement de solubilisation du fer | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Niveau | Acidité | Granulométrie | Fer II | Temps | Température |
| 1 | -11,791 | -13,360 | -10,980 | -12,653 | -10,430 |
| 2 | -10,319 | -5,095 | -11,114 | -11,132 | -12,590 |
| 3 | -10,240 | -17,147 | -11,072 | -11,723 | |
| 4 | -13,690 | -10,438 | -12,875 | -10,531 | |
| Delta | 3,451 | 12,051 | 1,895 | 2,122 | 2,159 |
| Rang | 2 | 1 | 5 | 4 | 3 |
[img_3]
Figure 11: Graphique des effets principaux pour rapport Signal/Bruits moyen pour le rendement de solubilisation du fer
En examinant le tableau 10 et la figure 11, nous en tirons les informations ci-après :
- Il ressort du tableau 10 que :
- Les optima retenus pour minimiser la solubilisation du fer en fonction de l’acidité, de la granulométrie, du fer ferreux, du temps et de la température correspondent au niveau ci-après : , , , . Etant donnée que la plus grande valeur du rapport signal/bruit de chaque facteur nous donne la combinaison optimale, nous retenons les paramètres ci-après pour la solubilisation du fer : , , , ;
- La granulométrie a la plus grande valeur de delta et occupe le premier rang, c’est qui signifie que c’est le facteur qui a le plus d’effet sur le rapport de signal/bruit, suivie de l’acidité, la température, le temps et le réducteur qui n’a presque pas d’effet.
- Il ressort de la figure 11 que :
– En traçant la moyenne caractéristique pour chaque niveau de facteur, nous observons que les lignes qui relie les différents niveaux ne sont pas parallèle à l’axe des X a une exception près c’est-à-dire que le niveau 1, 2 et 3 du réducteur n’ont presqu’aucun effet principal sur le rapport signal/bruit ;
– Il indique que la granulométrie a l’effet le plus important sur le rapport signal/bruit, en moyenne les essais expérimentaux avec la granulométrie 2 ont des rapport signal/bruit élevé que la granulométrie 4,3,1 et le réducteur et le paramètre qui a le moins d’effets sur le rapport signal/bruit.