Comment optimiser le traitement des minerais mixtes pour le cuivre et le cobalt ?

CHAPITRE II : TECHNIQUES DE TRAITEMENT DES MINERAIS MIXTES CUPROCOBALTIFERES

Introduction

En principe, le cuivre et le cobalt se rencontrent sous forme de minerais oxydés, sulfurés et/ ou mixtes (oxydés-sulfurés) dans le monde. En particulier, la République Démocratique du Congo, pays à vocation minière, dispose d’un sous-sol immensément riche qui lui vaut l’appellation de « scandale géologique ». Le Grand Katanga, située au Sud du pays est réputée pour ses nombreuses ressources. Les caractérisations de ces ressources indiquent que le cuivre et cobalt sont portés par des minéraux oxydés, sulfurés et mixtes oxydés-sulfurés dont les principaux sont repris dans le tableau ci-dessous, (Kanda, 2012).

Tableau 1. Minéraux valorisables et de gangue des gisements Katangais (Cailteux, 2005).

Les sociétés minières exploitent des gisements possédant une minéralisation sulfurée et une autre oxydée, entre les deux se situent une minéralisation mixte, c’est-à-dire une Minéralisation oxydée-sulfurée. Les minerais sulfurés sont généralement des gisements primaires se localisant en profondeur tandis que les minerais oxydés sont des gisements secondaires résultant de l’altération des sulfures en surface.

Avec l’exploitation minière continuelle, la plus part des gisements s’acheminent dans la minéralisation mixte oxydée- sulfurée, d’où la nécessité des exploitants de trouver les voies et moyens pour traiter les minerais mixtes. Et par définition, un minerai mixte est un minerai contenant les minéraux oxydés et sulfurés d’un ou de plusieurs élément(s) en proportion convenable (Kanda, 2012).

Techniques de traitement des minerais mixtes

Concentration ou enrichissement des minerais mixtes cuprocobaltières

La concentration ou l’enrichissement des minéraux utiles sous formes des concentrés est l’étape suivant celle de l’extraction des minerais dans le processus de l’exploitation minière. Divers méthodes de concentration existent, ce pendant la concentration par flottation est la technique de concentration la plus rependue.

Dans le cas échéant de minerais mixte Cuprocobaltifère traité par concentration, la technique de flottation est dite « flottation séquentielle » ou « flottation double par sulfuration

» qui consiste, dans un premier temps à extraire à l’aide des réactifs appropriés les minéraux sulfurés de la pulpe, ensuite de flotter les minéraux oxydés contenus dans la pulpe résiduelle après une sulfuration superficielle de ceux-ci qui, dès lors, se comportent à la flottation à peu près comme s’ils étaient constitués de sulfures. Notons qu’une partie du cobalt suit le cuivre dans le concentré. La flottation séquentielle donne soit un concentré mixte oxydé-sulfuré, soit un concentré sulfuré et un concentré oxydé, tous cuprocobaltières, qui seront acheminés vers un traitement thermique et/ou électrochimique approprié pour ces deux métaux valorisables (Bouchard, 2001).

• • • 1. Flottation à l’huile (Bulk out flottation)

Le principe de ce type de flottation est la formation d’un complexe léger recueilli à la surface du liquide en utilisant une grande quantité d’huile qui a pour rôle d’empêcher certains minéraux d’être mouillé par l’eau et les maintenir ainsi dans le complexe léger. Ce type de flottation est le plus ancien et il était déjà connu depuis l’antiquité (Bouchard, 2001).

• • • 1. Flottation pelliculaire (film ou skin flottation)

Elle consiste à amener doucement au contact de l’eau les divers minéraux qui se mouillent à des vitesses variables. Ce phénomène peut être exalté si ces minéraux sont entourés d’un film pellicule d’huile, qui se fixe préférentiellement sur des minéraux comme les sulfures par exemple vue que ceux-ci se mouillent généralement plus rapidement (Bouchard, 2001).

• • • 1. Flottation à la mousse (Froth flottation)

La principe est que dans une pulpe composée des solides fins et d’eau, on forme des agrégats stables entre des bulles d’air et un ou plusieurs solides choisis et on recueille ces agrégats dans une mousse à la surface de la pulpe.

Le plus souvent, les solides adhèrent aux bulles d’air grâce à l’intervention des réactifs chimiques particuliers, notamment les collecteurs qui sont capables de rendre sélectivement ces minéraux hydrophobes et aérophiles. (Bouchard, 2001)

Actuellement, les deux premiers types de flottation n’ont qu’une importance industrielle très restreinte, voire nulle, par contre, la flottation à la mousse qui date du début du 20ème siècle est un procédé capital depuis que l’exploitation intense des gisements des matières premières a entrainé l’épuisement progressif des gisements riches et obligé les ingénieurs à exploiter les gisements de plus en plus pauvres et complexes. (Blazy P., 1970).

Dans les lignes qui suivent nous ne parlerons que du mode de flottation en rapport avec notre travail qui est celui de la flottation à la mousse.

Il existe deux sortes de flottation à la mousse, à savoir :

• • • • 1. Flottation simple

Dans cette flottation, on obtient un concentré de faible poids et de teneur élevée en minéraux à valoriser qui sera d’utilité pour des opérations métallurgiques. A côté de celui – ci, un rejet généralement plus abondant dans lequel la teneur la plus faible en minéraux utiles est souhaitée et ce rejet sera stocké (E.K. et Masson, 1973).

• • • • 1. Flottation différentielle

La flottation différentielle, séquentielle ou chimique fait l’objet d’une séparation préférentielle entre minéraux utiles, qui conduit à obtenir outre le rejet appauvri en éléments valorisables, différents concentrés riches contenant respectivement divers minéraux à valoriser dont ils représentent les fractions. Cette flottation est appliquée sur les minerais complexes contenant plusieurs espèces minérales d’intérêt métallurgique (E.K. et Masson., 1973).

Questions Fréquemment Posées

Quelles sont les techniques de traitement des minerais mixtes cuprocobaltières?

Les techniques de traitement des minerais mixtes cuprocobaltières incluent la flottation séquentielle, la flottation à l’huile, la flottation pelliculaire et la flottation à la mousse.

Comment fonctionne la flottation séquentielle des minerais mixtes?

La flottation séquentielle consiste à extraire d’abord les minéraux sulfurés avec des réactifs appropriés, puis à flotter les minéraux oxydés contenus dans la pulpe résiduelle après une sulfuration superficielle.

Pourquoi est-il nécessaire de traiter les minerais mixtes dans l’exploitation minière?

Il est nécessaire de traiter les minerais mixtes en raison de l’épuisement des réserves d’oxydes et pour améliorer les performances métallurgiques des exploitations minières.