L’analyse comparative de la lixiviation révèle que la granulométrie influence significativement la cinétique d’extraction du cuivre. Avec un rendement atteignant 82,64% en seulement 120 minutes, cette étude offre des insights cruciaux pour optimiser les processus de récupération des métaux précieux.
CHAPITRE IV : PRESENTATION ET ANALYSE DES RESULTATS
IV-1. INTRODUCTION
Dans ce chapitre, nous présenterons les résultats obtenus lors de la caractérisation du minerai, et ceux obtenus aux cours des essais de lixiviation et leur analyse.
IV-2. CARACTERISATION DE L’ECHANTILLON
IV-2-1. Analyse chimique de l’échantillon
Les résultats de l’analyse chimique sont consignés dans le tableau IV-1.
Tableau IV- 1 : résultats de l’analyse chimique
| Tableau IV-1: résultats de l’analyse chimique | |
|---|---|
| Parameter/Criteria | Description/Value |
| Cuivre oxydé | 94.21% |
| Cuivre sulfuré | 5.7% |
| Cobalt | 0.21% |
L’examen des résultats du tableau IV-1 montre que l’échantillon analysé est un minerai cupro-cobaltifère ayant une teneur de 94.21% de cuivre oxydé et de 5.7% sulfuré tandis que celle du cobalt est relativement faible soit 0.21%.
IV-2-2. Caractérisation minéralogique
La caractérisation minéralogique a révélé la présence des minéraux suivants :
- Minéraux de valeurs
- Malachite : [Cu2CO3(OH)2]2 ;
- Pseudo malachite : Cu5(PO4)2(OH) 4 ;
- Chrysocole : CuSiO32H2O ;
- Chalcopyrite : CuFeS2 ;
- Hétérogénéité : aCoO.bCo2O3.H2O.
- Minéral de la gangue :
- Dolomie : CaCO3.MgCO3.
L’examen des résultats ci-dessus montre que notre échantillon est un minerai cupro- cobaltifère à gangue dolomitique. Et le cuivre y est sous forme de malachite, de pseudo malachite, de chrysocole et de chalcopyrite.
IV-2-3. Caractérisation granulométrique
Les résultats de la caractérisation granulométrique de notre échantillon sont donnés dans le Tableau IV-2 ci-dessous. L’analyse de ces résultats montre que près de 64% des particules minérales ont une dimension supérieure à 125µm.
Tableau IV- 2: Résultats de l’analyse granulométrique
| Tableau IV-2: Résultats de l’analyse granulométrique | |
|---|---|
| Parameter/Criteria | Description/Value |
| Particules > 125µm | 64% |
Figure IV- 1 : Courbe de la répartition granulométrique
Ouverture des tamis (µm)
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
repartition des passants cumulés (%)
IV-2-4. Résultats d’étude de broyabilité
L’étude de broyabilité s’avère indispensable pour pourvoir trouver les temps des broyages nécessaires pour avoir les différentes granulométries nécessaires pour la suite de notre travail.
Nous avons réalisé trois broyages aux temps de 5,10 et 15 minutes et en faisant un tamisage sur un tamis de 75µm. Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau IV-3 et l’illustration graphique sur la figure IV-2.
Tableau IV- 3 : Résultats de l’étude de broyabilité de l’échantillon
| Tableau IV-3: Résultats de l’étude de broyabilité de l’échantillon | |
|---|---|
| Parameter/Criteria | Description/Value |
| Temps de broyage | 5, 10, 15 minutes |
| Tamis utilisé | 75µm |
pourcentage passant (refus)
Figure IV- 2 : Courbe de l’évolution de passants et refus.
temps (min)
16
14
12
10
8
6
4
2
0
80
70
60
50
40
30
20
10
0
y = -0,0667×2 + 3,2667x + 53,833 R² = 0,9924
90
100
Poly. (% Passants Cumulé )
Refus cumulé(%)
% Passants Cumulé
L’examen des résultats de la figure IV-2 nous montre que pour avoir une granulométrie offrant sur un tamis de 75µm :
- 65% de passant et 35% de refus il faut broyer le minerai durant environ 4 minutes ;
- 70% de passant et 30% de refus il faut broyer le minerai durant environ 6minutes ;
- 75% de passant et 25% de refus il faut broyer le minerai durant 8 minutes ;
- 80% de passant et 20% de refus il faut broyer le minerai durant 10 minutes.
IV-3. RESULTATS DES ESSAIS DE LIXIVIATION
Les essais de lixiviation sont présentés dans cette partie, ils ont pour objectif de connaitre l’influence de la granulométrie sur la cinétique de lixiviation et par conséquent de connaitre la granulométrie qui donne un meilleur rendement de lixiviation.
Quatre granulométries ont été étudiées lors de ces essais afin de déterminer l’interaction entre la cinétique et la granulométrie du minerai provenant du gisement de Kibolwe. L’acide sulfurique à 98% de pureté, Le pH, le temps de séjour, la vitesse de rotation ainsi que le pourcentage des solides ont été maintenus constants mais nous avons effectué des prélèvements à après chaque 30 minute durant l’opération.
Les résultats des analyses des gâteaux sont représentés dans le tableau de l’annexe1.
IV-3-1. Essais de lixiviation
Quatre essais ont été effectués pour étudier l’influence de la granulométrie sur la cinétique de lixiviation. Les résultats de ces essais sont consignés dans les tableaux et illustrés aux figures ci-dessous, en premier des résultats individuels par granulométrie et en second lieu des résultats globaux.
IV-3-2. Essai de lixiviation avec 65 % de passant
Conditions opératoires :
- temps : 2heures ;
- pH : 1,5 ;
- vitesse d’agitation : 700 tr/min ;
- masse alimentée : 317,66 grammes ;
- volume d’eau : 882 ml ;
- volume d’acide : 21,1 ml ;
- teneur du cuivre dans cette granulométrie : 8.57%.
IV-3-2-1. Résultats de l’essai de lixiviation avec une granulométrie offrant 65% de passant
Les tableaux IV-5 et IV-6 et les figures IV-3 ; IV-4 et IV-5 présentent les résultats de l’essai réalisé avec 65% de passant sur tamis de 75µm.
Tableau IV- 4 : Résultats de lixiviation avec 65% de passant
| Tableau IV-4: Résultats de lixiviation avec 65% de passant | |
|---|---|
| Parameter/Criteria | Description/Value |
| Granulométrie | 65% passant sur 75µm |
Tableau IV- 5 : Variation de la vitesse d’extraction
0 0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
Temps en minutes
5
10
15
17,91
20
20,80
20,40
20,34
25
Concentration du Cu en g L-1
| Tableau IV-5: Variation de la vitesse d’extraction | |
|---|---|
| Parameter/Criteria | Description/Value |
| Concentration Cu | 17.91-20.80 g/L |
Figure IV- 3 : Courbe d’évolution exprimant la cinétique de lixiviation du cuivre avec 65% de passant
Figure IV- 4 : Courbe d’évolution du rendement de lixiviation avec 65% de passant
140
120
100
80
60
Temps (min)
40
20
0
74
74,75
76
75,39
77,69
86
84
82
80
78
87,48
90
88
Temps en min
-0,1
140
120
100
80
60
40
20
0
0
0,013
0,002
0,1
0,2
0,081
0,3
0,4
0,597
0,5
0,6
0,7
Vitesse d’extraction en g L-1 min-1
Rendement de lixiviation en %
Figure IV- 5 : Courbe de la variation de la vitesse de mise en solution du cuivre
L’analyse des résultats des tableau IV-5 ; IV-6et des Figures IV-3, IV-4 et IV-5 nous montre que la cinétique de mise en solution varie avec le temps, elle est relativement grande dans les 30 premières minutes et diminuent au fur et à mesure que l’opération continue ; soit avec une mise en solution de 17.9 g/L de cuivre durant les 30 premières minutes, tandis qu’à 60 minutes la concentration du cuivre dans la solution est de 20.34 g/L sois 2.44 g/L de cuivre seulement sont passées en solution durant la deuxième demi-heure de l’opération, durant la troisième demi-heure seulement 0.06 g/L de cuivre sont passés en solution et la quatrième demi-heure seul 0.40 g/L sont passés en solution ce qui nous a permis d’atteindre un total de 20.80 g/l à deux heures de lixiviation.
Ce qui nous permet d’affirmer qu’avec une granulométrie offrant 65% de passant de notre minerai sur un tamis de 75µm la cinétique de lixiviation est relativement grande durant les 30 premières minutes et elle diminue avec le temps et tend à devenir statique. Cette décroissance peut s’expliquer par la diminution du cuivre soluble dans notre réacteur. Le rendement de mise en solution quant à lui augmente avec le temps, il part de 74.75% à 30 minutes et augmente jusqu’à atteindre 87.48% à 2heures de notre opération.
Tout comme la cinétique la vitesse diminue avec le temps elle part de 0.597 g.L-1.min-1 durant les 30 premières minutes à 0.013 g.L-1.min-1 durant la quatrième demi-heure elle est aussi fonction de la quantité du cuivre mis en solution et du temps.
IV-3-3. Essai de lixiviation avec 70 % de passant
Conditions opératoires :
- Temps : 2heures ;
- pH : 1,5 ;
- vitesse d’agitation : 700 tr/min ;
- masse alimentée : 317,66 grammes ;
- volume d’eau : 882 ml ;
- volume d’acide : 27 ml ;
- teneur du Cuivre dans cette granulométrie : 8.799%.
IV-3-3-1. Résultats de l’essai de lixiviation avec une granulométrie offrant 70% de passant
Les tableaux IV-7 ; IV-8 présente les résultats de l’essai réalisé avec 70% de passant sur tamis de 75µm lesquels sont représentés dans les Figures IV-6, IV-7 et IV-8 successivement celle de l’évolution de la cinétique d’extraction, celle du rendement de lixiviation et celle de la vitesse de mise en solution.
Tableau IV- 6: Résultats de lixiviation avec 70% de passant
| Tableau IV-6: Résultats de lixiviation avec 70% de passant | |
|---|---|
| Parameter/Criteria | Description/Value |
| Granulométrie | 70% passant sur 75µm |
Tableau IV- 7 : Variation de la vitesse d’extraction
140
120
100
80
60
temps en min
40
20
0 0
0
5
10
15
18,2337
20,4745
20
22,7728
24,8796
25
30
Concentration du Cu en g L-1
| Tableau IV-7: Variation de la vitesse d’extraction | |
|---|---|
| Parameter/Criteria | Description/Value |
| Concentration Cu | 18.23-24.87 g/L |
Figure IV- 6 : Courbe d’évolution exprimant la cinétique de lixiviation du cuivre avec 70% de passant
Figure IV- 7: Courbe d’évolution du rendement de lixiviation avec 70% de passant
0 20 40 60 80 100 120 140
Temps en minutes
74,30543244
79,46675759
81,90288669
82,64120923
84
83
82
81
80
79
78
77
76
75
74
73
Temps en min
140
120
100
80
60
40
20
0
0
0,070
0,077
0,3
0,2
0,1
0,075
0,4
0,608
0,7
0,6
0,5
Vitesse d’extractionen g L min
-1 -1
Rendement de lixiviationen %
Figure IV- 8: Courbe de la variation de la vitesse de mise en solution du cuivre avec 70% de passant
L’analyse des résultats des tableaux IV-6 ; IV-7 et des figures IV-6 ; IV-7 ; IV-8 nous montre que comme pour le cas précédent la mise en solution est grande dans les 30 premières minutes et elle décroit en fonction du temps à la seule différence que les concentrations du cuivre misent en solution sont supérieures à celles eut avec la granulométrie offrant 65% de passant respectivement 18.23g/L à 30 minutes, 20.47 g/L à 60 minutes, 22.77 g/L à 90 minutes et 24.87 g/L à 120 minutes.
Tandis que son rendement est inférieur à celui du cas précédent et part de 74.30% à 30 minutes et atteint 82.64% à la fin de l’opération sois à deux heures. La vitesse d’extraction quant à elle est de 0.608 g.L-1min-1durant la première demi- heure et reste à peu près constant durant le reste de l’opération soit à 0.07 g.L-1min-1.
Questions Fréquemment Posées
Quelle est l’influence de la granulométrie sur la lixiviation du cuivre à Kibolwe ?
Les essais de lixiviation ont pour objectif de connaître l’influence de la granulométrie sur la cinétique de lixiviation et de déterminer la granulométrie qui donne un meilleur rendement de lixiviation.
Quels sont les résultats de l’analyse chimique du minerai de Kibolwe ?
L’échantillon analysé est un minerai cupro-cobaltifère ayant une teneur de 94.21% de cuivre oxydé, 5.7% de cuivre sulfuré et 0.21% de cobalt.
Comment la caractérisation granulométrique a-t-elle été réalisée ?
La caractérisation granulométrique a révélé que près de 64% des particules minérales ont une dimension supérieure à 125µm.
Quel rendement de lixiviation a été obtenu lors des essais ?
Les meilleurs résultats montrent une extraction de 24,8796 g/L de cuivre en 120 minutes avec un rendement de lixiviation de 82,64%.