Les stratégies de mise en œuvre pour réduire les émissions de gaz à effet de serre dans l’usine hydrométallurgique SOMIKA révèlent un potentiel de réduction de 20,87 %. Cette recherche met en lumière des solutions innovantes face à un défi environnemental crucial, avec des implications significatives pour l’industrie.
Section de lixiviation, CCD ET HBF:
Section de lixiviation, CCD ET HBF
Cette section regroupe les opérations suivantes : une lixiviation acide réductrice suivie d’une décantation à contre-courant couplé aux filtres à bande horizontal.
Sous-section lixiviation
Objectif et description du Process
La lixiviation acide a pour objectif de dissoudre sélectivement le cuivre et le cobalt présents dans la pulpe au moyen d’un lixiviat acide.
La pulpe issue du décanteur (HRT-1) est envoyée au premier réacteur de lixiviation via deux pompes couplées au réacteurs 410 qui est disposée en cascade avec 7 autres réacteurs de lixiviation muni d’un agitateur dont les 4 premiers sont d’une capacité de 150 m3 et 4 autres d’une capacité de 100 m3.
Notons par ailleurs que cette disposition en cascade des tanks de lixiviation permet une alimentation par débordement en partant du tank 410 qui alimente le 411 jusqu’au 413 ensuite par l’intermédiaire de deux pompes couplées au réacteur 413, nous alimentons le 414 qui à son tour alimente par débordement le 415 ainsi de suite jusqu’au 417.
Cette section dispose au total de 8 réacteurs agités de lixiviation ; il y est réalisé une lixiviation à l’acide qui provient d’un tank de stockage et du méta bisulfite de sodium SMBS (Na2S2O5) préparé en raison de 20% de SMBS et 80% d’eau, qui assure la réduction du Cobalt trivalent Co3+ en Cobalt bivalent Co2+ qui est facilement lixiviable.
Rections chimiques principales
– 𝐶𝑢𝑂+𝐻2SO4 →𝐶uSO4+𝐻2O (III.1)
– 𝐶𝑜𝑂 + 𝐻2SO4 →𝐶𝑜𝑆𝑂4 + 𝐻2O (III.2)
– 𝐶𝑜2O3+𝑁𝑎2S2O5 + 𝐻2SO4→2 𝐶𝑜𝑆𝑂4 +𝑁𝑎2SO4 + 𝐻2O (III.3)
III.5.4.2 Décantation à contre-courant et Filtration
La lixiviation par agitation donne une liqueur PLS contenant une quantité substantielle de solides en suspension d’où la nécessité de procédé à une décantation visant à éliminer les particules solides dans la liqueur PLS se déroulant dans une série de décanteurs à contre- courant et une filtration sur les filtres à bande horizontale (HBF).
Section d’extraction et électrolyse d’extraction:
Section d’extraction et électrolyse d’extraction
La production du cuivre cathodique requiert des méthodes de purification de la solution LG PLS avant d’atteindre le résultat escompté. C’est de cette manière que la section effectue en son sein l’extraction par solvant et l’électrolyse d’extraction.
Extraction par solvant (SX):
Extraction par solvant (SX)
Objectifs de la section
Les objectifs de la section SX de cuivre se résument en une purification, une concentration et une conversion qui consiste en un changement de la matrice.
Le but de l’extraction par solvant est de purifier et concentrer le cuivre contenu dans la solution imprégnante d’une manière sélective dans une autre solution aqueuse. Cette section comprend trois circuits à savoir : le circuit SX HG, le circuit SX LG et le circuit SX Cobalt.
Ces trois circuits sont quasiment identiques à la seule différence que le circuit SX HG traite l’HG PLS et renvoie son raffinat à la lixiviation alors que les deux autres circuits SX LG et SX Co traite du LG PLS.
Une partie du raffinat est renvoyée au niveau de la section de lixiviation et une autre partie constitue l’alimentation de la section de décobaltage.
Apres extraction, les phases aqueuses chargées provenant des trois circuits SX mises ensemble constituent l’électrolyte chargé qui alimente la salle d’électrolyse d’extraction
Le principe d’extraction et de stripage s’effectue selon la réaction :
2R – H + CuSO4 ⇌ R2Cu + H2SO4 (III.4)
Electrolyse d’extraction
L’objectif poursuivi dans cette section est la récupération du cuivre contenu dans la solution d’électrolyte chargé PE et de le déposer sur des cathodes.
SOMIKA possède une salle d’électrolyse divisé en deux parties dont EW1 et EW2. EW1 comprend 60 cellules dont 10 cellules pour le polissage (scavange cells) où s’effectue un nettoyage en vue d’éliminer la phase organique entrainée jusqu’à l’électrolyse et 50 cellules pour la section commerciale.
Chaque cellule contient 36 cathodes et 37 anodes (parce que les cathodes doivent toujours être entre 2 anodes pour que la déposition se fasse sur les deux faces).
Après le polissage, l’électrolyte est pompé vers un bassin A, le tank house, avant l’alimentation à la section commerciale. Dans ce compartiment, l’électrolyte issu du polissage est mélangé à l’électrolyte épuisé de la salle d’électrolyse (Cu Se) pour le réglage de la concentration et l’acidité. Il est constitué de 180 g/l d’acide sulfurique contenant une teneur en cuivre de 35 à 55 g/l.
Les électrodes utilisées présentent les caractéristiques suivantes :
- Les cathodes sont des feuilles d’aciers inoxydables de dimension 1,20 x 90 m ;
- Les anodes sont en plomb ; la distance anode – cathode est de 5 cm ; plongeant dans une des cuves de capacité de 7 kl.
A l’anode se passe l’oxydation :
2H2O→4𝐻++𝑂2+4𝑒– 𝐹𝑒2+→𝐹𝑒3++𝑒– (III.5)
La cathode est le siège de la réduction :
𝐶𝑢2++2𝑒–→𝐶𝑢 (III.6)
𝐹𝑒3++𝑒–→𝐹𝑒2+ (III.7)
Le débit d’entrée à la section de polissage est de 90 à 100 m3/h (il est dicté par la section d’extraction par solvant) ; pendant que celui alimentant la section commerciale est repartie en deux de la manière suivante :
- De 11 eme – 30 eme cellules : un débit de 150 m3/h
- De 31 eme – 60 eme cellules : un débit de 216 m3/h
Section des hydroxydes de Cobalt:
Section des hydroxydes de Cobalt
Cette section s’occupe de la production des concentrés de cobalt sous forme d’hydroxydes à partir du raffinat Low Grade et Co venant de SX, en éliminant d’abord les impuretés dont le fer, le cuivre résiduel, le manganèse et l’aluminium, par précipitation sélective.
Cette purification se fait en deux étapes : la neutralisation déferrage en utilisant la chaux éteinte produite à base de la castine à la section cobalt.
Neutralisation-déferrage
Dans cette section on vise à neutraliser l’acide et éliminer le fer, l’aluminium et autres sous forme des composés insolubles par ajout d’un agent précipitant dans le raffinat Low Grade et Cobalt issu de l’extraction par solvant suivant la réaction :
𝑭𝒆2(𝑺𝑶4)3+𝟑𝑪𝒂(𝑶𝑯)2→𝟐𝑭𝒆(𝑶𝑯)3+𝟑𝑪𝒂𝑺𝑶4 (III.8)
Dans cette section, le raffinat provenant de SX passe par une série de 5 réacteurs ouvert, dont le premier est le 501, qui communique par débordement, d’une capacité de 50 m3 chacun et chacun deux avec ses paramètres de consignes.
Le paramètre important reste le pH et il est réglé par ajout de chaux préparée à partir de la castine dans 2 réacteurs de 25 m3 chacun. Outre le lait de chaux, la section utilise de l’air provenant d’un compresseur et est alimenté dans les quatre premiers réacteurs dans le but de pourvoir oxyder le Fe2+ en Fe3+ qui précipite sous une forme insoluble.
III.5.6.2 Décobaltage
Le décobaltage comme le déferrage se déroule en deux étapes dans huit réacteurs ouverts dont chacun avec ses paramètres de consigne. Le but du décobaltage est d’extraire le cobalt de la Solution en le précipitant sous forme d’hydrates et éliminer le Mg, le Mn et autres impuretés ayant le même pH de précipitation que le cobalt (Kahet 2020).
Questions Fréquemment Posées
Quels sont les objectifs de la section de lixiviation dans l’usine SOMIKA?
La lixiviation acide a pour objectif de dissoudre sélectivement le cuivre et le cobalt présents dans la pulpe au moyen d’un lixiviat acide.
Comment fonctionne le processus d’extraction par solvant dans l’usine SOMIKA?
Le but de l’extraction par solvant est de purifier et concentrer le cuivre contenu dans la solution imprégnante d’une manière sélective dans une autre solution aqueuse.
Quelles sont les principales réactions chimiques lors de la lixiviation à l’acide?
Les principales réactions chimiques incluent CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O et CoO + H2SO4 → CoSO4 + H2O.