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Quelles stratégies d’implémentation pour optimiser la lixiviation du cuivre ?

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🏫 ECOLE SUPERIEURE DES INGENIEURS INDUSTRIELS - Département de Génie des procédés
📅 Mémoire de fin de cycle en vue de l'obtention du diplôme de Bachelier - Février 2022
🎓 Auteur·trice·s
UMBA KINDA Daniel
UMBA KINDA Daniel

Les stratégies d’implémentation de lixiviation révèlent des résultats surprenants sur l’influence de la granulométrie dans l’extraction du cuivre. Avec un rendement atteignant 82,64% en seulement 120 minutes, cette étude offre des perspectives cruciales pour optimiser les procédés de lixiviation en milieu acide.


IV-3-3. Essai de lixiviation avec 75 % 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 : 34.7 ml ;
  • teneur du Cuivre dans cette granulométrie : 8.9583%.

IV-3-3-1. Résultats de l’essai de lixiviation avec une granulométrie offrant 75% de passant

Les tableaux IV-9 ; IV-10 et les figures IV-9 ; IV-10 et IV-11 ci-dessous présentent les résultats obtenus au court et après de cet essai.

Tableau IV- 8: Résultats de lixiviation avec 75% de passant

Temps (min)

30

60

90

120

Rendement de lixiviation (%)

67.107933

70.465443

72.809629

74.989116

Cuivre mis en solution (g/L)

20,4849

20,6074

21,6577

22.3071

solubilisation

69,0003323

Tableau IV- 9 : Variation de la vitesse d’extraction

Variation du temps en min

De 0 à 30

De 30 à 60

De 60 à 90

De 90 à 120

Vitesse d’extraction en g.L-1.min-1

0,68283

0,00408

0,03501

0,02165

Concentration Cu en g/L

20,484

9

20,6074

21,657

7

22,3071

Figure IV- 9 : Courbe d’évolution de la cinétique de lixiviation du cuivre avec 75% de passant

25

20

15

10

5

0

0

20

40

60

Temps en min

80

100

120

140

140

120

100

80

60

Temps en min

40

20

0

66

67,1079

70

69

68

67

70,4654

72

71

72,8096

74

73

74,9891

76

75

Rendement de lixiviation en %

Figure IV- 10 : Courbe d’évolution du rendement de lixiviation avec 75% de passant

Figure IV- 11 : Courbe de la variation de la vitesse de mise en solution du cuivre avec 75% de passant

Temps en min

-0,1

140

120

100

80

60

40

20

0

0,03501

0,02165

0,3

0,2

0,1

0,00408

0,4

0,68283

0,8

0,7

0,6

0,5

Vitesse d’extraction en g L-1min-1

L’analyse des résultats des tableaux IV-8 ;IV-9 et des figures IV-9 ; IV-10 et IV-11 ci-dessus nous montre que durant le 30 premières minutes la cinétique de lixiviation soit

1. g/L à cet instant et elle décroit avec le temps sois 20.60 g/L à 60 minutes, 21.65 g/L à 90 minutes et 22.30 g/L à la fin de l’opération soit à 120 minute nous pouvons expliquer cette décroissance par le fait que plus l’opération continue plus le cuivre sous forme soluble diminue dans notre minerai alimenté et ceci peut continuer jusqu’à ce que la cinétique deviennent constante après un temps donné et le rendement durant cet essai a varié de 67.10% à 30 minutes, 70,46 à 60 minutes, 72,80 minutes et atteint 74.98% à la fin de l’essai.

Tout comme le montre la courbe de la Figure IV-12 la vitesse de mise en solution est grande durant les trente premières minutes sois 0.682 g L-1min-1 et décroit considérablement durant le reste de l’opération soit 0,00408 g L-1 min-1 durant la deuxième demi-heure, 0,03501 g L-1min-1 durant la troisième demi-heure et atteint les 0,02165 g L-1min-1 durant la quatrième demi- heure.

IV-3-4. Essai de lixiviation avec 80 % 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 : 25,1 ml ;
  • teneur du Cuivre dans cette granulométrie : 9.32%.

IV-3-4-1. Résultats de l’essai de lixiviation avec une granulométrie offrant 80% de passant

Les résultats de l’essai effectué avec 80% de passant sont présentés dans les Tableaux IV-11 ; IV-12 et les Figures IV-12 ; IV-13 et IV-14.

Tableau IV- 10 : résultats de lixiviation avec 80% de passant

Temps en min

30

60

90

120

Evolution du Rendement en %

71,8591201

77,0359978

77,9143240

81,3666845

Cuivre mis en solution (g/L)

19,8052

21,8432

22,9835

24,5528

solubilisation

80,1452826

Tableau IV- 11 : Variation de la vitesse d’extraction

30

25

20

15

10

5

0 0

0

20

40

60

80

100

120

140

Temps en min

Concentration du Cuivre en g/L

Variation du temps en min

De 0 à 30

De 30 à 60

De 60 à 90

De 90 à 120

Vitesse d’extraction en g.L-1.min-1

0,660

0,068

0,038

0,052

19,8052

21,8432

22,9

835

24,5528

Figure IV- 12 : Courbe d’évolution de la cinétique de lixiviation du cuivre avec 80% de passant

Figure IV- 13 : Courbe d’évolution du rendement de lixiviation avec 80% de passant

Temps en min

140

120

100

80

60

40

20

0

70

71,85912017

72

74

76

77,03599785

77,91432403

78

80

81,36668455

82

Temps en min

140

120

100

80

60

40

20

0

0

0,052

0,038

0,2

0,1

0,068

0,4

0,3

0,660

0,7

0,6

0,5

Vitesse d’extraction en g/L min

Rendement de lixiviation en %

Figure IV- 14 : Courbe de la variation de la vitesse de mise en solution du cuivre avec 80% de passant

L’analyse des résultats des Tableaux IV-11 ; IV-12et des Figures IV-12 ; IV-13 et IV- 14 nous montres que la cinétique de lixiviation varie de manière croissante et décroissante à des temps différents ce qui peut s’expliquer par le fait que la variation de la concentration du cuivre dans la solution de lixiviation évolue en fonction du temps.

Durant les 30 premières minutes on a pu extraire 19.8 g/L de cuivre, 2.038 g/L durant la deuxième demi-heure, 1.1403 g/L durant la troisième demi-heure et 1.5693 g/L. le rendement quant à lui contrairement à la cinétique ne varie que de manière croissante soit 71.85% après la première demi-heure, 77.03% après la deuxième, 77.91 après la troisième et 81.36% après la dernière demi-heure de notre essai.

Tout comme la cinétique la vitesse d’extraction croit durant les 30 premières minutes soit avec une vitesse d’extraction d’environ 0.660 g L-1min-1 ; durant la deuxième demi-heure elle décroit jusqu’à atteindre 0.068 g L-1min-1 ; durant la troisième demi-heure elle atteint les 0.038g.L-1min-1et durant la dernière demi-heure de notre essai elle croit encore de peu par rapport à celle de la troisième demi-heure et atteint les 0.052 g L-1min-1.

IV-4. RESULTATS DES QUATRE ESSAIS

Tableau IV- 12 : variation de la concentration en fonction du temps

Granulométrie (%passant sur un tamis de 75µm)

Concentration du cuivre en g/L

Temps de prélèvement (min)

30

60

90

120

65%

17,91

20,35

20,41

20,81

70%

18,2337

20,4745

22,7728

24,8796

75%

20,4849

20,6074

21,6577

21,6577

80%

19,8052

21,8432

22,9835

24,5528

Tableau IV- 13 : Résultats du rendement de lixiviation en fonction du temps

Granulométrie (%passant sur un tamis de 75µm)

Rendement de lixiviation (%)

Temps de prélèvement (min)

30

60

90

120

65%

74,75

75,39

77,69

87,48

70%

74,30

79,46

81,90

82,64

75%

67.10

70.46

72.80

74.98

80%

72,39

77,47

78,33

81.36

Tableau IV- 14 : variation des vitesses de quatre essais

Temps en minutes

140

120

100

80

60

40

20

0

0

5

Courbe cinétique avec 65%

de passant

Courbe cinétique avec 70% de passant

Courbe cinétique avec 75% de passant

Courbe cinétique avec 80% de passant

10

15

24,8796

24,5528

22,3071

20,81

25

20

30

Granulométrie (%passant sur un tamis de 75µm)

Vitesse d’extraction en g.L-1.min-1

Variation du temps de prélèvement (min)

De 0 à 30

De 30 à 60

De 60 à 90

De 90 à 120

65%

0,597

0,081

0,002

0,013

70%

0,608

0,075

0,077

0,070

75%

0,68283

0,00408

0,03501

0,02165

80%

0,660

0,068

0,038

0,052

Figure IV- 15 : courbes cinétiques des quatre essais

Concentration en g/L

Figure IV- 16 : courbe d’évolution des rendements des 4 essais

Temps en %

140

120

100

80

60

40

20

0

60,00

Rendement avec 65% de passant Rendement avec 70% de passant Rendement avec 75% de passant Rendement avec 80% de passant

80,00

70,00

90,00

100,00

Temps en minutes

-0,1

140

120

100

80

60

40

20

0

0,1

0

Variationde la vitesse

avec 65% de passant Variationde la vitesse avec 70% de passant

Variationde la vitesse avec 75% de passant

Variationde la vitesse avec 80% de passant

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

Vitesse d’extraction en g.L-1.min-1

Rendement de lixiviation en %

Figure IV- 17 : courbes des Variations de lixiviation des vitesses d’extraction

Durant les essais cinétiques nous avons constatés que durant les premières demi- heures des quatre essais la granulométrie ayant 75% a donné le meilleur résultat, soit 20.4849g/L de cuivre, suivi de celle ayant 80% de passant 19.8052g/L de cuivre, et pour la granulométrie ayant 70% de passant 18.2337 g/L de cuivre et enfin la granulométrie ayant 65% de passant a fait passer en solution 17.91 g/L de cuivre ; et la cinétique de lixiviation a varié comme le montre le tableau IV-9 et la figure

IV-15 jusqu’à atteindre à la fin de nos essais 24.879 g/L de cuivre en 120 minutes avec la granulométrie offrant 70% de passant, 24.5528g/L de cuivre en 120 minutes avec la granulométrie offrant 80% de passant, 22.3071g/l de cuivre en 120 minutes avec la granulométrie offrant 75% de passant et 20.81 g/L de cuivre en 120 minutes avec la granulométrie offrant 65% de passant.

Tandis qu’en comparant les rendements de lixiviation nous nous rendons compte que c’est la granulométrie offrant 65% de passant donne un meilleur rendement après un temps de séjours de 2 heures soit 87.48%, 82.64% pour la granulométrie ayant 70% de passant, 81.36% pour la granulométrie ayant 80% de passant et 74.98% pour la granulométrie ayant 75% de passant.

Conclusion générale et perspectives

L’objectif poursuivi dans ce travail était de déterminer l’influence de la granulométrie sur la cinétique de lixiviation du minerai de KIBOLWE provenant du concasseur de SEHMKAT ayant une teneur de 9.50% en cuivre, ce qui permettrait de déterminer la granulométrie optimale pour le traitement de ce minerai par lixiviation si cette option sera envisagée.

Pour ce faire, quatre essais ont été réalisés avec des granulométries différentes mais en gardant constant le pH, la densité de la pulpe, la concentration de l’agent lixiviant, le temps de séjour et la vitesse d’agitation, La première série d’essais avec une granulométrie offrant 65% des passant sur un tamis de 75µm ; la deuxième avec une granulométrie offrant 70% des passant sur un tamis de 75µm ; la troisième avec une granulométrie offrant 75% des passant sur un tamis de 75µm et la quatrième a été effectuée avec une granulométrie offrant 80% des passant sur un tamis de 75µm.

Les meilleurs résultats cinétiques sont ceux obtenus avec la granulométrie offrant 70% de passant qui ont donné une extraction de 24.8796 g/L de cuivre en 120 minutes avec un rendement de lixiviation de 82.64% et une solubilisation de 74.34 kg de cuivre par tonne de minerai.

Au regard des résultats obtenus dans ce travail, nous nous proposons d’orienter la poursuite des travaux additionnels de la manière suivante :

Du point de vue technique, nous proposons que des études soient menées en augmentant le temps de séjour, en variant la vitesse d’agitation et en variant la densité de la pulpe afin de pouvoir améliorer tant soit peu le rendement de lixiviation.

Et du point de vue étude cinétique, nous proposons que des études plus approfondies soient menées afin de pouvoir déterminer un mécanisme réactionnel, déterminer l’ordre des réactions qui se produisent lors de cette opération afin de pouvoir la modéliser.


Questions Fréquemment Posées

Quelle est l’influence de la granulométrie sur la lixiviation du cuivre?

L’influence de la granulométrie sur la lixiviation du cuivre est significative, comme le montre l’étude qui utilise différentes granulométries pour évaluer leur impact sur la mise en solution du cuivre.

Quels sont les résultats de l’essai de lixiviation avec 75% de passant?

Les résultats montrent une extraction de 24,8796 g/L de cuivre en 120 minutes avec un rendement de lixiviation de 82,64%, le rendement ayant varié de 67,10% à 74,98% au cours de l’essai.

Quels paramètres ont été utilisés lors des essais de lixiviation?

Les essais de lixiviation ont été réalisés avec un pH de 1,5, une vitesse d’agitation de 700 tr/min, et des masses alimentées de 317,66 grammes, avec des volumes d’eau et d’acide spécifiques.

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