Les stratégies d’implémentation décobaltage révèlent des résultats surprenants sur l’optimisation du rendement de précipitation du cobalt. Cette étude innovante met en lumière des facteurs clés, transformant notre compréhension des processus industriels et promettant des solutions efficaces pour minimiser les impuretés et la consommation de magnésie.
ESSAIS PROPREMENT DITS DE PRECIPITATION
Conduite des essais
Les essais consistent à évaluer le rendement de précipitation des éléments métalliques ainsi que la consommation de la magnésie pour toutes les combinaisons des conditions opératoires du plan d’expérience.
Essais de précipitation
L’objectif est de réaliser des essais de précipitation des différents métaux (Cu, Co, Fe, Mn, Mg et Al) en variant les conditions opératoires (la température, le pourcentage solide de la magnésie et le pH).
La Figure III-2 illustre le schéma du montage expérimental réalisé au laboratoire métallurgique de Tenke Fungurume Mining pour la réalisation de nos essais.
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Mg(OH)2
Figure III-2 : Schéma du montage expérimental (Kaumba, 2023)
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Figure III-3 : Image du montage expérimental au laboratoire métallurgique de Tenke Fungurume Mining (Kaumba, 2023)
La Figure III-3 donne une image du montage expérimental constitué d’un agitateur magnétique, d’un bécher contenant la solution des OF décuivrage dans lequel est ajouté l’agent précipitant, d’un bain-marie contenant de l’eau comme caloporteur, d’un pH- mètre/potentiomètre, d’un thermomètre et d’un agitateur magnétique.
Matériel
L’appareillage et accessoires ci-dessous ont été utilisés pour le mode opératoire des essais de précipitation :
- Le bécher de 1800 ml ;
- Le bain-marie ;
- Le pH-mètre/potentiomètre de marque HANNA HI2211;
- L’agitateur mécanique ;
- L’éprouvette graduée de 1000 ml ;
- La seringue millimétrée ;
- Un chronomètre.
Procédure expérimentale
Pour réaliser nos essais de précipitation, nous avons suivi le mode opératoire ci-dessous :
- Remplir la moitié du bain-marie avec de l’eau (eau de robinet) ;
- Allumer le bain-marie et fixer la température de consigne ;
- Agiter suffisamment l’échantillon des OF décuivrage avec une canne ;
- Mesurer à l’aide de l’éprouvette graduée 1000 ml de solution de l’échantillon des OF décuivrage ;
- Transvaser la solution mesurée dans un bécher de 1800 ml ;
- Placer le bécher de 1800 ml dans le bain-marie ;
- Fixer l’agitateur magnétique au milieu de la solution qui se trouve dans le bécher de 1800 ml ;
- Allumer l’agitateur magnétique ;
- Régler la vitesse de l’agitateur à 500 tr/min ;
- Activer la rotation de l’agitateur ;
- Verser progressivement l’hydroxyde de magnésium dans le bécher contenant la solution des OF décuivrage à l’aide de la seringue millimétrée ;
- Activer le chronomètre lorsque la première goutte de l’hydroxyde de magnésium est versée dans le bécher ;
- Arrêter de verser l’hydroxyde de magnésium lorsque le pH de consigne est atteint ;
- Surveiller la valeur du pH sur l’écran du pH-mètre ;
- En cas de baisse du pH ajouter quelques gouttes d’hydroxyde de magnésium pour relever le pH jusqu’à la consigne ;
- Vérifier le chronomètre et arrêter l’essai lorsqu’on a atteint 4 heures du temps ;
- Arrêter tous les équipements constitutifs du montage expérimental ;
- Retirer le bécher du bain-marie et l’apprêter pour l’étape de filtration.
Filtration
La filtration a pour objectif de séparer le précipité du reste de la solution, elle est faite en utilisant un filtre presse à membrane, le filtre presse à membrane est constitué de : une base et un étrier en acier, une cuve en acier inoxydable, un couvercle et une vis de serrage.
La Figure III-4 donne l’illustration du filtre presse.
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Figure III-4 : Image d’un filtre presse à membrane au laboratoire métallurgique de Tenke Fungurume Mining (Kaumba, 2023)
Matériel
Le matériel ci-dessous a été utilisé pour réaliser la filtration :
- Le filtre presse à membrane ;
- Le papier filtre ;
- Un bécher de 1800 ml.
Procédure expérimentale
Pour réaliser la filtration, nous avons suivi le mode opératoire ci-dessous :
- Nettoyer la membrane du filtre, la cuve et le couvercle avec de l’eau sous pression ;
- Fixer la membrane à l’endroit destiné ;
- Placer au-dessus de la membrane le papier filtre ;
- Placer la cuve au-dessus du papier filtre, se rassurer que la cuve soit bien positionnée ;
- Rabattre les cales et s’assurer que la cuve est bien bloquée ;
- Verser dans la cuve la solution à filtrer ;
- Placer le couvercle sur la cuve ;
- A l’aide de la vis, fixer fortement le couvercle au-dessus de la cuve ;
- Placer un bécher en dessous du filtre presse pour recueillir le filtrat ;
- Ouvrir la vanne haute pression pendant 5 sec ;
- Laisser le liquide s’écouler par la buse de décharge ;
- Dépressuriser le filtre une fois que le liquide arrête de s’écouler ;
- Démonter le dispositif une fois que le filtre est dépressurisé ;
- Secouer le récipient contenant le filtrat et on prélève à l’aide d’un tube à essai un échantillon du filtrat pour les analyses chimiques.
La Figure III-5 donne une image de quelques échantillons issus des tests de précipitation (filtrats) apprêtés pour les analyses chimiques.
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Figure III-5 : Image de quelques échantillons prêts pour les analyses chimiques (Kaumba, 2023)
Détermination des réponses
Pour atteindre nos objectifs, nous avons évalué nos tests de précipitation au travers de 2 réponses, d’une part le rendement de précipitation des éléments métalliques et de l’autre part la consommation de la magnésie.
Rendement de précipitation
Le rendement de précipitation est défini comme la différence entre la concentration métallique initiale (avant précipitation) et résiduelle (après précipitation), divisé par la concentration initiale.
L’équation s’écrit de la manière suivante (Tatangelo, 2013) :
| Table III-1: Équation du rendement de précipitation | |
|---|---|
| Paramètre | Description |
| RX | Rendement du métal X en pourcentage |
| [X]i | Concentration initiale du métal X en g/L |
| [X]r | Concentration résiduelle du métal X en g/L |
Avec
- RX : le rendement du métal X en pourcentage
- [X]i : concentration initiale du métal X en g/L
- [X]r : concentration résiduelle du métal X en g/L.
Dans le cadre de ce travail, nous avons évalué le rendement de 6 métaux : le cobalt, le cuivre, le manganèse, le magnésium, l’aluminium et le fer.
Consommation de la magnésie
Elle détermine la quantité de magnésie déjà préparée (hydroxyde de magnésium) consommée au cours de chaque essai, elle est exprimée en millilitre.
Elle est comptabilisée à l’aide d’une méthode visuelle qui consiste à lire le volume de l’hydroxyde de magnésium utilisé sur la seringue millimétrée.
Questions Fréquemment Posées
Quels sont les objectifs des essais de précipitation dans le décobaltage primaire ?
L’objectif est de réaliser des essais de précipitation des différents métaux (Cu, Co, Fe, Mn, Mg et Al) en variant les conditions opératoires (la température, le pourcentage solide de la magnésie et le pH).
Quel matériel est utilisé pour les essais de précipitation ?
L’appareillage et accessoires utilisés incluent un bécher de 1800 ml, un bain-marie, un pH-mètre/potentiomètre de marque HANNA HI2211, un agitateur mécanique, une éprouvette graduée de 1000 ml, une seringue millimétrée et un chronomètre.
Comment se déroule la procédure expérimentale pour la filtration dans le décobaltage ?
Pour réaliser la filtration, il faut nettoyer la membrane du filtre, fixer la membrane à l’endroit destiné, placer au-dessus de la membrane le papier filtre, puis verser dans la cuve la solution à filtrer.