Exploitation minière et enrichissement

Le travail ne commence pas par une dose de chaux mais par la mesure de l'acide que le minerai produira et de celui qu'il consommera. La comptabilité acide–base (ABA) établit le potentiel de génération d'acide et le potentiel de neutralisation ; un rapport NP/AP supérieur à 3 est généralement tenu pour non générateur, inférieur à 1 pour générateur. La bande d'incertitude entre les deux exige un essai de génération nette d'acide (NAG) et des cellules cinétiques.

Sur les mêmes échantillons, les espèces soufrées sont séparées : le soufre pyritique n'est pas le soufre sulfaté, et un calcul fondé sur le soufre total surestime le potentiel acide. Côté flottation, on détermine la maille de libération pyrite/chalcopyrite et la teneur en argiles ; côté lixiviation, la demande en cyanure et en chaux du minerai est mesurée en laboratoire.

Côté eaux de drainage et de procédé, le pH seul ne constitue pas une donnée suffisante. Acidité, alcalinité, répartition Fe²⁺/Fe³⁺, Al, Mn, sulfates et dureté sont demandés ensemble ; sans campagne saisonnière, ni le débit de dimensionnement ni la charge d'acidité ne peuvent être choisis correctement.

La courbe de demande en chaux montre la réponse du pH à la dose croissante et révèle les zones tampon. Sur les eaux de DMA elle n'est presque jamais droite : un palier apparaît là où l'hydrolyse du Fe et de l'Al s'achève, puis une seconde inflexion là où le Mn commence à précipiter. La dose de conception se cale non sur le palier mais légèrement au-dessus de la zone de précipitation du métal visé.

Côté flottation, on ne fige pas la dose de chaux pour lire le pH ; on conduit des essais cinétiques à plusieurs niveaux de pH et on trace la courbe récupération–teneur à chaque niveau. L'objectif n'est pas la récupération maximale mais le pH le plus bas qui maintienne les teneurs en soufre et en fer du concentré sous la spécification de la fonderie.

Les essais doivent utiliser l'eau de recyclage réelle de l'usine, pas de l'eau de ville. Une eau chargée en calcium, sulfates et réactifs résiduels donne, sur le même minerai, un pH optimal différent de celui obtenu en eau claire ; cet écart se transforme en mauvaise surprise à la mise en service.

À forte consommation, éteindre la chaux vive sur site abaisse nettement le coût par unité de matière active. L'extincteur est dimensionné pour un rapport eau/CaO de 3:1 à 5:1 en masse avec température de sortie maîtrisée ; la réaction dégageant environ 1 140 kJ par kg de CaO, l'évacuation des buées et l'eau de refroidissement entrent dans le calcul.

La séparation des grits est à l'origine de la plupart des pannes. Les cœurs non éteints et les impuretés non éliminés abrasent pompes doseuses et vannes de régulation et détruisent la répétabilité du dosage. Un taux de grits supérieur à l'attendu signale généralement un lot dont la réactivité a chuté ou qui a été surcuit.

La densité de la suspension préparée se mesure en continu et le volume dosé se corrige en conséquence. Sans mesure de densité, l'opérateur croit doser le même volume alors que la quantité de matière active varie d'un lot à l'autre ; une bonne part de la dispersion inexpliquée des courbes de consommation vient de là.

Le point d'injection compte autant que la dose. La chaux ajoutée au broyage obtient la même dépression avec moins de réactif grâce au long temps de contact et à la surface fraîchement fracturée ; la chaux ajoutée au conditionneur convient à une correction rapide mais n'empêche pas le pH de retomber le long du circuit. La plupart des usines combinent les deux : charge de base au broyage, ajustement fin au conditionneur.

Faire tourner ébauchage et épuisage au même pH est une habitude courante qui coûte généralement de la récupération à l'épuisage. On choisit un pH élevé à l'ébauchage pour la sélectivité et un ou deux crans plus bas à l'épuisage pour rattraper les minéraux valorisables qui s'échappent ; le pH est relevé à nouveau au relavage.

Une électrode de pH en pulpe est un organe d'entretien. Sans porte-sonde autonettoyant, étalonnage régulier et recoupement avec les échantillons de laboratoire, la boucle de régulation poursuit une valeur fausse. La dérive d'électrode est l'une des causes les plus fréquentes d'une consommation de chaux qui monte sans qu'on le remarque.

La chaux est dosée au broyage et le pH amené dans la bande cible avant l'ajout de cyanure. Inversez l'ordre — cyanure d'abord, chaux ensuite — et les constituants acides du minerai consomment le cyanure libre, avec un risque de dégagement de HCN. Cet enchaînement doit figurer dans la procédure écrite de mise en service.

Le suivi se fait par profil de pH cuve par cuve, couplé au titrage de la CaO libre. Une décroissance du pH de la première à la dernière cuve est normale ; l'ampleur de cette baisse en dit plus sur la demande en acide du minerai que la valeur absolue. Lorsque la CaO libre passe sous 150 ppm, la bande n'est plus protégée.

Le coût du surdosage devient visible au circuit d'adsorption : le carbonate de calcium qui s'accumule sur le charbon actif abaisse la capacité de chargement en or et augmente la fréquence des lavages acides. Une baisse progressive des performances du charbon tient souvent moins au charbon lui-même qu'à une alcalinité tenue trop haut en lixiviation.

La ligne commence par l'aération. Fe²⁺ ne précipite à aucun pH raisonnable tant qu'il n'est pas oxydé en Fe³⁺ ; sans aération, soit le fer apparaît au rejet, soit il faut pousser le pH au-delà de 10,5 pour le précipiter, ce qui augmente à la fois la consommation de chaux et le volume de boues. L'aération strippe aussi le CO₂ et abaisse la demande en chaux.

Le premier étage porte le pH à 4,5–6,0 au carbonate de calcium. Cet étage couvre l'essentiel de l'acidité libre avec un réactif bon marché et produit une boue à dominante gypse qui se déshydrate bien. Pour éviter l'enrobage des grains de calcaire par l'hydroxyde ferrique, on retient un régime de contact fluidisé ou pulsé ; une colonne à lit fixe se colmate en quelques semaines sur la même eau.

Le second étage monte le pH à 8,5–9,5 à la chaux éteinte et Fe et Al précipitent en hydroxydes. En présence de manganèse la cible passe à 9,5–10,5. Avec le recyclage de boues (HDS) en service, la sousverse atteint 20–35 % de solides — la seule décision de conception qui divise par plusieurs le volume de boues à évacuer. Avant rejet, le pH est ramené à la limite d'autorisation au dioxyde de carbone ou par mélange étagé.

À l'épaississeur, la chaux modifie la charge de surface et la structure des flocs, donc directement les performances du floculant. La même dose de polyacrylamide anionique donne une vitesse de décantation différente à pH 8 et à pH 11 ; optimiser la dose de floculant indépendamment de celle de chaux est peine perdue.

La siccité de sousverse détermine la quantité d'eau envoyée au parc à résidus et donc la charge que la digue doit supporter. Sur les sites passant au dépôt filtré ou en pâte, la chaux fait aussi partie du système liant, l'activation du laitier de haut-fourneau exigeant un milieu alcalin.

La chimie du surnageant est suivie séparément puisqu'elle revient au circuit. L'accumulation de calcium et de sulfates gouverne à la fois la sélectivité de flottation et l'entartrage des conduites, tandis que cyanure résiduel et thiocyanates sont suivis pour le rejet et la sécurité du site. Pour la digue, les couches drainantes et les pistes, la même logique granulométrique s'applique que dans les applications d'infrastructure routière.

Le dosage de chaux n'est pas un paramètre à régler une fois pour toutes. Quand la zone minéralisée change, la teneur en pyrite et la demande en acide changent avec elle ; en saison humide le débit de DMA monte tandis que l'acidité se dilue, et l'inverse se produit en saison sèche. La stratégie de régulation doit se construire sur débit × charge d'acidité, non sur le débit seul.

Côté enregistrements, au moins trois séries sont tenues ensemble : consommation de réactifs (kg/t et kg/jour), pH des circuits et qualité produit (teneur du concentré, récupération en lixiviation, métaux au rejet). Lues séparément, ces séries ne disent rien ; superposées, elles montrent en général d'un coup d'œil pourquoi la consommation de chaux a monté.

Sur les sites cyanurés, les relevés d'alcalinité sont un objet direct des audits du code international de gestion du cyanure ; sur les lignes DMA, ce sont les paramètres d'autorisation de rejet et les registres d'élimination des boues qui sont demandés. Pour une étude de dosage propre à votre minerai et à vos eaux, vous pouvez nous joindre avec vos analyses via la page contact.