JESSICA EGAN

EFFET DE LA GRANULOMETRIE SUR LA CYANURATION DE L'OR

Mmoire prsent la Facult des tudes suprieures de l'Universit Laval dans le cadre du programme de matrise en gnie de la mtallurgie pour l'obtention du grade de matre en sciences (M. Se.)

DEPARTEMENT DE GNIE DES MINES, DE LA METALLURGIE ET DES MATRIAUX FACULT DES SCIENCES ET DE GNIE UNIVERSIT LAVAL QUBEC

DECEMBRE 2007

Jessica Egan, 2007

Rsum

L'extraction de l'or se fait par cyanuration depuis plus d'un sicle. Ce procd est donc bien connu. Le document qui suit prsente la problmatique relie l'effet de la granulomtrie sur la cyanuration de l'or. Plus spcifiquement, l'effet de l'historique du broyage, soit l'histoire reli la prparation d'un chantillon sur la mise en solution de diffrentes classes granulomtriques, sera tudi dans ce document. Neuf tests ont t fait avec trois temps de broyage, 15, 35 et 65 minutes, et avec trois temps de cyanuration diffrents, 6, 12 et 24 heures. Les calculs de rendements sont bass sur trois chantillons broys pendant 15, 35 et 65 minutes sans cyanuration. L'or a t analys dans les solides et dans les solutions diffrents moments en cours de raction. L'argent, le cuivre et le soufre ont seulement t analyss dans les rsidus solides. Les rendements sont calculs partir des donnes brutes et des donnes rconcilies. Avec le traitement utilis pour les essais, les rendements obtenus sont infrieurs ceux observs en industrie. Certaines observations laissent penser qu'un pr-traitement d'aration et qu'un prtraitement au dinitrate de plomb auraient d tre effectu avant la cyanuration. Toutefois, l'analyse des rsultats montre que la distribution granulomtrique de l'or change avec la taille du minerai, l'or ayant tendance demeurer grossier alors que la finesse du minerai augmente. Les rsultats montrent aussi que le comportement de l'or dans une classe granulomtrique semble tre indpendant de l'histoire de la production de la classe granulomtrique. Le traitement des donnes a permis de calibrer des modles de dissolution de l'or qui ont servis simuler l'effet de la granulomtrie sur la cyanuration du minerai.

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AbstractThe gold extraction is made by cyanidation from more than one century. So it is a well known technique. The following document prsents the problematic related to the effect of the particles' size on gold cyanidation. Specifically, the effect of the mill history, being the story related to the prparation of the ore sample, on the recovery in diffrent particles' size is studied in this document. Nine tests hve been made with three times of mill, 15, 35 and 65 minutes, and three diffrent times of cyanidation, 6, 12 and 24 hours. The calculations of the recovery are based on three ore samples that hve been milled for 15, 35 and 65 minutes and haven't been leached. The gold hve been analysed in the ore and in the solutions at diffrent moments trough the cyanidations. Silver, copper and sulphur hve been analysed only in the residual ore. The recoveries are calculated with the raw and the reconciliated data. With the treatment used for the tests, the recoveries results obtained are smaller than the recovery observed in the industry. Some observations reveal that an aration and lead dinitrate pre-treatment should hve been done before the cyanidations. However, the analyses of the results show that the particles' size distribution changes with the size of the ore, since gold tends to stay in the bigger particles wile other particles get smaller. The results also show that the gold's behaviour seems to be independent of the history of the particles' size distribution production. The data treatment gives the possibility to calibrate dissolution models of gold that hve been use to simulate the effect of particles' size on the gold cyanidation.

Avant-ProposLa ralisation d'un projet de cette envergure demande une grande volont et beaucoup de persvrance. Je tiens remercier tout d'abord Monsieur Claude Bazin qui m'a donn la possibilit de raliser ce projet et de l'aide qu'il m'a apporte afin d'appliquer une mthode scientifique rigoureuse et pour son assistance la rdaction de ce mmoire. Je remercie le dpartement de gnie des mines, de la mtallurgie et des matriaux de l'Universit Laval pour son soutien, tout particulirement Madame Vicky Dodier pour son aide constante et Monsieur Sbastien Blanchet pour son ingniosit. Pour leur collaboration la ralisation du projet je remercie Messieurs Steve Bellec, Mohammad Reza Khalesi ainsi que Daniel Hodouin. Je tiens aussi remercier le Consortium de recherche applique en traitement et en transformation des substances minrales, le COREM, pour sa contribution la ralisation des analyses minrales, particulirement Madame Nancy Fiset. Je tiens finalement remercier ma mre pour ses encouragements et ses bons conseils, ainsi que mes proches pour le soutien accord.

Pour Claire, qui m'a toujours appuye mais surtout pousse me dpasser, Pour Annabel, qui m'a toujours demand pourquoi, Pour Richard, qui m'a accompagn, Et pour Benot et Martin.

Table des matiresIntroduction Chapitre 1 L'extraction de l'or 1.1 Le procd d'extraction de l'or 1.1.1 Le broyage 1.1.2 Le prtraitement 1.1.3 La cyanuration 1.1.4 L'adsorption et ladsorption sur charbon activ 1.1.5 L'lectrolyse 1.2 Les ractions de la cyanuration 1.2.1 Les autres complexes de cyanure stables 1.2.2 Les sulfures solubles 1.3 Les facteurs influant la cyanuration de l'or 1.3.1 Raction gnrale 1.3.2 Le cyanure et le pH 1.3.3 L'oxygne et la temprature 1.3.4 L'agitation 1.3.5 La surface de contact 1.3.6 Le dinitrate de plomb Chapitre 2 Montage et essais prliminaires 2.1 Le montage 2.1.1 La cuve 2.1.2 Le systme d'agitation 2.1.3 Le systme d'injection d'air 2.1.4 Les instruments de mesure 2.2 Analyse prliminaire 2.2.1 Le minerai utilis pour les essais prliminaires 2.2.2 Les conditions des essais prliminaires 2.2.3 Rsultats des essais prliminaires Chapitre 3 Procdure exprimentale 3.1 Le minerai et le circuit du concentrateur de Gant Dormant 3.2 La prparation des chantillons 3.2.1 Prparation des lots de 5 kg 3.2.2 Analyse des variations de composition des lots 3.2.3 Validation de la procdure de prparation des lots 3.3 Protocole exprimental des essais de cyanuration 3.3.1 Objectif des essais de cyanuration 3.3.2 Prparation des chantillons 3.3.3 Prparation et mise en marche des cyanurations 3.3.4 Droulement des essais et maintien des conditions 3.3.5 Sparation solide liquide 3.3.6 Traitement des liquides 1 3 3 3 4 6 7 8 8 9 11 12 13 13 15 18 21 23 24 25 25 25 25 26 27 27 27 28 29 34 37 37 37 39 40 40 42 44 44 46 49 50 52 52

vi 3.3.7 Traitement des solides 53 Chapitre 4 55 Analyse prliminaire des donnes 55 4.1 Les chantillons utiliss 55 4.2 Granulomtries 56 4.3 Conditions d'opration pendant les essais de cyanuration 59 4.3.1 Les concentrations de cyanure libre 59 4.3.2 Les variations de temprature et d'oxygne 61 4.3.3 Les variations du pH 66 4.4 Variation des teneurs des solutions et des solides 68 4.4.1 Les concentrations d'or en solution 68 4.4.2 Analyses chimiques des solides 72 4.4.3 Rendement de l'or dans les classes granulomtriques 75 4.4.4 Rendements en or des essais 76 4.5 Analyse de cohrence 79 4.5.1 Analyse de cohrence des granulochimies 79 4.5.2 Cohrence globale des analyses solides et liquides 82 4.6 Rconciliation des granulochimies 85 4.6.1 Principe de la mthode de rconciliation 85 4.6.2 Rsultats de la rconciliation des granulochimies 88 4.6.3 Distributions granulomtriques de l'or et des autres espces analyses 89 Chapitre 5 95 Rconciliation complte des donnes de lixiviation et simulation de la lixiviation en fonction de la taille des particules 95 5.1 Rconciliation complte des donnes 95 5.1.1 Description de la procdure de rconciliation 96 5.1.2 Traitement des teneurs des solides 100 5.1.3 Calibrage avec les teneurs des solides et les teneurs mesures des solutions.... 105 5.1.4 Calibrage avec les teneurs des solides et les teneurs corriges des solutions.... 108 5.1.5 Rsum 111 5.2 Simulation du rendement pour diffrentes granulomtries d'alimentation 111 5.2.1 Modles reliant les paramtres cintiques la taille des particules 112 5.2.2 Modlisation de la distribution granulomtrique de l'or 113 5.2.2.1 Calibrage des modles reliant les D80, D50 et D30 de l'or ceux du minerai 114 5.2.2.2 Reconstruction de la distribution granulomtrique de l'or 116 5.2.2.3 Calcul des teneurs en or dans les classes granulomtriques 118 5.2.3 Simulation de la lixiviation 119 Conclusion 124 Annexe A : Ouverture des tamis utiliss 133 Annexe B : Mthode de dosage du cyanure et validation des mesures de cyanure libre ... 134 Annexe C : Validation des mesures d'absorption atomique 136 Annexe D : Mthode de prparation des talons d'or avec matrice cyanures 143 Annexe E : Calculs de rajustement des concentrations d'or pour la prise d'chantillons pendant les cyanurations 144 Annexe F : Mthodes de prparation des chantillons par le COREM 145 Annexe G : Calculs des rendements pour les solides et les liquides 147

Vil

Annexe H : Tableaux des granulomtries des essais de broyage pour la dtermination des temps de broyage 148 Annexe I : Tableaux des granulomtries des lots de 5 kg aprs homognisation 153 Annexe J : Granulomtries des chantillons aprs les diffrents broyages de 15, 35, 65 minutes et aprs les cyanurations 159 Annexe K : Concentrations de cyanure et ajouts de cyanure au cours des essais 163 Annexe L : Mesures de pH au cours des cyanurations 167 Annexe M : Concentrations d'oxygne et tempratures pendant les essais de cyanuration 169 Annexe N : Mesures des solutions d'or par absorption atomique 171 Annexe O : Concentration de l'or, l'argent, le cuivre et le soufre dans les rsidus solides par classes granulomtriques 174 Annexe P : Rsultats de la rconciliation de type A pour les essais B35 et B65 183

Liste des tableauxTableau 1 : Logarithme de la constante de stabilit en fonction des complexes forms avec le cyanure 11 Tableau 2: Conditions des tests prliminaires 29 Tableau 3: Rendement d'or calcul partir des teneurs solides 36 Tableau 4: Rendements or calculs partir des analyses liquides 36 Tableau 5: Composition du minerai de Gant Dormant (Deschnes et al., 2007) 37 Tableau 6: Analyses d'or et de soufre sur les lots de 5 kg 43 Tableau 7: Granulomtries des classes cibles de broyage 48 Tableau 8: Conditions des essais de cyanuration 50 Tableau 9 : Classes de chaque fraction pour les solides 53 Tableau 10 : chantillons slectionns pour les tests et leur concentration d'or et de soufre 56 Tableau 11 : Distributions granulomtriques pour les essais de granulomtries correspondant 15 minutes 58 Tableau 12 : Distributions granulomtrique pour les essais de granulomtries correspondant 35 minutes 58 Tableau 13 : Distributions granulomtrique pour les essais de granulomtries correspondant 65 minutes 58 Tableau 14: Tempratures minimales et maximales des essais de cyanuration 61 Tableau 15: Concentration massique (mg/kg) d'or dans les solutions finales des diffrents essais 72 Tableau 16: Concentration d'or dans les diffrentes classes et dans les chantillons de souche des chantillons broys 15 minutes 74 Tableau 17 : Concentration d'or dans les diffrentes classes et dans les chantillons de souche des chantillons broys 35 minutes 74 Tableau 18: Concentration d'or dans les diffrentes classes et dans les chantillons de souche des chantillons broys 65 minutes 74 Tableau 19: Rendements selon les classes granulomtriques 75 Tableau 20 : Rendements selon les diffrents paramtres d'analyse 78 Tableau 21: Cohrences des analyses granulochimiques de l'or 80 Tableau 22: Diffrences entre les teneurs de souche mesures et calcules partir des analyses granulochimiques 81 Tableau 23: Cohrence des analyses granuochimiques pour l'argent 81 Tableau 24: Cohrence des analyses granulochimiques de cuivre 82 Tableau 25: Cohrence des analyses granulochimiques du soufre 82 Tableau 26: Reconstitution de l'alimentation des diffrents chantillons partir des teneurs de solution et des analyses des rsidus solides 85 Tableau 27: Rconciliation de type A pour l'alimentation B15 89 Tableau 28 : Calibrage avec les teneurs solides seulement 101 Tableau 29 : Effets des contraintes 5.5 et 5.6 sur l'estimation des paramtres des modles cintiques (Tous les temps de broyage combins) 103 Tableau 30 : Rsultats de la rconciliation avec les solides seulement 104 Tableau 31 : Variation de la masse d'or rconcilie (Essais de la srie B35) 105

ix

Tableau 32 : Rendements maximaux et constantes cintiques estims pour une rconciliation avec et sans les analyses des solutions de lixiviation 106 Tableau 33 : Paramtres cintiques estims avec une correction des teneurs de solution.. 109 Tableau 34 : Rsultats de la rconciliation complte avec les analyses des solides et les teneurs corriges des solutions 110 Tableau 35 : Rendements or calculs partir des donnes rconcilis 111 Tableau 36 : Estimation des teneurs en or des classes granulomtriques (Rconciliation 1 : Valeurs estimes par rconciliation des granulochimies) 118 Tableau 37 : Distributions granulomtriques simules et teneurs en or dans les classes granulomtriques 121 Tableau 38 : Rsultats de la simulation pour la granulomtrie simule SI 122 Tableau 39 : Rsultats de la simulation pour la granulomtrie simule S2 123 Tableau 40 : Ouvertures des tamis utiliss pour les granulomtries 133 Tableau 41: Masses molaires 134 Tableau 42: Tableau de calcul des concentrations de cyanure 134 Tableau 43: Effet du cyanure sur la mesure d'or avec des talons 600 mg/L de cyanure 138 Tableau 44: Comparaison des mesures d'or par absorption atomique du COREM et de l'Universit Laval 139 Tableau 45 : Comparaison des mesures du COREM et de l'Universit Laval 140 Tableau 46 : Comparaison des mthodes de prparation des chantillons 140 Tableau 47: Erreur entre les mesures d'or liquides du COREM et de l'Universit Laval... 141 Tableau 48 : Concentrations d'or selon les diffrentes mthodes de prparation des chantillons pour l'absorption atomique 141

Liste des figuresFigure 1 : Particule d'or dans une matrice de quartz, de chalcopyrite et de pyrite (Trudel et al., 1992) 4 Figure 2: Particules d'or dans une matrice de chalcopyrite et de pyrite (Trudel et al., 1992) 5 Figure 3: Circuit de broyage semi-autogne et boulet 5 Figure 4: Schma d'une cuve de lixiviation 7 Figure 5: Cuve extrieures de la mine Sigma Val d'or 7 Figure 6: Schma illustrant la passivation de l'or par le SCN" 12 Figure 7: Schma de la diffusion de l'or 14 Figure 8: Influence de la diffusion sur l'volution d'une raction 15 Figure 9: Diagramme d'quilibre entre de HCN est de CN" selon le pH (Haque, 1992) 16 Figure 10: Variation de la consommation de cyanure en fonction du pH (Ling et al., 1996) 16 Figure 11 : Effet de la concentration de cyanure sur le rendement or en lixiviation (Marsden et House, 2006) 17 Figure 12: Effet du pH sur la dissolution de l'or (Ling et al., 1996) 18 Figure 13: Graphique de la solubilit de l'oxygne en fonction de la temprature (Ralpha, 2002) 19 Figure 14: Effet de la concentration d'oxygne sur la mise en solution de l'or (Marsden et House, 2006) 20 Figure 15: Effet de la temprature sur la lixiviation de l'or (Marsden et House, 2006) 21 Figure 16: Effet de l'agitation sur la dissolution de l'or pour diffrentes concentration d'oxygne (Marsden et House, 2006) 22 Figure 17: Surface de contact et dimension de particules (Bazin 2007) 23 Figure 18: Dimensions de la cuve 26 Figure 19: Cuve utilise pour les cyanurations 26 Figure 20: Systme d'agitation 26 Figure 21: Agitateur 26 Figure 22: Systme d'agitation et d'injection d'air en action (dans de l'eau) 27 Figure 23: Granulomtries des chantillons des tests prliminaires (20 et 24 heures de cyanuration) 28 Figure 24: pH en fonction du temps pour les essais prliminaires (6, 20 et 24 heures de cyanuration) 30 Figure 25: Concentration de cyanure en fonction du temps pour les essais prliminaires (6, 20 et 24 heures de cyanuration) 31 Figure 26: Variation de la concentration d'oxygne et de la temprature en fonction du temps pour les essais prliminaires 33 Figure 27: Concentration d'or dans les solutions en fonction du temps pour les essais prliminaires 35 Figure 28: Circuit de traitement du minerai de Gant Dormant 38 Figure 29: Effet du dinitrate de plomb sur la cyanuration de l'or (Deschnes et al., 2007) .39 Figure 30: Distribution granulomtriques des chantillons 42 Figure 31: Procdure utilise 46 Figure 32: Procdure suggre pour les futurs essais 46

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Figure 33: Granulomtrique d'un chantillon de 4,5 kg en fonction du temps de broyage dans un broyeur boulets 47 Figure 34 : Distribution granulomtrique la surverse de Gant Dormant 48 Figure 35 : Ajouts de cyanure de sodium en fonction de la mesure de la concentration de cyanure libre 51 Figure 36 : Traitement des chantillons solides 54 Figure 37: Granulomtries des chantillons avant et aprs les cyanurations 57 Figure 38: Concentration de cyanure dans le temps pour les cyanurations de 6, 12 et 24 heures 60 Figure 39: Effet de la temprature (Marsden et House, 2006) 62 Figure 40: Temprature dans le temps pour les cyanurations de 6 heures 63 Figure 41 : Temprature dans le temps pour les cyanurations de 12 heures 64 Figure 42: Temprature dans le temps pour les cyanurations de 24 heures 65 Figure 43: Effet du pH sur la cintique de dissolution de l'or (Guzman et al., 1999) 66 Figure 44: Variation du pH dans le temps pour les cyanurations de 6, 12 et 24 heures 67 Figure 45: Concentrations mesures de l'or dans les solutions de lixiviation 69 Figure 46: Comparaison des pH avec les cintiques de mise en solution de l'or 71 Figure 47: Graphique du cumulatif passant de l'or non cyanure et du cumulatif passant du minerai 90 Figure 48: Graphique du cumulatif passant de l'argent, du cuivre et du soufre en fonction du cumulatif passant du minerai 92 Figure 49: Courbes du cumulatif passant de l'or des chantillons broys 15, 35 et 65 minutes aprs cyanuration 94 Figure 50 : Procdure de rconciliation des donnes 99 Figure 51 : Teneurs observes et rconcilies des solutions pour les cyanurations de 24 heures 106 Figure 52 : Teneurs en or observes et rconcilies des solutions 107 Figure 53 : Correction pour le possible biais sur les teneurs des solutions 108 Figure 54 : Variations des paramtres cintiques en fonction de la taille des particules.... 113 Figure 55 : Variation des D80, D50 et D30 de l'or en fonction des D80, D50 et D30 du minerai 115 Figure 56 : Distributions reconstruites de l'or pour les essais B15, B35 et B65 117 Figure 57 : Granulomtries considres pour la simulation (SI et S2) 120 Figure 58 : Distributions granulomtriques de l'or 120 Figure 59: Graphique de l'tablissement de la LDM 136 Figure 60: Limite de linarit 137 Figure 61: Graphique du domaine de linarit 137 Figure 62: Absorbance de diffrentes solutions d'or, avec et sans cyanure 138 Figure 63 : Absorbance de solutions d'or diffrentes concentrations d'argent 139 Figure 64: Graphique de validation 142

IntroductionL'or est un mtal exceptionnel en raison de ses caractristiques physico chimiques. Il est bon conducteur, ductile, mallable et est l'un des mtaux les moins ractifs. Sa rsistance l'oxydation en est tmoin et en fait un mtal de prdilection pour la joaillerie et dans la monnaie. D'autres utilisations ont aussi vu le jour avec l'avnement de l'lectronique et de l'informatique. L'or est un mtal trs dense avec une masse volumique de 19,32 g/cm3, et de hauts points de fusion et d'bullition de 1064C et de 3081C respectivement. Sa faible teneur dans la crote terrestre, 0,004 mg par tonne, explique en partie son prix lev d'environ 700 $CAN l'once. Les principaux gisements d'or se trouvent au Canada, aux tats-Unis, en Australie, en Inde et au Kazakhstan. On en trouve aussi au Japon, en Nouvelle-Zlande, en Indonsie et en Europe. Dans ces gisements, l'or se retrouve principalement sous forme native, d'alliages avec l'argent (lectrum) ou associ des composs de sulfures de fer, de cuivre, de zinc, de plomb, d'antimoine, d'arsenic ou encore de mercure. La dcouverte qui a marqu le plus le domaine de l'extraction de l'or est certainement la solubilit de ce mtal dans une solution de cyanure de sodium par Elsner en 1846 (W. McQuiston, 1973). Avant cette dcouverte, l'or tait rcupr par gravimtrie, une mthode qui ne permettait pas de rcuprer les fines particules d'intrt. Le procd par cyanuration est celui qui est le plus rpandu dans l'industrie de l'extraction de l'or. Malgr les cots rattachs la cyanuration, la scurit relie la toxicit du cyanure et aux effets nfastes sur l'environnement exigeant plusieurs traitements, cette mthode est certainement la plus efficace connue jusqu' ce jour pour satisfaire des objectifs de productions leves. Les cots peuvent cependant tre rduits par une bonne comprhension de la raction et par une amlioration du procd, avec une optimisation de tous les facteurs entrant dans la ralisation de l'extraction du mtal. Les rcents travaux de recherche effectus pour tudier et optimiser le procd d'extraction de l'or sont bien rsums dans le livre de Marsden et House (2006). L'objectif de ce projet

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de matrise est d'tudier l'effet de la distribution granulomtrique du minerai sur le rendement de la cyanuration. Le projet est ralis en collaboration avec le Consortium de Recherche Minrale, le COREM, avec l'appui des mines Doyon, Gant Dormant et Laronde. Dans le cadre du projet, des essais de lixiviation ont t conduits pour diffrentes priodes de temps sur le minerai d'un concentrateur de la rgion d'Amos au Qubec, plus prcisment du gisement de Cadillac. Les rsidus solides de la lixiviation sont spars en classes granulomtriques et la teneur en or et autres mtaux dans les classes est dtermine afin de permettre un calcul du rendement en fonction de la dimension des particules. Le prsent mmoire est divis en 5 chapitres. Une revue de la littrature portant sur la cyanuration des minerais d'or est prsente dans le premier chapitre. Le chapitre 2 traite du montage exprimental et des tests pralables raliss en laboratoire. Le chapitre 3 prsente le dtail de la procdure exprimentale des essais et est suivi de l'analyse prliminaire des rsultats dans le chapitre 4. Le chapitre 5 prsente une approche pour la rconciliation des donnes des essais de lixiviation et l'effet de la granulomtrique sur la cyanuration du minerai l'aide des rsultats de la rconciliation.

Chapitre 1 L'extraction de l'orCe premier chapitre prsente une revue de la littrature traitant des tapes et des principes de l'extraction de l'or. Il est divis en trois parties, la premire prsente les tapes du procd d'extraction de l'or, la seconde analyse les ractions de la cyanuration et, finalement, la dernire rsume les facteurs influant la cyanuration de l'or.

1.1 Le procd d'extraction de l'orL'extraction de l'or est effectue en plusieurs tapes (LeHouillier et al., 1990). Tout d'abord, le minerai est broy puis lixivi dans une solution de cyanure. Pour certaines oprations, du cyanure est ajout dans le circuit de broyage afin de mettre en solution l'or qui pourrait avoir t plaqu dans le broyeur ou dans la tuyauterie du circuit de broyage. Des quipements de concentration gravimtrique sont souvent installs dans le circuit de broyage pour rcuprer l'or libre suffisamment grossier. Un fois l'or mis en solution, deux options de traitement peuvent tre utilises : La pulpe de lixiviation peut subir une sparation solide/liquide, pour rcuprer la phase liquide qui contient l'or, suivie d'un traitement de la solution par prcipitation de l'or sur de la poudre de zinc (Procd Merryll Crowe). La brique d'or est ensuite produite par fusion de la poudre de zinc charge de l'or cment avec des agents fondants pour oxyder les impurets; La pulpe de lixiviation peut aussi tre traite avec du charbon actif qui a la proprit d'adsorber l'or en solution. L'or en solution passe alors sur le charbon qui est spar de la pulpe par tamisage. Le charbon est ensuite trait pour refaire passer l'or en solution, puis l'or de la solution est rcupr par un placage sur de la laine d'acier. Finalement, la laine d'acier est fondue avec des additifs pour produire la brique d'or

4 impur. Ce chemin de traitement est appel le Charbon en Pulpe (CEP). Lorsque le charbon est ajout lors de la lixiviation, le procd est appel Charbon en Lixiviation (CIL).

1.1.1 Le b r o y a g e Le broyage a pour objectif d'exposer la surface des particules d'or et de la rendre plus accessible au cyanure. Contrairement la majorit des mtaux, l'or se retrouve principalement l'tat natif dans le sol. Il est cependant prsent en trs faible concentration et se retrouve la frontire des diffrents minraux formant le minerai. Deux exemples de minralisation de l'or sont montrs aux figures 1 et 2 (Trudel et al., 1992). Dans la figure 1, l'or est regroup en petits agglomrats autour du quartz. Dans la figure 2, l'or est dissmin dans une gangue de pyrite et de chalcopyrite. Le broyage permettra thoriquement d'exposer la surface de cet or pour qu'il soit accessible aux ractifs de mise en solution. Pour certains minerais, l'or est dissmin trs finement dans une matrice de sulfure d'arsenic et de fer. Dans ces conditions, le broyage doit tre extrmement fin, ce qui reprsente des cots difficiles amortir par le gain en rendement d'or. Un traitement par lixiviation sous pression ou par grillage haute temprature permet de fracturer la matrice de la particule de sulfure et de produire des canaux pour amener les ractifs de lixiviation vers les grains d'or

Figure 1 : Particule d'or dans une matrice de quartz, de chalcopyrite et de pyrite (Trudel et al., 1992)

Figure 2: Particules d'or dans une matrice de chalcopyrite et de pyrite (Trudel et al., 1992)

La rduction granulomtrique du minerai peut tre effectue selon deux chemins. Le premier chemin fait intervenir un concassage sec du minerai provenant de la mine. Le minerai concass est ensuite fragment dans des broyeurs barres et/ou boulets. L'autre chemin utilis dans les nouvelles usines de traitement des minerais d'or remplace le concassage par un broyage autogne ou semi-autogne, suivi d'un broyage boulets. Un circuit typique, incluant broyage semi-autogne et broyage boulets, est montr la figure 3. Une partie de l'eau contenue dans le produit du circuit de broyage est habituellement enleve dans un ou des paississeurs avant d'arriver l'tape de lixiviation.Vers des paississeurs et la lixiviation

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Figure 3: Circuit de broyage semi-autogne et boulet

6 Le circuit de broyage de la figure 3 inclut un circuit de rcupration de l'or par gravit. Le circuit de gravit permet de rcuprer de 10 30 % de l'or grossier libre. L'or rcupr par gravit est envoy sur une table secousses pour produire un concentr d'or riche qui est envoy directement la fonderie. Le reste du minerai est broy plus finement dans le but d'tre lixivi. la sortie du circuit de broyage l'or se prsente de trois faons sur les particules de minerai. La premire est une particule d'or libre qui n'est pas isole par gravimtrie, elle est cependant mise en solution par le cyanure l'tape de lixiviation ou dans le circuit de broyage lorsque du cyanure y est ajout. Le deuxime type de particule est dit disponible parce que l'or est positionn en surface de la particule et peut ragir avec le milieu ractionnel directement. Finalement, la troisime particule contient de l'or non accessible ou peu accessible par le ractif de mise en solution. Pour que la solution puisse accder cet l'or, il faudrait qu'elle passe par des fissures dans la gangue ou que la particule soit broye encore plus finement. Il est donc important d'avoir un broyage suffisamment fin pour rendre l'or disponible et viter qu'il reste pris dans la gangue. La texture du minerai, i.e. la taille et la distribution des grains d'or, est donc un facteur important dans l'analyse des paramtres de libration de l'or par fragmentation. Bien qu'un broyage fin soit favorable la libration de l'or, ce dernier entrane la production de fines particules d'autres minraux qui peuvent ragir avec les ractifs de la lixiviation. La rduction granulomtrique du minerai va augmenter la surface ractionnelle de ces interfrents, favoriser leur ractivit et par le fait mme la consommation de ractifs, entranant une augmentation des cots d'opration.

1.1.2 Le p r t r a i t e m e n t La pulpe broye et paissie est ensuite envoye dans des cuves pour la cyanuration. Certaines usines ddient les premires cuves un prtraitement l'oxygne ou l'air avant l'ajout de cyanure. L'importance des diffrents prtraitements et de l'impact de leurs interactions sur le rendement en or est mal connue. Le prtraitement permet d'augmenter la concentration d'oxygne dans la pulpe et aurait un effet bnfique sur la cintique de cyanuration selon Deschnes et al. (1998). L'oxygne oxyderait la surface des sulfures la

7

rendant moins ractive avec le cyanure. Le prtraitement au dinitrate de plomb (section 1.3.6) aurait aussi un effet bnfique sur l'efficacit de la cyanuration et sur la cintique de celle-ci (Deschnes et al. 1998).

1.1.3 L a c y a n u r a t i o n La pulpe de minerai broy est souvent paissie afin d'amener la concentration de solide environ 50 % en poids. La pulpe paissie est ensuite transfre vers les cuves de lixiviation. Ces cuves, dont un modle simple est montr aux figures 4 et 5, fonctionnent la pression atmosphrique avec agitation. Les dimensions et le nombre des cuves sont choisis pour assurer un temps de sjour moyen de la pulpe dans le milieu ractionnel de 20 48 heures. La pulpe s'coule par gravit d'une cuve l'autre. De l'air et une solution de cyanure sont ajouts dans les cuves pour permettre la mise en solution de l'or. L'air fournit l'oxygne ncessaire la mise en solution de l'or. De la chaux est aussi ajout pour maintenir un pH alcalin.Ractif

Pulpe

Moteur

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Chicane pour viter un court-circuit

Vers une prochaine cuve

Agitateur

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Chicanes

Figure 4: Schma d'une cuve de lixiviation

Figure 5: Cuves extrieures de la mine Sigma Val d'or

La solubilit de l'or dans le cyanure a t observe dans les annes 1850 (A. Fleming, 1998; Haque, 1992; etc.). La cyanuration tait alors dcrite par la raction : 4Au + 8NaCN + 0 2 + 2 H 2 0 [>(>

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174

Annexe O : Concentration de l'or, l'argent, le cuivre et le soufre dans les rsidus solides par classes granulomtriquesLes concentrations d'or, d'argent, de cuivre et de soufre mesures sur chacune des fractions de solides pour les 12 chantillons utiliss sont prsents dans cette annexe. Les duplicata sur la mesure d'un chantillon son identifi d. L'indice 1, 2, 3, 4, etc., reprsente le xme chantillon d'une mme classe. La mesure [Au]l et [Au]ld sont donc deux mesure d'un mme chantillon et les [Au]l et [Au]2 deux chantillons d'une mme classe.B15 Classes granulomtriques (mailles) Tte +20 -20/+35 -35 / +65 -65/+150 -150/+400 -400 -400 / +635 -635 B15 Classes granulomtriques (mailles) Tte +20 -20 / +35 -35 / +65 -65/+150 -150/+400 -400 -400 / +635 -635 masse (g) 500 725 T 9 632 491 453 "66 218 548 [Ag]l (mg/kg) 12,90 9,28 12,70 12,10 18,90 24,20 16,40 23,20 15,30 [Au]l (mg/kg) 13,40 4,07 10,70 24,60 24,30 25,70 8,93 17,30 5,30 [Ag]2 (mg/kg) 15,10 6,30 11,80 19,10 25,20 29,00 16,70 22,90 13,60 [Au]ld (mg/kg) 14,40 3,96 11,00 18,40 25,20 24,40 9,18 18,80 4,87 [Ag]3 (mg/kg) 11,00 5,50 13,70 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 [Au]2 (mg/kg) 18,20 4,40 13,00 19,60 27,00 28,20 7,68 16,10 4,81 [Ag]4 (mg/kg) 14,60 5,00 8.56 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 [Au]2d (mg/kg) 18,10 t.: 47,60 22,70 27,00 27,10 8,23 16,00 4,95 M[Ag] (mg/kg) 13,40 6,52 11,63 15,60 22,05 26,60 16,55 23,05 14,45 [Au]3 (mg/kg) 14,30 5,73 11,10 [Au]3d (mg/kg) 15,30 4,59 15,10 [Au]4 ( mg/kg) 10,40 4,08 11,10 [Au]4d (mg/kg) 11,30 6,15 11,00 M[Au] (mg/kg) 14,43 4,95 11,86 21,33 25,88 26,35

s.5:17,05 4,98 [Cu]l [Cu]2 0,14 0,04 0,06 0,08 0,14 0,32 0,30 [Cu]3 0,16 0,04 0,07 [Cu]4 M[Cu] [S]l [S]2 :s;s :s;4 M[S] (%) (%) ( ) ( ) ( ) % % % 2,87 1,48 2,37 2,92 3,71 4,97 3,08 4,86 2,31 2,76 1,45 2,15 2,79 "..42,12 2,82 :.45 2,20 2,88 3,64 4,97 3,06 4,89 2,31

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177

B35 Classes granulomtriques (mailles) Tte masse (g) 500 35 337 SOT 655 584 -333 OC

-::-20/+35 -35/+65 -65/+150 -150/+400 -400 -00/ +635 -635 B35 Classes granulomtriques (mailles) Tte

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masse (g) 5.:; 29 2 7M

...718 1350 ;:r 1034 [Ag]l (mg/kg) 14,80