métallurgie extractive (cooper)

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La lixiviationRéactifs delixiviationAgents delixiviationacidesAgents delixiviationbasiquesChimie de lalixiviationBiolixiviation

Méthodes etéquipements

Hydrométallurgie

HydrométallurgieTraditionnellement, l’extraction des métaux à partirdes minerais qui les contiennent a été faite par uneséquence d’opérations impliquant :

I l’extraction du minerai de la terre,I la concentration des minéraux de valeur

contenus dans le mineraiI la fonte de ces concentrés pour obtenir des

métaux et finalementI l’affinage de ces métaux pour atteindre des

standards de pureté compatibles avec leurutilisation ultérieure.

HydrométallurgieLŠépuisement progressif des gisements riches etfacilement accessibles ainsi que le besoin croissantd’économiser l’énergie utilisée a obligé l’industrieminérale à se diriger vers l’exploitation de gisementsplus pauvres, plus complexes et d’accès plus difficile.Parallèlement, l’industrie minérale subit de fortespressions pour réduire l’impact qu’elle a surl’environnement. La chaîne traditionnelle deproduction de métaux de base précédemment décrite(figure suivante) est malheureusement identifiée àcertaines de ces conséquences environnementalesnéfastes comme la production élevée de SO2,autrefois rejetée dans l’atmosphère sans aucuntraitement.

Rezki AKKAL (Ecole Nationale Polytechnique) 12 novembre 2014 1 / 23

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Hydrométallurgie

Hydrométallurgie

HydrométallurgiePlus récemment, les usines pyrométallurgiques derécupération de métaux à partir de concentrés(appelées fonderies ou smelters) ont introduit dansleurs complexes une étape de récupération desémissions de SO2 sous forme d’acide sulfurique. Bienque du point de vue environnemental cette mesureest très bienvenue, la vente de l’acide produit nŠestpas toujours facile étant donné qu’il peut êtreproduit par dŠautres méthodes, par exemple à partirdu souffre récupéré du pétrole, plus pur et souventplus économique.


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Hydrométallurgie

HydrométallurgieFace à ces réalités, l’hydrométallurgie offreprésentement des alternatives intéressantes. Bienque des méthodes hydrométallurgiques existentdepuis de nombreuses années (la lixiviation en tas aété pratiquée en Allemagne et en Espagne au 18ièmesiècle), ce n’est qu’après la deuxième guerremondiale que l’hydrométallurgie prend de l’essor,notamment avec l’intérêt de produire de l’uraniumpour la fabrication de la bombe atomique

HydrométallurgieL’hydrométallurgie est une méthode de productionde métaux qui utilise une ou plusieurs étapes par voiehumide impliquant des réactions chimiques. Ellecomprend normalement quatre étapes :

I la mise en solution aqueuse du métal àrécupérer (aussi appelée lixiviation),

I la purification de la solution obtenue parséparation des espèces indésirables quirestent sans dissoudre ou par élimination desions indésirables,

I la récupération du métal désiré à partir de lasolution propre.


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Hydrométallurgie

Hydrométallurgie

HydrométallurgieLa figure à gauche montre ces différentes étapestelles qu’elles apparaissent dans les procédéshydrométallurgiques. Dans bien des cas cependant,les méthodes hydrométallurgiques sont aussicomplétées par des méthodes minéralurgiques,pyrométallurgiques et électrométallurgiques, de sortequŠil est important pour un métallurgiste extractifde bien maîtriser toutes ces méthodes souventindissociables.


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METALLURGIE EXTRACTIVE

1 La lixiviationRéactifs de lixiviationAgents de lixiviation acidesAgents de lixiviation basiquesChimie de la lixiviationBiolixiviation

2 Méthodes et équipements


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La lixiviation

DéfinitionLa lixiviation est le procédé par lequel un métal esttransféré d’une phase solide à une solution aqueuse.La phase solide porteuse du métal d’intérêt peutêtre :

I un minerai tout-venant de la mine,I un concentré produit par une usine

minéralurgique,

I un sous-produit d’usines métallurgiques ou unmatériau de recyclage.

Le résultat d’un procédé de lixiviation est un liquidecontenant les ions métalliques recherchés et unrésidu solide, deux phases qu’il faut séparer avant decontinuer aux étapes suivantes, soit la concentrationet la purification de la solution riche et larécupération du métal de la solution purifiée.

La lixiviationLa mise en solution du métal contenu dans le solidede départ requiert nécessairement un agent delixiviation,

I dont le plus simple, mais aussi le moinspuissant, est l’eau.

I Cependant dans la majorités des cas on doitutiliser des agents lixiviants plus puissants,typiquement des acides (HCl et H2SO4) etdes bases (NaOH et NH4OH),

I quoique dans certains cas on utilise aussi dessolutions salines (ex. NaCN, Na2CO3,FeCl3).


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La lixiviation

DéfinitionDépendant de la teneur en métal ainsi que de ladifficulté de la dissolution, la lixiviation peut êtrefaite de façon :

I très simple (in-situ, en tas), ou

I très complexe (réacteurs sous pression et àhaute température).

I L’utilisation de micro-organismes(bio-lixiviation) est favorisée dans le cas decertains minerais difficiles.

La lixiviationLorsque le minerai contient de faibles quantités dumétal de valeur (cas de l’or et de certains minerais decuivre), un procédé de concentration minéralurgiquen’est pas rentable et la lixiviation in-situ ou en tas(heap leaching) devient une alternative trèsintéressante en raison de son faible coût.La lixiviation bactérienne (bioleaching) peut faciliterénormément la récupération du métal de valeur dansces cas. Dans les cas où le minerai contient unequantité importante de minéral de valeur, des étapesde broyage peuvent se justifier avant un traitementpar lixiviation dans des réservoirs agités ou mêmedans des réacteurs agités. Lorsque la teneur est assezélevée et/ou la difficulté de la lixiviation l’exige, ellepeut se faire dans des conditions de pression et/outempérature élevées, des fois dans des appareils faitsavec des matériaux spéciaux et très coûteux.


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La lixiviation

DéfinitionLes méthodes hydrométallurgiques sont utilisées avecdes objectifs divers :

I Récupération de sels à partir de leursgisements (NaCl, potasse, borax).

I Production de solutions métalliquespermettant la récupération ultérieure desmétaux par voie électrochimique (Cu, Zn, Ni).

I Production de composés (oxydes ou sels)métalliques permettant la récupération desmétaux par d’autres méthodes, i.e.pyrométallurgie ou électrométallurgie (Al).

I Récupération de métaux à partir de déchetsindustriels (ex. Cu et Au des circuitsimprimés).

I Production directe de métaux à partir deproduits d’autres méthodes de valorisation(Zn).

La lixiviationConséquemment, l’alimentation des procédéshydrométallurgiques est très diverse.

I Dans plusieurs cas, elle est constituée dematériel tel que sorti de la mine (seulementconcassé),

I tandis que d’autres fois, le matériel a déjàsubi des étapes de valorisation et on traite lesrejets de celles-ci (ex. cyanuration des rejetsde flottation de cuivre au concentrateurLaronde)

I Très fréquemment, cependant, les procédéshydrométallurgiques sont alimentés avec desconcentrés d’usines minéralurgiques(CEZinc), constituant ainsi une alternativeaux procédés pyrométallurgiques.


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La lixiviationDéfinitionLe tableau suivant montre les principales sourcesminérales du métaux et/ou sels qui peuventalimenter des usines utilisant des méthodeshydrométallurgiques :

La lixiviationLes procédés mis au point par les hydrométallurgistesfont appel à la libération du métal convoité pardestruction de la matrice chimique le contenant,cŠest-à-dire mettent en jeu des réactions chimiquesentre les particules minérales et des réactifsnormalement en phase liquide ou gazeuse.Les réactions entre solides et liquides (lixiviation,précipitation, extraction par solvant) sont desprocédés hétérogènes dont la vitesse globale peutêtre contrôlée par

I la diffusion des réactifs (ou des produits) versla zone de réaction

I où par la vitesse de la réaction chimiqueelle-même ou bien par une combinaison desdeux.

Dans le premier cas, la vitesse peut être accéléréepar l’agitation du fluide car le coefficient de transfertde matière est fonction du degré de mixité (nombrede Reynolds) tandis que dans le deuxième cas, ellene peut pas être accélérée par l’agitation, maisplutôt par la concentration des réactifs (qui influenceaussi la diffusion).


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La lixiviationDéfinitionLa mise en solution des ions métalliques d’intérêtrequiert un agent de lixiviation dont l’objectif est decréer ou de maintenir un degré adéquat de solubilité.Plusieurs facteurs doivent être considérés lors duchoix de l’agent de lixiviation :

I habileté à dissoudre le métal désiré, en termesde la vitesse et de l’étendue de la dissolution

I sélectivité : idéalement, il ne devraitsolubiliser que le métal recherché.

I compatibilité de la solution produite avec lesopérations subséquentes : est-ce qu’elle a lateneur et la pureté requises ?

I corrosion des équipements : si l’agent delixiviation requiert des matériaux deconstruction sophistiqués (acier inoxydable,titane, Hastalloy, etc.) le coûtd’investissement peut monter en flèche etson utilisation serait moins intéressante.

I disponibilité et coût : l’agent de lixiviationdoit être facilement trouvable sur le marchéet à un coût raisonnable. En raison des pertes(même minimes) de réactifs, les coûtsd’opération peuvent devenir inacceptables sila valeur de ceux-ci est élevée.

I régénération et recyclage : idéalement, ildevrait être possible de régénérer l’agent delixiviation pour permettre son recyclage,diminuant ainsi les coûts d’opération.

I toxicité : évidemment, on désire éviterl’utilisation de réactifs dont la manipulationpeut engendrer des risques pour lesopérateurs ou pour l’environnement.

La lixiviationSur la base des propriétés ci-dessus indiquées, il estévident que l’eau serait l’agent de lixiviation idéal,car elle est peu coûteuse et non toxique. Cependant,son utilisation est plutôt limitée car elle n’est capablede dissoudre que certains minéraux seulement et sasélectivité n’est pas très élevée. On l’utilise pour lasolubilisation de certains sulfates, chlorures, borates,nitrates (métaux alcalins), leur récupération étantfaite après par cristallisation. Les agents de lixiviationles plus utilisés peuvent être groupés en troiscatégories : a) acides, b) bases, et c) solutionssalines. Ils peuvent être utilisés seuls ou combinésavec des agents oxydants (oxygène, H2O2, MnO2)ou, moins fréquemment, avec des agents réducteurs(SO2, Fe

+2 , Cu+, etc).


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La lixiviationDéfinitionIls sont les produits les plus utilisés et leur actionpeut varier selon les conditions dans lesquelles ilssont utilisés. Parmi les acides les plus utilisés onretrouve lŠacide sulfurique (concentré ou dilué),lŠacide chlorhydrique et, en moindre mesure, lŠacidenitrique. Typiquement, ils peuvent agir en tantquŠacides non-oxydants, acides réducteurs et acidesoxydants. Dans le premier de ces cas, la réaction delixiviation met en jeu seulement les ions H+ del’acide, comme c’est le cas par exemple de ladissolution de l’hydroxyde ferrique par n’importe quelacide :Fe(OH)3 + 3 H+→ 6 Fe+3 + 3 H2OUn autre exemple de ce type de comportement est ladissolution des métaux par un acide.FeO + 2 H+ → 6 Fe+2 + H2↑Lorsqu’un acide oxydant est utilisé, toutes sescomposantes (H+ et l’anion) interviennent dans laréaction. Des exemples de ce type d’action sontl’acide nitrique et l’acide sulfurique concentré.2 H+ + NO –

3 + e – → 6NO2↑ + H2O

4H+ + SO4−2 + 2 e – → 6 SO2↑ + 2 H2OFinalement, on parle d’acides réducteurs lorsqu’ilssubissent une oxydation comme résultat de laréaction. Un exemple est l’acide sulfureux qui, lors dela réaction, est oxydé à acide sulfurique :H2SO3 + H2O → 6 SO4−2 + 4H+ + 2 e –

La lixiviationSur la base des propriétés ci-dessus indiquées, il estévident que l’eau serait l’agent de lixiviation idéal,car elle est peu coûteuse et non toxique. Cependant,son utilisation est plutôt limitée car elle n’est capablede dissoudre que certains minéraux seulement et sasélectivité n’est pas très élevée. On l’utilise pour lasolubilisation de certains sulfates, chlorures, borates,nitrates (métaux alcalins), leur récupération étantfaite après par cristallisation. Les agents de lixiviationles plus utilisés peuvent être groupés en troiscatégories : a) acides, b) bases, et c) solutionssalines. Ils peuvent être utilisés seuls ou combinésavec des agents oxydants (oxygène, H2O2, MnO2)ou, moins fréquemment, avec des agents réducteurs(SO2, Fe

+2 , Cu+, etc).


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Agents de lixiviation basiques

DéfinitionCe type d’agents de lixiviation est utiliséprincipalement lorsque le minerai contient desquantités appréciables de gangue acidivore (dolomite,calcaire). En général, la lixiviation basique est plussélective que celle en milieu acide, ce qui donne lieuà des opérations de purification des solutions moinscompliquées. Parmi les agents de lixiviation alcalinsles plus utilisés, on retrouve l’hydroxyde desodium(NaOH), employé dans la lixiviation de labauxite pour produire de l’alumine, matière de départde la production électrolytique de l’aluminium, etl’hydroxyde d’ammonium (NH4OH), utilisé surtouten raison de sa propriété à former desamino-complexes solubles avec plusieurs métaux telsle cuivre, le nickel et le cobalt.

Solutions salinesÀ part les acides et les bases, on utilise des foiscomme agents de lixiviation des solutions aqueusesde certains sels : FeCl3, Na2CO3, NaCN, etc.

I Sels ferriques : le sulfate et le chlorure de fer(III) sont des agents oxydants utilisés pour lalixiviation des sulfures par une réactionredox : MS →6 M+

2 + So + 2 e –

Fe+3 + e –→ Fe+2 Étant donné que les ionsferriques hydrolysent dans des conditionsnormales pour former des produits inadéquatscomme agents de lixiviation, il faut conduirela lixiviation à un pH acide (1.5 à 3) pouréviter la formation dŠhydroxyde de fer :Fe+3 + H2O →6 FeOH+2 + H+ FeOH+2 +

H2O → 6Fe(OH)2 + 2H+ Fe(OH)+2 +

H2O → 6Fe(OH)3 ↓ + H+


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Agents de lixiviation basiques

Carbonates alcalinsCarbonates alcalins : typiquement, le Na2CO3 , leK2CO3 et le (NH4)2CO3 qui peuvent être utilisésdans la lixiviation de minerais d’uranium (lorsque lagangue est acidivore) et de tungstène.Cyanure de sodium : ce produit a la propriété deformer des complexes solubles avec les métaux noblestels l’or et l’argent, réaction appelée cyanuration.4Au + 8CN – + O2 + 2H2O → 4 [Au(CN)2]

– +4OHLe cyanure de sodium est un produit toxique, car enmilieu acide il génère de l’acide cyanhydrique, un gazmortel. Son utilisation oblige les compagnies à uncontrôle strict des effluents de l’usine. Typiquement,le traitement des effluents consiste à oxyder lecyanure à cyanate.

Solutions salines


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Chimie de la lixiviation

DéfinitionLa lixiviation d’un solide dans un phase aqueusedépend

I premièrement de la nature du solide (type deliens moléculaires)

I de l’agent de lixiviation (acide, base, etc)

I et des conditions d’opération (pH, Eh, degréd’agitation, etc.).

Différentes réactions de lixiviation

I solubilisation physique

I lixiviation par réaction chimique simple

I lixiviation par réaction chimique redox

I et bio-lixiviation.

Solubilisation physiqueQuoique peu pratique par son rang d’application, lasolubilisation de certains sels par l’action de l’eau estla méthode la plus simple et économique delixiviation. Le caractère dipolaire des molécules d’eaupermet à celles-ci d’exercer une attraction sur l’anionet le cation de l’espèce ionique à dissoudre, formantdes hydrates. Si la force d’hydratation est supérieureà la force qui retient l’anion et le cation ensemble,ceux-ci passeront à la solution. On peut utiliser cegenre de solubilisation dans le cas de certains selsformés lors des opérations pyro-métallurgiquespréliminaires à l’étape de lixiviation, comme legrillage sulfatant ou chlorurant.NaCl(s) + (m + n)H2O −−−−→ Na(H2O) n+ +

Cl(H2O) –mCuSO4(s) + (m + n)H2O→Cu(H2O)+n

2 +

SO4(H2O) – m2


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Chimie de la lixiviationLixiviation par réactionchimique simpleLa lixiviation d’une espèce solide peut être accompliepar l’action directe d’un acide, d’une base ou desions d’un autre sel. Cette action peut prendre laforme d’une neutralisation, d’un simpleremplacement d’ions ou d’une complexation.

I Lixiviation acide directe : Dans ce cas,l’objectif est de fournir des ions H+(protons), ce qui mène à l’utilisation d’acidesforts (HCl,H2SO4,HNO3). Un cas typiqueest la lixiviation des oxydes de cuivre parl’acide sulfurique dilué (Gibraltar, Les MinesGaspé, nouvelles exploitations au nord duChili).CuO(s) + 2H+(aq) +

SO – 24 (aq) −−−−→ Cu+2(aq) +

SO – 24 (aq) + H2O

I Lixiviation basique directe Dans ce cas, c’estl’ion OH- qui est l’agent de lixiviation. Cetteméthode est utilisée avec des métaux quiforment des complexes hydroxy forts, commepar exemple l’aluminium (procédé Bayer) etle wolframium.Al2O3(s) + 3H2O +

2OH – (aq) −−−−→ 2 [Al(OH)4]– (aq)

WO3.FeO(s) +

2OH – (aq) −−−−→ WO4−2(aq) +

Fe(OH)2(s)Bien que la bauxite peut aussi être dissouteen milieu acide, on préfère le faire en milieubasique en raison d’une meilleure sélectivitéobtenue (diagramme de Pourbaix).

Lixiviation par réactionchimique simple

I Lixiviation par complexation directe Laformation de complexes est une procéduretrès utilisée pour mettre en solution certainsions. Un cas typique est la dissolution dusulfate de plomb, très peu soluble dans l’eau,par le chlorure de sodium pour former unplombo-chlorure de sodium.PbSO4(s) −−−−→ Pb+2(aq) + SO – 2

4 (aq)(1)Pb+2(aq) +

4Cl – (aq) −−−−→ [PbCl4 ]−2(aq) (2)

L’action des ions Cl- est alors de maintenir ensolution le peu d’ions Pb+2 qui solubilisera

par l’action de l’eau. En retirant les ions Pb+2par la réaction (2), on force l’équilibre (1) àse déplacer vers la droite, mettant ainsi ensolution davantage de PbSO4.Un autre exemple est la dissolution d’oxydesde cuivre par l’ammoniac.CuO(s) + 5NH3 +

2H+ −−−−→ [Cu(NH3)5 ]+2 + H2O

I Lixiviation par déplacement La dissolutiond’un sulfure dans une solution contenant desions qui forment un sulfure encore plusinsoluble est un exemple de ce type delixiviation.ZnS + Cu+2 −−−−→ Zn+2 + CuS


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Chimie de la lixiviationLixiviation par réactionredoxCertaines réactions de lixiviation impliquent untransfert d’électrons entre des ions (changementd’état d’oxydation). Ceci peut se vérifier dans desconditions oxydantes ou réductrices, avec ou sansformation de complexes.

I Lixiviation en milieu oxydant : L’agent delixiviation est un réactif chimique ayant despropriétés oxydantes. La lixiviation peut êtrefaite dans des conditions acides ou basiquesdépendant laquelle est plus favorable(diagramme de Pourbaix). Par exemple, lediagramme Eh-pH pour la lixiviation dessulfures du cuivre montre qu’il existe unerégion où le Cu+2 (aq) est favorisé dans unmilieu acide et oxydant (coin supérieurgauche). En conséquence, la lixiviation acidepeut être accomplie à condition de garantirun environnement oxydant (exemple, FeCl3ou O2 sous pression).

CuS + 2Fe+3 −−−−→ Cu+2 + 2Fe+2 + So

CuS(s) −−−−→ Cu+2 (aq) + S−2(aq)S−2(aq) −−−−→ So + 2 e –

2 Fe+3 (aq) + 2 e – −−−−→ 2Fe+2 (aq)Un autre exemple est la lixiviation acide desminerais d’uranium, possible seulement aprèsque l’ion uranium ait été oxydé.UO2 + 1

2 O2 −−−−→ UO3 (oxydation)

UO3 + 2H+ −−−−→ UO+22 + H2O

(lixiviation)

Lixiviation par réactionredox

I Lixiviation oxydante moyennant complexationDans certains cas, le produit d’oxydationn’est pas soluble, de sorte quŠune réaction decomplexation est nécessaire pour le rendresoluble. Des cas typiques sont la lixiviation del’or, de l’argent, de nickel et de l’uranium.2Auo −−−−→ 2Au+ + 2 e –

2Au+ + 4CN – −−−−→ 2 [Au(CN)2]–

O2 + 2H2O + 2 e – −−−−→ 2OH – + H2O22Au + 4CN + O2 +

2H2O −−−−→ 2 [Au(CN)2]– + 2OH – +

H2O2Nio −−−−→ Ni+2 + 2 e –

Ni+2 + 6NH3 −−−−→ [Ni(NH3)6]+2

12 O2 + H2O + 2 e – −−−−→ 2OH –

UO2 −−−−→ UO+22 + 2 e –

UO+22 + 3CO3−2 −−−−→ [UO2(CO3)3]− 4

12 O2 + H2O + 2 e – −−−−→ 2OH –


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Chimie de la lixiviation

Lixiviation en milieuréducteurCertains composés, typiquement les oxydes desmétaux tetravalents, sont lixiviables seulement dansun milieu réducteur. Par exemple, le dioxyde demanganèse (pyrolusite) est attaqué par l’acidesulfurique dilué seulement en présence d’un agentréducteur (Fe+2 ,Cu+, SO2). Les réactions qui sevérifient lors de cette lixiviation sont :MnO2 + 2 e – + 4H+ −−−−→ Mn+2 + H2O

et 2 Fe+2 −−−−→ 2Fe+3 + 2 e

SO2 + 2H2O −−−−→ SO – 24 + 4H+ + 2 e –

ou12 C + H2O −−−−→

12 CO2 + 2H+ + 2 e –

ou 2Cu+ −−−−→ 2Cu+2 + 2 e –



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Chimie de la lixiviationBiolixiviationDernièrement, on a reconnu l’existence de certainsmicro-organismes dans les eaux des mines(Thiobacillus thiooxidans et Thiobacillusferrooxidans) ayant la particularité de solubiliser lesminéraux sulfurés. Leur action peut être directe (s’ilssolubilisent l’espèce recherchée) ou indirecte (s’ilssolubilisent d’autres espèces libérant un chemin àl’agent lixiviant vers l’espèce recherchée).Ces organismes microscopiques sont du typeautotrophique (vivant dans la matière inorganique)et aérobique (nécessitant de l’oxygène pour sedévelopper). Parmi leurs caractéristiques les plusimportantes, on peut mentionner :

I besoin d’oxygène pour accomplir leur tâche(oxydation des sulfures).

I utilisent du CO2 comme source de C pour lasynthèse de la matière organique des cellules.

I absorbent certains éléments nutritifs(PO – 3

4 ) présents dans les eaux de mines.

I résistent assez bien dans des milieux acides(pH 1.5 à 3).

I leur activité maximale se vérifie à destempératures avoisinant les 35oC, en dessousdesquelles ils dorment et en dessus desquelleselles sont détruites.



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METALLURGIE EXTRACTIVE

1 La lixiviationRéactifs de lixiviationAgents de lixiviation acidesAgents de lixiviation basiquesChimie de la lixiviationBiolixiviation

2 Méthodes et équipements


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Méthodes et équipements

Méthodes etéquipementsUne fois que lŠagent de lixiviation a été déterminé,la prochaine étape est le choix du type d’appareil oude la méthode qui sera utilisée pour effectuer lalixiviation. La méthode à utiliser dépendra de lateneur du minerai et de la facilité avec laquelle leminéral recherché se dissout dans le réactif choisi.Les méthodes les plus utilisées sont décrites par lasuite.

Lixiviation in-situCette méthode, consistant en la lixiviation directe duminerai dans le gisement même, est utilisée lorsquela teneur en minéral de valeur est tellement faiblequ’elle ne justifie même pas le minage et le transportvers la surface. Typiquement, on l’utilise pourextraire des sels solubles directement du gisementsouterrain, comme c’est le cas de la potasse, duchlorure de sodium, du sulfate de sodium et ducarbonate de sodium. Elle est aussi utilisée pour lalixiviation de l’uranium et du cuivre.Afin d’appliquer cette méthode, certaines conditionsdoivent se vérifier : le gisement doit être limité pardes couches imperméables rendant impossible laperte de la solution riche, mais il doit être perméableà l’agent de lixiviation lui-même. On utilise deuxapproches :

I par irrigation (spraying), lorsque le gisementest exposé,

I par injection, lorsqu’il est enterré.


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Lixiviation in-situI Dans la première de ces méthodes, l’agent de

lixiviation est carrément arrosé sur le dessusdu gisement. Il percolera à travers la rochedissolvant sur son passage les minérauxd’intérêt. La solution riche (pregnantsolution) est collectée en bas du gisement etpompée vers la surface où elle est traitéepour en récupérer le métal et régénérer, sipossible, l’agent de lixiviation qui serait alorsréutilisé.

I Dans la deuxième approche, l’agent delixiviation est injecté dans le gisement àtravers un système de tuyaux perforésverticaux, arrangés de forme préétablie. Pourun ensemble de tuyaux d’injection, il y a unpuits de récupération permettant la montéede la solution riche (par pompage).

Lixiviation en tasDans ce type d’opération, le matériel extrait de lamine est disposé sur une surface préalablementnettoyée et rendue imperméable, ayant une certainepente pour permettre l’écoulement de la solutionriche vers l’extérieur du tas. L’agent de lixiviation estaspergé (tuyaux perforés ou sprinklers) sur le dessusdu tas et percole à travers le tas en même tempsqu’il solubilise le minéral de valeur. La solution richeest recueillie a l’extrémité inférieure de la surfacepour être pompée aux bassins de récupération. Deuxvariantes de ce type d’opération existent :

I la lixiviation en vrac ou "dump leaching"

I la lixiviation en tas proprement dite ou "heapleaching".

Dans la première, utilisée lorsque le minerai a uneteneur très faible, la roche n’est même pas concasséeen surface. La période de lixiviation est de l’ordre deplusieurs années. Dans la deuxième méthode, leminerai est concassé avant d’être déposé sur le tas.Des fois, il est aussi aggloméré et imbibé (cured)d’agent de lixiviation avant d’être placé dans le tas.


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Lixiviation en tasLa préparation du tas implique plusieurs tâches :

I nettoyage de la surface

I dénivellation de celle-ci,I recouvrement avec une membrane

imperméable (plastique),

I installation d’un réseau de tuyaux en PVCperforés servant à recueillir la solution riche,

I dépôt du minerai sur la membrane et sur lestuyaux jusqu’à une hauteur entre 10 et 15 met

I installation du système d’arrosage de l’agentde lixiviation sur le dessus du tas.

Lixiviation en tasNormalement, on commence à arroser le tas aussitôttoutes ces étapes complétées pour une longueurdonnée (pleine largeur) de tas. La production estalors enclenchée pendant que l’on continue à monterune autre longueur de tas à côté. Le cycle delixiviation est ici de l’ordre de plusieurs mois. Lorsquele tas est épuisé, il peut être abandonné ou chargésur des camions pour être rejeté ou bien peut servirde base pour y construire un autre tas (compromisentre coût de préparation d’une nouvelle surface oule chargement difficile d’un tas très haut, sansmentionner le plus grand temps de percolation).Parmi les problèmes rencontrés lors d’une opérationde lixiviation en tas, on peut mentionner :

I le blocage des trous des tuyaux de collecteavec de l’argile fine,

I des sulfates ou de l’hydroxyde ferrique,

I les pertes par évaporation sur la surface dutas ou par fissures dans la toile du fond etfinalement,

I la canalisation de l’agent de lixiviationréduisant ainsi son efficacité.


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Lixiviation en tasCette méthode est utilisée à grande échelle pour lalixiviation :

I du cuivre et du zinc avec de l’eau à partir deminerais contenant des pyrites (Rio Tinto,Espagne),

I pour la lixiviation des oxydes de cuivre avecde l’acide sulfurique dilué (sud-ouestaméricain, nord du Chili, Gibraltar (BC)),

I pour la dissolution de minéraux d’uranium(Arizona)

I et pour la récupération de l’or (Nevada).

Lixiviation parpercolation (vatleaching)


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métallurgie extractive (cooper)