Comment extraire l'or de la roche : méthodes de concassage, de broyage, de séparation et de récupération

L’or se trouve rarement sous forme de gros morceaux purs à l’intérieur des roches. Dans la plupart des minerais d’or, le métal précieux se présente sous forme de minuscules particules associées au quartz, aux minéraux sulfurés ou à d’autres minéraux constituant la roche. La récupération de cet or nécessite donc un procédé de traitement soigneusement conçu pour libérer les minéraux aurifères et les séparer de la roche stérile.

1. Où trouve-t-on l’or dans les roches ?

Comprendre la manière dont l’or se présente dans un minerai est la première étape pour sélectionner la méthode d’extraction appropriée. L’or peut se présenter sous forme de particules relativement libérées, être contenu dans des minéraux sulfurés ou se trouver dans des minerais nécessitant un prétraitement spécialisé.

1.1 Or facilement récupérable

L’or facilement récupérable se présente sous forme de particules d’or relativement libérées qui peuvent être séparées des minéraux environnants à l’aide de méthodes de traitement conventionnelles.

• L’or peut se présenter sous forme de particules grossières ou fines dans des filons de quartz ou d’autres roches encaissantes.
• L’or grossier peut parfois être récupéré après un concassage et un broyage relativement simples.
• La concentration gravimétrique est souvent efficace, car l’or possède une densité beaucoup plus élevée que la plupart des minéraux de gangue courants.
• Selon le minerai, des concentrateurs centrifuges, des jigs ou des tables à secousses peuvent être utilisés.

Les minerais contenant de l’or facilement récupérable sont généralement plus faciles à traiter, car l’or peut être suffisamment libéré sans traitement chimique ou spécialisé important.

1.2 Or contenu dans les minéraux sulfurés

L’or peut être associé à des minéraux sulfurés tels que la pyrite et l’arsénopyrite.

Dans ces minerais :

• Les particules d’or peuvent être extrêmement fines.
• L’or peut être physiquement enfermé dans les grains de minéraux sulfurés.
• Le concassage seul peut ne pas permettre une libération suffisante.
• Un broyage fin peut être nécessaire pour exposer les minéraux aurifères.
• La flottation par mousse peut être utilisée pour produire un concentré sulfuré contenant de l’or.
• Un traitement supplémentaire du concentré peut être nécessaire avant la récupération finale de l’or.

Par conséquent, un minerai d’or sulfuré peut nécessiter un circuit plus complexe qu’un minerai contenant de l’or facilement récupérable.

1.3 Minerai d’or réfractaire

Le minerai d’or réfractaire est particulièrement difficile à traiter par concentration gravimétrique conventionnelle ou lixiviation directe.

L’or peut être :

• Extrêmement finement disséminé ;
• Enrobé ou encapsulé dans des minéraux sulfurés ;
• Associé à des minéraux qui entravent sa récupération ;
• Chimiquement difficile à atteindre avec les procédés conventionnels.

Ces minerais peuvent nécessiter un prétraitement spécialisé, tel qu’une oxydation, avant la récupération de l’or en aval. La technologie appropriée dépend fortement des caractéristiques minéralogiques du minerai.

2. Procédé de traitement du minerai d’or, de la roche à l’or récupéré

Une usine typique de traitement de l’or en roche dure comprend plusieurs étapes :

Extraction minière → Alimentation → Concassage → Criblage → Broyage → Classification → Séparation gravimétrique/Flottation → Traitement du concentré → Récupération de l’or → Traitement des résidus

Chaque étape a un objectif spécifique :

• Extraction minière : La roche contenant de l’or est extraite du gisement.
• Alimentation : Le minerai tout-venant est acheminé vers l’usine de traitement à un débit contrôlé.
• Concassage : Les grosses roches sont réduites à des dimensions adaptées.
• Criblage : Le matériau concassé est séparé en fonction de la taille des particules.
• Broyage : Le minerai est davantage réduit afin de libérer l’or fin et les minéraux aurifères.
• Classification : Les particules broyées sont séparées selon leur taille, généralement à l’aide d’hydrocyclones.
• Séparation gravimétrique/flottation : L’or ou les minéraux aurifères sont concentrés.
• Traitement du concentré : Le concentré est nettoyé et soumis à un traitement supplémentaire.
• Récupération de l’or : L’or est récupéré à partir du concentré ou de la solution.
• Traitement des résidus : Les matériaux résiduels sont gérés et, lorsque cela est approprié, traités davantage.

3. Concasser les roches pour libérer les minéraux aurifères

3.1 Concassage primaire du minerai d’or tout-venant

Le minerai d’or tout-venant peut contenir de très grosses roches qui ne peuvent pas être traitées directement par les équipements de broyage ou de séparation. Le concassage primaire réduit ces matériaux à une taille appropriée pour les étapes suivantes.

Les principaux concasseurs utilisés comprennent :

• Concasseurs à mâchoires : Adaptés à de nombreux minerais d’or durs et abrasifs.
• Concasseurs giratoires : Souvent utilisés dans les opérations à grande capacité traitant d’importantes quantités de roches dures.
• Concasseurs à percussion primaires : Adaptés à certaines applications lorsque les caractéristiques de l’alimentation le permettent.

3.2 Concassage secondaire et tertiaire pour une réduction supplémentaire de la taille

Après le concassage primaire, le minerai peut nécessiter une réduction supplémentaire de sa taille.

Les concasseurs à cône sont largement utilisés pour le concassage secondaire et tertiaire des minerais durs et abrasifs. Ils peuvent fonctionner en circuit fermé avec des cribles afin de contrôler la taille finale du produit.

Une configuration typique peut être la suivante :

• Concasseur primaire → Crible → Concasseur secondaire → Crible → Concasseur tertiaire
• Le matériau surdimensionné est renvoyé vers le concasseur, tandis que le matériau de taille correcte est acheminé vers le broyage.
• Les concasseurs à percussion peuvent également être utilisés lorsque les caractéristiques du minerai les rendent appropriés, notamment lorsque le matériau est moins abrasif.

3.3 Jusqu’à quelle finesse faut-il concasser le minerai d’or ?

Il n’existe pas de granulométrie de concassage universelle pour le minerai d’or.

La granulométrie cible doit être déterminée en fonction des caractéristiques de libération de l’or et des minéraux encaissants, plutôt que de chercher simplement à rendre le minerai aussi fin que possible.

Si l’or est grossier et bien libéré, un concassage excessif peut gaspiller de l’énergie sans améliorer significativement la récupération. Si l’or est finement disséminé, un broyage supplémentaire — et non simplement un concassage — peut être nécessaire.

4. Broyer le minerai concassé pour libérer l’or

4.1 Pourquoi le broyage est essentiel à la récupération de l’or

Le concassage réduit la taille globale de la roche, mais il peut ne pas exposer complètement les fines particules d’or.

Le broyage désagrège les associations minérales et augmente le degré de libération entre :

• L’or ;
• Les minéraux sulfurés ;
• Le quartz ; et
• Les autres minéraux de gangue.
• Une meilleure libération peut améliorer la séparation gravimétrique ou la flottation en aval.

Cependant, un broyage excessif peut également créer des problèmes. Les particules extrêmement fines peuvent être difficiles à récupérer par gravimétrie et peuvent augmenter la consommation d’énergie. L’objectif est donc d’obtenir une libération suffisante avec la plus faible énergie de broyage pratique.

4.2 Équipements courants de broyage du minerai d’or

Les équipements de broyage courants comprennent :

• Broyeurs à boulets : Largement utilisés pour le broyage fin dans les usines de traitement des minerais.
• Broyeurs SAG : Adaptés aux opérations à grande échelle et capables d’effectuer une réduction importante de la taille des particules.
• Broyeurs à barres : Utilisés dans certaines applications où leurs caractéristiques de broyage sont avantageuses.
• Broyeurs verticaux et broyeurs agités : Utiles pour les applications de broyage fin et ultrafin.
• HPGR : Les rouleaux de broyage à haute pression peuvent convenir à certains minerais et à certaines configurations de circuits.

Le broyeur approprié dépend de la dureté du minerai, du débit, de la granulométrie requise du produit et de la conception globale du procédé.

5. Classifier le minerai d’or broyé

La classification contrôle la taille des particules entrant dans le circuit de séparation.

Hydrocyclones pour la classification du minerai d’or

Les hydrocyclones sont couramment utilisés dans les circuits de broyage fermés pour séparer les particules en fonction de leur comportement de sédimentation et de leur taille effective.

Un circuit typique fonctionne comme suit :

• Le minerai broyé et l’eau entrent dans l’hydrocyclone.
• Les particules plus grossières ou insuffisamment broyées sont renvoyées vers le broyeur.
• Les particules de taille appropriée quittent le circuit de classification.
• Le matériau de granulométrie correcte est acheminé vers la concentration gravimétrique, la flottation ou une autre étape de récupération.

Cette configuration en circuit fermé empêche les matériaux excessivement grossiers d’atteindre les équipements en aval tout en réduisant le broyage inutile des particules déjà fines.

6. Séparer l’or du minerai broyé

Une fois le minerai broyé et classifié, des méthodes physiques et physico-chimiques sont utilisées pour concentrer l’or.

Séparation gravimétrique pour l’or libre grossier

La densité élevée de l’or (environ 19,3) par rapport à la plupart des minéraux de gangue rend la concentration gravimétrique très efficace pour les particules libres ou partiellement libérées. Les équipements couramment utilisés comprennent :

• Les concentrateurs centrifuges (par exemple Knelson, Falcon), qui génèrent des forces g élevées et récupèrent l’or libre fin que les jigs ou tables traditionnels pourraient ne pas récupérer.
• Les tables à secousses pour nettoyer et enrichir les concentrés gravimétriques.
• Les jigs et les concentrateurs spiraux dans certaines applications, notamment pour une alimentation plus grossière.

Les circuits gravimétriques sont souvent placés en début de schéma de traitement (après le broyage primaire ou même après le concassage dans certaines opérations alluviales ou de minerais à or facilement récupérable) afin de récupérer l’or grossier avant qu’il ne soit trop broyé ou perdu dans les rejets de flottation.

Flottation pour l’or fin et l’or associé aux sulfures

Lorsque l’or est fin ou enfermé dans des sulfures, la flottation par mousse devient la principale méthode de concentration. Les collecteurs (généralement des xanthates ou des dithiophosphates) rendent hydrophobes les surfaces des sulfures contenant de l’or ; les moussants stabilisent les agrégats bulle-particule qui remontent pour former une mousse riche en minéraux. Le concentré sulfuré obtenu peut ensuite être traité par cyanuration intensive, grillage, oxydation sous pression ou fusion, selon la minéralogie. La flottation est particulièrement utile pour récupérer l’or qui, autrement, se retrouverait dans les rejets gravimétriques ou resterait enfermé dans les sulfures.

Séparation magnétique et son rôle limité dans la récupération de l’or

La séparation magnétique est rarement une technique directe de récupération de l’or, car l’or natif n’est pas magnétique. Elle peut toutefois être utilisée pour éliminer les minéraux magnétiques (magnétite, pyrrhotite) qui interfèrent avec les procédés en aval, ou pour enrichir certains produits intermédiaires. Son rôle est donc complémentaire plutôt que principal.

7. Récupérer l’or à partir des concentrés

Les concentrés produits par gravimétrie ou flottation contiennent encore de la gangue et doivent être enrichis et raffinés.

Nettoyage des concentrés gravimétriques

Les concentrés gravimétriques primaires sont généralement nettoyés sur des tables à secousses ou par une concentration centrifuge secondaire. L’objectif est d’éliminer les silicates et sulfures restants afin de produire un concentré à haute teneur adapté à la fusion directe ou à la lixiviation intensive.

Fusion des concentrés d’or

Les concentrés gravimétriques propres ou certains concentrés de flottation peuvent être fondus. Des fondants (borax, silice, carbonate de sodium, etc.) sont ajoutés pour abaisser le point de fusion de la gangue et former un laitier fluide qui se sépare de l’or en fusion. L’or se dépose sous forme de bouton ou de lingot de doré, qui est ensuite raffiné pour atteindre une pureté plus élevée. La fusion reste l’une des méthodes les plus anciennes et les plus directes pour transformer un concentré en métal précieux.

Cyanuration pour les minerais et concentrés d’or appropriés

Pour les minerais à or facilement récupérable et de nombreux concentrés, la cyanuration constitue la principale méthode de récupération chimique. Dans des conditions alcalines contrôlées et en présence d’oxygène, l’or se dissout pour former un complexe soluble d’aurocyanure. L’or dissous est ensuite récupéré à partir de la solution, le plus souvent par adsorption sur du charbon actif (circuits carbone-en-pulpe ou carbone-en-lixiviation), suivie d’une élution, d’une électrolyse et d’une fusion pour produire du doré. La cyanuration intensive est souvent appliquée aux concentrés gravimétriques afin de maximiser la récupération de l’or fin résiduel.

8. Méthodes d’extraction de l’or selon les différents types de minerai d’or

Le meilleur procédé de traitement dépend de la manière dont l’or se présente dans le minerai.

Type de minerai d’or	Approche de traitement privilégiée
Or grossier facilement récupérable	Concassage + broyage + séparation gravimétrique
Or libre fin	Broyage + concentration centrifuge/flottation
Or dans les filons de quartz	Concassage + broyage + gravimétrie/flottation
Or associé aux sulfures	Broyage + flottation + traitement du concentré
Or réfractaire	Broyage fin + prétraitement spécialisé + lixiviation
Or alluvial/de placer	Criblage + lavage + concentration gravimétrique

Par exemple, un minerai contenant de l’or grossier et libéré peut obtenir une bonne récupération grâce au concassage suivi d’une concentration gravimétrique. En revanche, l’or enfermé dans les minéraux sulfurés peut nécessiter un broyage fin, une flottation et un traitement supplémentaire.

Conclusion

L’extraction de l’or à partir des roches repose fondamentalement sur la libération, la concentration et la récupération. Les grosses roches contenant de l’or doivent d’abord être concassées, puis suffisamment broyées pour exposer l’or ou les minéraux aurifères. La classification contrôle la taille des particules entrant dans le circuit de récupération, tandis que la séparation gravimétrique et la flottation constituent des méthodes importantes pour concentrer l’or.

Le procédé idéal dépend du type de minerai d’or. L’or grossier facilement récupérable peut bien répondre à la concentration gravimétrique, tandis que l’or fin ou associé aux sulfures peut nécessiter une flottation et un traitement supplémentaire du concentré. Les minerais réfractaires peuvent nécessiter un prétraitement spécialisé avant que l’or puisse être récupéré efficacement.

En pratique, l’usine de traitement de l’or la plus efficace n’est pas nécessairement celle qui broie le minerai le plus finement ou qui utilise le plus d’équipements. C’est celle qui adapte les méthodes de concassage, de broyage, de classification, de séparation et de récupération à la minéralogie réelle et aux caractéristiques de libération du minerai.

FAQ

1. Quelle est la première étape pour extraire l’or des roches ?

La première étape de traitement est généralement le concassage, après quoi le minerai peut être criblé, broyé, classifié et traité par une méthode appropriée de concentration ou de récupération.

2. Un broyeur à boulets peut-il broyer du minerai d’or ?

Oui. Les broyeurs à boulets sont largement utilisés pour broyer le minerai d’or concassé et libérer les minéraux aurifères avant la séparation en aval.

3. La séparation gravimétrique peut-elle récupérer l’or fin ?

La séparation gravimétrique peut récupérer l’or fin, mais son efficacité diminue lorsque la taille des particules devient extrêmement fine et dépend fortement de la minéralogie et des conditions de fonctionnement.

4. Quels équipements sont utilisés pour traiter le minerai d’or ?

Les équipements typiques comprennent des alimentateurs, des concasseurs à mâchoires, des concasseurs à cône, des cribles vibrants, des broyeurs à boulets, des broyeurs SAG, des hydrocyclones, des concentrateurs gravimétriques, des tables à secousses, des cellules de flottation, des épaississeurs et des filtres.