10 machines essentielles pour une usine complète de traitement du minerai d’or par CIL

Une usine de traitement du minerai d’or par lixiviation au carbone (CIL, Carbon-in-Leach) est un système de traitement des minerais largement utilisé qui combine la lixiviation de l’or au cyanure et l’adsorption sur charbon actif dans une série de cuves. Elle est conçue pour récupérer l’or à partir de minerais adaptés en dissolvant l’or dans une solution de traitement, puis en adsorbant l’or dissous sur du charbon actif en vue de sa récupération ultérieure.

La construction d’une usine CIL efficace nécessite bien plus que le simple choix des cuves de lixiviation. Les équipements de concassage, de broyage, de classification, de transport de la pulpe, de récupération de l’or et de traitement des résidus doivent fonctionner ensemble afin d’atteindre la capacité de traitement et le taux de récupération souhaités.

Ce guide présente 10 machines essentielles pour une usine complète de traitement du minerai d’or par CIL, explique leurs fonctions et met en évidence les principaux facteurs à prendre en compte lors de la configuration d’une ligne de traitement de l’or.

1. Concasseur à mâchoires pour le concassage primaire du minerai d’or

Un concasseur à mâchoires est couramment utilisé comme équipement de concassage primaire dans une usine de traitement du minerai d’or. Il réduit les gros blocs de roche en particules plus petites, adaptées au concassage secondaire ou, dans certaines configurations, au broyage direct.

Les filons de quartz aurifères, les minerais sulfurés durs et les autres minerais d’or résistants peuvent nécessiter un équipement de concassage primaire robuste.

Principales fonctions et avantages :

• Réduit les gros fragments de minerai en matériaux de dimensions adaptées au traitement.
• Traite une large gamme de roches aurifères dures et abrasives.
• Fournit une alimentation régulière aux étapes de concassage et de broyage en aval.
• Favorise un fonctionnement continu lorsque sa capacité est correctement dimensionnée pour l’usine.

Lors du choix d’un concasseur à mâchoires, il convient de prendre en compte la taille maximale de l’alimentation, la dureté du minerai, son abrasivité, la granulométrie de sortie requise et le débit de traitement prévu. L’ouverture d’alimentation du concasseur doit pouvoir accueillir les plus gros blocs attendus, tandis que sa capacité doit correspondre à l’objectif global de production.

Par exemple, une usine traitant 100 tonnes de minerai par heure nécessite un concasseur à mâchoires et des équipements en aval capables de traiter le débit d’alimentation correspondant dans les conditions réelles d’exploitation. Le circuit complet doit également tenir compte de la disponibilité des équipements, des arrêts pour maintenance et des variations des caractéristiques du minerai.

2. Concasseur à cône pour le concassage secondaire du minerai d’or

Un concasseur à cône réduit les matériaux provenant du concasseur primaire afin de produire des particules plus petites destinées au broyage. Il convient particulièrement aux minerais d’or durs et abrasifs lorsqu’une étape de concassage secondaire est nécessaire.

En réduisant la granulométrie avant le broyage, un circuit de concassage correctement conçu peut améliorer le débit du broyeur et contribuer à maîtriser la consommation énergétique.

Les principaux critères de sélection comprennent :

• La taille maximale de l’alimentation et la granulométrie du produit final souhaitée.
• La dureté, l’abrasivité et les caractéristiques de concassage du minerai.
• Le réglage du côté fermé et le rapport de réduction.
• La capacité requise et le nombre d’heures de fonctionnement prévues.
• Le coût des pièces d’usure et les exigences de maintenance.

Un concasseur à cône fonctionnant en circuit fermé avec un crible vibrant permet de mieux contrôler la granulométrie finale du produit concassé. Les particules trop grosses sont renvoyées vers le concasseur pour être réduites davantage, tandis que les matériaux de granulométrie appropriée passent à l’étape suivante.

Toutefois, tous les minerais d’or ne nécessitent pas un concasseur à cône. Les minerais plus tendres peuvent être traités avec d’autres types d’équipements de concassage, en fonction de leurs caractéristiques et des exigences de production de l’usine.

3. Crible vibrantpour une classification précise du minerai

Un crible vibrant sépare le minerai concassé en différentes fractions granulométriques. Dans un système de concassage en circuit fermé, il contribue à empêcher les particules trop grosses d’entrer dans le circuit de broyage et permet aux matériaux de granulométrie appropriée de poursuivre leur traitement.

Un criblage efficace améliore le contrôle du circuit de concassage et favorise une alimentation plus régulière du broyeur.

Ses principales fonctions comprennent :

• Séparer les matériaux suffisamment fins des particules trop grosses.
• Contrôler la granulométrie des matériaux envoyés au broyage.
• Renvoyer les particules surdimensionnées pour un concassage supplémentaire.
• Favoriser un fonctionnement stable de l’ensemble du circuit de traitement.

Le choix du crible dépend de la granulométrie de séparation requise, de l’ouverture des mailles, de l’humidité des matériaux, de la distribution granulométrique des particules et de la capacité de traitement.

Le crible doit être adapté au débit de sortie du concasseur. Si sa capacité est insuffisante, les matériaux risquent de s’accumuler, ce qui réduit le débit global de l’usine. Un criblage excessivement fin peut également augmenter les charges circulantes ou entraîner des coûts d’exploitation inutiles.

Pour cette raison, la conception du crible doit être évaluée conjointement avec les performances du concasseur et la granulométrie d’alimentation cible du broyeur.

4. Broyeur à boulets pour le broyage fin et la libération de l’or

Le broyeur à boulets est un équipement essentiel dans de nombreuses usines CIL, car il broie le minerai concassé jusqu’à la finesse nécessaire à la libération de l’or et à sa lixiviation ultérieure.

L’or peut se présenter sous forme de particules libres, être contenu dans des minéraux sulfurés ou apparaître sous forme de fines inclusions dans d’autres minéraux hôtes. Le broyage expose davantage de surfaces aurifères et peut améliorer le contact entre le minerai et la solution de lixiviation.

Les principaux avantages du broyage à boulets comprennent :

• La réduction du minerai concassé à une granulométrie fine appropriée.
• La libération des particules aurifères des minéraux environnants.
• La préparation de la pulpe destinée aux étapes de lixiviation et d’adsorption en aval.
• Le maintien du débit de traitement requis lorsqu’il est intégré à un système de classification.

La finesse de broyage appropriée dépend de la dureté du minerai, de sa minéralogie, de la taille des particules d’or, de la granulométrie d’alimentation et des résultats des essais métallurgiques.

Il n’existe pas de granulométrie de broyage universelle pour toutes les usines CIL. Un broyage insuffisant peut laisser l’or emprisonné dans les particules minérales et réduire le taux de récupération. Un broyage excessif peut augmenter la consommation énergétique, produire des particules ultrafines et compliquer les opérations de traitement en aval.

Avant de choisir un broyeur à boulets, il convient de réaliser une analyse minéralogique et des essais de broyage afin de déterminer la granulométrie requise et d’estimer la capacité ainsi que les besoins énergétiques du broyeur.

5. Hydrocyclone pour la classification dans le circuit de broyage

Un hydrocyclone sépare les particules fines et grossières d’une pulpe en utilisant les forces centrifuges et les différences de comportement lors de la sédimentation. Il est couramment intégré à un broyeur à boulets dans un système de broyage en circuit fermé.

L’hydrocyclone dirige généralement les particules fines par sa surverse vers l’étape de traitement suivante, tandis que les particules plus grossières sortent par la sousverse et retournent au broyeur pour un broyage supplémentaire.

Ses principales fonctions comprennent :

• La classification du minerai broyé en fonction de la taille des particules et de leur comportement lors de la sédimentation.
• Le renvoi des particules grossières pour un broyage supplémentaire.
• Le contrôle de la distribution granulométrique de l’alimentation de la lixiviation.
• Le maintien d’un fonctionnement stable du circuit de broyage.

Les performances d’un hydrocyclone dépendent de la pression d’alimentation, du débit de la pulpe, de la concentration en solides, de la distribution granulométrique des particules et de la géométrie du cyclone.

Le broyeur à boulets et l’hydrocyclone doivent être conçus comme un système coordonné. Une classification inadéquate peut augmenter les charges circulantes, réduire l’efficacité du broyage ou laisser entrer dans le circuit de lixiviation des particules trop grossières.

Une classification correcte permet d’atteindre la finesse requise sans recourir à un broyage supplémentaire inutile.

6. Pompe à pulpe pour un transport fiable du minerai

Les pompes à pulpe transportent le minerai broyé et les suspensions de traitement entre les étapes de broyage, de classification, de conditionnement et de lixiviation CIL. Un transport fiable de la pulpe est essentiel pour maintenir une production continue.

Contrairement aux pompes conçues pour l’eau propre, les pompes à pulpe doivent pouvoir transporter des particules solides et des mélanges potentiellement abrasifs.

Les principales exigences de performance comprennent :

• Des composants en contact avec la pulpe résistants à l’abrasion.
• Des performances hydrauliques adaptées aux conditions réelles de fonctionnement.
• Une capacité fiable à traiter la granulométrie spécifiée et la concentration en solides requise.
• Une compatibilité avec les caractéristiques chimiques de la pulpe.
• Une maintenance facile et un remplacement simple des composants d’usure.

Le choix de la pompe doit tenir compte du débit, de la hauteur manométrique totale, de la densité de la pulpe, de la taille des particules, de la configuration des canalisations et des conditions de fonctionnement de chaque circuit.

Les différentes sections de l’usine peuvent nécessiter des pompes présentant des caractéristiques différentes. Par exemple, une pompe transportant les rejets grossiers du broyage peut avoir des exigences hydrauliques et de résistance à l’usure différentes de celles d’une pompe acheminant une pulpe plus fine vers les cuves de lixiviation.

Un dimensionnement correct des pompes permet de prévenir les obstructions, l’usure excessive, les variations de débit et les coûts de maintenance inutiles.

7. Cuve d’agitation pour le conditionnement et le mélange de la pulpe

Les cuves d’agitation mélangent la pulpe minérale aux réactifs de traitement et contribuent à maintenir les particules solides en suspension. Selon le schéma de traitement, elles peuvent être utilisées pour le conditionnement avant lixiviation, l’ajustement du pH ou la préparation de la pulpe avant le traitement CIL.

Le maintien de conditions appropriées dans la pulpe est important, car la dissolution de l’or dépend des caractéristiques du minerai et de l’environnement chimique.

Les applications courantes comprennent :

• Le mélange de la pulpe afin de maintenir une répartition uniforme des solides.
• La préparation de la pulpe en vue de la lixiviation ultérieure.
• Le réglage du pH et l’ajout des réactifs.
• La mise à disposition d’un temps de conditionnement supplémentaire lorsque cela est nécessaire.

Les principaux critères de sélection comprennent le volume de la cuve, la densité de la pulpe, le temps de séjour, la conception de l’agitateur, l’intensité du mélange et les besoins en réactifs.

Le nombre et la disposition des cuves de conditionnement doivent être déterminés par la conception du procédé et les essais en laboratoire. Certaines usines CIL peuvent nécessiter des cuves de conditionnement distinctes, tandis que d’autres peuvent adopter des configurations différentes selon le minerai et le schéma de traitement.

Une agitation appropriée favorise des conditions de traitement constantes sans entraîner une consommation énergétique ou des coûts d’équipement inutiles.

8. Cuves de lixiviation et d’adsorption CIL pour la récupération de l’or

Les cuves CIL constituent les unités de traitement centrales d’une usine utilisant le procédé Carbon-in-Leach. Elles offrent un environnement dans lequel la dissolution de l’or et son adsorption sur charbon actif se produisent simultanément.

Dans des conditions appropriées de lixiviation au cyanure, l’or se dissout à partir des particules aurifères exposées et passe dans la solution. Le charbon actif adsorbe ensuite l’or dissous, ce qui permet de le séparer de la pulpe et de le récupérer lors d’une étape ultérieure du procédé.

Les principaux paramètres de fonctionnement comprennent :

• Le volume des cuves et le temps de séjour de la pulpe.
• La concentration en oxygène dissous.
• Le pH de la pulpe et la concentration en cyanure.
• La concentration et l’activité du charbon actif.
• L’intensité de l’agitation et la densité de la pulpe.
• La cinétique de dissolution de l’or et de son adsorption sur le charbon.

Le dimensionnement des cuves doit tenir compte de l’aptitude du minerai à la lixiviation, du débit de traitement de l’usine, de la teneur en or et du taux de récupération requis. Le nombre de cuves est déterminé par le temps de séjour total nécessaire et la configuration du procédé.

Un circuit CIL classique utilise plusieurs cuves en série, permettant à la pulpe et au charbon actif de circuler dans le système selon le schéma de flux prévu.

Les performances du procédé CIL dépendent à la fois de la cinétique de lixiviation et de l’efficacité de l’adsorption. Même si l’or se dissout correctement, une adsorption insuffisante peut réduire le taux de récupération global. À l’inverse, une adsorption efficace sur charbon ne peut pas compenser entièrement la présence d’or encore emprisonné dans des particules insuffisamment libérées.

La manipulation du cyanure, le contrôle du pH, la ventilation lorsque cela est nécessaire et la surveillance du procédé doivent être intégrés aux systèmes de sécurité et d’exploitation de l’usine.

9. Criblage du charbon actif et équipements de récupération de l’or

Après l’adsorption de l’or sur le charbon actif, le charbon chargé doit être séparé de la pulpe et traité afin de récupérer l’or. Cette étape comprend plusieurs fonctions distinctes nécessitant différents équipements plutôt qu’une seule machine.

Les principaux équipements comprennent :

• Cribles de sécurité pour le charbon : Retiennent le charbon actif tout en laissant passer la pulpe dans le circuit de traitement prévu.
• Équipements de transfert du charbon : Déplacent le charbon entre les cuves ou transportent le charbon chargé vers la section de désorption.
• Équipements de désorption : Retirent l’or adsorbé du charbon chargé pour le transférer dans une solution concentrée.
• Équipements d’électroextraction : Récupèrent l’or à partir de l’éluat aurifère, en produisant généralement un dépôt ou une boue contenant de l’or qui sera ensuite affiné.
• Selon le schéma de traitement, des équipements supplémentaires peuvent être nécessaires pour le lavage et la régénération du charbon, la gestion des solutions et l’affinage de l’or.
• Le choix des équipements dépend de la granulométrie du charbon, de sa charge en or, du débit de production d’or, de la chimie des solutions et de la capacité de récupération requise.

Une section de récupération de l’or bien conçue doit être coordonnée avec le circuit CIL afin que le charbon chargé puisse être traité sans créer de goulot d’étranglement. Les pertes de charbon, un criblage insuffisant ou de mauvaises performances de désorption peuvent réduire le taux de récupération et augmenter les coûts d’exploitation.

10. Épaississeur de résidus et équipements de déshydratation pour les usines CIL

Le traitement des résidus constitue le dernier grand domaine d’équipement d’une usine de traitement du minerai d’or par CIL. Après la récupération de l’or, la pulpe restante doit être gérée en fonction du bilan hydrique du projet, des exigences environnementales et de la conception de l’installation de stockage des résidus.

Un épaississeur sépare les solides de l’eau de traitement, augmente la concentration en solides de la sousverse et produit une surverse d’eau clarifiée qui peut être réutilisée après un traitement approprié.

Les équipements courants de traitement des résidus comprennent :

• Épaississeur de résidus : Concentre les solides et récupère l’eau contenue dans la pulpe.
• Filtre ou autre équipement de déshydratation : Réduit l’humidité des résidus lorsque la méthode d’élimination choisie l’exige.
• Pompes et canalisations : Transportent les résidus et l’eau récupérée.
• Équipements de détoxification : Traitent les résidus contenant du cyanure lorsque cela est nécessaire avant leur rejet ou leur gestion ultérieure.

Toutes les usines CIL ne nécessitent pas une filtration. Le choix entre des résidus épaissis, des résidus filtrés et d’autres méthodes d’élimination dépend du comportement de sédimentation, de la disponibilité de l’eau, des conditions du site, des exigences de stockage et de l’économie du projet.

Les résidus contenant du cyanure doivent être gérés au moyen d’un système approprié de détoxification et de gestion des résidus, conforme aux exigences environnementales et réglementaires applicables.

Les équipements de traitement des résidus doivent donc être pris en compte dès la conception initiale de l’usine, plutôt que d’être ajoutés uniquement après la sélection du circuit de récupération de l’or.

Conclusion

Une usine complète de traitement du minerai d’or par CIL repose sur des équipements coordonnés pour le concassage, le broyage, la classification, le transport de la pulpe, la lixiviation, l’adsorption, la récupération de l’or et le traitement des résidus. Chaque machine joue un rôle spécifique dans la préparation du minerai, la dissolution de l’or, la capture de l’or dissous ou la gestion des résidus du procédé.

La configuration la plus adaptée dépend des caractéristiques du minerai, de la capacité de traitement, de la granulométrie de broyage cible, des résultats des essais métallurgiques et du taux de récupération d’or requis. En évaluant l’ensemble du schéma de traitement plutôt que chaque machine isolément, les responsables de projet peuvent concevoir une usine CIL qui favorise un fonctionnement fiable, une utilisation efficace des ressources et une récupération régulière de l’or.

FAQ

FAQ 1 : Quelle est la différence entre les procédés CIL et CIP pour le traitement de l’or ?

Le procédé CIL combine la lixiviation de l’or et l’adsorption sur charbon actif dans la même série de cuves. Le procédé CIP sépare l’étape de lixiviation de l’étape ultérieure d’adsorption sur charbon. Le choix du procédé approprié dépend des caractéristiques du minerai, des résultats des essais métallurgiques et des exigences du projet.

FAQ 2 : Quelle capacité une usine CIL de traitement du minerai d’or peut-elle traiter ?

Les usines CIL peuvent être conçues pour différentes capacités, allant des petites exploitations aux grands projets industriels. Le débit requis détermine le dimensionnement des équipements de concassage, de broyage, de lixiviation, d’adsorption et de récupération. La conception finale doit également tenir compte de la variabilité du minerai et des horaires d’exploitation.

FAQ 3 : Quels facteurs influencent le coût d’une usine CIL de traitement du minerai d’or ?

Les principaux facteurs de coût comprennent la capacité de traitement, la dureté du minerai, les exigences de broyage, le volume des cuves CIL, les équipements de récupération de l’or, la préparation des réactifs, le traitement de l’eau, la gestion des résidus, l’installation et les infrastructures. Une estimation fiable nécessite un schéma de traitement défini et des spécifications précises du projet.

FAQ 4 : Une usine CIL peut-elle traiter du minerai d’or réfractaire ?

Certains minerais d’or réfractaires peuvent être traités au moyen d’un circuit CIL après un prétraitement approprié. Toutefois, l’or emprisonné dans des minéraux sulfurés ou affecté par d’autres caractéristiques réfractaires peut ne pas être récupéré de manière satisfaisante par un procédé CIL direct. Une analyse minéralogique et des essais métallurgiques doivent permettre de déterminer si une oxydation ou une autre méthode de prétraitement est nécessaire.