Usine CIL ou CIP pour le traitement du minerai d’or : laquelle choisir?

Lors de la conception d’une usine de traitement de l’or, le choix entre la technologie Carbon-in-Leach (CIL, lixiviation au carbone) et la technologie Carbon-in-Pulp (CIP, adsorption sur charbon en pulpe) constitue une décision importante. Ces deux procédés utilisent du cyanure pour dissoudre l’or contenu dans le minerai préparé et du charbon actif pour récupérer l’or dissous dans la pulpe. Cependant, ils diffèrent par la manière dont la lixiviation et l’adsorption sont organisées dans le circuit de traitement.

Une usine CIL combine la lixiviation et l’adsorption dans une même série de cuves, tandis qu’une usine CIP réalise la lixiviation avant de transférer la pulpe vers un circuit d’adsorption distinct. Ces différences peuvent avoir une incidence sur le taux de récupération de l’or, les équipements nécessaires, la flexibilité opérationnelle et le coût global du projet.

Alors, quel procédé convient le mieux à votre minerai d’or ? La réponse dépend des caractéristiques du minerai, de la cinétique de dissolution de l’or, du comportement de pré-piégeage de l’or (preg-robbing), des résultats des essais métallurgiques et des exigences du projet. Comprendre le fonctionnement de ces deux systèmes permet de choisir un schéma de traitement adapté.

1. Qu’est-ce qu’une usine CIL de traitement du minerai d’or ?

Une usine CIL (Carbon-in-Leach) de traitement du minerai d’or est un système d’extraction de l’or qui combine la lixiviation au cyanure et l’adsorption sur charbon actif dans une même série de cuves agitées.

Lors de la lixiviation, le cyanure dissout l’or accessible dans des conditions chimiques appropriées, formant des complexes solubles or-cyanure. Le charbon actif introduit dans les cuves adsorbe ensuite l’or dissous présent dans la pulpe. À mesure que la pulpe circule dans le circuit, l’or continue de se dissoudre tandis que le charbon actif le capture.

La technologie CIL est largement envisagée pour les minerais aurifères lorsque la lixiviation et l’adsorption simultanées présentent des avantages opérationnels ou métallurgiques. Une usine complète peut comprendre des équipements de concassage, des broyeurs, des systèmes de classification, des cuves de lixiviation et d’adsorption, des équipements de manutention du charbon, des systèmes de récupération de l’or et des installations de traitement des résidus.

1.1 Comment fonctionne le procédé CIL ?

Un schéma de traitement CIL typique comprend les étapes suivantes :

• 1. Concassage et broyage : Le minerai d’or brut passe par des équipements de concassage et des broyeurs afin de réduire la taille des particules et de libérer les minéraux aurifères. La finesse de broyage requise dépend de la minéralogie du minerai et de la répartition de l’or.
• 2. Préparation de la pulpe : Le minerai broyé est mélangé à de l’eau pour former une pulpe. Les conditions du procédé, notamment le pH, sont ajustées si nécessaire afin de favoriser une lixiviation efficace et une utilisation sûre du cyanure.
• 3. Lixiviation au cyanure : Le cyanure dissout l’or accessible dans des cuves agitées lorsque les conditions chimiques appropriées et une disponibilité suffisante en oxygène sont maintenues.
• 4. Adsorption sur charbon actif : Le charbon actif est introduit dans le circuit de lixiviation. À mesure que l’or se dissout, le charbon adsorbe l’or dissous présent dans la pulpe. La lixiviation et l’adsorption se déroulent donc simultanément dans le circuit de cuves.
• 5. Criblage et transfert du charbon : Des cribles retiennent le charbon actif tout en laissant passer la pulpe. Le charbon chargé en or est transféré vers les étapes suivantes de récupération de l’or et circule généralement à contre-courant de la pulpe dans le circuit d’adsorption.
• 6. Désorption de l’or, électroextraction et fusion : L’or est extrait du charbon chargé au moyen d’un procédé de désorption adapté. La solution aurifère obtenue est traitée par électroextraction ou par une autre méthode de récupération appropriée, puis le produit récupéré est fondu pour obtenir un lingot d’or et d’argent appelé doré.
• 7. Régénération et recyclage du charbon : Après l’extraction de l’or, le charbon peut être lavé, régénéré thermiquement si nécessaire, puis réintroduit dans le circuit d’adsorption afin de restaurer ses performances.
• 8. Traitement des résidus et gestion de l’eau de procédé : La pulpe résiduelle fait l’objet d’une détoxification appropriée du cyanure et d’une gestion contrôlée des résidus. L’eau de procédé peut être récupérée et recyclée lorsque cela est techniquement réalisable, sous réserve de respecter les exigences relatives à la qualité de l’eau et à l’environnement.

La configuration réelle varie en fonction des propriétés du minerai, de la capacité de l’usine, des performances métallurgiques et du schéma de traitement retenu.

1.2 Principaux avantages d’une usine CIL

Le procédé CIL présente plusieurs avantages potentiels :

• Traitement intégré : La lixiviation et l’adsorption se déroulent dans le même circuit de cuves, ce qui simplifie l’organisation générale du procédé.
• Implantation potentiellement compacte : La combinaison des deux étapes peut réduire le besoin de circuits de cuves distincts et des équipements de transfert associés.
• Avantages pour certains minerais présentant un phénomène de pré-piégeage de l’or : Le charbon actif peut entrer en compétition avec les composants carbonés du minerai pour capter l’or dissous, réduisant potentiellement les pertes d’or dues à la réadsorption.
• Configuration du procédé simplifiée : Dans des conditions appropriées, la combinaison de la lixiviation et de l’adsorption peut rationaliser la disposition des équipements et le fonctionnement de l’usine.

Ces avantages dépendent du comportement du minerai, des performances du charbon et de la conception du circuit. Une usine CIL n’est pas automatiquement moins coûteuse ou plus efficace qu’une usine CIP.

1.3 Limites d’une usine CIL

Malgré ses avantages, le procédé CIL présente plusieurs limites.

Tout d’abord, les conditions de lixiviation et d’adsorption doivent être optimisées conjointement. Les variations de la chimie de la pulpe, du temps de séjour ou des performances du charbon peuvent influencer les deux étapes.

Ensuite, le charbon actif est exposé au milieu de lixiviation, ce qui rend particulièrement importantes la gestion du charbon et la maîtrise de l’adsorption. Les opérateurs doivent surveiller l’inventaire de charbon, son activité, l’efficacité du criblage et les pertes de charbon.

La consommation de réactifs, la disponibilité en oxygène et les conditions de la pulpe nécessitent également un contrôle rigoureux. En outre, le procédé CIL ne convient pas à tous les minerais aurifères. Les minéraux réfractaires, les matériaux responsables du pré-piégeage de l’or ou d’autres difficultés métallurgiques peuvent nécessiter un traitement supplémentaire ou une configuration différente du procédé.

2. Qu’est-ce qu’une usine CIP de traitement du minerai d’or ?

Une usine CIP (Carbon-in-Pulp) de traitement du minerai d’or sépare la lixiviation au cyanure de l’adsorption sur charbon actif.

Dans un circuit CIP, l’or est d’abord dissous à partir du minerai préparé dans des cuves de lixiviation dédiées. La pulpe obtenue est ensuite acheminée vers une série distincte de cuves d’adsorption, où le charbon actif capture l’or dissous.

Comme la lixiviation et l’adsorption se déroulent dans des circuits différents, les opérateurs peuvent ajuster leurs conditions de fonctionnement de manière plus indépendante. Cette configuration peut être avantageuse lorsque le minerai nécessite un temps de séjour particulier pour la lixiviation ou lorsque le contrôle séparé des deux étapes améliore la gestion du procédé.

2.1 Comment fonctionne le procédé CIP ?

Un procédé CIP typique comprend huit étapes principales :

• 1. Concassage et broyage : Le minerai d’or est concassé et broyé afin de libérer les minéraux aurifères et d’atteindre la granulométrie requise.
• 2. Préparation de la pulpe : Le minerai broyé est mélangé à de l’eau, puis la pulpe est conditionnée afin d’établir des conditions de traitement appropriées.
• 3. Lixiviation au cyanure : La pulpe est introduite dans des cuves de lixiviation dédiées, où le cyanure dissout l’or accessible dans des conditions chimiques contrôlées.
• 4. Transfert vers les cuves d’adsorption : Après l’étape de lixiviation prévue, la pulpe est acheminée vers un circuit d’adsorption distinct.
• 5. Adsorption sur charbon actif : Le charbon actif adsorbe l’or dissous lorsque la pulpe traverse une série de cuves d’adsorption.
• 6. Séparation et transfert du charbon : Des équipements de criblage séparent le charbon chargé en or de la pulpe. Le charbon est transféré vers les étapes de récupération de l’or, tandis que la pulpe poursuit son parcours vers le traitement des résidus.
• 7. Désorption de l’or, électroextraction et fusion : L’or est extrait du charbon chargé, récupéré à partir de la solution obtenue, puis fondu pour produire un lingot doré.
• 8. Régénération du charbon et gestion des résidus : Le charbon peut être régénéré et recyclé. Les résidus sont traités conformément aux exigences applicables en matière de gestion du cyanure, de récupération de l’eau et de protection de l’environnement.

Comme pour le procédé CIL, le choix des équipements et la configuration du circuit dépendent des caractéristiques du minerai, du débit de traitement, des objectifs de récupération et des exigences propres au projet.

2.2 Principaux avantages d’une usine CIP

Le procédé CIP présente plusieurs avantages potentiels :

• Contrôle indépendant du procédé : La lixiviation et l’adsorption peuvent être ajustées séparément afin de répondre aux exigences de fonctionnement de chaque étape.
• Flexibilité opérationnelle : Les circuits dédiés permettent d’optimiser indépendamment le temps de séjour, les conditions chimiques et les performances d’adsorption.
• Adaptation potentielle aux lixiviations prolongées : Lorsqu’une lixiviation de longue durée est nécessaire, la séparation des étapes peut simplifier le contrôle du procédé et l’optimisation du circuit.
• Pratiques d’exploitation éprouvées : Le procédé CIP bénéficie de procédures d’exploitation bien établies et de différentes possibilités de contrôle du procédé, qui contribuent à maintenir des performances constantes de l’usine.

L’intérêt de ces avantages dépend du minerai et de la conception du système de traitement dans son ensemble.

2.3 Limites d’une usine CIP

Le procédé CIP nécessite le transfert de la pulpe du circuit de lixiviation vers un circuit d’adsorption distinct. Cette configuration ajoute une étape de transfert et peut nécessiter des cuves, des cribles, des pompes et des équipements auxiliaires supplémentaires.

Par conséquent, certaines configurations CIP occupent davantage d’espace et nécessitent un investissement initial plus élevé que des installations CIL comparables. Toutefois, l’écart réel dépend de la capacité de l’usine, du dimensionnement des cuves, du temps de séjour et du choix des équipements.

Les minerais présentant un phénomène de pré-piégeage de l’or constituent une autre difficulté potentielle. Si les matières carbonées présentes dans le minerai réadsorbent l’or dissous pendant la lixiviation, une partie de l’or peut être perdue avant que la pulpe n’atteigne le circuit de charbon actif. Selon l’intensité de ce phénomène, il peut être intéressant d’évaluer des mesures d’atténuation supplémentaires ou une configuration CIL.

3. CIL vs CIP : quelles sont les principales différences ?

Bien que les deux procédés utilisent la lixiviation au cyanure et l’adsorption sur charbon actif, l’organisation de leurs circuits entraîne des différences importantes.

La principale différence réside dans le moment où l’or est adsorbé. Le procédé CIL introduit le charbon actif pendant que l’or est encore en cours de lixiviation, tandis que le procédé CIP prévoit une étape de lixiviation distincte avant le début de l’adsorption de l’or.

Aucune des deux configurations n’est systématiquement supérieure à l’autre. Le choix le plus approprié dépend de la réponse métallurgique du minerai et des performances du circuit envisagé.

4. CIL vs CIP : quel procédé offre la meilleure récupération de l’or ?

Ni le procédé CIL ni le procédé CIP ne garantit un taux de récupération de l’or plus élevé. La récupération dépend de la minéralogie, de la libération de l’or, de la cinétique de lixiviation, du comportement de pré-piégeage et de l’efficacité du circuit de traitement dans son ensemble.

4.1 Caractéristiques du minerai et comportement de pré-piégeage de l’or

Certains minerais aurifères contiennent des matières carbonées ou d’autres composants capables de réadsorber l’or dissous présent dans la solution. Ce phénomène, appelé pré-piégeage de l’or (preg-robbing), peut réduire le taux de récupération lorsque l’or dissous est capté par le minerai plutôt que par le charbon actif de l’usine.

Le procédé CIL peut présenter un avantage pour certains minerais sujets au pré-piégeage, car le charbon actif est présent pendant la lixiviation et peut entrer en compétition avec le minerai pour capter l’or dissous. Toutefois, l’ampleur de cet avantage dépend des caractéristiques du minerai en matière de pré-piégeage, de l’activité du charbon et de la conception du circuit.

Le procédé CIP peut néanmoins rester viable lorsque le pré-piégeage est limité ou lorsque des stratégies de prétraitement et d’atténuation appropriées sont efficaces. Des essais métallurgiques comparatifs sont indispensables avant de choisir l’un ou l’autre procédé.

4.2 Cinétique de lixiviation de l’or

La cinétique de lixiviation de l’or décrit la vitesse à laquelle l’or se dissout dans des conditions de traitement spécifiques.

Si la dissolution de l’or est relativement lente, un circuit de lixiviation distinct peut offrir une flexibilité intéressante en permettant d’optimiser indépendamment le temps de séjour de la lixiviation et les conditions d’adsorption. Dans ce cas, le procédé CIP mérite d’être évalué.

À l’inverse, lorsque la lixiviation et l’adsorption peuvent être intégrées efficacement sans compromettre les performances, le procédé CIL peut offrir une configuration de circuit plus simple.

Cependant, une lixiviation lente ne signifie pas automatiquement que le procédé CIP est supérieur. La décision doit reposer sur des essais en laboratoire, les exigences relatives au temps de séjour et les performances du schéma de traitement envisagé.

4.3 Taux de récupération de l’or et optimisation du procédé

Que le procédé CIL ou CIP soit retenu, plusieurs facteurs déterminent le taux global de récupération de l’or :

• Libération de l’or et finesse de broyage : Une libération insuffisante peut empêcher la dissolution efficace de l’or.
• Disponibilité du cyanure et de l’oxygène : Des conditions chimiques adaptées sont essentielles pour assurer une dissolution efficace de l’or.
• Conditions de la pulpe et temps de séjour : La densité de la pulpe, le mélange et le temps de séjour dans le circuit influencent les performances de lixiviation et d’adsorption.
• Qualité du charbon actif : L’activité du charbon, la taille de ses particules et sa capacité d’adsorption influencent la capture de l’or.
• Criblage et gestion du charbon : Les pertes de charbon, un criblage inefficace et les pertes d’or en solution peuvent réduire la récupération.
• Variabilité du minerai : Les changements de minéralogie, de répartition de l’or ou de comportement de pré-piégeage peuvent nécessiter des ajustements des conditions de fonctionnement.
• Contrôle du procédé : Une surveillance et une optimisation régulières contribuent à maintenir des performances stables.

Une usine CIP correctement conçue peut obtenir de meilleurs résultats qu’une usine CIL mal optimisée, et l’inverse est tout aussi possible. Les comparaisons de récupération doivent donc s’appuyer sur des échantillons représentatifs du minerai et des conditions de fonctionnement réalistes.

5. Comment choisir entre une usine CIL et une usine CIP ?

Le choix entre CIL et CIP ne doit pas se limiter à une comparaison du nombre de cuves ou du prix des équipements. Un schéma de traitement adapté doit tenir compte des caractéristiques du minerai, des objectifs de récupération, des contraintes du site et du coût total d’exploitation de l’usine.

Avant de prendre une décision définitive, suivez les étapes suivantes :

• 1. Réaliser des essais sur des échantillons représentatifs du minerai. Évaluer la teneur en or, la minéralogie, les caractéristiques de libération, la réponse à la lixiviation et le potentiel de pré-piégeage.
• 2. Comparer les performances métallurgiques. Tester des configurations CIL et CIP adaptées afin d’évaluer le taux de récupération de l’or, la cinétique de lixiviation, les performances d’adsorption et la consommation de réactifs.
• 3. Élaborer des schémas de traitement complets. Déterminer les besoins en concassage, broyage, manutention de la pulpe, circuits de cuves, systèmes de gestion du charbon, équipements de récupération de l’or et installations de gestion des résidus.
• 4. Évaluer le coût total du projet. Comparer les coûts d’achat des équipements, d’installation, de génie civil, des services publics, de maintenance, de main-d’œuvre, de réactifs, de remplacement du charbon et de gestion des résidus.
• 5. Évaluer la flexibilité opérationnelle. Déterminer comment chaque circuit réagira aux variations des propriétés du minerai, du débit de traitement et des exigences de récupération.

Pour les nouveaux projets, les essais métallurgiques et l’évaluation technique doivent guider le choix final, plutôt que des hypothèses fondées sur les avantages généraux de chaque procédé.

Conclusion

Les procédés CIL et CIP sont deux méthodes éprouvées pour récupérer l’or à partir de minerais lixiviables au cyanure, mais ils diffèrent par l’organisation de la lixiviation et de l’adsorption sur charbon actif.

Le procédé CIL combine les deux étapes dans un même circuit de cuves, ce qui peut simplifier l’implantation de l’usine et réduire les pertes d’or associées aux matériaux responsables du pré-piégeage. Le procédé CIP sépare la lixiviation de l’adsorption, offrant une plus grande indépendance dans l’optimisation des deux étapes et une flexibilité potentiellement intéressante lorsque des périodes de lixiviation plus longues sont nécessaires.

Le meilleur choix est celui qui garantit la récupération de l’or la plus fiable et la meilleure rentabilité globale pour le minerai concerné. Avant d’investir dans une usine CIL ou CIP, réalisez des essais métallurgiques représentatifs, comparez les schémas de traitement complets et évaluez les coûts d’investissement et d’exploitation.

Avec un schéma de traitement correctement conçu et un contrôle efficace du procédé, ces deux technologies peuvent assurer une récupération efficace de l’or et des performances durables de l’usine.