Récupération du tungstène, du bismuth et du molybdène à partir des résidus de tungstène

La récupération du tungstène à partir des résidus de tungstène par épuration constitue un moyen efficace d’améliorer le taux global de récupération du tungstène. Lu Youzhong et al. ont utilisé un procédé combiné d’enrichissement et de métallurgie pour récupérer le tungstène à partir des résidus de tungstène et des boues fines, atteignant ainsi un taux de récupération de WO₃ allant jusqu’à 82,61 TP3T. Ce procédé consiste en une flottation primaire suivie d’une décomposition alcaline directe du concentré brut de tungstène issu des résidus miniers, des boues fines et des résidus de lixiviation. La méthode de flottation initialement utilisée pour le minerai brut de tungstène a été étendue aux résidus miniers, aux boues fines et aux résidus de lixiviation, tout en simplifiant les étapes de chauffage, de séparation gravitaire et autres. Un concentré brut de tungstène titrant 18% de WO₃ est obtenu, puis directement soumis à une décomposition alcaline. Une comparaison entre la lixiviation conventionnelle et la lixiviation par micro-ondes a montré que, à effet égal, la durée de la lixiviation par micro-ondes n’est que de 25% de celle de la lixiviation conventionnelle, ce qui améliore considérablement l’efficacité de la lixiviation.

Huang Guangyao et al. ont utilisé la technologie des microbulles pour récupérer la scheelite fine à partir de résidus de flottation de scheelite. Ils ont mis au point une colonne de flottation à microbulles CMPT dotée d’un système de contrôle expert permettant de maintenir la colonne dans un état industriel optimal. Les essais industriels ont montré une teneur moyenne du concentré de 24,52% de WO₃ pour un taux de récupération de 43,41%. L'analyse par granulométrie a indiqué que le taux de récupération dans la fraction 5–38 μm atteignait 65%.

Zhou Xiaotong et al. ont utilisé la séparation magnétique à gradient élevé pour récupérer de la wolframite à partir de résidus de flottation de scheelite. Après une étape de dégrossissage, une étape de purification et une séparation magnétique à haute intensité, un concentré magnétique de wolframite titrant 0,431 TP3T de WO₃ a été obtenu à partir d'une charge magnétique contenant 0,201 TP3T de WO₃, avec un taux de récupération du tungstène de 73,261 TP3T.

Yang Binqing a mis en œuvre un procédé de flottation en masse de type « branche-série », suivi d’une flottation de séparation, pour traiter des résidus de tungstène contenant 0,018% de Mo et 0,029% de Bi, obtenant ainsi un concentré de molybdène titrant 46,33% de Mo avec un taux de récupération de 67,12%, ainsi qu’un concentré de bismuth titrant 14,80% de Bi avec un taux de récupération de 86,70%.

Sur la base d'une étude des ressources en résidus des mines de tungstène exploitées par la société Jiangxi Tungsten Industry Group Co., Ltd., l'Institut de recherche en métallurgie des métaux non ferreux de Ganzhou a mené des essais de valorisation et d'enrichissement visant à l'utilisation globale des résidus provenant de 13 concentrateurs de tungstène appartenant au groupe. En utilisant des schémas de traitement combinant la flottation et la séparation par gravité, d’une part, et la flottation, la séparation magnétique et la séparation par gravité, d’autre part, un concentré brut de tungstène présentant une teneur moyenne supérieure à 20% de WO₃ a été obtenu, avec des taux de récupération compris entre 17% et 37%. À partir du concentré de sulfure, on a obtenu un concentré de molybdène présentant une teneur moyenne de 4,19% de Mo avec un taux de récupération de 67,60%, ainsi qu’un concentré de bismuth présentant une teneur moyenne de 2,78% de Bi avec un taux de récupération de 41,36%. Ces résultats apportent un soutien technique et constituent des réserves pour la protection, le développement rationnel et l’utilisation des résidus de tungstène en tant que ressources secondaires.

La mine de tungstène de Miantuwo est un gisement polymétallique à dominante tungstène, contenant également du cuivre, du bismuth et du molybdène. Les résidus de séparation magnétique produits après le traitement du tungstène (résidus issus de la désulfuration par flottation sur tables et de la séparation magnétique du sable de tungstène brut obtenu à partir des tables vibrantes du concentrateur) contiennent 20% de Bi, 10%–20% de WO₃, Mo 1,45% et SiO₂ 30%–40%. Les minéraux de bismuth se présentent sous forme de bismuth natif, d’oxyde de bismuth, de bismuthinite et de faibles quantités de wittichenite et d’emplectite, l’oxyde de bismuth représentant 70%. Les minéraux de tungstène sont principalement la wolframite et la scheelite. Parmi les autres minéraux, on trouve la chalcopyrite, la pyrite, la molybdénite, la limonite, le quartz et la topaze. L’examen microscopique montre que les minéraux de tungstène et de bismuth sont fréquemment entremêlés ; les minéraux de tungstène sont également entremêlés avec la chalcopyrite, la limonite et la gangue. La bismuthinite est parfois incluse dans des grains de wolframite, ce qui rend sa libération extrêmement difficile. La distribution granulométrique et le degré de libération des échantillons de résidus sont présentés dans les tableaux 4-59 et 4-60. Ces tableaux indiquent que la fraction +0,074 mm représente encore 75,55% de l’échantillon, et que les trois minéraux principaux se répartissent également principalement dans cette fraction granulométrique.

Sur la base des résultats des essais par lots, le concentrateur a adopté, dans la pratique industrielle, un schéma de traitement combinant la séparation par gravité, la flottation et l’hydrométallurgie (voir figure 4-43) afin de récupérer de manière exhaustive le tungstène, le bismuth et le molybdène contenus dans les résidus de séparation magnétique. Étant donné que les résidus magnétiques contiennent entre 30% et 40% de silice, ce qui dépasse largement les spécifications du concentré de bismuth (<8% de SiO₂), une table vibrante est d’abord utilisée pour la désilication avant la récupération du bismuth. Le concentré de la table est broyé et classé, puis envoyé en flottation, où le molybdène et le sulfure de bismuth, facilement flottables, sont d’abord séparés, suivis par l’oxyde de bismuth, plus difficile à faire flotter. Afin de récupérer davantage de minéraux fins de bismuth et d’intercroissances contenant du bismuth à partir des résidus de flottation, ces derniers (concentré brut de tungstène) sont lixiviés à température ambiante, puis soumis à une cémentation afin d’obtenir un produit de bismuth conforme aux spécifications et le concentré brut de tungstène restant. La pratique industrielle montre que ce procédé permet d’obtenir un concentré de sulfure de bismuth titrant 36% de Bi et un produit d’oxychlorure de bismuth titrant 71% de Bi, avec un taux de récupération total du bismuth atteignant 95%. On obtient également un concentré brut de tungstène titrant 36% de WO₃ avec un taux de récupération de 90%, ce qui augmente le taux de récupération global du concentrateur de tungstène de 2 points de pourcentage.

Tableau 4-59 Résultats de l'analyse granulométrique des échantillons d'essai

Tableau 4-60 Détermination du degré de dissociation des monomères de l'échantillon testé

La société KENEX Group Tungsten Co., Ltd. traite du minerai brut provenant d’un gisement de tungstène de type filon de quartz rempli par des veines hydrothermales à haute température. Le principal minéral métallique est la wolframite, accompagnée de pyrite, de scheelite, de molybdénite, de bismuthinite, de bismuth natif, de pyrrhotite, de chalcopyrite, de cassitérite, de galène, de sphalérite, d’arsénopyrite, de xénotime, etc. Les minéraux de gangue sont principalement le quartz, suivi du feldspath, de la fluorite, de la calcite, du béryl, de l’apatite, du mica, de la tourmaline, etc. Dans le schéma de traitement actuel, il existe deux types de résidus : les résidus par gravité et les résidus sous forme de boues fines. Les résidus par gravité sont écartés après que le minerai qualifié (à l’issue d’un tri manuel) a été broyé et soumis à une séparation par gravité. Ces résidus présentent une densité de pulpe d’environ 10%, une granulométrie grossière (maximum < 1,5 mm) et une faible teneur en minéraux métalliques, étant principalement constitués de quartz. Les résidus sous forme de boues fines sont rejetés après le traitement des boues primaires et secondaires par des tables vibrantes. Ils ont essentiellement une granulométrie inférieure à 0,074 mm, une faible densité et une granulométrie fine. Les résultats des analyses multi-éléments des deux types de résidus sont présentés dans les tableaux 4-61 et 4-62.

Figure 4-43 : Processus complet de récupération du bismuth et du tungstène

Tableau 4-61 : Résultats de l'analyse multi-éléments des résidus de séparation par gravité (fraction massique / %)

Tableau 4-62 : Résultats de l'analyse multi-éléments des résidus de boues fines (fraction massique / %)

Afin de récupérer efficacement le molybdène et le bismuth à partir des résidus de tungstène, en tenant compte des propriétés des résidus gravitaires et des résidus fins de boue dans le schéma de traitement, ainsi que des conditions du site, le concentrateur a adopté un procédé de production utilisant des machines de flottation conventionnelles de type XJK pour flotter directement le molybdène et le bismuth à partir des résidus de gravité. Le schéma de traitement et les conditions d'exploitation sont présentés à la figure 4-44.

Après la mise en service de ce procédé de récupération du molybdène et du bismuth, les premiers essais ont montré que les indicateurs techniques correspondaient globalement aux objectifs fixés. Les taux de récupération globaux obtenus pour chaque étape étaient les suivants :

• Flottation des résidus par gravité : récupération totale de Mo : 39,831 TP3T ; récupération totale de Bi : 30,821 TP3T.
• Flottation des résidus fins de boues : récupération totale de Mo : 48,041 TP3T ; récupération totale de Bi : 40,011 TP3T.
• Récupérations globales combinées provenant à la fois des résidus par gravité et des résidus fins : Mo 41,341 TP3T, Bi 32,51 TP3T.

Sur la base des indices techniques estimés lors de la mise en service, la production prévue de concentrés de molybdène et de bismuth récupérés à partir des résidus est présentée dans le tableau 4-63.

Sur la base de prix de marché de 460 000 RMB/t pour le molybdène métallique et de 40 000 RMB/t pour le bismuth métallique, le chiffre d'affaires annuel généré par les concentrés de molybdène et de bismuth s'élève à 3 834 680 RMB. La consommation annuelle de matières premières et les coûts de main-d'œuvre s'élèvent à 1 123 700 RMB, ce qui génère un bénéfice annuel de 2 710 980 RMB (toutes taxes comprises).

Figure 4-44 Schéma du procédé de récupération du molybdène et du bismuth à partir de la séparation par gravité et des résidus fins

Conditions d'utilisation :

• Densité de la pulpe de pré-concentration des résidus par gravité : 10,26%
• Densité de la pâte de dégrossissage issue des résidus de boue fine : 8,14%
• Densité de la pâte de nettoyage en vrac : 6,48%
• Densité de la pâte après séparation : 18,36%

Schéma des réactifs :

• Mousseur : huile n° 2, 200 g/t
• Collecteur combiné : xanthate + kérosène, 760 g/t
• Modificateur de flottation de séparation : Na₂S, 2 800 g/t
• Dépresseur combiné pour la flottation de séparation : NaCN + CaO, 250 g/t
• Collecteur de flottation de séparation : kérosène, 210 g/t

Valeurs de pH :

• Ébauche : 8,5
• Propreté : 9,0
• Séparation : 11,5

Équipements de flottation :

• Cellule de pré-concentration par gravité des résidus miniers : XJK-2.8
• Cellule de dégrossissage pour résidus de boue fins : XJK-0.62
• Cellules de nettoyage : XJK-0.35
• Cellules de séparation Mo-Bi : XJK-0.13
• Cuve de déréaction (conditionnement) : cuve de mélange de 1 000 mm de diamètre

Tableau 4-63 : Prévisions concernant la production de concentré de molybdène-bismuth dans le cadre du projet de récupération du molybdène et du bismuth