traiter les minerais de cuivre oxydés

Les procédés d'enrichissement pour minerais de cuivre oxydés Les minerais de cuivre mixtes oxygène-soufre peuvent être classés en deux grandes catégories : la flottation et l'enrichissement chimique. La flottation se subdivise quant à elle en flottation directe, flottation par sulfuration et flottation par ségrégation.

(1) Flottation

① Flottation par sulfuration

a. Flottation par sulfuration classique
Cette méthode consiste d'abord à sulfider les minéraux de cuivre oxydés à l'aide de sulfure de sodium ou d'autres agents de sulfidation (tels que l'hydrosulfure de sodium), puis à utiliser des xanthates de haute qualité comme collecteurs pour la flottation. Lors de la sulfuration, plus le pH de la pulpe est bas, plus le processus de sulfuration est rapide. Cependant, les agents de sulfuration tels que le sulfure de sodium s’oxydent facilement et ont un temps de réaction court. Par conséquent, lorsque l’on utilise la sulfuration pour flotter des minerais de cuivre oxydés, il est préférable d’ajouter l’agent de sulfuration par étapes. Le sulfate d’ammonium et le sulfate d’aluminium facilitent la sulfuration des minéraux oxydés ; ainsi, l’ajout de ces deux réactifs pendant la flottation par sulfuration peut améliorer considérablement l’efficacité de la flottation. Les minéraux d’oxyde de cuivre pouvant être traités par sulfidation sont principalement des carbonates de cuivre, tels que la malachite et l’azurite ; ils peuvent également être utilisés pour la flottation de la cuprite. En revanche, la chrysocolle, sans prétraitement particulier, présente de faibles performances de sulfidation, voire ne peut pas être sulfidée du tout.

b. Flottation par sulfuration hydrothermale : Cette méthode est en réalité une évolution de la flottation par sulfuration classique. Elle consiste essentiellement à faire réagir chimiquement le soufre avec les minéraux d’oxyde de cuivre dans des conditions de chaleur et de pression, ce qui génère des minéraux artificiels de sulfure de cuivre stables et faciles à enrichir. Ceux-ci sont ensuite récupérés par flottation dans de l’eau chaude. Sa particularité réside dans le prétraitement amélioré — la pré-sulfuration — du minerai.

Le principe de cette méthode est le suivant : lorsque la température de la suspension contenant l'agent de sulfuration atteint un certain niveau, le soufre élémentaire, sous l'effet de sa propre réaction d'oxydoréduction, génère des ions S²⁻ qui pénètrent dans la solution. Lorsque les ions S²⁻ entrent en contact avec des minéraux d'oxyde de cuivre, une réaction chimique se produit, générant des minéraux de sulfure de cuivre. La réaction d'oxydoréduction du soufre élémentaire en solution aqueuse est la suivante : 4S + 4H₂O → 3S²⁻ + SO₄²⁻ + 8H⁺. La réaction de sulfuration se produit d'abord à la surface des minéraux d'oxyde de cuivre, puis pénètre progressivement à l'intérieur des particules minérales. Par exemple, la réaction de sulfuration de la malachite est la suivante : Cu(OH)₂·CuCO₃ + 8S + 2H₂O → 6CuS + 2H₂SO₄ + 3H₂CO₃. Dans le procédé de sulfuration à l’eau chaude, la température de sulfuration, la taille des particules de minerai, la teneur en soufre et la durée de sulfuration ont tous, à des degrés divers, une influence sur la conversion de oxyde de cuivre.

Les principaux inconvénients de cette méthode sont les températures élevées requises, la forte consommation de combustible et la durée prolongée de la sulfuration. Par conséquent, la réduction de la température de sulfuration et le raccourcissement de la durée de ce processus constituent des conditions préalables indispensables à la généralisation de cette méthode en production. L’Académie chinoise des sciences a réalisé des progrès significatifs dans ce domaine. Elle a adopté la technologie de catalyse par transfert de phase pour favoriser la réaction de disproportionation du soufre élémentaire, ce qui a permis de réduire considérablement la température de sulfuration et de raccourcir la durée de la sulfuration hydrothermique. ② Méthode de flottation aux acides gras Également appelée « flottation directe », la flottation aux acides gras utilise des acides gras et leurs savons comme collecteurs. En général, on y ajoute des inhibiteurs de gangue tels que le verre soluble et les phosphates, ainsi que des conditionneurs de pulpe comme le carbonate de sodium.

Les acides gras et leurs savons sont excellents pour la flottation de la malachite et de l’azurite. Des expériences menées avec des acides gras dotés de chaînes hydrocarbonées différentes pour la flottation de la malachite montrent que, tant que la chaîne hydrocarbonée est suffisamment longue, la capacité de l’acide gras à capter la malachite est assez forte. Dans une certaine plage, la capacité de captation du réactif est directement proportionnelle à la quantité utilisée. Dans la pratique industrielle, on utilise le plus souvent un mélange d’acides carboxyliques saturés ou insaturés de C10 à C₂O. Cette méthode ne convient qu’aux minerais d’oxyde de cuivre dont la gangue n’est pas un carbonate. Lorsque la gangue contient de grandes quantités de minéraux ferreux et manganifères, les indicateurs perdent de leur efficacité ; de plus, les boues désactivent également les acides gras, ce qui limite l’application de cette méthode.

130 > Questions-réponses sur les technologies d'enrichissement des métaux et des non-métaux ③ Flottation aux amines : Utilisant des amines comme agents collecteurs, la flottation est une méthode couramment utilisée pour les minerais d'oxydes de métaux non ferreux (minerais d'oxyde de cuivre, de plomb et de zinc) ; elle convient au traitement des minerais de malachite, d'azurite et de chlorure de cuivre.

Les amines constituent des agents de précipitation efficaces pour les minerais d’oxyde de cuivre, mais leur sélectivité est faible et elles précipitent également de nombreuses gangues. C’est pourquoi le procédé aux amines nécessite souvent un délimage préalable. Cependant, dans le cas des minerais d’oxyde de cuivre argileux, le délimage préalable peut entraîner une perte de cuivre. C'est pourquoi la clé du procédé aux amines réside dans la recherche d'agents de déslimage efficaces pour les gangues. Actuellement, parmi les agents de déslimage efficaces pour les gangues, on trouve : la poudre d'algues, le sulfonate de lignine ou le sulfonate de lignine-cellulose, et l'acide polyacrylique.

④ Flottation par émulsion : Minéraux d'oxyde de cuivre sont d'abord soufrés, puis on ajoute des agents complexants du cuivre afin de créer une surface minérale stable et oléophile. Une émulsion d'huile neutre est ensuite appliquée sur la surface minérale, ce qui lui confère un caractère fortement hydrophobe et lui permet de flotter, ce qui permet aux minéraux d'adhérer fermement aux bulles d'air et de flotter.

Le principe de la flottation par émulsion repose sur trois aspects : premièrement, l’utilisation de composés organiques sélectifs complexants du cuivre afin de former un film oléophile stable à la surface des minéraux. Parmi les agents complexants du cuivre, on trouve le benzotriazole-toluyltriazole, le mercaptobenzothiazole et la diphénylguanidine. Deuxièmement, l’ajout d’émulsions d’huiles non polaires afin d’améliorer l’adhérence entre les minéraux et les bulles d’air. Les émulsifiants à base d’huiles non polaires comprennent l’essence, le kérosène et le gazole. Troisièmement, l’utilisation d’inhibiteurs sélectifs tels que les polymères acryliques et le silicate de sodium.

⑤ Méthode de flottation à l'huile neutre et aux agents chélatants : pour les minerais d'oxyde de cuivre réfractaires (tels que la chrysocolle), les méthodes de flottation mentionnées ci-dessus présentent une faible sélectivité et de faibles taux de récupération. Afin de récupérer efficacement les minerais d'oxyde de cuivre réfractaires, il est nécessaire de trouver des collecteurs dotés d'une forte sélectivité. C'est pourquoi la méthode de flottation utilisant des agents chélatants et de l'huile neutre a été proposée.

Cette méthode consiste à utiliser un collecteur composé d'un agent chélatant et d'une huile neutre. Les résultats de recherche montrent que l'utilisation d'agents chélatants comme collecteurs offre non seulement une sélectivité et une efficacité de collecte élevées, mais garantit également un indice de séparation élevé tout en réduisant la consommation de réactifs. De plus, les agents chélatants possèdent également des effets inhibiteurs sélectifs. Cependant, en raison de leur coût élevé, leur promotion et leur application en production sont quelque peu limitées. Actuellement, les agents chélateurs utilisés comprennent des colorants basiques octyl-substitués tels que le vert de malachite, l’octyloxime de potassium, le benzotriazole, des émulsifiants à base d’huile neutre, des diacétates d’imines N-substitués, des polyamines et des condensats d’halogénures organiques.

(2) Méthode d'enrichissement chimique. Bien que la flottation soit souvent utilisée pour traiter les minerais de cuivre oxydés difficiles à traiter et les minerais mixtes de cuivre oxydés et sulfurés, les résultats de la flottation pour de nombreux minerais de cuivre oxydés ne sont pas optimaux. Certains minerais de cuivre oxydés présentent une teneur élevée en cuivre lié, une granulométrie fine et une forte teneur en argile, ce qui rend la flottation difficile. Ces dernières années, l’enrichissement chimique (hydrométallurgie) ou les procédés combinés destinés au traitement des minerais de cuivre oxydés, en particulier les minerais de cuivre oxydés réfractaires, ont donné d’excellents résultats, démontrant ainsi une forte viabilité. Ces procédés offrent des avantages tels qu’un schéma de traitement simple, un faible investissement, une faible consommation d’énergie, une pollution minimale et de faibles coûts de production, ce qui en fait un domaine de recherche prioritaire dans le traitement des minerais de cuivre oxydés et les rend largement utilisés dans la production de l’industrie du cuivre.

Le procédé de lixiviation du minerai de cuivre est principalement la lixiviation acide, qui utilise généralement de l'acide sulfurique dilué comme agent de lixiviation. Ce procédé convient aux minerais contenant principalement de la gangue acide et est couramment utilisé pour extraire le cuivre des minerais à faible teneur, des minerais de surface et des minerais résiduels. Actuellement, le cuivre produit selon le procédé SX-EW (lixiviation acide-extraction-électroobtention) représente environ 22% de la production mondiale de cuivre. Outre la lixiviation acide, la lixiviation à l'ammoniac suscite également un intérêt croissant ; ce procédé est adapté aux minerais de cuivre oxydés contenant de grandes quantités de gangue alcaline et d'argile. Lors de la lixiviation à l'ammoniac, on ajoute généralement du (NH₄)₂CO₃ ou du (NH₄)₂SO₄ comme agents de lixiviation.