Enrichissement du minerai de nickel

La mine de nickel de Jinping Baimazhai appartient au groupe Kenex. Cette mine est connue pour la difficulté de son traitement, en raison de la faible teneur du minerai et de sa forte teneur en pyrrhotite et en talc, deux minéraux riches en nickel.

À partir de 2003, l’Université du Centre-Sud a collaboré avec le groupe Kenex pour mener des recherches sur les technologies d’enrichissement à haut rendement des minerais de nickel à faible teneur. Sur la base d’une étude minéralogique systématique des procédés, et en tenant compte des propriétés des minéraux précieux et des minéraux de gangue présents dans le minerai, des recherches approfondies ont été menées sur des aspects tels que les systèmes de réactifs à haut rendement, l’élimination et la suppression des gangues facilement flottables, ainsi que l’optimisation de la structure du procédé de flottation, ce qui a abouti à de nouvelles technologies de flottation pour les minerais de nickel à faible teneur. En 2004, le “ nouveau procédé de flottation avec déslimage ” a été mis en œuvre à l’échelle industrielle, puis en 2008, le “ nouveau procédé de flottation améliorée avec slime intégral ” a été mis en œuvre, améliorant considérablement les indicateurs techniques d’enrichissement du minerai de nickel à faible teneur et difficile à enrichir provenant de Jinping Baimazhai, ce qui a permis d’obtenir d’importants bénéfices économiques et sociaux.

(1) Caractéristiques du minerai Par rapport à d'autres minerais de nickel sulfurés, la mine de nickel de Baimazhai, à Jinping (Yunnan), présente les caractéristiques suivantes : ① La teneur utile minéraux de nickel sont la pyrrhotite et la pyrrhotite nickelifère, le nickel représentant jusqu’à 37,51 TP3T dans la pyrrhotite ; ② La teneur en nickel des minéraux exploitables est faible, comme dans le cas de la pyrrhotite nickelifère, où le nickel ne représente que 0,891 TP3T, ce qui rend difficile l'obtention d'un concentré de nickel à haute teneur ; ③ Les minéraux de gangue sont la chlorite et le talc. La teneur en talc est supérieure à 20%, ce qui rend difficile la flottation du minerai de nickel.

(2) Composition minérale et teneur : Le minerai se présente principalement sous forme dispersée (faiblement à modérément), avec quelques occurrences sous forme massive dense. Dans le premier cas, les minéraux métalliques sont dispersés, tandis que dans le second, le minerai présente une couleur jaune-bronze et un éclat métallique. La composition minérale du minerai est relativement complexe. Le principal minéral métallique est la pyrrhotite, suivie de la chalcopyrite, de la pyrrhotite de nickel, de la magnétite, de la pyrite et de la limonite. On trouve parfois, de manière sporadique, de la sphalérite, de la galène, de la molybdénite et de l’argent natif. Les minéraux de gangue sont principalement la chlorite et le talc, suivis de la biotite, de la séricite, du quartz, de la trémolite, de l’actinolite, de la calcite et de la serpentine, comme le montre le tableau 5-8.

Tableau 5-8 Résultats de l'analyse de la composition minérale et de la teneur du minerai brut              unité : %

(3) Résultats de l'analyse des phases du nickel : le nickel est principalement présent dans la pyrite et la pyrrhotite. En particulier dans la pyrrhotite… Avec un taux de répartition du nickel atteignant 37,51 TP3T, il est nécessaire de récupérer la pyrrhotite nickélifère et la pyrrhotite contenant du nickel afin d’améliorer le taux de récupération du nickel. Comme le montre le tableau 5-9.

Tableau 5-9 Résultats de l'analyse des phases du minerai de nickel brut              unité : %

(4) Caractéristiques et répartition des principaux minéraux : La pyrite de nickel se présente souvent sous forme de granules irréguliers, dont certains sont équiaxes. En général, la pyrite de nickel présente dans le minerai se présente sous quatre formes principales :

① Agrégats à gros grains incrustés dans un minerai massif riche en pyrrhotite. Ces agrégats comportent souvent des pores fins. La taille des grains varie considérablement, allant de plus de 0,6 mm à aussi peu que 0,05 mm, avec une valeur typique comprise entre 0,1 et 0,4 mm. On observe de la chalcopyrite comblant les bords et les fissures de ces agrégats.

② Des granules subédriques ou anédriques répartis le long des bords et des fissures des agrégats de pyrrhotite. La morphologie de ces agrégats varie considérablement, avec des tailles de grains comprises entre 0,02 et 0,15 mm, et quelques-uns dépassant 0,2 mm. Cette forme de pyrite de nickel se trouve parfois le long des bords de la chalcopyrite ou de la magnétite. ③ Des particules fines, en forme de flamme, de plume ou de gouttelette, sont présentes à l’intérieur de certains cristaux de pyrrhotite ; elles mesurent généralement moins de 0,02 mm, voire, dans certains cas, moins de 0,005 mm. Localement, cette pyrrhotite peut présenter un agencement directionnel. Il s’agit manifestement d’un produit issu de la séparation du nickel, initialement présent sous une forme isomorphe au sein du réseau cristallin de la pyrrhotite, due à la séparation par solution solide.

④ Réparties de manière irrégulière et sporadique au sein des minéraux de gangue, ces particules sont généralement assez fines, leur taille se situant principalement entre 0,01 et 0,06 mm. Parmi les quatre types de pyrrhotite mentionnés ci-dessus, les premier et deuxième types sont les plus abondants, avec un rapport de teneur minérale d’environ 30:65:4:1. Par conséquent, la pyrrhotite se présentant sous les première et deuxième formes constitue la cible principale pour traitement des minerais de nickel.

(5) Approche technique. En raison de la forte teneur en talc hautement flottable et de la faible teneur en nickel, mais de la forte proportion de pyrrhotite dans le minerai de nickel de Jinping, une contradiction persistante s’est posée au cours des années de production d’enrichissement : comment améliorer le taux de récupération du nickel sans réduire la teneur du concentré. Cela se traduit principalement par le fait que le talc est facilement flottable mais difficile à éliminer, ce qui entraîne une faible teneur en nickel dans le concentré ; parallèlement, la pyrrhotite présente une faible flottabilité, ce qui rend sa séparation difficile et conduit à un faible taux de récupération du nickel par flottation. Si la pyrrhotite est récupérée, la teneur du concentré de nickel sera encore plus faible. Pour remédier à ces problèmes, une approche technique a été proposée afin d’empêcher le talc de pénétrer dans le concentré de nickel et d’améliorer la récupération de la pyrrhotite nickelifère, ce qui permettrait d’augmenter le taux de récupération par flottation du nickel tout en garantissant la teneur du concentré de nickel. Par conséquent, sur la base de recherches en minéralogie des procédés, une étude systématique a été menée sur la flottation et la suppression du talc, la flottation de la pyrrhotite contenant du nickel, la séparation par flottation des minéraux sulfurés et des minéraux de silicate de magnésium, la combinaison efficace et l’ajout rationnel des réactifs, ainsi que l’optimisation de la structure du procédé. En 2004, un nouveau “ procédé de déslimage-flottation ” a été mis au point. Grâce au déslimage du talc et à la flottation, l’influence du talc sur la flottation des minéraux sulfurés contenant du nickel a été efficacement éliminée. Tout en maintenant une teneur du concentré de nickel d’environ 3%, le taux de récupération du nickel est passé de 60%–65% à 70%–75%. En 2008, un “ procédé de flottation améliorée avec slime intégral pour les minerais de nickel pauvres ” a été mis au point. Grâce à l’inhibition sélective du talc, le nickel perdu lors du délimage du talc et de la flottation a été récupéré, ce qui a permis d’augmenter le taux de récupération du nickel par flottation à 75%–80%.

Les principales mesures techniques mises en œuvre dans ce procédé sont les suivantes : ① Dépassage et flottation du talc afin de créer les conditions propices à la flottation des minéraux de sulfure de nickel. En tirant parti de la flottabilité naturelle du talc, on sélectionne un agent moussant adapté, et le talc est soumis à une pré-flottation avant d’entrer dans le procédé de flottation du minerai de sulfure de nickel. La perte de nickel lors de la flottation du talc peut être maîtrisée entre 2% et 4%. ② Sélection de dépresseurs efficaces pour les minéraux de silicate de magnésium afin d’inhiber la flottation du talc résiduel et de la chlorite. ③ Un collecteur combiné à haut rendement est utilisé pour réaliser la flottation simultanée des minéraux sulfurés nickélifères tels que la pyrrhotite de nickel et la pyrrhotite nickélifère. ④ La structure du procédé de flottation du nickel est optimisée afin de garantir que les minéraux silicatés magnésifères soient acheminés vers les résidus le plus tôt et le plus rapidement possible. Les paramètres de base de ce procédé sont les suivants : une finesse de broyage de -74 μm représentant 70% à 75%, une flottation de déslimage, une flottation de première sélection et de récupération du nickel, une flottation de nettoyage du nickel, ainsi qu’un concentré mixte cuivre-nickel destiné à la séparation cuivre-nickel afin d’obtenir un concentré de nickel et concentré de cuivre.