Lixiviation par percolation au cyanure sur tas

Le procédé de lixiviation en tas par percolation et cyanure (PCL) a été utilisé pour la première fois en 1752 pour traiter minerai de cuivre oxydé en Espagne. À la fin des années 1950, ce procédé était utilisé pour la lixiviation de minerais d’uranium à faible teneur et à teneur limite. Depuis 1967, le Bureau des mines des États-Unis utilise cette méthode pour la lixiviation de minerais d’or à faible teneur. Le PCL est un procédé simple, facile à mettre en œuvre, qui nécessite peu d’investissements en équipement, présente de faibles coûts de production et offre des avantages économiques importants. Par conséquent, l’utilisation de ce procédé pour traiter de nombreuses petites mines d’or, des mines d’or et d’argent à faible teneur, ainsi que les stériles aurifères issus des premières exploitations minières, peut apporter des avantages économiques significatifs. À la fin des années 1970, avec la flambée des cours de l’or, le procédé PCL s’est rapidement développé, et de nombreuses usines de traitement de l’or par lixiviation en tas à grande échelle ont été créées au Nevada, au Colorado et au Montana, aux États-Unis. En 1982, 20% de la production totale d’or des États-Unis et 10% de la production totale d’argent des États-Unis ont été obtenus par lixiviation en tas. Par la suite, cette technologie a connu un développement rapide dans des pays tels que le Canada, l’Afrique du Sud, l’Australie, l’Inde, le Zimbabwe et l’ancienne Union soviétique.

Au début des années 1960, mon pays a eu recours à la lixiviation en tas pour traiter des minerais d’uranium à teneur limite ; à la fin des années 1960, cette technique a été utilisée pour la lixiviation de minerais d’oxyde de cuivre ; et au début des années 1980, elle a servi à la lixiviation de minerais d’or à faible teneur. Au cours de la dernière décennie environ, le procédé de lixiviation en tas par percolation pour les minerais aurifères à faible teneur s'est rapidement développé ; il est principalement utilisé pour les minerais oxydés aurifères à faible teneur et les minerais aurifères à couche de fer.

Actuellement, deux procédés sont utilisés en production : la lixiviation par tas au cyanure par percolation générale et la lixiviation par tas au cyanure par granulation, destinées respectivement aux minerais aurifères et aux stériles aurifères.

5.4.1 Lixiviation en tas par percolation générale du cyanure

Le minerai aurifère à faible teneur ou les stériles issus des premières phases d'exploitation sont soit acheminés directement vers le site de lixiviation en tas et empilés en tas de minerai, soit concassés puis acheminés vers ce site et empilés en tas de minerai. Un agent de lixiviation au cyanure est ensuite pulvérisé à la surface des tas de minerai, et cet agent s'infiltre uniformément de haut en bas à travers le tas de minerai fixe, permettant ainsi à l'or et à l'argent de passer dans la solution de lixiviation. Le schéma général de la lixiviation par percolation au cyanure est présenté à la figure 5-9 ; il comprend principalement la préparation du minerai, la construction du site de lixiviation en tas, la formation des tas, la lixiviation par percolation, le lavage et la récupération de l’or et de l’argent.

Figure 5-9 Schéma de principe de la lixiviation en tas avec utilisation de cyanure

5.4.1.1 Traitement du minerai.

Les minerais aurifères destinés à la lixiviation en tas sont généralement broyés au préalable. La granulométrie obtenue après broyage dépend des propriétés du minerai et des caractéristiques d’enrobage des grains d’or. D'une manière générale, plus la granulométrie du minerai est fine et plus sa structure est poreuse, plus le taux de lixiviation de l'or et de l'argent est élevé lors de la lixiviation en tas au cyanure. Cependant, plus la granulométrie du minerai est fine, plus le taux de lixiviation est faible, ce qui peut même empêcher le processus de lixiviation de se dérouler. Par conséquent, en règle générale, lors de la lixiviation en tas au cyanure, le minerai peut être broyé à une granulométrie inférieure à 10 mm, et lorsque le minerai présente une faible teneur en boue, il peut être broyé à une granulométrie inférieure à 3 mm.

5.4.1.2 Aménagement du site de lixiviation en tas. Le site de lixiviation en tas peut être situé à flanc de colline, dans une vallée ou sur un terrain plat, et nécessite généralement une pente comprise entre 3% et 5%. Une fois le sol nettoyé et nivelé, il convient de mettre en place des mesures de prévention des infiltrations. Les matériaux imperméables peuvent être des résidus miniers mélangés à de l’argile, de l’asphalte, du béton armé, des feuilles de caoutchouc ou des films plastiques. Par exemple, le sol peut d’abord être compacté ou tassé, puis recouvert d’un film plastique en polyéthylène ou de feuilles de polyéthylène à haute résistance (d’environ 3 mm d’épaisseur), ou encore de papier goudronné ou de feutre synthétique. La couche imperméable doit être étanche et capable de résister à la pression du tas de minerai. Afin de protéger la couche imperméable, on dépose souvent, au-dessus de la couche de fondation, des stériles à grains fins ainsi qu’une couche de stériles à grains grossiers d’une épaisseur comprise entre 0,5 et 2,0 mètres. Ensuite, le minerai d’or à faible teneur est acheminé vers le site de lixiviation en tas par camion ou wagonnet de mine afin de former le tas.

Afin de protéger le tas de minerai, il convient d'aménager des fossés de drainage autour du site de lixiviation en tas pour éviter toute inondation.

Afin de récupérer la solution de lixiviation contenant les métaux précieux, un fossé de collecte est aménagé sur le site de lixiviation en tas. Ce fossé est généralement un fossé à ciel ouvert revêtu de bâches en plastique et équipé d’un bassin de décantation permettant aux boues de minerai de se déposer, ce qui garantit que la solution contenant les métaux précieux qui alimente le réservoir de solution précieuse est limpide.

Le site de lixiviation en tas peut être utilisé plusieurs fois ou une seule fois. Dans le cas d'une lixiviation en tas à usage unique, la couche de fondation peut être constituée d'une couche d'argile de 0,5 mètre d'épaisseur posée sur une fondation compactée, puis compactée à son tour et aspergée d'une solution de carbonate de sodium afin d'améliorer son imperméabilité.

5.4.1.3 Construction des tas Les engins couramment utilisés pour la construction des tas comprennent les camions, les bulldozers (à chenilles), les grues et les convoyeurs à bande. Les méthodes de construction des tas comprennent la méthode à tas multiples, la méthode par couches, la méthode par pente et la méthode par levage.

Méthode des tas multiples : dans un premier temps, des convoyeurs à bande sont utilisés pour empiler le minerai en de nombreux tas d’environ 6 mètres de haut, puis des bulldozers sont utilisés pour les niveler (figure 5-10). Lors de la formation des tas à l’aide des convoyeurs à bande, une ségrégation des particules se produit : les particules grossières roulent vers le bord du tas, tandis que le minerai en surface est broyé et compacté par le bulldozer. Par conséquent, lors de la lixiviation au cyanure, un phénomène de canalisation se produit. Parallèlement, à mesure que la solution de lixiviation s’écoule, des boues s’accumulent à l’intérieur du tas de minerai, obstruant facilement les pores. Cela empêche la solution de s’infiltrer depuis l’intérieur du tas de minerai, la forçant à s’écouler par les zones à grains grossiers situées au bord du tas. Parfois, cela peut même entraîner l’érosion de la pente du tas de minerai, ce qui se traduit par une lixiviation inégale et une baisse du taux d’extraction de l’or.

Figure 5-10 : Méthode des pieux multicouches

Méthode par couches successives : utiliser des camions ou des chargeuses pour empiler le minerai, couche par couche, puis niveler le tout à l'aide d'un bulldozer. Continuez à empiler couche par couche jusqu’à ce que la hauteur souhaitée du tas soit atteinte (figure 5-11). Cette méthode permet de réduire la ségrégation granulométrique et d’uniformiser la taille des particules de minerai au sein du tas. Cependant, chaque couche de minerai peut être écrasée et compactée par les camions et les bulldozers, ce qui nuit à la perméabilité du tas.

Figure 5-11, Méthode des pieux multicouches

Méthode de la pente : tout d’abord, une route de transport est aménagée sur la pente à l’aide de stériles afin de permettre aux poids lourds de transporter le minerai. La pente est surélevée de 0,6 à 0,9 mètre par rapport au tas de minerai. Les camions déchargent le minerai destiné à la lixiviation de part et d’autre de la pente, puis des bulldozers sont utilisés pour niveler les flancs (figure 5-12). Avec cette méthode, les camions n’écrasent ni ne compactent le minerai, et la pression exercée par le bulldozer est inférieure à celle des camions, ce qui réduit l’impact sur la porosité du tas de minerai. Une fois le tas de minerai formé, le talus de stériles est nivelé, puis un ripper est utilisé pour ameublir les stériles. Cette méthode permet d’obtenir un tas de minerai présentant une porosité relativement uniforme, mais elle nécessite une superficie plus importante.

Figure 5-12 Méthode de construction des pentes

Méthode de levage : un pont roulant est utilisé pour empiler le minerai, et un râteau électrique sert à le niveler. Cette méthode évite de recourir à des engins de transport de minerai pour compacter le tas, ce qui garantit une bonne perméabilité et permet à la solution de lixiviation de traverser le tas de manière plus homogène, d'où un taux de lixiviation plus élevé. Cependant, cette méthode nécessite la mise en place de voies de roulement pour le pont roulant, ce qui entraîne des investissements plus importants en infrastructures et ralentit la construction du tas.

5.4.1.4 – Perméation et lavage

Une fois le tas de minerai constitué, celui-ci peut être lavé avec de l'eau de chaux saturée. Lorsque le pH de la solution de lavage avoisine 10, une solution de cyanure est alors introduite pour permettre la perméation. L'agent de lixiviation au cyanure est pompé à travers des canalisations souterraines vers des tuyaux de dérivation situés à la surface du tas de minerai, puis pulvérisé uniformément sur la surface de celui-ci à l'aide de pulvérisateurs, ce qui lui permet de s'infiltrer de manière homogène à travers le tas de minerai pour la lixiviation de l'or et de l'argent. Les pulvérisateurs couramment utilisés comprennent les pulvérisateurs oscillants, les pulvérisateurs à jet et les pulvérisateurs goutte-à-goutte. Le pulvérisateur doit présenter une structure simple, être facile à entretenir, avoir un grand rayon de pulvérisation et assurer une pulvérisation uniforme. Les gouttelettes pulvérisées doivent être relativement grossières afin de réduire l’évaporation et les pertes thermiques. Le processus de lixiviation doit viser un apport uniforme et stable de solution, avec un débit de pulvérisation généralement compris entre 1,4 et 3,4 ml/m²·s.

Après la lixiviation en tas au cyanure par percolation, la solution doit être lavée plusieurs fois à l'eau claire. Si le temps le permet, le liquide de lavage doit être entièrement évacué après chaque lavage avant de procéder au suivant, afin d'améliorer l'efficacité du lavage. La quantité totale d'eau utilisée pour le lavage dépend de facteurs tels que les pertes par évaporation de l'eau de lavage et la teneur en eau des résidus.

5.4.1.5 Récupération de l'or et de l'argent La teneur en or de la solution de métaux précieux obtenue par lixiviation en tas au cyanure par percolation est relativement faible. L’or et l’argent peuvent généralement être récupérés par adsorption sur charbon actif ou par déplacement au zinc, mais l’adsorption sur charbon actif est plus couramment utilisée pour obtenir des taux de récupération plus élevés. En règle générale, on utilise 4 à 5 colonnes de charbon actif pour enrichir l’or et l’argent. La solution de métaux précieux désorbée est ensuite acheminée vers l’électro-extraction, et la poudre d’or issue de l’électro-extraction est fondue pour obtenir le produit final à base d’or. Après extraction de l’or et de l’argent, la solution de lixiviation appauvrie, après ajustement de la concentration en cyanure et du pH, est renvoyée vers le tas de minerai pour une nouvelle lixiviation par percolation.

Le tas de stériles issu de la lixiviation en tas est chargé sur des camions à l'aide d'une chargeuse frontale, puis transporté vers le parc à résidus pour y être stocké. Il peut ensuite être réempilé et soumis à une percolation sur le site de lixiviation en tas. Les stériles provenant des sites de lixiviation en tas destinés à un usage unique n'ont pas besoin d'être évacués et constituent alors un tas de stériles permanent.

5.4.2 Lixiviation en tas du cyanure par granulation-percolation

Plus la granulométrie du minerai aurifère destiné à la lixiviation est fine, plus les minéraux d’or et d’argent sont exposés, et plus le taux de lixiviation de l’or et de l’argent est élevé. Cependant, une granulométrie plus fine entraîne des coûts de concassage plus élevés et une production plus importante de minerai fin. La présence de minerai fin dans le gisement nuit considérablement à la lixiviation en tas. Lors de la mise en tas, une ségrégation granulométrique se produit et, pendant la percolation, le minerai fin se déplace avec le flux de liquide, ce qui provoque facilement la formation de canaux et empêche l’agent de lixiviation de s’infiltrer uniformément dans le tas de minerai. Lorsque le minerai présente une forte teneur en boue, la solution de cyanure ne peut pas s’infiltrer dans le tas de minerai, rendant ainsi la lixiviation en tas impossible.

Afin de pallier les effets négatifs des minerais fins et argileux sur la lixiviation en tas, le Bureau des mines des États-Unis a mis au point, en 1978, une technologie de lixiviation en tas par granulation destinée aux minerais fins. Cela a complètement changé la donne, alors que la lixiviation en tas des minerais fins (y compris les minerais argileux) était auparavant impossible, et a favorisé le développement ultérieur de la technologie de lixiviation en tas. Actuellement, cette technologie est largement utilisée non seulement dans les mines d’or aux États-Unis, mais aussi dans celles d’autres pays à travers le monde.

c : Dans le procédé de lixiviation en tas de minerai granulé, le minerai aurifère à faible teneur est pré-broyé à une granulométrie inférieure ou égale à 25 mm afin de libérer ou d’exposer les minéraux d’or et d’argent. Le minerai concassé est mélangé à du ciment Portland (ciment Portland ordinaire) à raison de 2,3 à 4,5 kg/tonne de minerai sec, puis le mélange est humidifié avec de l’eau ou une solution concentrée de cyanure afin d’atteindre une teneur en humidité comprise entre 8% et 16%. Le mélange humidifié est malaxé mécaniquement pour former des granulés sphériques. Après une solidification de plus de 8 heures, il est acheminé vers le tas pour la lixiviation par percolation au cyanure. La formation du tas et les méthodes de lixiviation sont identiques à celles de la lixiviation en tas classique. Des expériences comparatives approfondies ont été menées en utilisant de la chaux ou du ciment comme liants. Les expériences ont montré que le ciment est supérieur à la chaux ; l’ajout de 2,3 à 4,5 kg/tonne de ciment comme liant produit des agglomérats relativement stables, présentant une porosité élevée et une bonne perméabilité. Pendant la lixiviation, la poudre minérale ne se déplace pas, aucun phénomène de canalisation ne se produit et aucun alcalin protecteur supplémentaire n’est nécessaire. L’hydrolyse du ciment commençant dans les 5 heures,

Il réagit avec les minéraux silicatés argileux présents dans le minerai pour former une grande quantité d’hydrates de silicate de calcium solides et poreux, structurés en ponts, conférant ainsi aux agglomérats une résistance et une porosité suffisantes pour permettre à la solution de cyanure de pénétrer et de lixivier le tas de minerai. Les agglomérats formés par le liant à base de ciment, une fois solidifiés, ne se fissurent pas au contact de la solution de cyanure pendant le processus de lixiviation en tas. Par ailleurs, des expériences ont également été menées en utilisant de l’oxyde de magnésium, de la dolomite frittée et du chlorure de calcium calciné comme liants. Les expériences montrent que la dolomite calcinée et le chlorure de calcium ne constituent pas des liants efficaces. Lorsque la solution de cyanure est ajoutée au tas de minerai, les agglomérats se désagrègent rapidement, entraînant une migration des particules fines et la formation de canaux, ce qui nuit au bon déroulement des opérations de lixiviation en tas. L’oxyde de magnésium exerce un fort effet liant sur les minerais aurifères argileux à faible teneur et permet d’éliminer la migration des particules fines, mais les agglomérats ainsi formés sont trop volumineux et sujets à la formation de canaux. Par conséquent, le ciment silicaté ordinaire constitue le meilleur liant pour la lixiviation en tas par granulation, suivi de la chaux.

Le rôle du liant dans la granulation est de favoriser l'agglomération du minerai fin et d'améliorer la résistance des agglomérats solidifiés. Par conséquent, la quantité de liant est cruciale ; celle-ci dépend du type de liant, de la distribution granulométrique du minerai, du type de minerai ainsi que de son acidité ou de son alcalinité, et est généralement déterminée par des essais. Si la quantité de liant est trop faible, même si les agglomérats obtenus sont bien solidifiés, il est difficile d’obtenir des agglomérats à haute résistance ; ceux-ci se désagrègeront lors du processus de lixiviation en raison d’un mouillage supplémentaire par le lixiviat, ce qui réduira la perméabilité du tas de minerai. Si le dosage du liant est trop élevé, les agglomérats obtenus seront trop résistants, durs et denses, ce qui entraînera une mauvaise perméabilité et entravera la lixiviation de l’or et de l’argent.

Le mélange de minerai et de ciment peut être humidifié avec de l'eau ou une solution de cyanure. Des expériences montrent qu'il est plus avantageux d'utiliser une solution de cyanure comme agent mouillant. La solution de cyanure permet non seulement d'humidifier le mélange minerai-liant, mais aussi de procéder à une pré-lixiviation du minerai, ce qui raccourcit le cycle de lixiviation et augmente le taux de lixiviation de l'or. Le dosage de l'agent mouillant dépend de la distribution granulométrique du minerai, de sa teneur en humidité et du type de liant. Une quantité insuffisante d'agent mouillant ne permet pas de former des agglomérats fins de minerai, tandis qu'une quantité excessive peut réduire la porosité des agglomérats. Le dosage idéal de l’agent mouillant permet d’obtenir une teneur en humidité comprise entre 8% et 16% dans le mélange.

Après avoir été humidifié à l'aide d'un agent mouillant, le mélange de minerai et de liant est acheminé vers l'unité d'agglomération. Actuellement, deux méthodes de granulation sont utilisées à l’échelle industrielle : la méthode à convoyeurs à bandes multiples et la méthode de granulation en tambour. La méthode de granulation à convoyeurs à bandes multiples utilise des tiges de mélange situées à l’extrémité de déchargement de chaque convoyeur à bande pour mélanger uniformément la solution concentrée de cyanure, le minerai fin et le ciment afin de former les granulés souhaités (figure 5-13). La méthode de granulation en tambour consiste à introduire le mélange de minerai et de minerai fin dans un tambour rotatif, où une solution concentrée de cyanure de sodium est pulvérisée. La rotation du tambour mélange uniformément le minerai fin, le ciment et la solution de cyanure pour former les granulés souhaités (figure 5-14).

Figure 5-13 Méthode de granulation pour un convoyeur à bandes multiples

Figure 5-14 : Méthode de granulation en tambour. Les granulés obtenus se solidifient à température ambiante pendant au moins huit heures. Pendant la solidification, les granulés doivent conserver une certaine teneur en humidité. Si les granulés sont trop secs, la réaction d’hydrolyse à l’intérieur de ceux-ci cessera, et ces granulés s’effriteront localement au contact de l’eau. Il est donc essentiel de maintenir un certain niveau d’humidité pendant la solidification afin d’obtenir des granulés résistants qui ne s’effritent pas. La solidification peut être effectuée séparément après la granulation ou pendant la lixiviation en tas.

Au cours du procédé de lixiviation en tas avec granulation, le ciment étant utilisé comme liant, aucun alcali protecteur supplémentaire n'est nécessaire lors de l'utilisation d'une solution de cyanure pour la lixiviation, et le pH du lixiviat peut être maintenu à environ 11.

Les expériences et les pratiques de production montrent que l'utilisation de ciment silicaté ordinaire, d'eau ou d'une solution concentrée de cyanure pour la granulation et la solidification des minerais à grains fins peut augmenter considérablement le débit du réactif de lixiviation à travers le tas de minerai. Par rapport à la lixiviation en tas classique, ce procédé présente les avantages significatifs suivants : (1) Il permet de traiter des minerais à grains fins à forte teneur en argile et en fines, ainsi que des minerais aurifères à grains fins de faible teneur se prêtant à la cyanuration ; (2) Les minerais aurifères à grains fins sont directement granulés et soumis à une lixiviation en tas sans classification, ce qui permet d’augmenter considérablement le débit de l’agent de lixiviation à travers le tas et de raccourcir le cycle de lixiviation ; (3) Il élimine la ségrégation granulométrique lors de la constitution du tas, ce qui réduit considérablement la formation de canaux pendant la lixiviation, permettant ainsi à l’agent de lixiviation de traverser uniformément l’ensemble du tas. De plus, la granulométrie du minerai est plus fine que dans la lixiviation en tas classique, ce qui augmente considérablement le taux de lixiviation de l’or ; (4) La porosité des agglomérats assure une bonne ventilation de l’ensemble du tas, ce qui permet d’augmenter la concentration en oxygène dissous dans la solution et d’accélérer la dissolution de l’or ; (5) Les agglomérats améliorent la perméabilité du tas, ce qui permet d’augmenter de manière appropriée la hauteur de celui-ci, de réduire le coût de la membrane de prétraitement par unité de minerai et de diminuer la surface au sol occupée ; (6) La porosité des agglomérats permet un rinçage plus complet de la solution de lixiviation résiduelle contenant du cyanure après la lixiviation ; (7) Les agglomérats permettent de retenir le minerai fin, de contrôler la teneur en poussière et présentent des avantages environnementaux significatifs.

Facteurs clés influençant la lixiviation en tas au cyanure La possibilité de soumettre un minerai aurifère à la lixiviation en tas dépend d’une série de facteurs. Une étude de faisabilité est souvent nécessaire avant la mise en production industrielle afin de déterminer l’aptitude du minerai à la lixiviation en tas et de définir les paramètres optimaux du procédé. L’aptitude d’un minerai aurifère à la lixiviation en tas dépend de facteurs tels que le type de minerai, la composition minérale, la composition chimique, la structure, les réserves et la teneur. Un minerai adapté à la lixiviation en tas doit présenter une perméabilité suffisante, une porosité élevée, une structure meuble et poreuse, une faible teneur en impuretés nocives pour le cyanure, une surface propre des particules d’or fines et une faible teneur en boue. Afin de déterminer les paramètres de procédé adaptés à la lixiviation en tas, des essais en laboratoire et à l’échelle intermédiaire doivent être menés pour déterminer la granulométrie optimale, la concentration de l’agent de lixiviation au cyanure, la consommation d’agent de lixiviation, le volume de solution saturée requis, le type, la concentration et la consommation d’alcali protecteur, la méthode de pulvérisation de la solution, le débit, la durée de lixiviation, le volume de liquide de lavage, le nombre de lavages et la durée de lavage, ainsi que la teneur en oxygène de la solution. La conception doit également tenir compte de la taille du tas, de l’emplacement du site de lixiviation en tas, du matériau de la couche de fondation, de l’emplacement des pompes et des réservoirs de stockage, ainsi que de l’emplacement des réservoirs surélevés. Un choix judicieux de l’emplacement du site de lixiviation en tas et l’exploitation d’un relief favorable peuvent réduire considérablement les investissements en infrastructures.

5.4.4 Exemples d’applications de la lixiviation en tas En 1986, 17 mines aux États-Unis (à l’exclusion des petits sites de lixiviation en tas) utilisaient la lixiviation en tas pour traiter du minerai aurifère, et 10 mines recouraient à cette technique pour traiter des stériles provenant d’une exploitation souterraine antérieure. La majeure partie du minerai traité par lixiviation en tas provenait de minerai oxydé en surface extrait dans des mines à ciel ouvert, une petite partie provenant de minerai aurifère primaire extrait en souterrain. La mine d’or de Smoky Valley, près de Garden Hill, dans le Nevada, a démarré sa production en 1977 après deux ans de travaux d’infrastructure, produisant 1,152 tonnes d’or cette année-là. Elle emploie actuellement 140 personnes et prévoit une production annuelle de 1,71 tonne d’or et de 0,98 tonne d’argent. Le minerai présente une teneur moyenne annuelle en or de 1,03 g/t et une teneur en argent de 2,18 g/t. On utilise la lixiviation en tas au cyanure, avec un taux de récupération de l’or de 86%. Le minerai extrait à ciel ouvert est concassé à 178 mm à l’aide d’un concasseur à cône de 1 066 mm × 1 651 mm, puis à 50 mm à l’aide d’un concasseur à cône standard de φ2 100 mm, et enfin à -9,5 mm à l’aide d’un concasseur à cône court destiné à la lixiviation en tas. L’ensemble du site de lixiviation en tas est une zone rectangulaire de 640 m × 86 m.

La couche de fondation a une épaisseur de 178 mm ; elle est recouverte d’une couche d’étanchéité de 50 mm d’épaisseur composée de feuilles de caoutchouc et d’asphalte, sur laquelle est appliquée une autre couche d’asphalte. La voie de transport, construite à partir de fines de minerai, est surélevée de 660 mm par rapport à la surface asphaltée. L'ensemble du site est divisé en cinq champs de lixiviation en tas, chacun présentant une pente d'un côté et à une extrémité, chaque champ pouvant accueillir 45 000 tonnes de minerai. Pendant l’exploitation, la lixiviation s’effectue sur quatre champs, tandis qu’un tas de minerai fait l’objet d’un lavage, d’un déblayage des scories et d’un remblayage, ce qui prend environ cinq jours. L’agent de lixiviation contient 0,045% de NaCN et 0,04% de CaO, et est acheminé vers chaque tas de minerai via une conduite principale et quatre tuyaux en plastique. Un pulvérisateur de type « Baghdad » est installé tous les 12 mètres sur chaque tuyau en plastique. Les pulvérisateurs sont constitués d’un tube médical de 228 mm de long et de 6,35 mm de diamètre, avec un rayon de pulvérisation de 9 mètres. Chaque tas de minerai est équipé d’environ 84 buses, avec un débit de 2,7 à 3,4 ml/m²·s, une surface de pulvérisation de 116 m² et un volume de pulvérisation d’environ 1 500 litres par heure. Le cycle de lixiviation dure 27 jours. Pendant le processus de lixiviation, la teneur en or du lixiviat est contrôlée quotidiennement. Lorsque la teneur en or passe en dessous de la valeur spécifiée, l’agent de lixiviation est coupé et la solution est rincée à l’eau claire pendant deux jours. Les stériles lixiviés sont acheminés vers le terril à l’aide de deux chargeuses et de cinq camions de 15 tonnes. Le terril est adjacent au site de lixiviation en tas, et chaque tas peut être transporté dans un délai de 48 heures. Afin de protéger la couche de rembourrage en bitume, une couche de stériles d’une épaisseur de 0,2 à 0,25 mètre doit être laissée au fond du tas lors du déchargement. Un puits profond est situé au fond du site de lixiviation en tas afin de vérifier l’imperméabilité de la couche de rembourrage ; des échantillons sont prélevés périodiquement à des fins d’analyse. La liqueur précieuse obtenue par lixiviation en tas est pompée vers l’atelier d’adsorption-désorption-activation à l’aide d’une pompe à turbine. Elle traverse cinq cuves d’adsorption au charbon actif montées en série, produisant ainsi du charbon chargé en or dont la teneur en or et en argent est d’environ 7,775 kg/tonne. La liqueur précieuse et le charbon actif sont adsorbés à contre-courant. Chaque jour, une tonne de charbon chargé en or est prélevée du réservoir 1 pour la désorption ; une tonne de charbon actif neuf est ajoutée au réservoir 5. Après l’adsorption, la solution pauvre est ajustée en termes de concentrations en cyanure de sodium et en chaux, puis renvoyée vers le site de lixiviation en tas pour être recyclée. Le charbon actif chargé en or est désorbé à l’aide d’une solution de 0,1% de NaCN et 1% de NaOH à 85 °C pendant 72 heures. Le charbon actif désorbé est régénéré dans un four rotatif à chauffage indirect à 600 °C. Le charbon régénéré est lavé à l’acide nitrique pour éliminer le carbonate de calcium, puis renvoyé vers le circuit d’adsorption. La solution précieuse obtenue par désorption est acheminée vers trois cellules électrolytiques en vue de l’électrodéposition, et l’or est récupéré à la cathode.

La mine d’or de Summitville, située dans le sud du Colorado, aux États-Unis, est un complexe d’extraction d’or à grande échelle, combinant exploitation à ciel ouvert et lixiviation en tas, qui compte plus de 100 ans d’histoire. Le minerai contient 1,2 g/t d’or, tandis que les stériles en contiennent 0,3 g/t. Le gisement s'étend sur environ 8 kilomètres ; il est composé pour deux tiers de magnésie siliceuse et pour un tiers de limon argileux. Le minerai en morceaux siliceux et le minerai fin argileux extraits à ciel ouvert sont acheminés vers deux trémies de pré-traitement distinctes. Le minerai en morceaux est concassé par un grand concasseur giratoire de 1 260 mm × 2 100 mm, d’une capacité de 1 200 tonnes/heure. Le minerai déchargé est criblé par un crible vibrant (mailles de 30 mm). Les fractions surdimensionnées sont acheminées vers un concasseur à cône de φ2 100 mm. Le minerai concassé est mélangé au produit sous-dimensionné issu du crible de -30 mm, puis acheminé vers la trémie de concassage intermédiaire. Une certaine quantité de chaux est ajoutée avant l’entrée dans la trémie de concassage intermédiaire. Le minerai fin argileux est acheminé vers une autre trémie et criblé par un crible vibrant de 75 mm. Du ciment est ajouté au produit sous-dimensionné, et de l’eau y est pulvérisée avant qu’il ne soit acheminé vers la trémie de granulation via un convoyeur à bande dédié. Le produit surdimensionné est broyé par un concasseur à mâchoires, puis acheminé vers un autre concasseur à cône de φ2 100 mm, parallèle au circuit de traitement du minerai en morceaux. Le minerai broyé entre ensuite dans la trémie à minerai. Le concasseur intermédiaire a une capacité de 750 tonnes/heure, et les deux concasseurs ont ensemble une capacité de 1 500 tonnes/heure. Après concassage, le minerai était transporté par de gros camions à benne basculante vers le site de lixiviation en tas pour la construction des tas. Les tas ont été construits selon une méthode de remblayage en vallée, et la superficie occupée est passée de 0,1 kilomètre carré (25 acres) en 1986 à 0,43 kilomètre carré (106 acres) en 1987. La méthode de prévention des infiltrations consistait d’abord à niveler le sol, à le compacter à l’aide d’un rouleau compresseur, à poser de l’argile puis à la compacter à nouveau, à poser ensuite du sable fin, suivi d’une feuille de polyéthylène haute résistance de 3 mm d’épaisseur, et enfin d’une couche de feutre artificiel pour empêcher le minerai de percer la feuille de polyéthylène. Cette couche anti-infiltration était structurellement solide, étanche et capable de supporter des charges. Des camions-bennes de 100 tonnes et des bulldozers ont été utilisés pour la construction des tas. La hauteur du tas de minerai en morceaux était illimitée, tandis que celle du tas de minerai granulaire ne dépassait généralement pas 4,57 mètres. Une solution diluée de cyanure de sodium était pompée depuis la salle de préparation vers des tuyaux serpentins posés au sommet des tas de minerai. La solution était pulvérisée par de petits orifices dans les tuyaux, s’infiltrant uniformément du sommet du tas jusqu’à la base, puis pompée vers l’usine d’extraction d’or. Les précipitations locales sont faibles, ce qui permet une pulvérisation 24 heures sur 24. Les hivers sont froids et enneigés, ce qui limite la production à seulement six mois. Le débit de pulvérisation est de 2,72 ml/m²·s pour les tas de minerai en morceaux et de 1,7 ml/m²·s pour les tas de minerai granulaire. La consommation de cyanure de sodium est de 0,032 kg/tonne, et le pH est ajusté à 10,5 à l’aide de chaux. L’usine d’extraction d’or comprend cinq colonnes d’adsorption au charbon actif, un dispositif de chauffage sous pression pour la désorption du charbon chargé d’or, un dispositif de remplacement de la poudre de zinc, un four d’affinage de l’or et un four de régénération du charbon actif. Tous les équipements sont reliés par des canalisations et contrôlés par divers instruments de mesure. L’usine est inodore et ne nécessite que très peu de personnel de production. Les cinq colonnes d’adsorption au charbon sont montées en série. La solution pauvre, après ajout de quantités appropriées de cyanure de sodium et de chaux, est renvoyée vers le tas de minerai pour la lixiviation. Le charbon chargé d’or est désorbé sous chauffage et sous pression à l’aide d’une solution caustique de cyanure de sodium. La solution précieuse est envoyée vers un système de remplacement par poudre de zinc, filtrée pour obtenir de la boue d’or, puis acheminée vers un four d’affinage de l’or alimenté au gaz pour l’affinage de l’or. Le charbon actif désorbé est régénéré et réutilisé. Le système d’extraction de l’or emploie 120 personnes, qui travaillent six mois par an, sept jours sur sept, à raison d’une équipe par jour, à raison de 11 heures par équipe. En 1986, il a traité 3 millions de tonnes de minerai, et il était prévu qu’il en traite 16 millions de tonnes en 1987, pour une production annuelle de 4 tonnes d’or. Le taux de lixiviation en tas était compris entre 80% et 85%, et le taux de récupération total entre 70% et 75%.

Les indicateurs techniques et économiques des opérations de lixiviation en tas menées dans certaines mines d'or et d'argent aux États-Unis sont présentés dans le tableau 5-8.

Suite du tableau 5-8

Mon pays dispose de ressources en minerai d’or à faible teneur relativement abondantes, caractérisées par une grande diversité de types de minerais et une large répartition géographique. Si certains gisements présentent des teneurs en or plus élevées, leurs réserves sont toutefois modestes, ce qui rend difficiles l’exploitation minière mécanisée et l’enrichissement. Par conséquent, la récupération de ces ressources aurifères par l’utilisation d’un procédé de lixiviation en tas à faible coût constitue une option viable. Depuis le début des années 1980, mon pays a mené des essais de faisabilité de lixiviation sur des minerais provenant de gisements concernés, en utilisant la lixiviation en tas par percolation au cyanure. À ce jour, un nombre considérable d’usines de lixiviation en tas conventionnelles et plusieurs usines de lixiviation en tas par granulation ont été mises en place, générant de bons résultats économiques. Par exemple, la province du Henan a construit plus d’une douzaine d’usines de lixiviation en tas, dont la taille des tas est généralement comprise entre 1 200 et 1 500 tonnes de minerai par tas. Chaque installation de lixiviation en tas peut être chargée 2 à 3 fois par an, le cycle comprenant la construction du tas, l’arrosage, le lavage et le déchargement s’étalant sur environ trois mois. La plupart utilisent des sites de lixiviation en tas temporaires. Après avoir nivelé et compacté le site, on construit une fondation présentant une pente de 0,5% à 8%, recouverte de deux couches de film plastique en polyéthylène, puis d’une couche de papier goudronné, afin de garantir l’absence de fuites. Les fondations en ciment sont sujettes à la fissuration et aux fuites. Des fossés de drainage doivent être aménagés autour de la zone de lixiviation en tas. Une couche de 0,2 à 0,3 mètre d’épaisseur de minerai grossier de faible teneur est déposée manuellement au fond du tas de minerai, puis le tas est constitué à l’aide de camions, les ouvriers nivelant la surface. Lors de la construction, le minerai fin et le minerai en morceaux sont disposés en couches, le minerai fin à forte teneur en boue étant placé au fond et le minerai en morceaux, plus grossier, au sommet. Il faut éviter de compacter le minerai pendant la construction. Si le tas de minerai présente une forte teneur en boue, il convient d’empiler du minerai de plus grosse taille au niveau de la sortie de lixiviation et de construire un bassin de décantation en conséquence. Une fois le tas de minerai constitué, il est d’abord lavé avec de l’eau de chaux saturée. Lorsque le pH de l’effluent avoisine 10, le tas est ensuite aspergé d’un mélange de cyanure de sodium et de chaux. L’agent de lixiviation est acheminé par canalisation et pulvérisé à l’aide d’un pulvérisateur ; celui-ci répartit uniformément l’agent de lixiviation sur la surface du tas de minerai (y compris les pentes) afin d’assurer une lixiviation homogène. Lorsque la teneur en or du lixiviat évacué atteint 3×10⁻⁴%, celui-ci est pompé vers un réservoir de niveau élevé et entre dans le système d’adsorption sur charbon actif. Le lixiviat entrant dans le système d’adsorption sur charbon doit être clarifié. La solution appauvrie après adsorption sur charbon est renvoyée vers le circuit de lixiviation par pulvérisation après ajustement de la concentration en cyanure de sodium et en oxyde de calcium. Le système d’adsorption sur charbon se compose de quatre colonnes d’adsorption montées en série, utilisant du charbon actif de type GH16-A provenant de l’usine de bois de Pékin Guanghua et du charbon actif de type Zx-15 provenant de l’usine chimique de Taiyuan Xinhua. Le charbon chargé d’or est désorbé à une température constante de 95 °C pendant 2 à 6 heures à l’aide d’un mélange 5% de NaCN + 2% de NaOH, puis élué avec de l’eau chaude à 95 °C. La teneur en or de l’éluant est généralement de 300 ppm. L’éluant (solution précieuse) est refroidi et filtré avant d’être acheminé vers une cellule électrolytique pour l’extraction électrolytique. L’or se dépose sous forme de paillettes ou de flocons sur une cathode en plaque de titane (ou sur une cathode en laine d’acier), puis est raclé et fondu en lingots. Le charbon débarrassé de son or est régénéré et réutilisé. Les résidus d’électrolyse sont purifiés à l’aide d’une colonne de charbon ou d’une colonne de résine échangeuse d’ions, puis renvoyés vers le système de désorption en tant qu’eau de lavage, réutilisée plus de 19 fois. Enfin, elles sont traitées avec de la poudre de blanchiment avant d’être rejetées. Après la lixiviation en tas, le tas de minerai est lavé avec une solution d’eau de chaux. L’eau de lavage est acheminée vers une colonne d’adsorption sur charbon pour récupérer l’or résiduel ou directement rejetée dans un réservoir de stockage en vue de la prochaine pulvérisation. Lorsque la concentration en cyanure de sodium dans l’effluent de lavage est inférieure à 0,011 TP3T et qu’il ne contient plus d’or, une quantité appropriée de poudre de blanchiment peut être saupoudrée sur la surface supérieure du tas de minerai, puis celui-ci est lavé à l’eau claire jusqu’à ce que les normes de rejet soient respectées, avant que le tas de minerai usagé puisse être évacué. Lors du déchargement, des échantillons de scories doivent être prélevés à chaque couche à des fins d’analyse et d’essais. Le minerai à haute teneur extrait de la mine d’or de Linghu, dans mon pays, est traité selon la méthode de cyanuration « carbon-in-pulp » (CIP) sur boue intégrale. Le minerai à faible teneur et la roche encaissante aurifère extraits présentent une teneur en or d’environ 3 grammes par tonne et sont traités selon la méthode conventionnelle de lixiviation en tas. Il existe quatre champs de lixiviation en tas fixes, chacun pouvant contenir 1 500 tonnes de minerai. Un tas est généralement réservé à la lixiviation par aspersion. Le minerai à faible teneur et la roche encaissante aurifère extraits sont broyés à 50 mm à l’aide d’un concasseur à mâchoires de 250 × 400 mm. Le minerai concassé est ensuite empilé à l’aide de camions pour former un cône tronqué carré de 3 mètres de haut. Le minerai est lavé avec de l’eau de chaux saturée pendant 5 à 10 jours afin d’amener le pH de l’effluent à une valeur comprise entre 10 et 11. Ensuite, un agent de lixiviation composé de 0,031 TP3T à 0,051 TP3T de NaCN, à un pH de 10 à 11, est pulvérisé sur le tas de minerai à un débit de 2,78 à 5,56 ml/m²·s pendant 50 jours. Le taux de lixiviation de l’or est de 63,76%. Le coût de production d’un tael d’or s’élève à environ 300 yuans, les coûts d’exploitation souterraine et de transport du minerai représentant 60%. La mine d’or de Laowan compte quatre zones d’exploitation, éloignées les unes des autres et constituées pour la plupart de petites mines de forme irrégulière, présentant une forte oxydation du minerai et une teneur élevée en boue. Un champ de lixiviation en tas permanent de 25 × 16 mètres a été construit, rempli de mortier de béton de gravats et recouvert de béton. Le minerai contient 40%–50% de fines, qui sont empilées au fond sur une hauteur de 2,27 mètres lors de la construction du tas. Une méthode de mélange des minerais est utilisée pour garantir la teneur en or du tas. La teneur moyenne du minerai brut entrant dans le tas est de 2,24 g/t. Le minerai est relativement acide, et l’eau de lixiviation est faiblement acide (pH = 6). L’eau de lavage est une eau de chaux saturée contenant une petite quantité de solution de soude caustique, et le lavage dure 15 jours. Des pulvérisateurs mobiles et fixes sont utilisés pour appliquer l’agent de lixiviation ; le débit de pulvérisation est de 4 litres/heure·tonne. Après 51 jours de lixiviation par pulvérisation, le taux de lixiviation de l’or est de 75,441 TP3T, et la teneur maximale en or dans la solution de métaux précieux atteint 104 ppm. Quatre colonnes d’adsorption au charbon sont utilisées pour l’adsorption à un débit de 600 litres/heure. Après la lixiviation par pulvérisation, les résidus sont traités avec de la poudre de blanchiment, dont la quantité est 16 fois supérieure à celle du cyanure utilisé. La durée du lavage en tas est de 7 jours. Le coût de la lixiviation en tas pour chaque tael d’or contenu dans ce minerai s’élève à 349 yuans.