Immersion dans un bain de cyanure par percolation

La cyanuration par percolation est une méthode d'extraction de l'or par cyanure relativement simple et économique, adaptée à l'extraction de l'or à partir de minerais, de matières premières minérales aurifères meubles et poreuses, de sable calciné et de scories. Elle est couramment utilisée pour traiter des matériaux aurifères dont la granulométrie est de -10 ± 0,074 mm. Elle présente plusieurs avantages, notamment une faible consommation de réactifs de cyanuration, une faible consommation d’énergie et la possibilité d’obtenir directement une solution de lixiviation limpide sans recourir à des opérations coûteuses de séparation solide-liquide ; elle est largement utilisée dans les petites mines d’or, tant au niveau national qu’international. Cependant, la cyanuration par percolation présente un temps de lixiviation long, nécessite un encombrement important des équipements et entraîne un lavage incomplet après la lixiviation, ce qui se traduit par un taux de lixiviation de l’or plus faible. Les matériaux à forte teneur en boue nécessitent un pré-classage. Par conséquent, l’application de la cyanuration par percolation est quelque peu limitée.

5.3.1 Bassin de lixiviation par percolation (bassin) La structure du bassin de lixiviation par percolation est illustrée à la figure 5-8. Le bassin de lixiviation peut être construit en acier au carbone, en bois, en brique, en pierre ou en béton ; sa section transversale peut être circulaire, carrée ou rectangulaire. Il doit être capable de résister à la pression, d’être étanche et facile à exploiter. Le fond doit être légèrement incliné vers la sortie (pente d’environ 0,3%) et équipé d’un faux fond. Le volume du bassin de lixiviation dépend de la capacité de traitement et de la distribution granulométrique de la matière première. Les petites mines d’or utilisent généralement des cuves de lixiviation d’un diamètre de 5 à 12 mètres et d’une hauteur de 1,5 à 2,5 mètres, traitant 75 à 150 tonnes de minerai par cuve à la fois. Dans mon pays, les mines d’or utilisent généralement des bassins rectangulaires en béton de plus petit volume, traitant 15 à 30 tonnes de minerai par bassin à la fois. Les grands bassins de lixiviation peuvent avoir un diamètre supérieur à 17 mètres et une hauteur de 3 mètres, traitant plus de 1 000 tonnes de minerai par bassin.

Figure 5-8 : Cuve de lixiviation par percolation

1 — Corps du réservoir ; 2 — Revêtement en ciment ; 3 — Couche de sable minéral ; 4 — Faux fond ; 5 — Conduite de sortie

Le faux fond du bassin de percolation se trouve à environ 100 à 200 mm du fond du bassin. Sa construction varie, s’adaptant généralement aux conditions locales et utilisant des matériaux disponibles sur place. Le faux fond est généralement constitué de lattes de bois carrées formant une grille, sur laquelle est posé un matériau de support tel que des nattes de roseaux ou de bambou. Ensuite, on pose par-dessus de la toile, des sacs en toile de jute ou une couche de sable minéral afin de soutenir les matières lixiviées et de permettre au lixiviat de s'écouler sans encombre. Un orifice de sortie, situé entre le fond et le faux fond dans la paroi du réservoir de percolation, permet au lixiviat de s'écouler hors du réservoir. Certains bassins de percolation sont équipés de portes mobiles sur les parois latérales ou au fond pour le déchargement des résidus de lixiviation, mais la plupart n’en disposent pas ; les résidus de lixiviation sont alors directement extraits du bassin. 5.3.2 Opération d’immersion dans le bassin de percolation

5.3.2.1 Chargement

Une fois le faux fond du réservoir de percolation mis en place, le matériau à lixivier peut être chargé dans le réservoir. Il existe deux méthodes de chargement du réservoir de percolation : à sec et par voie humide. Pour le chargement à sec, le matériau peut être introduit manuellement ou mécaniquement dans le réservoir, puis nivelé. Le chargement manuel à sec consiste généralement à utiliser un diable pour acheminer le matériau dans le réservoir, puis à le niveler. Son avantage est qu’il garantit une couche de matériau meuble et poreuse, avec une granulométrie relativement uniforme, mais il est très exigeant en main-d’œuvre. Le chargement mécanique à sec utilise souvent un convoyeur à bande pour acheminer le matériau vers un épandeur à disque situé au centre du réservoir. Le disque présente des nervures radiales à sa surface, et la force centrifuge générée par la rotation à grande vitesse du disque répartit uniformément le matériau dans le réservoir de percolation. Le chargement à sec mécanique entraîne une ségrégation plus marquée des particules et est sujet à la formation de canaux pendant la lixiviation. Le chargement à sec permet à l’air de combler les interstices de la couche de matériau, ce qui peut améliorer le taux de lixiviation de l’or. Le chargement à sec convient aux matériaux dont la teneur en humidité est inférieure à 20%. Le minerai broyé par voie humide doit être pré-déshydraté avant le chargement à sec, ce qui rend le processus plus complexe.

Le traitement par lixiviation humide est principalement utilisé dans les grandes mines d'or fonctionnant toute l'année. Dans cette méthode, le matériau à lixivier est dilué avec de l’eau pour former une boue, qui est ensuite pompée ou acheminée par gravité dans un bac de lixiviation muni d’un faux fond. Le minerai se dépose naturellement dans le bac, et l’excès d’eau ainsi qu’une partie des boues sont évacués par un canal de débordement annulaire. Une fois le bac rempli, l’alimentation est interrompue et la sortie de la solution de lixiviation est ouverte pour évacuer toute l’eau de la couche de minerai. Avec le chargement humide, la couche de minerai contient moins d’air, ce qui se traduit par une teneur en humidité plus élevée et une vitesse de lixiviation de l’or plus lente.

Lorsque l'on utilise de la chaux comme alcali protecteur, celle-ci est ajoutée de manière homogène dans la cuve en même temps que la matière à lixivier. Lorsque l'on utilise de la soude caustique comme alcali protecteur, celle-ci est dissoute dans la solution de cyanure avant d'être ajoutée à la cuve.

5.3.2.2 Lixiviation par percolation dans un bassin de cyanure

Une fois que le matériau à lixivier a été placé dans le bac de percolation, on peut y ajouter l'agent de lixiviation au cyanure pour procéder à la lixiviation par percolation au cyanure. L'agent de lixiviation au cyanure peut traverser la couche de matière de deux manières : soit il s'écoule de haut en bas à travers une couche de matière fixe sous l'effet de la gravité ; l’autre consiste à placer l’agent de lixiviation au cyanure dans un réservoir situé en hauteur, l’agent s’écoulant alors de bas en haut à travers une couche de matériau fixe sous l’effet de la pression. C’est généralement la première méthode qui est utilisée. L’inconvénient de cette méthode est que les boues présentes dans le matériau s’infiltrent avec l’agent de lixiviation à travers la couche de sable et s’accumulent sur le milieu filtrant du faux fond, ce qui réduit progressivement le débit de percolation. La méthode sous pression permet de pallier cet inconvénient, mais

sa consommation d'énergie et ses coûts d'exploitation sont plus élevés. Au cours de la percolation dans un bassin de percolation, il est essentiel de contrôler le débit de percolation, de surveiller le pH et la teneur en or du lixiviat, et d’empêcher rigoureusement la formation de canaux et l“” effondrement » afin de garantir que l’agent de lixiviation au cyanure puisse s’infiltrer de manière homogène à travers toute la couche de matériau à lixivier.

En fonction du mode d'ajout de l'agent de lixiviation au cyanure et d'évacuation du lixiviat, la percolation dans un bassin de percolation peut être classée en deux modes de fonctionnement : intermittent et continu. En fonctionnement intermittent, l’ajout de l’agent de lixiviation et l’évacuation du lixiviat sont tous deux intermittents. Généralement, un agent de lixiviation plus concentré (par exemple, une solution de NaCN à 0,1-0,21 TP3T) est d’abord ajouté dans le bac, le niveau du liquide devant être supérieur à la couche de matériau. Le bac est laissé au repos pendant 6 à 12 heures, le lixiviat est évacué, puis le bac est laissé au repos pendant 6 à 12 heures supplémentaires afin de permettre à l’air de remplir les pores de la couche de matière. Ensuite, un agent de lixiviation de concentration moyenne (par exemple, une solution de NaCN à 0,05%-0,08%) est ajouté dans la cuve, le niveau du liquide devant rester au-dessus de la couche de matière. La cuve est laissée à tremper pendant 6 à 12 heures, le deuxième lixiviat est évacué, puis la cuve est laissée au repos pendant 6 à 12 heures. Ensuite, un agent de lixiviation à plus faible concentration (par exemple, une solution de NaCN à 0,03%-0,06%) est ajouté et le mélange est laissé à tremper pendant 6 à 12 heures. Le troisième lixiviat est évacué, puis de l’eau propre est ajoutée pour le lavage. Après évacuation du liquide de lavage, le résidu de lixiviation peut être rejeté. En fonctionnement continu, l’agent de lixiviation au cyanure est ajouté en continu dans la cuve, et le lixiviat obtenu après percolation à travers la couche de matière est également évacué en continu de la cuve. Au cours du processus de percolation, le niveau de liquide dans la cuve est toujours légèrement supérieur à la couche de matériau. En fonctionnement intermittent, les pores entre les couches de matériau sont remplis d’air par intermittence, ce qui augmente la concentration en oxygène dissous dans l’agent de lixiviation. Par conséquent, à conditions égales, le taux de lixiviation de l’or en fonctionnement intermittent est généralement supérieur à celui du fonctionnement en continu.

Plusieurs cuves de percolation peuvent fonctionner simultanément. Le mélange des lixiviats provenant de ces cuves garantit une teneur en or plus stable dans la solution de métaux précieux. Les méthodes de lixiviation en circulation ou à contre-courant peuvent également être utilisées pour augmenter le taux de lixiviation de l'or et réduire la consommation de cyanure, ce qui permet d'obtenir une solution de métaux précieux présentant une teneur en or plus élevée. Une fois la lixiviation au cyanure terminée, les résidus de lixiviation doivent être lavés à l'eau claire afin d'évacuer autant que possible la solution de métaux précieux contenue entre les couches de matière, ce qui permet d'obtenir un taux de lixiviation de l'or plus élevé.

5.3.2.3 Déchargement des résidus de lixiviation

Le déchargement des résidus de lixiviation au cyanure peut s'effectuer selon des méthodes à sec ou par voie humide. Le déchargement à sec peut s’effectuer manuellement ou à l’aide d’un godet excavateur. Lorsqu’une trappe d’accès centrale est présente au fond du bassin de lixiviation, il est possible de percer un trou par le haut à l’aide d’une barre de fer, à travers lequel les résidus cyanurés peuvent être déchargés dans des wagons de mine puis évacués. En général, on les extrait par le haut manuellement ou à l’aide d’un godet excavateur, puis on les transporte vers le barrage de résidus à l’aide de wagons de mine. Le déchargement humide consiste à évacuer les résidus de lixiviation dans le fossé à résidus à l’aide d’eau sous haute pression (150–300 kPa),

puis de la diluer avec de l'eau avant de l'acheminer par gravité ou de la pomper vers le bassin de résidus pour y être stockée.

Facteurs clés influençant la lixiviation au cyanure : Lors de la lixiviation au cyanure, le taux de lixiviation de l’or dépend principalement de facteurs tels que la taille des particules d’or, la finesse de broyage, la structure du minerai, la teneur en impuretés nuisibles au cyanure, la concentration et le dosage de l’agent de lixiviation au cyanure, le taux de lixiviation, la durée de lixiviation et le degré de lavage des résidus de lixiviation. Les valeurs optimales pour chaque facteur dépendent des propriétés du matériau à lixivier et sont généralement déterminées par voie expérimentale. Les minerais aurifères meubles et poreux, contenant des particules d’or plus grossières, se prêtent mieux à la lixiviation au cyanure. Si les particules d’or se présentent principalement sous forme de particules fines, dans les conditions de finesse de broyage requises pour la lixiviation, elles se trouvent essentiellement sous forme d’inclusions, avec très peu de particules d’or exposées, ce qui entraîne un taux de lixiviation de l’or très faible. Par conséquent, la taille des particules d’or ainsi que la structure meuble et la porosité du minerai sont des facteurs décisifs pour déterminer si la lixiviation peut être utilisée. Le taux de lixiviation et le taux d’infiltration de l’or sont liés à la finesse de broyage. Une finesse de broyage plus élevée entraîne une plus grande exposition des particules d’or, ce qui augmente le taux de lixiviation, mais diminue le taux d’infiltration. Après le broyage, il est préférable de classer le minerai afin d’éliminer la boue fine, ce qui permet de ne lixivier que le sable minéral, tandis que la boue fine est acheminée vers un traitement par cyanuration agitée. Cette approche augmente l’exposition des particules d’or tout en maintenant un certain taux d’infiltration.

Lors de l'infiltration, la concentration en cyanure dans l'agent de lixiviation au cyanure est généralement plus élevée que lors de la cyanuration sous agitation, se situant généralement entre 0,1% et 0,2%. La lixiviation à flux croisés est généralement réalisée en utilisant plusieurs lots d'agent de lixiviation au cyanure dont les concentrations diminuent progressivement. La quantité totale d’agent de lixiviation au cyanure traversant la couche de matière est généralement comprise entre 0,8 et 2 fois le poids de celle-ci. La quantité de réactif consommée dépend des propriétés du matériau à lixivier ; la consommation de cyanure de sodium est généralement comprise entre 0,25 et 0,75 kg et celle de chaux entre 1 et 2 kg (ou de soude caustique entre 0,75 et 1,5 kg) par tonne de minerai sec.

Le débit de lixiviation dans un bac de percolation est généralement exprimé en vitesse linéaire d'élévation ou d'abaissement du niveau du liquide, généralement maintenue entre 50 et 70 mm/heure. Si le débit de lixiviation est inférieur à 20 mm/heure, le matériau est considéré comme difficile à lixivier. Le débit de lixiviation dépend de facteurs tels que la taille, la forme et la distribution granulométrique des particules du matériau à lixivier, l’uniformité de la charge, la hauteur du lit de matériau, la teneur en boues et les caractéristiques du milieu filtrant du faux fond. Un taux de lixiviation excessivement élevé peut être dû à une ségrégation des particules ou à la formation de canaux causée par une charge inégale. Un taux de lixiviation excessivement faible peut être dû à une teneur élevée en boues ou à des précipités de boues et de carbonate de calcium obstruant le milieu filtrant. Par conséquent, le milieu filtrant à double fond doit être périodiquement aspergé d’eau ou lavé avec une solution diluée d’acide chlorhydrique afin d’éliminer les précipités de carbonate de calcium.

Toutes les impuretés nuisibles à la lixiviation au cyanure peuvent réduire le taux de lixiviation de l'or dans un bac de lixiviation par percolation au cyanure. Lorsque la teneur en sulfure de fer est élevée et que l'oxydation est importante, le sable minéral peut être lavé à l'eau, avec un alcali ou un acide avant la lixiviation afin d'éliminer l'acide libre et les sels solubles. Le lavage alcalin permet de neutraliser les acides. Un lavage à l’aide d’une solution d’acide sulfurique dilué permet d’éliminer les oxydes et les carbonates de cuivre. L’ajout d’une certaine quantité de sel de plomb à l’agent de lixiviation au cyanure peut réduire les effets néfastes des sulfures, de l’arsenic, de l’antimoine et d’autres composants.

La durée de lixiviation dépend de facteurs tels que les propriétés du minerai, la vitesse de lixiviation, les méthodes de chargement et de déchargement, la concentration en cyanure et la consommation. En production, un cycle de lixiviation dans un bac de percolation dure généralement entre 4 et 8 jours. Lorsque le rendement de classification des matériaux est faible ou que la teneur en boues du minerai est élevée, un cycle de lixiviation peut durer jusqu’à 10 à 14 jours.

Le degré de lavage des résidus de cyanure est l'un des principaux facteurs influant sur le taux de lixiviation de l'or. En règle générale, après une lixiviation au cyanure par percolation, il convient d'effectuer 1 à 2 lavages. Une méthode de lavage cyclique avec une concentration progressivement croissante peut être utilisée pour 1 à 3 lavages, mais il est finalement nécessaire de procéder à 1 ou 2 lavages à l'eau claire pour éliminer complètement la solution précieuse de la couche intermédiaire.

Un fonctionnement par intervalles permet de remplir d'air les espaces entre les couches de minerai. Pour ce faire, on peut insuffler de l'air dans la couche de minerai, pré-aérer l'agent de lixiviation au cyanure ou ajouter une quantité appropriée d'oxydant à cet agent. Toutes ces méthodes augmentent la concentration en oxygène dissous dans l'agent de lixiviation au cyanure, ce qui contribue à améliorer le taux de lixiviation et le taux d'extraction de l'or.

Lors du traitement de sable de quartz aurifère dans un bac de percolation, le taux de lixiviation de l’or peut atteindre 85%–90%. Lorsque la granulométrie après broyage est grossière et que la classification est insuffisante, le taux de lixiviation de l’or peut chuter à 60%–70%. Lorsque le matériau aurifère contient des niveaux élevés d’impuretés nuisibles à la lixiviation au cyanure, telles que le cuivre, l’arsenic, l’antimoine et le carbone, le taux de lixiviation de l’or est assez faible, et le traitement de la solution de métaux précieux obtenue est également plus complexe.

5.3.4 Exemple de lixiviation par percolation au cyanure Une usine d'enrichissement de l'or située dans mon pays traite du minerai oxydé provenant de veines de quartz aurifères. Les principaux minéraux métalliques sont l'or natif, la galène, la pyrite, la limonite, la malachite, etc., tandis que les minéraux de gangue sont le quartz, le mica, la calcite, le kaolin, etc. Le minerai brut contient 8 à 10 g/t d’or et 1% de plomb. Les particules d’or sont fines, et le minerai présente une forte teneur en boue et en sels solubles. L’usine utilise un procédé combiné d’amalgamation, de séparation par gravité et de lixiviation par percolation au cyanure pour récupérer l’or. Le minerai est broyé à une granulométrie de 60% à 0,074 mm. Des plaques d’amalgamation sont installées à la sortie du broyeur à boulets et au niveau du trop-plein du classificateur afin de récupérer les particules d’or grossières. Le taux de récupération de l’or lors de l’amalgamation est d’environ 20%. Les résidus d’amalgamation sont classés par un classificateur hydraulique, puis acheminés vers des tables vibrantes pour une séparation granulométrique, afin d’obtenir un concentré de plomb contenant 50% de plomb et 11,6 g/t d’or. Les résidus provenant des tables vibrantes sont décantés dans des bassins de sédimentation pour sable grossier et sable fin, le trop-plein étant rejeté. Le sable grossier obtenu après sédimentation présente une granulométrie comprise entre 98% et 0,42 mm ; le sable fin présente une granulométrie comprise entre 98% et 0,125 mm. Les sables grossiers et fins sont extraits séparément à l’aide d’une pelleteuse, séchés, puis mélangés dans un rapport sable grossier/sable fin de 3:1. Le sable mélangé constitue le minerai brut destiné à la lixiviation dans le bac de percolation au cyanure ; il contient 3,48 g/t d’or, présente une teneur en eau comprise entre 5% et 6% et une granulométrie de 40%-0,074 mm.

Le bassin de percolation est rectangulaire et mesure 4 m × 3 m × 1,2 m. Chaque bassin peut contenir 16 tonnes de minerai, avec une pente de fond de 0,3%. Le faux fond se trouve à 100 mm du fond du bassin et est constitué d’un rideau de bambou recouvert de sacs en toile de jute. Il n'y a pas de porte de service au fond du bassin. Le minerai à cyanure était chargé manuellement dans un bassin de lixiviation, puis une solution de lixiviation à une concentration de 0,5% et d'un pH compris entre 9 et 10 était ajoutée. On recourait à une lixiviation intermittente, avec de l'hydroxyde de sodium comme alcali protecteur.

La solution de lixiviation des métaux précieux a ensuite été transférée dans un bassin de décantation à déplacement par fil de zinc afin de précipiter l'or. Le bassin de décantation était divisé en sept compartiments, mesurant chacun 0,2 m × 0,2 m × 0,3 m, avec un temps de déplacement de 7 minutes.

Les résidus cyanurés ont été extraits à l'aide d'une pelleteuse, puis acheminés vers un barrage de résidus à l'aide d'un treuil à rampe. La solution pauvre issue de ce déplacement a été réutilisée pour la lixiviation pendant un mois et demi, puis traitée avec de la poudre décolorante avant d'être rejetée.

Lorsque le minerai traité au cyanure contenait 3,48 g/t d'or, les résidus de cyanuration contenaient 0,64 g/t d'or, ce qui correspond à un taux de lixiviation de l'or de 81,31 TP3T. La consommation de cyanure de sodium s'élevait à 2 kg/t, et celle d'hydroxyde de sodium à 0,5 kg/t. Le taux global de récupération de l’or de l’usine s’élevait à 74,41 TP3T, dont environ 201 TP3T provenaient de l’amalgamation, environ 151 TP3T de la séparation par gravité et environ 401 TP3T de la cyanuration.