Résidus de molybdène destinés à la production d'engrais minéraux multi-éléments

La technologie permettant de produire un engrais minéral multi-éléments à partir des résidus d'enrichissement du molybdène est une technologie innovante qui associe le traitement complet des résidus miniers à une production plus propre, ce qui représente une orientation de développement dans le domaine des sciences environnementales en Chine. Grâce à un procédé simple, similaire à celui de la production de ciment, les résidus de molybdène sont transformés en un engrais minéral à éléments multiples contenant du potassium, du silicium et d’autres éléments essentiels à la croissance des cultures. Cet engrais apporte non seulement de grandes quantités de potassium ainsi que des nutriments secondaires tels que le silicium, le calcium, le magnésium et le soufre au sol, mais il complète également efficacement les oligo-éléments essentiels aux cultures, notamment le cuivre, le fer, le zinc, le manganèse et le molybdène. De plus, cet engrais minéral favorise l’absorption des engrais azotés, phosphorés et potassiques, améliore l’efficacité de l’utilisation des engrais, renforce la résistance des cultures au stress, améliore la qualité des récoltes, restaure la fertilité des sols, et maintient et augmente la productivité durable des terres.

Le processus de fabrication de l'engrais minéral multi-éléments à base de résidus de molybdène se déroule comme suit : à partir de résidus de molybdène et de dolomite ou de calcaire à forte teneur en magnésium comme matières premières, la calcination est effectuée dans un four à cuve ou un four rotatif. La méthode de fabrication spécifique est la suivante :

• Déterminer et calculer les quantités équivalentes totales d'oxydes acides et d'oxydes basiques présents dans les résidus de molybdène, la dolomite ou le calcaire à forte teneur en magnésium, ainsi que dans l'anthracite ou le charbon blanc.
• Calculez la quantité de charbon à ajouter pour atteindre une température du four supérieure à 1 200 °C, selon la méthode de mélange à chaud du ciment dans un four à cuve.
• En se basant sur un rapport oxyde acide/oxyde basique d'environ 1,1 à 1,2, calculer les proportions de résidus de molybdène et de dolomite ou de calcaire à forte teneur en magnésium à incorporer, puis mélanger le tout avec du charbon pour obtenir la formulation de la farine brute. Pour la calcination en four rotatif, aucun charbon pulvérisé n'est ajouté.
• Ajouter un adjuvant de calcination à base d’ions de métaux alcalins, les ions de métaux alcalins représentant entre 0,2% et 1% de la charge totale.
• Broyer le lot jusqu’à obtenir une poudre fine de 80 mesh ou plus fine, puis l’introduire dans un four rotatif et le calciner à une température comprise entre 1 200 et 1 350 °C afin de produire un clinker d’engrais silicaté. Il est également possible d’introduire le matériau broyé dans une granulatrice, de le transformer en granulés à l’aide d’eau, puis de le calciner dans un four à cuve à une température supérieure à 1 200 °C pour obtenir le clinker.
• Après le refroidissement brusque (granulation à l'eau froide), le clinker est broyé pour obtenir l'engrais silicié multi-éléments.

Cette technologie repose sur les principes de la production propre et associe le traitement des “ trois déchets ” miniers et métallurgiques (gaz résiduaires, eaux usées, déchets solides) à la restauration de la fertilité des sols agricoles. Elle constitue une technologie et un procédé innovants permettant de produire, à partir de résidus de molybdène, des engrais minéraux riches en oligo-éléments et en micro-éléments. Grâce à la calcination, elle évite la forte consommation d’énergie, les coûts élevés et la pollution importante associés aux procédés d’extraction chimique, permettant ainsi une production plus propre sans “ trois déchets ”.”

En 2007, la société minière Laiyuan, filiale du groupe Shenhong, a mené à bien un essai industriel à l’échelle de 1 000 tonnes d’engrais minéral (engrais silicié multi-éléments) en utilisant les résidus de molybdène de Dawan comme matière première principale. Ce produit était principalement composé de calcium, de magnésium et de silicium, tout en contenant également du potassium et des oligo-éléments tels que le fer, le cuivre, le zinc et le molybdène. Il a obtenu un enregistrement en tant qu“” engrais silicié multi-éléments » dans la province du Heilongjiang. Des essais en plein champ menés sur le riz, le maïs, le blé d’hiver, les arbres fruitiers, les légumes de serre, le soja et les arachides dans les provinces du Heilongjiang, du Jilin, du Liaoning, du Hebei et du Henan ont montré une augmentation des rendements, une meilleure résistance au stress, une meilleure résistance aux ravageurs et aux maladies, ainsi qu’une amélioration de la qualité. En 2008, cette technologie a passé avec succès une évaluation technique menée par la Société chinoise des sciences de l’environnement, et a été désignée en 2009 par l’Association chinoise pour la science et la technologie comme une nouvelle technologie devant faire l’objet d’une promotion à l’échelle nationale. Après près de trois ans d’essais en plein champ sur plusieurs cultures dans plus de 300 sites, les résultats ont confirmé que cet engrais présente de bons effets agronomiques, notamment une augmentation des rendements, une amélioration de la qualité et une résistance aux ravageurs, aux maladies, à la sécheresse, à l’engorgement et aux basses températures. À l’heure actuelle, l’engrais produit à l’aide de cette technologie a également obtenu l’autorisation de production, de promotion et de vente dans la province du Heilongjiang. Selon les développeurs, d’après une comptabilité des coûts de production expérimentale, pour une entreprise qui rejette 300 000 tonnes de résidus de molybdène par an, leur transformation en 500 000 tonnes d’engrais minéral multi-éléments pourrait générer un bénéfice annuel de 50 millions de yuans, tout en permettant d’économiser 5 millions de yuans par an sur les coûts de construction, d’entretien et de restauration de la végétation des bassins de résidus. Ce bénéfice est comparable au bénéfice tiré de l’exploitation et de l’enrichissement d’une mine de molybdène lorsque les prix du molybdène se situent à un niveau moyen ; ainsi, la transformation des résidus de molybdène en engrais équivaut à créer une nouvelle mine de molybdène.

Les 26 et 27 mars 2012, le ministère de l’Industrie et des Technologies de l’information et l’Académie chinoise d’ingénierie ont organisé conjointement à Kaifeng, dans la province du Henan, le “ Séminaire sur la valorisation agricole sans risque des résidus métalliques ”. Le “ Rapport sur les technologies de traitement dans le cadre du projet industriel de valorisation agricole sans risque des résidus de molybdène de Nan-ni-hu ”, rédigé conjointement par Henan Coal Chemical Industry Group Co., Ltd. et Beijing Haidahua Tailings Resource Utilization Technology Co., Ltd., a été approuvé par un comité d’experts. Les experts ont expliqué que la valorisation agricole sans risque des résidus métalliques désigne l’application de technologies et d’équipements clés pertinents pour traiter ces résidus de manière inoffensive (en récupérant les éléments ou composants précieux par reconcentration ; en éliminant les métaux lourds toxiques et nocifs ainsi que les additifs d’enrichissement ; et en éliminant les sels de sodium hydrosolubles), tout en activant les oligo-éléments et les micro-éléments, afin que les résidus deviennent des matières premières de haute qualité pour les produits agricoles en vrac. Celles-ci peuvent être utilisées pour produire des engrais à libération contrôlée, des amendements de sol, des substrats de culture et d’autres nouveaux produits agricoles, qui améliorent les propriétés physiques et chimiques du sol, renforcent la qualité du sol et la valeur des terres agricoles, répondent aux besoins nutritionnels des cultures et garantissent la sécurité alimentaire. Le projet “ Valorisation agricole inoffensive des résidus de molybdène ” est un élément clé de la construction, par le groupe Henan Coal Chemical Industry, de la première “ nouvelle base industrielle d’économie circulaire des métaux non ferreux (molybdène) ” à grande échelle en Chine. L’investissement consacré au projet de valorisation agricole sans danger des résidus de molybdène et à ses installations annexes s’élève à 9,15 milliards de yuans. Une fois achevé, le projet devrait permettre de traiter et de valoriser intégralement 20 millions de tonnes de résidus de molybdène par an, de générer un chiffre d’affaires annuel de plus de 25 milliards de yuans, de dégager des bénéfices et des recettes fiscales annuels de plus de 8,5 milliards de yuans, et de créer environ 5 500 emplois.

Résidus utilisés dans la fabrication d'engrais composés magnétisés

Au cours de la période du septième plan quinquennal (1986-1990), l’Institut de recherche minière de Ma’anshan a été le pionnier en Chine de la recherche sur l’utilisation des résidus de fer magnétisés comme amendement du sol. À partir de 1984, il a produit des engrais magnétisés à partir des résidus issus de la séparation magnétique de la mine de fer de Nanshan. Ces résidus ont été magnétisés à l’aide d’une machine spécialement conçue à cet effet, puis épandus sur les sols. Des études ont montré qu’après leur épandage, les résidus magnétisés augmentaient le magnétisme du sol, modifiaient la structure des agrégats magnétiques dans le sol et, surtout, activaient les substances ferromagnétiques présentes dans le sol, améliorant ainsi la structure, la porosité et l’aération du sol. À partir de 1985, l’Institut a successivement coopéré avec la société minière et la société de valorisation intégrale de Ma’anshan Iron & Steel afin de poursuivre les recherches expérimentales sur l’application agricole des engrais magnétisés. Les expériences utilisant des résidus ferreux magnétisés provenant de la mine de fer de Nanshan comme amendement du sol ont consisté en des essais en pot, des essais en parcelles de terrain et des essais de démonstration à grande échelle sur diverses cultures et différents types de sols. Les résultats ont montré que l’application de résidus magnétisés au sol augmentait considérablement les rendements des cultures : les augmentations moyennes étaient de 12,631 TP3T pour le riz précoce, de 11,061 TP3T pour le riz de mi-saison et de 15,51 TP3T pour le soja. Au cours de la période du huitième plan quinquennal (1991-1995), l’Institut a mélangé des résidus de fer provenant de l’usine de séparation magnétique avec des engrais chimiques agricoles selon certaines proportions, puis, après magnétisation, granulation et autres étapes, a produit des engrais composés magnétisés. Une usine d’une capacité de production annuelle de 10 000 tonnes d’engrais composés magnétisés a été construite dans le village écologique de Taicang, dans le comté de Dangtu. L’utilisation de résidus magnétisés à la place de la bentonite comme liant pour les engrais composés a non seulement permis de réduire les coûts, mais aussi d’augmenter l’efficacité des engrais, ce qui a été très bien accueilli par les agriculteurs locaux.

Les résidus miniers utilisés comme amendements du sol

Les résidus miniers contiennent souvent des oligo-éléments essentiels à la croissance et au développement des plantes, tels que le Zn, le Mn, le Cu, le Mo, le V, le B et le P, et peuvent donc être utilisés comme engrais à base d'oligo-éléments ou comme amendements du sol. Par exemple, les résidus contenant du calcium peuvent être épandus sur des sols acides afin de neutraliser l’acidité et d’améliorer la qualité du sol. Les résidus contenant des oxydes de calcium, de magnésium et de silicium peuvent être utilisés comme engrais agricoles pour la calcification et la neutralisation des sols acides. À l’heure actuelle, les principaux minéraux ou roches utilisés comme additifs pour engrais comprennent la bentonite, la zéolite, la diatomite, la serpentinite, la perlite et d’autres encore.

Après plus de dix ans de recherche, des scientifiques de l’Institut de géologie et de géophysique de l’Académie chinoise des sciences ont mis au point, de manière indépendante, un nouveau type d’engrais minéral microporeux capable d’améliorer efficacement la fertilité globale des sols. Son caractère universel et son faible coût permettent d’améliorer la fertilité des sols sur de vastes zones en Chine. Shao Yucui et ses collègues ont utilisé dix minéraux naturels différents comme amendements du sol afin de tester leurs effets sur un sol irrigué avec de l’eau saumâtre (salinité de 4 à 5 g/L). Les résultats ont montré que l’amendement 1 (bentonite 100%), appliqué à raison de 2 500 kg/hm², réduisait la densité apparente du sol de 12,23% et augmentait la fertilité du sol de 12,28%. Tous les amendements testés ont réduit la teneur totale en sel dans la couche de sol de 0 à 5 cm, avec une réduction maximale de 72,51 TP3T, et ont également réduit les ions CO₃²⁻ et HCO₃⁻ dans la couche de sol de 0 à 40 cm, avec une réduction maximale de 100%. L’amendement 4 (phosphogypse 100%) appliqué à raison de 2 250 kg/hm² a augmenté les concentrations en ions Ca²⁺ et Mg²⁺ dans le sol tout en diminuant celles en ions K⁺ et Na⁺.

En 2010, le groupe Guangdong Wanfang a mené à bien un essai industriel à l'échelle de 500 tonnes en utilisant les résidus de molybdène de Baishizhang comme matière première principale, ce qui lui a permis de produire avec succès un amendement pour les sols rouges acides. Ce produit s’est révélé efficace sur le riz, les légumes, les fruits tropicaux, le tabac et d’autres cultures, permettant notamment d’augmenter les rendements, d’améliorer la qualité des produits et d’amender les sols. Sur cette base, le groupe a collaboré avec l’Université agricole de Chine méridionale, l’Institut des sols et des engrais de l’Académie des sciences agricoles du Guangdong et d’autres institutions afin de poursuivre le développement d’engrais spéciaux adaptés aux différentes cultures des régions du sud dotées de sols rouges acides.

En 2011, la société Beijing Haidahua et le groupe Henan Coal Chemical Industry ont mené à bien un projet industriel de réutilisation agricole sans danger des résidus de molybdène, en utilisant les résidus de molybdène de Nan-ni-hu pour mettre au point des engrais à libération contrôlée à valeur ajoutée et un amendement pour sols sableux. Des essais en plein champ sur le blé menés à l’Université agricole du Shandong, ainsi que des expériences de mise en œuvre visant à améliorer les sols sableux dans des parcelles à rendement moyen et faible à l’Institut de nutrition végétale, des ressources et de l’environnement de l’Académie des sciences agricoles du Henan, ont montré des augmentations de rendement de 27% et 41%, respectivement, avec des effets significatifs.

À la station de concentration d’Aoshan, dans la province d’Anhui, outre la re-concentration des résidus miniers visant à récupérer des éléments précieux tels que le soufre et le phosphore, les résidus issus de la séparation magnétique non déphosphorés ont également fait l’objet d’essais en vue de l’amendement des sols. Les essais ont montré que les sols amendés avec des résidus augmentaient considérablement les rendements agricoles, avec des hausses de 10% à 15% pour le riz, d’environ 5% pour le colza, ainsi qu’une croissance améliorée pour le blé, le soja et d’autres cultures.