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Traitement du Minerai en Exploitation Minière

Traitement du Minerai en Exploitation Minière

Traitement du Minerai en Exploitation Minière

Comprendre le Traitement du Minerai

Le traitement du minerai, aussi appelé minéralurgie, est un ensemble d'opérations visant à séparer les minéraux de valeur (utiles) de la gangue (stérile) contenue dans un minerai brut extrait d'une mine. L'objectif est d'obtenir un produit concentré, plus riche en substance utile, qui pourra ensuite être traité par des procédés métallurgiques pour extraire le métal final. Les opérations typiques incluent la comminution (concassage et broyage) pour libérer les minéraux, suivie de procédés de séparation basés sur les propriétés physiques ou chimiques des minéraux (gravimétrie, flottation, lixiviation, séparation magnétique, etc.).

Données de l'étude

Une usine de traitement traite un minerai de cuivre sulfureux. L'usine opère en continu.

Caractéristiques du minerai et de l'usine :

  • Type de minerai : Chalcopyrite (\(\text{CuFeS}_2\)) principal minéral de cuivre
  • Capacité de traitement de l'usine : \(12\,000 \text{ t/j}\)
  • Teneur en cuivre du minerai d'alimentation (Head Grade Cu) : \(1,10\% \text{ Cu}\)
  • Teneur en or du minerai d'alimentation (Head Grade Au) : \(0,45 \text{ g/t Au}\)
  • Le cuivre est récupéré par flottation.
  • Récupération globale du cuivre dans le circuit de flottation : \(92\%\)
  • Teneur en cuivre du concentré final produit : \(26\% \text{ Cu}\)
  • L'or est principalement associé au cuivre et est récupéré dans le concentré de cuivre.
  • Récupération globale de l'or dans le concentré de cuivre : \(75\%\)
Schéma Simplifié du Traitement du Minerai de Cuivre
Schéma de Traitement Simplifié Minerai Brut (12000 t/j) Concassage Broyage Flottation Cu (Récup. Cu: 92%) (Récup. Au: 75%) Concentré Cu-Au (Teneur Cu: 26%) Résidus (Tailings)

Flux simplifié d'une usine de traitement de minerai de cuivre par flottation.

Questions à traiter

  1. Calculer la masse de cuivre métal contenue dans le minerai alimenté à l'usine chaque jour (en tonnes).
  2. Calculer la masse d'or métal contenue dans le minerai alimenté à l'usine chaque jour (en kilogrammes).
  3. Calculer la masse de concentré de cuivre produite chaque jour (en tonnes).
  4. Calculer la masse de cuivre métal récupérée dans le concentré chaque jour (en tonnes).
  5. Calculer la masse d'or métal récupérée dans le concentré chaque jour (en kilogrammes).
  6. Calculer la teneur en or du concentré de cuivre (en g/t).
  7. Calculer la masse de cuivre perdue dans les résidus (tailings) chaque jour (en tonnes).
  8. Calculer la teneur en cuivre des résidus (en %).

Correction : Traitement du Minerai en Exploitation Minière

Question 1 : Masse de cuivre métal dans l'alimentation journalière

Principe :

La masse d'un métal contenu dans un minerai est obtenue en multipliant la masse totale du minerai par la teneur de ce métal. La teneur doit être exprimée en fraction décimale (ex: 1% = 0,01).

Formule(s) utilisée(s) :
\[ \text{Masse de métal} = \text{Masse de minerai} \times \text{Teneur du métal} \]
Données spécifiques :
  • Masse de minerai alimenté : \(12\,000 \text{ t/j}\)
  • Teneur en cuivre du minerai (Head Grade Cu) : \(1,10\% = 0,0110\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Masse de Cu métal (alimentation)} &= 12\,000 \, \text{t} \times 0,0110 \\ &= 132 \, \text{t} \end{aligned} \]
Résultat Question 1 : La masse de cuivre métal dans l'alimentation est de \(132 \, \text{tonnes par jour}\).

Quiz Intermédiaire 1 : Si la teneur en cuivre était de 2%, la masse de cuivre alimentée serait :

Question 2 : Masse d'or métal dans l'alimentation journalière

Principe :

Similaire au cuivre, mais attention aux unités. La teneur en or est en g/t, donc le résultat sera en grammes, puis converti en kilogrammes (1 kg = 1000 g).

Formule(s) utilisée(s) :
\[ \text{Masse de métal } (\text{g}) = \text{Masse de minerai } (\text{t}) \times \text{Teneur du métal } (\text{g/t}) \]
Données spécifiques :
  • Masse de minerai alimenté : \(12\,000 \text{ t/j}\)
  • Teneur en or du minerai (Head Grade Au) : \(0,45 \text{ g/t}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Masse d'Au métal (alimentation, en g)} &= 12\,000 \, \text{t} \times 0,45 \, \text{g/t} \\ &= 5\,400 \, \text{g} \end{aligned} \]

Conversion en kilogrammes :

\[ \text{Masse d'Au métal (alimentation, en kg)} = \frac{5\,400 \, \text{g}}{1000 \, \text{g/kg}} = 5,4 \, \text{kg} \]
Résultat Question 2 : La masse d'or métal dans l'alimentation est de \(5,4 \, \text{kilogrammes par jour}\).

Quiz Intermédiaire 2 : 1 g/t équivaut à :

Question 3 : Masse de concentré de cuivre produite par jour

Principe :

La masse de métal récupérée dans le concentré est égale à la masse de métal dans l'alimentation multipliée par la récupération. Cette même masse de métal est aussi égale à la masse de concentré multipliée par la teneur du métal dans le concentré. On peut donc isoler la masse de concentré.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ \text{Masse métal récupéré} = \text{Masse métal alimentation} \times \text{Récupération} \] \[ \text{Masse métal récupéré} = \text{Masse concentré} \times \text{Teneur métal concentré} \]

Donc :

\[ \text{Masse concentré} = \frac{\text{Masse métal alimentation} \times \text{Récupération}}{\text{Teneur métal concentré}} \]
Données spécifiques :
  • Masse de Cu métal (alimentation) : \(132 \, \text{t}\) (de la Question 1)
  • Récupération globale du cuivre : \(92\% = 0,92\)
  • Teneur en cuivre du concentré final : \(26\% = 0,26\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Masse de concentré Cu} &= \frac{132 \, \text{t} \times 0,92}{0,26} \\ &= \frac{121,44 \, \text{t}}{0,26} \\ &\approx 467,08 \, \text{t} \end{aligned} \]
Résultat Question 3 : La masse de concentré de cuivre produite est d'environ \(467,08 \, \text{tonnes par jour}\).

Quiz Intermédiaire 3 : Si la teneur du concentré était plus élevée (ex: 30% Cu) avec la même récupération, la masse de concentré produite serait :

Question 4 : Masse de cuivre métal récupérée dans le concentré par jour

Principe :

C'est la masse de cuivre alimentée multipliée par le taux de récupération du cuivre.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ \text{Masse Cu récupéré} = \text{Masse Cu alimentation} \times \text{Récupération Cu} \]
Données spécifiques :
  • Masse de Cu métal (alimentation) : \(132 \, \text{t}\) (de la Question 1)
  • Récupération globale du cuivre : \(92\% = 0,92\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Masse Cu récupéré} &= 132 \, \text{t} \times 0,92 \\ &= 121,44 \, \text{t} \end{aligned} \]

Alternativement, à partir du résultat de la Q3 : \(467,08 \, \text{t de concentré} \times 0,26 \text{ (teneur Cu conc.)} \approx 121,44 \, \text{t}\).

Résultat Question 4 : La masse de cuivre métal récupérée dans le concentré est de \(121,44 \, \text{tonnes par jour}\).

Quiz Intermédiaire 4 : La récupération est un indicateur de :

Question 5 : Masse d'or métal récupérée dans le concentré par jour

Principe :

Similaire au cuivre : masse d'or alimentée multipliée par le taux de récupération de l'or.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ \text{Masse Au récupéré} = \text{Masse Au alimentation} \times \text{Récupération Au} \]
Données spécifiques :
  • Masse d'Au métal (alimentation) : \(5,4 \, \text{kg}\) (de la Question 2)
  • Récupération globale de l'or : \(75\% = 0,75\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Masse Au récupéré (kg)} &= 5,4 \, \text{kg} \times 0,75 \\ &= 4,05 \, \text{kg} \end{aligned} \]
Résultat Question 5 : La masse d'or métal récupérée dans le concentré est de \(4,05 \, \text{kilogrammes par jour}\).

Quiz Intermédiaire 5 : Si la récupération d'or était de 50%, la masse d'or récupérée serait :

Question 6 : Teneur en or du concentré de cuivre (en g/t)

Principe :

La teneur en or du concentré est la masse d'or récupérée dans le concentré divisée par la masse totale du concentré. Attention aux unités : convertir la masse d'or en grammes.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ \text{Teneur Au concentré } (\text{g/t}) = \frac{\text{Masse Au récupéré } (\text{g})}{\text{Masse concentré } (\text{t})} \]
Données spécifiques :
  • Masse Au récupéré : \(4,05 \, \text{kg} = 4050 \, \text{g}\) (de la Question 5)
  • Masse de concentré Cu : \(467,08 \, \text{t}\) (de la Question 3)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Teneur Au concentré} &= \frac{4050 \, \text{g}}{467,08 \, \text{t}} \\ &\approx 8,67 \, \text{g/t} \end{aligned} \]
Résultat Question 6 : La teneur en or du concentré de cuivre est d'environ \(8,67 \, \text{g/t}\).

Quiz Intermédiaire 6 : L'enrichissement en or (rapport teneur concentré / teneur alimentation) est d'environ :

Question 7 : Masse de cuivre perdue dans les résidus par jour

Principe :

La masse de cuivre perdue dans les résidus est la différence entre la masse de cuivre alimentée et la masse de cuivre récupérée dans le concentré.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ \text{Masse Cu perdue} = \text{Masse Cu alimentation} - \text{Masse Cu récupéré} \]
Données spécifiques :
  • Masse de Cu métal (alimentation) : \(132 \, \text{t}\) (de la Question 1)
  • Masse de Cu métal (récupéré) : \(121,44 \, \text{t}\) (de la Question 4)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Masse Cu perdue} &= 132 \, \text{t} - 121,44 \, \text{t} \\ &= 10,56 \, \text{t} \end{aligned} \]
Résultat Question 7 : La masse de cuivre perdue dans les résidus est de \(10,56 \, \text{tonnes par jour}\).

Quiz Intermédiaire 7 : Une récupération de 100% signifierait :

Question 8 : Teneur en cuivre des résidus (en %)

Principe :

La teneur en cuivre des résidus est la masse de cuivre perdue dans les résidus divisée par la masse totale des résidus. La masse des résidus est la masse de minerai alimenté moins la masse de concentré produit.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ \text{Masse résidus} = \text{Masse minerai alimentation} - \text{Masse concentré} \] \[ \text{Teneur Cu résidus} = \frac{\text{Masse Cu perdue}}{\text{Masse résidus}} \times 100\% \]
Données spécifiques :
  • Masse de minerai alimenté : \(12\,000 \text{ t/j}\)
  • Masse de concentré produit : \(467,08 \text{ t/j}\) (de la Question 3)
  • Masse de Cu perdue : \(10,56 \text{ t/j}\) (de la Question 7)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Masse résidus} &= 12\,000 \, \text{t} - 467,08 \, \text{t} \\ &= 11\,532,92 \, \text{t} \end{aligned} \]
\[ \begin{aligned} \text{Teneur Cu résidus} &= \frac{10,56 \, \text{t}}{11\,532,92 \, \text{t}} \times 100\% \\ &\approx 0,0009156 \times 100\% \\ &\approx 0,0916\% \end{aligned} \]
Résultat Question 8 : La teneur en cuivre des résidus est d'environ \(0,0916\%\).

Quiz Intermédiaire 8 : Une faible teneur en métal dans les résidus indique généralement :

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. Qu'est-ce que la "teneur" (grade) d'un minerai ?

2. La "récupération" (recovery) dans le traitement du minerai se réfère à :

3. Si 100 tonnes de minerai à 2% Cu sont traitées avec une récupération de 90%, combien de tonnes de cuivre sont récupérées dans le concentré ?

4. La comminution est un terme général qui inclut :

Glossaire

Minerai (Ore)
Roche ou sédiment contenant des minéraux utiles (métaux, gemmes, etc.) en concentration suffisante pour justifier une exploitation économique.
Stérile (Waste/Gangue)
Partie du minerai qui ne contient pas de minéraux de valeur économique et qui est rejetée lors du traitement.
Teneur (Grade)
Concentration d'un minéral ou d'un métal de valeur dans un minerai, un concentré ou des résidus. Généralement exprimée en pourcentage (%) pour les métaux de base ou en grammes par tonne (g/t) ou onces par tonne (oz/t) pour les métaux précieux.
Récupération (Recovery)
Pourcentage du métal ou minéral de valeur initialement présent dans le minerai d'alimentation qui est effectivement extrait et se retrouve dans le produit concentré.
Concentré (Concentrate)
Produit du traitement du minerai ayant une teneur en minéraux ou métaux de valeur plus élevée que le minerai d'origine. Il est destiné à un traitement ultérieur (ex: fusion).
Résidus (Tailings)
Fraction du minerai appauvrie en minéraux de valeur après les opérations de traitement. Ils sont généralement stockés dans des parcs à résidus.
Comminution
Ensemble des opérations de réduction granulométrique du minerai (concassage et broyage) visant à libérer les particules de minéraux de valeur de la gangue.
Concassage (Crushing)
Première étape de la comminution, réduisant la taille des gros blocs de minerai en fragments plus petits.
Broyage (Grinding)
Deuxième étape de la comminution, réduisant davantage la taille des particules de minerai (souvent en présence d'eau) pour atteindre la maille de libération optimale pour la séparation.
Flottation (Froth Flotation)
Procédé de séparation physico-chimique qui utilise les différences de propriétés de surface des minéraux. Des bulles d'air sont introduites dans une pulpe de minerai conditionnée avec des réactifs, et les minéraux hydrophobes s'attachent aux bulles et flottent pour former une écume qui est collectée comme concentré.
Lixiviation (Leaching)
Procédé chimique où un solvant est utilisé pour dissoudre sélectivement les métaux de valeur contenus dans un minerai ou un concentré.
Enrichissement (Ratio d'enrichissement)
Rapport entre la teneur du métal dans le concentré et sa teneur dans le minerai d'alimentation. Il indique combien de fois la concentration du métal a été augmentée.
Traitement du Minerai

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