La réalisation industrielle de l’extraction par solvant exige sa connexion d’une part avec l’usine de lixiviation et d’autre part avec l’usine d’électrolyse d’extraction. Cette configuration expose la phase organique constituée d’un extractant sélectif, d’un diluant à l’accumulation des agents contaminants présents dans les flux des solutions aqueuses de lixiviation et de l’électrolyse d’extraction.
Cette accumulation des agents contaminants (suspensoïdes, colloïdes) dans la phase aqueuse expose l’usine d’extraction par solvant a une perte fort considérable de la phase organique , une dégradation du réactif qui est susceptible de compromettre l’efficacité d’une usine d’extraction par solvant du point de vue le temps de séparation des phases, cinétique d’extraction, cinétique de stripage.
Etant donné que ces caractéristiques avaient guidé le dimensionnement de l’usine d’extraction par solvant, la gravité de ces problèmes pourrait conduire au renouvellement de la phase organique dans toute l’unité d’extraction par solvant, ce qui n’est pas préférable étant donné le prix élevé du réactif. D’où le traitement de la phase aqueuse s’avère indispensable, les recherches antérieures ont prouvées que l’application du mécanisme de coagulation floculation et d’adsorption par charbon actif pouvait donner des solutions favorables aux problèmes évoqués ci-haut.
Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 GENERALITES SUR LA DISSOLUTION DES MINERAUX SILICATES
1.1 Généralités sur les minéraux silicatés
1.1.1 Introduction
1.1.2 Constitution des silicates
1.1.3 Classification des silicates
1.2 Dissolution des silicates
1.2.1 Comportement des silicates en milieu aqueux
1.2.2. Différents modes de dissolution des silicates
1.2.3 Mécanismes de dissolution des silicates
1.3 Cinétique de dissolution des minéraux silicatés
1.3.1 Réactions de surface
1.3.2 Mécanisme de diffusion
1.4 Aspect thermodynamique
1.4.1 Diagramme tension--pH du système Cu--H2O à 25 °C.
1.4.2. Diagramme tension--pH du système Si-O-H2O
1.5 Types de lixiviation
1.5.1 La lixiviation neutre
1.5.2 Lixiviation acide
1.6 Techniques de lixiviation
1.6.1 Lixiviation par agitation
1.6.2 Lixiviation en tas
CHAPITRE 2 CONSIDERATIONS THEORIQUES SUR L’EXTRACTION PAR SOLVANT
2.1 Introduction
2.2 Principe de l’extraction par solvant
2.2.1 Aspect cinétique
2.2.2 Transfert de matière entre deux phases
2.3 Objectif de l’extraction par solvant
Réactifs d’extraction par solvant
2.4 Préparation des phases
2.5 Approche pour la mise en œuvre industrielle
2.6 Calcul du nombre d’étage d’extraction
CHAPITRE 3 DISPERSION ET DE COALESCENCE A L’EXTRACTION PAR SOLVANT
3.1 Introduction
3.2 Coalescence dans un système binaire
3.2.1 types de coalescences
3.2.2 Facteurs affectant la coalescence
3.3 Continuité des phases dans les mixers
3.3.1 Types de continuité
3.3.2 Détermination de la continuité des phases
3.3.3 Importance de la continuité de phase
3.3.4 Comportement des impuretés dans différentes continuités de phase
3.4 Contaminants de la phase aqueuse à l’extraction par solvant cuivre
3.5 Effets de la silice colloïdale à l’extraction par solvant
3.5.1 Impacte de la silice colloïdale
3.5.2 Comportement et mode de locomotion de la silice colloïdale dans le circuit SX-EW
3.5.3 Bref aperçu de la silice colloïdale dans le circuit lix en tas-SX-EW de Luita- Boss Mining
3.5.4 Modes d’élimination de la silice colloïdale
3.5.4.1 Coagulation- floculation de la silice colloïdale
3.5.4.2 Traitement au charbon actif
3.6 Synthèse des Travaux antérieurs
3.6.1 Tentative de traitement du PLS par floculation.
3.6.2 Tentative de traitement du PLS par charbon actif
3.6.3 Conclusion partielle des travaux antérieurs
3.7 Traitement au diluant
3.7.1 Polymérisation minérale
3.7.2 La silice colloïdale
3.7.3 Synthèse de silice colloïdale
3.7.3.1 Etape 1 : Nucléation
3.7.3.2 Etape 2 : Croissance des particules
3.7.3.3 Etape 3 : l’agrégation
3.7.4 Mécanismes de nucléation/croissance/agrégation
3.7.5 Le milieu réactionnel
3.7.6 Facteurs influençant la polymérisation en émulsion
3.7.6.1 Effet de l'émulsifiant
3.7.6.2 Effets de la viscosité
3.7.6.3 Effet de l'agitation
3.7.6.4 Effet du pH
Conclusion de la partie bibliographique
CHAPITRE 4 EVALUATION DES PERTES DE LA PHASE ORGANIQUE DANS LE CIRCUIT D’EXTRACTION PAR SOLVANT DE BOSS MINING
CHAPITRE 5 MATERIEL ET METHODES
5.1 Echantillonnage et Caractérisation des solutions étudiées
5.1.1 Echantillonnage
5.1.2 Caractérisation
5.1.3 Constitution des solutions composites
5.1.4 Diminution de la quantité des solides dans les échantillons composites
5.2 Tests réalisés au laboratoire
5.3 Tests réalisés à l’usine pilote
CHAPITRE 6 PRESENTATION ET ANALYSE DES RESULTATS
6.1 Objectif
6.2 Tests réalisés au laboratoire
6.2.1 Prétraitement des solutions de lixiviation par lavage au Shell sol 2325
6.2.2 Tests comparatifs d’extraction du cuivre avant et après lavage des solutions composites
6.3 Conclusion des essais effectués au laboratoire
6.3 Tests réalisés à l’usine pilote
6.3.1 Introduction
6.3.1 Etape 1 : Amplement du traitement de la solution de lixiviation au diluant
6.3.1.1 Présentation des résultats
6.3.2 Etape 2 : Performances métallurgiques du circuit avec 2E, 1S
6.3.2.1 Presentation des résultats
6.3.3 Etape 3 : Performances métallurgiques du circuit avec 1W, 2E, 1S
6.3.3.2 Présentation des résultats
6.4 Possibilité d’incorporation de l’étage de lavage a Boss Mining
6.4.1 Réalisation des conditions optimales
6.4.2 Faisabilité de la mise en série de l’unité de traitement du PLS au diluant
6.4.3 Aperçu sur les considérations économiques
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Objectifs et thèmes de l'étude
L'objectif principal de ce travail est d'évaluer la faisabilité technique et économique de l'insertion d'une unité de lavage au diluant (Shell Sol 2325) dans le circuit d'extraction par solvant de l'entreprise Boss Mining, afin d'éliminer les impuretés (silice dissoute, silice colloïdale et solides en suspension) présentes dans la solution fertile (PLS) et d'améliorer ainsi le rendement de l'extraction du cuivre.
- Analyse des mécanismes de dissolution et de polymérisation de la silice dans les minerais.
- Étude des phénomènes hydrodynamiques et physico-chimiques de la dispersion et de la coalescence liquide-liquide.
- Optimisation des paramètres opératoires (vitesse d'agitation, pH, ratio solvant/aqueux) pour la clarification du PLS.
- Évaluation comparative des performances du circuit d'extraction avant et après l'intégration de l'étape de lavage.
- Analyse de la réduction de la perte de phase organique et de la formation de "cruds".
Auszug aus dem Buch
3.3.4 Comportement des impuretés dans différentes continuités de phase
En pratique, l’interface organique aqueuse est rarement non contaminée, le plus souvent elle est sale. Cette saleté provient de deux origines distinctes, à savoir :
- de la phase aqueuse : les solides en suspension, les précipités (gypse, hydroxyde métallique (Si(OH)4), la jarosite), floculants à base de polymères, etc.
- de la phase organique : les agents modifiants, l’huile moteur, les produits de dégradation, etc.
Quatre comportements de ces contaminants à l’extraction par solvant sont définis suivant la coalescence du film d’interface normal et contaminé dans les émulsions en continuité organique et aqueuse (Cognis, 2005) :
- émulsion en continuité aqueuse et contaminants mouillés dans la phase aqueuse : ici, le film aqueux doit s’amincir jusqu’aux dimensions moléculaires avant que la coalescence ait lieu. Le Contaminant mouillé dans la phase aqueuse peut couvrir ce film et inhiber l'amincissement et la coalescence ;
- émulsion en continuité organique et contaminants mouillée dans la phase aqueuse : Le film organique doit s’amincir aux dimensions moléculaires avant que la coalescence ait lieu. Le contaminant mouillé dans l’aqueux n'inhibe pas l'amincissement du film organique ;
- émulsion en continuité aqueuse et contaminants dans la phase organique : le film aqueux doit s’amincir aux dimensions moléculaires avant que la coalescence ait lieu. Le contaminant organique mouillé n'inhibe pas l'amincissement du film aqueux ;
- émulsion en continuité organique et contaminants dans la phase organique : Le film organique doit s’amincir aux dimensions moléculaires avant que la coalescence a lieu. Le contaminant organique mouillé peut couvrir ce film et inhiber la coalescence.
Résumé des chapitres
CHAPITRE 1 GENERALITES SUR LA DISSOLUTION DES MINERAUX SILICATES : Ce chapitre pose les bases théoriques sur la nature des minéraux silicatés et leurs mécanismes de dissolution en milieu aqueux.
CHAPITRE 2 CONSIDERATIONS THEORIQUES SUR L’EXTRACTION PAR SOLVANT : Cette partie explique les principes fondamentaux de l'extraction liquide-liquide et les objectifs de purification du cuivre dans un circuit industriel.
CHAPITRE 3 DISPERSION ET DE COALESCENCE A L’EXTRACTION PAR SOLVANT : Ce chapitre analyse en profondeur les phénomènes de dispersion et de coalescence des phases, ainsi que l'impact critique des contaminants comme la silice colloïdale.
CHAPITRE 4 EVALUATION DES PERTES DE LA PHASE ORGANIQUE DANS LE CIRCUIT D’EXTRACTION PAR SOLVANT DE BOSS MINING : Ce chapitre évalue quantitativement les pertes de phase organique subies par l'installation actuelle de Boss Mining.
CHAPITRE 5 MATERIEL ET METHODES : Cette section détaille les protocoles expérimentaux, le matériel et les réactifs utilisés tant au laboratoire qu'à l'usine pilote.
CHAPITRE 6 PRESENTATION ET ANALYSE DES RESULTATS : Ce chapitre présente les résultats expérimentaux obtenus, l'optimisation du lavage au diluant et la faisabilité de son incorporation dans le circuit industriel.
Mots-clés
Extraction par solvant, Lixiviation, Cuivre, Silice colloïdale, Phase organique, Coalescence, Dispersion, Purification, Boss Mining, Rendement, Temps de séparation des phases, Cruds, Diluant, Floculation, Charbon actif.
Questions fréquemment posées
Quel est le problème central abordé par ce travail ?
L'étude se concentre sur les problèmes de performance des usines d'extraction par solvant (SX) de cuivre, causés par la présence de contaminants comme la silice dissoute et les suspensoïdes dans la solution fertile (PLS), qui provoquent des émulsions stables ("cruds") et des pertes de phase organique.
Quels sont les principaux sujets traités ?
Les sujets incluent la chimie de dissolution des minéraux silicatés, la théorie de l'extraction par solvant, les mécanismes de coalescence, les effets des contaminants sur le circuit SX-EW, ainsi que les méthodes de purification (floculation, charbon actif, lavage au diluant).
Quel est le but final de la recherche ?
Le but est de démontrer la faisabilité technique de l'insertion d'une unité de lavage au diluant (Shell Sol 2325) pour clarifier le PLS avant l'étape d'extraction, afin d'optimiser le rendement d'extraction du cuivre et réduire la consommation de réactifs.
Quelle méthode expérimentale est utilisée ?
L'auteur utilise une approche combinant des tests en laboratoire (batch) pour optimiser les paramètres (vitesse d'agitation, pH, ratio solvant/PLS) suivie d'une validation des résultats à l'échelle d'une usine pilote.
Quels résultats ont été obtenus dans le corps de l'ouvrage ?
Le traitement au diluant a permis d'améliorer significativement le temps de désengagement des phases (réduction à 79 secondes dans certains cas) et d'augmenter le rendement d'extraction du cuivre, tout en limitant la formation de cruds compacts.
Par quels mots-clés caractérise-t-on cette étude ?
Les mots-clés incluent : extraction par solvant, cuivre, silice colloïdale, phase organique, coalescence, rendement, Boss Mining et clarification.
Pourquoi le choix d'un ratio diluant/PLS de 1,4 a-t-il été retenu ?
Après avoir comparé plusieurs ratios, il a été constaté que le ratio de 1,4 offre le meilleur équilibre entre l'efficacité de l'élimination des impuretés (silice et solides) et le maintien d'une performance optimale du transfert de cuivre, tout en minimisant les risques de problèmes mécaniques comme le "flippage".
Quelle est la conclusion sur l'aspect économique de la reconfiguration ?
L'auteur conclut que les coûts d'installation et d'achat de matériel supplémentaire pour l'unité de lavage sont négligeables par rapport aux bénéfices attendus d'une augmentation de production supérieure à 95%.
- Citar trabajo
- Kapya Tshinangi (Autor), 2016, Faisabilité d'insertion d'une unité de lavage des solutions de lixiviation dans le circuit d'extraction par solvant de Boss Mining, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/510029
