RESUME
La présente étude porte sur
l'amélioration du rendement de récupération du cobalt en
fractionnant le booster et le tall-oil comme activant, étude se
rapportant au concentrateur de Kolwezi, l'un des sièges de la
Générale des carrières et des mines. Les issues des
opérations dans ce concentrateur sont telles que les rejets usines
contiennent encore les métaux valorisables en taux considérables
par le simple fait que le tall-oil est rarement d'usage au finissage du
concentré de l'ébauchage secondaire.
Cela étant, nous avons tenu en compte une distribution
séquentielle du booster et de tall-oil en simple ébauchage. Pour
ce besoin, l'étude théorique traite les
généralités sur la fragmentation, les
considérations théoriques sur la flottation tout en se
référant aux actuelles pratiques du concentrateur de Kolwezi.
La partie expérimentale consiste en une
caractérisation chimique, minéralogique et granulochimique de
l'alimentation de la flottation du concentrateur de Kolwezi, en une mise en
oeuvre des tests de flottation qui se subdivisent en quatre grandes
catégories qui sont : les essais de flottation dans les conditions du
concentrateur de Kolwezi, les essais de flottation avec le booster
fractionné, les essais de flottation avec le tall-oil fractionné,
enfin les essais des flottation avec les deux activants fractionnés. Et
une brève étude des rejets de différentes
catégories d'essais de flottation ; avec une tentative d'analyse des
résultats dans les différents cas.
Après différents travaux aux laboratoires, la
présente étude nous réserve ce qui
suit :
? En ce qui concerne l'alimentation de la flottation, la
granulométrie est loin de celle retenue théoriquement par la
division du contrôle d'exploitation et ceci nous pousse à dire que
le broyage humide produit en grande quantité les grossiers.
? Les essais de flottation avec le booster fractionné
ne donnent pas de meilleurs résultats.
? Les essais de flottation avec le tall-oil fractionné
nous fournissent de bons résultats, un épuisement sensible du
rejet mais avec un problème de
concentration du manganèse qui va jusqu'autour de 1,5 %
dans le concentré ébauché et un rendement d'environ
61%.
? Quelques essais dans la catégorie du booster et du
tall-oil fractionnés ont été retenus pour une combinaison
de fractions dans le but d'améliorer le rendement de
récupération du cobalt. La combinaison de 25-75-0% du booster et
de 30-0-70% du tall-oil fournit les meilleurs résultats pour cette
étude. Respectivement pour le cobalt et le cuivre, nous avons un
concentré de tête titrant 2,05 et 23,43%, un concentré
ébauché ayant pour teneur 0,77 et 5,06%, un rendement de
récupération en tête de 23,74 et 47% ; en ébauchage,
nous avons obtenu un rendement de 79,16 et 89,8%. En ce qui concerne les rejets
de flottation, nous avons enregistré une teneur de 0,24 % pour le cobalt
et 0,68 % pour le cuivre.
EPIGRAPHE
II
DEDICACES
A vous mes parents Isaac BULAMBO et Hélène
Pétronie MALOBA pour le grand amour, leur éducation et tous les
sacrifices qu'ils ne cessent de consentir pour moi.
A vous mes frères et soeurs Joël BANGA, Elie
KASONGO, Michée KAZADI, Evodie MBUYU, Syntiche SAMBIABO, Léopold
MUTAMBA, Paulin KATSHONGO, Chrysostome MUTOMBO, Bienvenu SANGA, Miradie
Hélène MALOBA ; ce présent travail est pour vous le fruit
de votre compréhension, votre soutien et amour que vous n'aviez
cessé de témoigner à notre égard.
A vous mes nerveux et nièces, voici pour vous le chemin
à emprunter pour arriver à un bonheur et que ceci soit pour vous
un exemple à suivre.
A la famille KABAMBA TSHINGAMBO, soyez rassuré que nos
mots sont sans valeurs pour exprimer notre gratitude envers vous.
A vous mes oncles et tantes.
A vous mes chers amis Nathan KALOMBO et John KAMWENZE pour vos
conseils d'une grande valeur et votre soutien incontestable envers notre
personne.
A vous tous dont les noms ne se trouvent pas cités,
nous vous rassurons que la liste n'est pas exhaustive en vous remerciant pour
toutes les actions engagées à notre faveur.
III
AVANT-PROPOS
Initialement à l'Eternel Dieu des armées, nous
lui rendons grâce, car il ne cesse de nous offrir sans prix le souffle de
vie, lui en qui repose notre prospérité.
Nous adressons nos sincères remerciements à
l'endroit de l'assistant Ingénieur civil Guédally BWEREVU qui en
dépit de ses multiples occupations, a donné le meilleur de
lui-même pour la réussite du présent travail. Nous
rassurons notre estime pour les fructueuses remarques qu'il n'a cessé de
formuler à notre personne. Nos remerciements sont également
adressés par l'intermédiaire du Docteur Ingénieur Civil
Moise MUKEPE, Doyen de la faculté, à tout le corps
académique et enseignant de la faculté polytechnique de
l'Université de Kolwezi pour la formation qu'il ne cesse de mettre
à notre profit.
Aux responsables de la Gécamines, nous
réitérons nos remerciements et particulièrement à
ceux du concentrateur de Kolwezi pour nous avoir accepté de mener nos
études au sein de leur siège.
Dans le même ordre d'idée, nos remerciements vont
tout droit vers l'ingénieur Civil RAMAZANI, Directeur de siège ;
les ingénieurs civils KALENGA MWENZE, et Trésor MIMPIYA pour
leurs encadrements tout au long de la période de recherches, sans devoir
oublier Messieurs MWAMBA KALENGA, David TSHOTA, Patrick MUPENDA, NSENGA MUYOMBO
ainsi que Madame Brigitte.
Au terme de notre formation de gradué en sciences
appliquées et par ce travail de fin de cycle qui est le couronnement de
plusieurs années de labeur, qu'il nous soit permis de nous acquitter de
cet agréable devoir. Celui de remercier un nombre important des
personnes qui méritent notre profonde gratitude pour leurs contributions
non seulement dans l'élaboration de ce présent travail mais
surtout à l'édification de la formation reçue.
Que nos ainés scientifiques ingénieurs civils :
Richard KATONGE, Gabriel MWANASAYI, Gloire KAMANDA, Guellord NGAMBA,
connaissances et compagnons de lutte : Joël MAYAVA, Christian TSHAKAMBOWA,
Ophélie MWENDO, Hugues KANDA, Francie FATUMA, Grace SHIMBA, Gentil
MUFINDA, Yves MULONGA, Jacques KABUSU, trouvent l'expression de notre gratitude
eu égard à leur soutien incontestable.
IV
TABLE DES MATIERES
RESUME 1
EPIGRAPHE I
DEDICACES II
AVANT-PROPOS III
TABLE DES MATIERES IV
LISTE DES AVREVIATIONS ET ACRONYMES VII
LISTE DES FIGURES VIII
LISTE DES TABLEAUX IX
LISTE DES ANNEXES X
INTRODUCTION 1
CHAPITRE I. GENERALITES SUR LA FRAGMENTATION 3
I.1. INTRODUCTION 3
I.2. OBJECTIFS ET PROCESSUS DE LA FRAGMENTATION 4
I.2.1. OBJECTIFS DE LA FRAGMENTATION 4
I.2.2. PROCESSUS DE LA FRAGMENTATION 5
I.3. PROBLEME DE LA FRAGMENTATION 5
I.4. APPROCHE DU PROCESSUS DE FRAGMENTATION 6
I.5. EVALUATION DU RENDEMENT D'UN CIRCUIT BROYAGE-
CLASSIFICATION 7
I.6. OBJECTIFS ET APPAREILLAGE DE LA CLASSIFICATION 8
I.6.1. OBJECTIFS DE LA CLASSIFICATION 8
I.6.2. APPAREILLAGE DE LA CLASSIFICATION 8
I.7. LOIS DE LA DISTRIBUTION GRANULOMETRIQUE DES PRODUITS BROYES
... 10
CHAPITRE II. CONSIDERATIONS THEORIQUE SUR LA FLOTTATION 12
II.1. GENERALITES 12
II.2. TYPES DE FLOTTATION 13
II.2.1. FLOTTATION A L'HUILE 13
II.2.2. FLOTTATION PELLICULAIRE 13
II.2.3. FLOTTATION A LA MOUSSE 13
II.3. MECANISME DE FLOTTATION 13
II 3.1. LA POLARITE DES MINERAUX 13
V
II.3.2. LES INTERFACES 14
II.3.2.1. INTERFACE SOLIDE-LIQUIDE S-L 15
II.3.2.2. INTERFACE LIQUIDE-GAZ 15
II.3.2.3. LE SYSTEME SOLIDE-LIQUIDE-GAZ 16
II.3.2.4. ANGLE DE CONTACT 16
II.4. LES REACTIFS DE FLOTTATION 17
II.4.1. LES COLLECTEURS 17
II.4.2. LES ACTIVANTS ET LES DEPRIMANTS 18
II.4.3. LES MOUSSANTS 19
II.4.4. LE MODIFICATEUR DU MILIEU 19
II.5. ADSORPTION ET ABSORPTION DES COLLECTEURS 20
II.5.1. TYPE D'ADSORPTION 20
II.5.2. THEORIE SUR LA THERMODYNAMIQUE DE L'ADSORPTION 20
II.6. CINETIQUE DE LA FLOTTATION 21
II.7. DOSAGE ET DISTRIBUTION DES REACTIFS 22
II.7.1. STRATEGIE D'AJOUT DES REACTIFS 22
II.7.2. LE DOSAGE DES REACTIFS 22
II.7.3. LA DISTRIBUTION DES REACTIFS 22
II.8. PARAMETRES DE LA FLOTTATION 22
II.9. EVALUATION D'UNE OPERATION DE FLOTTATION 24
II.10. COMPROMIS ENTRE RENDEMENT DE RECUPERATION ET TAUX DE
CONCENTRATION 25
CHAPITRE III. APPROCHE EXPERIMENTALE 26
III.1. INTRODUCTION 26
III.2. ECHANTILLONNAGE 26
III.2.1. PRELEVEMENT D'ECHANTILLON 26
III.2.2. PREPARATION DE L'ECHANTILLON 26
III.3. CARACTERISATION DE L'ECHANTILLON 27
III.3.1. CARACTERISTIQUE CHIMIQUE 27
III.3.2. CARACTERISATION MINERALOGIQUE 27
III.4. MATERIELS UTILISES 27
III.5. MODE OPERATOIRE 28
III.6. DOSAGES DES REACTIFS UTILISES 29
CHAPITRE IV. PRESENTATION ET ANALYSE DES RESULTATS 30
IV.1. INTRODUCTION 30
VI
IV.2. ANALYSE GRANULOCHIMIQUE DE L'ALIMENTATION FLOTTATION 30
IV.3. TESTS DE FLOTTATION 31
IV.3.1. OBJECTIFS DES ESSAIS DE FLOTTATION 31
IV.3.2. APPRECIATION DE L'EFFICACITE DES ESSAIS DE FLOTTATION
31
IV.3.3. CONDUITE DES ESSAIS DE FLOTTATION AU LABORATOIRE 32
IV.4. RESULTATS DES ESSAIS DE FLOTTATION AVEC EBAUCHAGE 32
IV.4.1. ESSAIS DE FLOTTATION DANS LES CONDITIONS DE REFERENCE
32
IV.4.2. ESSAIS DE FLOTTATION AVEC LE BOOSTER FRACTIONNE 33
IV.4.3. ESSAIS DE FLOTTATION AVEC LE TALL OIL FRACTIONNE 36
IV.4.4. ESSAI DE FLOTTATION AVEC LE BOOSTER ET LE TALL- OIL
FRACTIONNES 38
IV.5. DISCUSSIONS 40
IV.6. ANALYSES GRANULOMETRIQUES DES REJETS 41
CONCLUSION 43
PERSPECTIVES 44
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 45
VII
LISTE DES AVREVIATIONS ET ACRONYMES
RDC : République Démocratique du Congo
GCM : Générale des carrières et des
mines
KZC : Concentrateur de Kolwezi
UCK : Usine à cuivre de Kolwezi
EMT : Etudes métallurgiques
DCE : Division de contrôle d'exploitation
OF: Over-flow
UF: Under-flow
BO: Booster
TO: Tall-Oil
VIII
LISTE DES FIGURES
Figure 1. Le système solide -liquide -gaz 15
Figure 2. Angle de contact du système S-L-G 16
Figure 3. Dispositif expérimental des essais de
flottation 28
Figure 4. Schéma de flottation avec un simple
ébauchage des concentrés 32
Figure 5. Evolution du rendement de récupération
du Cobalt en référence 33
Figure 6. Evolution du rendement de récupération
du Cobalt en présence du Booster 35
Figure 7. Evolution du rendement de récupération
en présence du Tall-oil fractionné 37
Figure 8. Evolution du rendement de récupération
du cobalt en présence du Booster et Tall- oil
fractionnés. 39
Figure 9. Variation de la teneur du Cobalt dans les
différentes tranches des rejets 42
IX
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1. Classification des minéraux en fonction de
leur degré de polarité 14
Tableau 2. Classification générale des
collecteurs 18
Tableau 3. Analyse chimique de l'échantillon 27
Tableau 4. Doses des réactifs au concentrateur de
Kolwezi 29
Tableau 5. Analyse granulochimique du composite alimentant la
flottation. 31
Tableau 6. Résultats synthétiques de flottation
en référence 33
Tableau 7. Résultats synthétiques de flottation
avec le Booster fractionné 34
Tableau 8. Résultats synthétiques de flottation
avec le Tall-oil fractionné 37
Tableau 9. Résultats synthétiques de flottation
avec le Booster et Tall- oil fractionnés 39
Tableau 10. Résultats synthétiques comparatifs
41
Tableau 11. Analyses granulochimiques des rejets de flottation
41
X
LISTE DES ANNEXES
Annexe A : Essai de flottation dans les conditions de KZC A
Annexe B : Essais de flottation avec le Booster
fractionné ...B
Annexe C : Essais de flottation avec le Tall-oil
fractionné .C
Annexe D : Essais de flottation avec le Booster et le Tall
-oil fractionnés E
Annexe E : Analyses granulochimiques de rejets de flottation
en utilisant le Booster, le Tall-
oil, le Booster et le Tall -oil fractionnés F
Annexe F : Flow-sheet général du concentrateur
de Kolwezi H
1
INTRODUCTION
Le concentrateur de Kolwezi (KZC), un des sièges de la
Générale des carrières et des mines (GCM), débute
ses opérations par un concassage suivi respectivement d'un broyage
humide, d'une séparation de la gangue du minéral utile, d'une
décantation et termine par une filtration avec l'obtention d'un
gâteau appelé concentré titrant 15 à 20% cuivre, 2
à 3% cobalt avec quelques impuretés telles que le
manganèse et le fer ayant comme teneur en moyenne respectivement 2 et 9
%.
La division de contrôle d'exploitation (DCE) de ce
siège mène depuis un temps une série d'études pour
la bonne marche du dit concentrateur et surtout en particulier celle de la
section de flottation. La granulométrie, le temps de flottation, la dose
et la distribution des réactifs sont quelques paramètres qui font
l'objet de ces études.
Dans ce Concentrateur, le booster et le tall- oil sont
utilisés comme activant du cobalt et sont ajoutés respectivement
au conditionnement en amont de l'ébauchage primaire et à la ligne
de finissage du concentré de l'ébauchage secondaire, laquelle
ligne n'est pas régulièrement opérationnelle suite
à un problème technique, ce qui concomitamment, diminue la
récupération du cobalt par le simple fait que le tall- oil ne se
trouve plus en circuit. Ainsi, une distribution séquentielle du booster
et du tall- oil comme celle du sulfudrate de sodium se laisse voir donc
importante pour contribuer à l'amélioration de la
récupération de ce métal qui se trouve en une marge
importante dans le rejet global. D'où l'intitulé du
présent travail de fin de cycle : Amélioration du rendement de
récupération du cobalt en fractionnant le booster et le tall- oil
comme activant.
Plusieurs paramètres peuvent entrer en jeu pour
l'amélioration de la récupération de cuivre et cobalt
comme minéraux de valeur, mais dans notre cas, nous nous limitons
objectivement à la distribution fractionnée du booster et du
tall-oil sur la ligne d'ébauchage.
Pour y arriver, la présente étude est
subdivisée en deux grandes parties : La première traite les
généralités sur la fragmentation et les
considérations théoriques sur la flottation. La seconde partie,
purement pratique, s'attèle sur les approches expérimentales, la
présentation et l'analyse des résultats.
2
Enfin une conclusion et des perspectives seront
formulées pour mieux améliorer le rendement de
récupération du cobalt et sans oublier celui du cuivre car le
cuivre et le cobalt sont souvent ensembles.
3
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