Memoire Online - Etudes de solubilisation des under-flow du décanteur 41 des usines à cuivre de Kolwezi

La deuxième série d'essais nous permet de faire l'étude de solubilisation en nous fixant cinq paramètres de lixiviation qui sont :

Les résultats de la concentration d'acide sont repris au tableau 3 et présenté à la

+ Agitation* : 300 tr/min ;* + Temps de lixiviation* : 2 h ; + pH : 1,2 ;* + Volume solution : 500 ml.
Param	Ech	Résidus			Filtrat + eau			Solubilisation		Rendement
[H⁺]	Pds	Pds	Cutot	Co	Vol	Cu⁺⁺	Co⁺⁺	Cu	Co	Cu	Co
g/l	G	G	%	%	L	g/l	g/l	Kg/T	Kg/T	%	%
20	153,64	128,2	0,31	0,15	0,97	0,25	0,10	1,58	0,63	37,58	33,23
40	157,94	133,2	0,30	0,14	0,95	0,28	0,12	1,68	0,72	40,10	37,99
60	162,23	135,2	0,28	0,13	0,93	0,33	0,14	1,89	0,80	45,04	42,24
80	166,52	142	0,25	0,12	0,90	0,38	0,16	2,05	0,87	48,90	45,80

Le résultat montre que le rendement du cuivre et cobalt croit avec l'acidité, mais est médiocre pour nos deux éléments alors que thermodynamiquement ils sont dans la zone de solubilisation selon le pH, cela peut s'expliquer par la présence des sulfures dans notre échantillon qui rendent la solubilisation complexe et consomme l'acide ,la gangue également consomme l'acide par sa solubilisation.

Ce qui nous amène à choisir l'acidité de 20g/l pour la suite de nos essais et avec l'ajout du Fe³+ qui nous permettra de récupérer nos éléments se trouvant sous la forme de sulfure.

L'ion ferrique est utilisé comme oxydant dans notre solution de lixiviation, cinq essais ont été faite dans le but de choisir la dose qui nous donnera une bonne solubilisation.

Les résultats de la dose ferrique sont donnés au tableau 4 et à la figure 8. Tableau 4 : Influence de la dose du fer ferrique

Param	Ech	Résidus			Filtrat + eau			Solubilisation		Rendement
[Fe³⁺]	Pds	Pds	Cutot	Co	Vol	Cu⁺⁺	Co⁺⁺	Cu	Co	Cu	Co
g/l	g	G	%	%	L	g/l	g/l	Kg/T	Kg/T	%	%
1	153,64	127	0,26	0,14	0,95	0,33	0,12	2,04	0,74	48,58	39,05
1,5	153,64	126,2	0,24	0,13	0,95	0,36	0,13	2,23	0,80	53,00	42,31
2	153,64	126,1	0,22	0,13	0,95	0,39	0,14	2,41	0,87	57,42	45,56
2,5	153,64	125,8	0,20	0,12	0,95	0,41	0,15	2,54	0,93	60,36	48,82
3	153,64	123,1	0,5	0,11	0,95	0,48	0,17	2,97	1,05	70,67	55,32

En voyant notre graphique, on constate que plus on augmente la dose de l'ion ferrique dans la solution de lixiviation, plus le rendement du cuivre et du cobalt croient. Ce qui nous amène à dire que l'ajout de l'oxydant a amélioré considérablement nos rendement de solubilisation par rapport à la lixiviation faite dans la première série d'essais. Cet ajout du fer ferrique a fait réagir le cuivre et le cobalt qui se trouvaient sous la forme de sulfures en le solubilisant et cela jusqu'à expliquer la croissance de nos rendements. Mais malgré cette croissance que l'on voit sur le résultat de la figure 8, il y a encore une proportion du cuivre et du cobalt qui ne passe pas en solution et se retrouve dans le gâteau après la filtration, et pour récupérer cette proportion dans la suite des essais nous retenons la concentration en ion ferrique de 3 g /l pour des raisons évidentes.

La variation du pourcentage solide est étudiée pour voir par rapport à la solubilisation du cuivre et du cobalt aux essais précèdent, quel serait la quantité de solides à alimenter à la lixiviation pour donner une solubilisation considérable du cuivre et du cobalt. Notons que l'influence du pourcentage solide a été étudiée dans la condition à avoir une densité pulpe selon la marche de l'usine (1200).

Les résultats de l'influence du pourcentage solide sont donnés au tableau 5 et à la figure 9

+ température : 25°C + Agitation : 300 tr/min + temps de lixiviation : 2 h + pH : 1,2

		+ + +	*volume solution* : 500 ml concentration de l'acide : 20 g/l concentration de l'ion ferrique : 3 g/l.
Param	Ech	Résidus			Filtrat + eau			Solubilisation		Rendement
%sol	Pds	Pds	Cutot	Co	Vol	Cu⁺⁺	Co⁺⁺	Cu	Co	Cu	Co
%sol	g	G	%	%	L	g/l	g/l	Kg/T	Kg/T	%	%
15	90,77	87,25	0,09	0,06	0,97	0,3	0,12	3,31	1,28	78,88	67,49
17	105,35	100,3	0,12	0,07	0,96	0,34	0,13	3,10	1,18	73,77	62,35
20	128,59	118	0,13	0,09	0,96	0,41	0,15	3,04	1,11	72,50	58,63
23	153,64	123	0,15	0,11	0,95	0,48	0,17	2,97	1,05	70,67	55,32

La quantité des solides dans la solution joue un rôle sur la cinétique de nos réactions, en ayant une quantité minimum de solide dans la solution ; le contact solide -liquide se fait beaucoup plus rapidement que lorsqu'on a une quantité importante de solide dans la solution. On voit qu'au fur et à mesure qu'on alimente beaucoup plus de solide dans la solution de lixiviation, le rendement de solubilisation décroit alors qu'il croit lorsqu'on alimente un peu moins de solide. Pour la suite de notre étude on prend 15 % en solide pour constituer notre pulpe de lixiviation.

Les réactions étant exothermiques, le dégagement de chaleur impose la température de travail lorsqu'on commence une lixiviation à température ambiante. L'étude de la température est faite pour voir si ce paramètre joue un rôle sur la solubilisation de notre échantillon.

Les résultats de l'influence de la température sont donnés au tableau 6 et à la figure 10 Tableau 6 : Influence de la température

		+ pH : 1,2 + volume solution : 500 ml + concentration de l'acide : 20 g/l + concentration de l'ion ferrique : 3 g/l.
Param	Ech	Résidus			Filtrat + eau			Solubilisation		Rendement
T	Pds	Pds	Cutot	Co	Vol	Cu⁺⁺	Co⁺⁺	Cu	Co	Cu	Co
oC	g	g	%	%	L	g/l	g/l	Kg/T	Kg/T	%	%
25	90,77	87,25	0,09	0,06	0,97	0,31	0,12	3,31	1,28	78,88	67,49
45	90,77	85,20	0,07	0,05	0,92	0,35	0,14	3,55	1,39	84,46	73,08
60	90,77	83,00	0,11	0,08	0,87	0,33	0,12	3,16	1,15	75,31	60,53
80	90,77	81,01	0,06	0,05	0,70	0,48	0,19	3,70	1,47	88,13	77,12

Les résultats montrent qu'à 25°C la solubilisation du cuivre et du cobalt n'est pas médiocre et est considérable. Mais nous nous rendons compte qu'à 45°C et 80°C la solubilisation croit alors qu'il décroit à 60°C. Par crainte de ne plus avoir notre solution de lixiviation par le phénomène de vaporisation à cause d'une grande température, on choisit la température de 45°C qui cette dernière agit également sur la cinétique de nos réaction chimique.

L'influence du temps dans la lixiviation nous permet savoir le temps nécessaire pour une solubilisation donnant un bon rendement de récupération.

+ pourcentage solide : 15% + Agitation : 300 tr/min + Température : 45°C + pH : 1,2

		+ + +	*volume solution* : 500 ml concentration de l'acide* : 20 g/l concentration de l'ion ferrique : 3 g/l.*
Param	Ech	Résidus			Filtrat + eau			Solubilisation		Rendement
Temps	Pds	Pds	Cutot	Co	Vol	Cu⁺⁺	Co⁺⁺	Cu	Co	Cu	Co
H	G	g	%	%	L	g/l	g/l	Kg/T	Kg/T	%	%
1	90,77	88,00	0,13	0,06	0,95	0,28	0,10	2,93	1,05	69,77	55,09
2	90,77	85,20	0,07	0,05	0,92	0,35	0,14	3,55	1,39	84,46	73,08
3	90,77	82,10	0,05	0,05	0,90	0,38	0,15	3,77	1,49	89,71	78,28
4	90,77	78,52	0,05	0,04	0,86	0,40	0,16	3,79	1,52	90,23	79,79

La gamme du temps proposée pour faire la lixiviation varie le rendement de solubilisation du cuivre et du cobalt, à quatre heures les résultats sont meilleurs mais nous choisissons le temps de lixiviation de trois heures parce qu'entre les deux le rendement varie faiblement.

Nous avons au cours de ce travail, effectué des essais dans le but de déterminer la solubilisation du cuivre et du cobalt se trouvant dans les Under-flow du premier décanteur. A la suite de nos essais nous sommes arrivés à nous fixer les conditions de fonctionnement qui permettraient de solubiliser une quantité importante de cuivre et du cobalt dans ces solides.

En travaillant à un pH de 1,2 et à 45°C pendant 3 heures, avec une agitation de 300 trs/min et une densité pulpe de 1200, à des concentrations respectives d'acide et d'ion ferrique de 20 g /l et 3 g/l ; pour un pourcentage de 15% des solides, nous obtenons un rendement de lixiviation de 89,71% pour le cuivre et 78,28% pour le cobalt, une solubilisation de 3,77 Kg de Cu/T de minerai et 1,49 Kg de Co/T de minerai.

Nos résultats ont été obtenus pour une teneur en cuivre de 0,42% et en cobalt de 0,19%. D'autres études peuvent être menées afin de déterminer la solubilisation des Under-flow d'autre décanteur se trouvant à UCK.

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Etudes de solubilisation des under-flow du décanteur 41 des usines à cuivre de Kolwezi

IV.2.1. Essais d'optimisation des rendements