Memoire Online - Possibilité de récupération du cuivre par lixiviation acide des boues anodiques des usines de Shituru

Présenté et défendu en vue de l'obtention du grade de Bachelier en sciences de l'Ingénieur

Directeur : Professeur ILUNGA NDALA Augustin Encadreur : Ingénieur KABWE CIPAMA Fidèle

RESUME

Les boues anodiques d'électroaffinage de cuivre des Usines de Shituru sont des produits qui titrent en moyenne 54,01% Cu ; 4,63% Pb ; 88ppm Au ; 0,91ppm Ag ; 0,14% Co ; 0,013% Ni ; 0,042% Zn et 0,558% Fe. L'analyse chimique par spectrométrie d'absorption atomique renseigne une forte teneur en cuivre (54,01%) et en plomb (4,63%) et l'analyse minéralogique renseigne la présence du cuivre métallique pulvérulent, des traces de malachite et du quartz.

Leur traitement pour la récupération du cuivre a montré qu'en milieu acide sulfurique 2M, à la température de 60°C et précédé d'un grillage oxydant de 3H, un taux de dissolution du cuivre de 75,3%. Le résidu de lixiviation, qui représente 44,7% du solide initial se retrouve avec 27,6% Cu et 11,62 % Pb.

Ce travail n'a pas pris compte de l'influence de la structure et des caractéristiques du milieu poreux granulaire formé par les boues anodiques, c'est-à-dire la taille et la forme des grains, la porosité et la surface spécifique, vis-à-vis des réactions solide-gaz lors du grillage oxydant. Cela permettrait de déterminer les meilleures conditions opératoires pour le grillage oxydant. Cette perspective reste ouverte à d'autres chercheurs désireux de poursuivre ce travail.

ABSTRACT

The copper electro-refining anodic sludge from the Shituru Plants are products that average 54,01% Cu ; 4,63% Pb ; 88ppm Au ; 0,91ppm Ag ; 0,14% Co ; 0,013% Ni ; 0,042% Zn and 0,558% Fe. Chemical analysis by atomic absorption spectrometry indicates a high copper (54,01%) and Lead (4,63%) content and mineralogical analysis indicates the presence of metallic copper powder, traces of malachite and quartz.

Their treatment for recovery of copper showed that in 2M sulfuric acid environment, at a temperature of 60°C and preceded by an oxidizing roasting of 3H, a copper dissolution rate of 75,3%. The leaching residue, which represents 44,7% of the initial solid, is found with 27,6% Cu and 11,62% Pb.

This work did not take into account the influence of the structure and the characteristics of the granular porous environment formed by the anodic sludge, the size and shape of the grains, the porosity and the specific surface, concerning solid-gas reactions during oxidative roasting. This would make it possible to determine the best operating conditions for the oxidative roasting. This prospect remains open to other researchers wishing to continue this work.

Car mes pensées ne sont pas vos pensées, et vos voies ne sont pas mes voies, dit l'Eternel.

Autant les cieux sont élevés au-dessus de la terre, autant mes voies sont élevées au-dessus de vos voies, et mes pensées au-dessus de vos pensées.

RESUME

II.2.2 Grillage sulfatant (sulfatation) (Schloen et Elkin 1950, 1954; Pascal 1961; Hyvarinen et al,

II.2.4 Grillage carbonaté (Schloen et Elkin 1954; Pascal l961; Hoffmann 1989) 15

II.3 Traitement des boues anodiques à la raffinerie « Electrolytic Refining and Smelting Co.,

Tableau 1 Teneurs moyennes des éléments dans les cathodes commerciales des US 12

Tableau 3 Résultats des tests de lixiviation des boues anodiques non grillées en fonction du

temps 27
Tableau 4 Résultats des tests de lixiviation des boues anodiques non grillées en fonction de la

concentration 28
Tableau 5 Dissolution du Cu et Pb contenus dans les boues anodiques non grillées (H2SO4

1M; S/L 1/12; T° 60°C; Conditionnement 1H) 29
Tableau 6 Résultats des tests de lixiviation des boues anodiques grillées durant 1H en fonction

du temps 30
Tableau 7 Résultats des tests de lixiviation des boues anodiques grillées durant 1H en fonction

de la concentration 31
Tableau 8 Dissolution du Cu et Pb contenus dans les boues anodiques grillées durant 1H

(H2SO4 1M; S/L 1/12; T° 60°C; Conditionnement 1H) 33
Tableau 9 Résultats des tests de lixiviation des boues anodiques grillées durant 2H en fonction

de la concentration 33
Tableau 10 Résultats des tests de lixiviation des boues anodiques grillées durant 3H en

fonction de la concentration 35
Tableau 11 Dissolution du Cu et Pb contenus dans les boues anodiques grillées durant 3H

Figure 1 Les grandes voies de la métallurgie du cuivre (Thiriart et al., 1988) 8

Figure 5 Filtrat obtenu au test de lixiviation aux conditions opératoires : H2SO4 2M; S/L

1/12; Conditionnement 2H; T° 60°C; grillage oxydant 3H (Guy Munung) 24
Figure 6 Evolution du taux de dissolution du Cu et Pb en fonction du temps lors de la

lixiviation des boues anodiques non grillées. 27
Figure 7 Evolution du taux de dissolution du Cu et Pb en fonction de la concentration lors de

la lixiviation des boues anodiques non grillées. 28
Figure 8 Evolution du taux de dissolution du Cu et Pb en fonction du temps lors de la

lixiviation des boues anodiques grillées durant 1H. 30
Figure 9 Evolution du taux de dissolution du Cu et Pb en fonction de la concentration lors de

la lixiviation des boues anodiques grillées durant 1H. 32
Figure 10 Evolution du taux de dissolution du Cu et Pb en fonction de la concentration lors de

la lixiviation des boues anodiques grillées durant 2H. 34
Figure 11 Evolution du taux de dissolution du Cu et Pb en fonction de la concentration lors de

Figure 12 Résidu solide au test de lixiviation des boues anodiques grillées durant 2H 36

LIX/SX/EW : Lixiviation/Extraction par solvant/Electroextraction SAA : Spectrométrie d'absorption atomique

A mes parents Gustave MUNUNG et Françoise KAMIN pour leur confiance et leur amour ;

à mes frères : Patrick NTAMBWE, Jérémie KABWIT, John KANYIMB, Tony MUTOMB, Guerschom MUNUNG, Ryan NGWEJ pour leur amour et leur présence durant la réalisation de ce travail ;

à mes soeurs : Noëlla KARUMB, Raïssa KAT, Nicia KAVUND, Consola MUSENG pour leur

à mes oncles et tantes, cousins et cousines, amis et amies pour votre contribution à mon savoir et mon parcours ;

Au terme du premier cycle de notre parcours universitaire au sein de la Faculté Polytechnique à l'Université de Lubumbashi, un projet individuel doit être présenté et défendu pour sanctionner la fin de ce long moment d'apprentissage. C'est dans ce cadre que s'inscrit ce travail, ayant pour objet d'étudier la possibilité de récupération du cuivre par lixiviation en milieu acide sulfurique des boues anodiques des US.

Ce travail est le résultat d'une contribution de plusieurs personnes que nous ne pouvons tous énumérer.

Je remercie premièrement l'Eternel au nom du Seigneur Jésus-Christ, Lui qui a pourvu pour que nous arrivions à la fin de ce travail. Son ouvrage est allé au-delà de mes espérances.

J'exprime ma profonde gratitude et mes vifs remerciements au Professeur ILUNGA NDALA qui, malgré ses innombrables occupations, a accepté de diriger ce travail.

Je tiens à remercier sincèrement tous les ingénieurs et responsables de la Gécamines/EMT, particulièrement Monsieur Fidèle KABWE pour m'avoir encadré durant la réalisation de ce travail.

Je remercie également le Professeur Jean-Marie KANDA, Doyen de la Faculté, les professeurs Arthur KANIKI et Idriss KYONI, vice-doyens pour la bonne gestion de notre faculté ainsi que tout le corps professoral.

Je remercie du fond du coeur Monsieur Remy MAKONGA ainsi que Monsieur Aimé KABONDE pour tous les efforts consentis.

Je suis très reconnaissant envers la famille MUKAZ, qui a été pour moi comme une deuxième famille où j'ai appris beaucoup de choses.

Je remercie mes amis et frères d'armes Emma MAKONGA, Emile MAYOLA, Trobuch KASONGO et Serge KABULO pour leur présence et leur amour. Sans eux non plus, nous n'y serons pas arrivés.

A tous mes amis : Steven NDALA, Gloire DJESE, Miriam ILUNGA, Rapha ABEDI... pour vos encouragements et soutiens dans les moments difficiles, je vous remercie.

Anticipativement, je remercie tous ceux qui porteront une attention particulière à ce travail par leur lecture.

INTRODUCTION GENERALE

La métallurgie du cuivre génère, lors de l'électroaffinage, des boues contenant une grande variété d'éléments chimiques, Cu, Se, Te, As, Au, Ag et platinoïdes, .... , dont les teneurs et les phases minérales qu'ils constituent dépendent de la qualité des concentrés de cuivre traité, de la composition chimique des anodes et des conditions opératoires de l'électroaffinage. (K. Elamari, 1993)

Les boues anodiques provenant de l'électroaffinage sont alors traitées en vue de récupérer les éléments de valeur tels que Cu, Se, Te et les métaux précieux. Les techniques utilisées pour traiter ces boues sont pour la plupart des techniques pyrométallurgiques consistant généralement en :

? La lixiviation en milieu sulfurique à pression atmosphérique et sous une pression d'oxygène, pour la récupération du cuivre, de l'arsenic, du sélénium, du tellure et de l'antimoine, (K. Elamari, 1993).

Les Usines de Shituru (US) produisent des quantités importantes des boues anodiques lors de la préparation des feuilles amorces pour l'électrolyse commerciale. Ces boues sont principalement riches en Cu. Ils contiennent le Pb ainsi que d'autres variétés d'éléments Co, Ni, Au, Ag, ...en teneurs très faibles.

Contrairement aux boues anodiques produites généralement après solubilisation du cuivre blister, les anodes solubles utilisées aux US sont des cathodes commerciales de cuivre (99,98 %) produites toujours aux US.

La Gécamines ne disposant pas des unités de traitement approprié, vend ces boues à des sociétés étrangères. Leur valeur marchande dépend des teneurs des éléments recherchés notamment le cuivre.

Ce travail a été réalisé aux Etudes Métallurgiques (EMT), un département de la Gécamines. Il comprend deux parties principales, outre l'introduction générale et la conclusion :

? Une analyse bibliographique (chapitre I et II), visant à donner une idée sur l'origine des boues anodiques et leur relation avec les minerais et la métallurgie du cuivre. La fin de cette partie est consacrée à une revue des procédés de traitement des boues anodiques ;

? Une présentation du matériel et de la procédure expérimentale (chapitre III), puis la présentation et l'analyse des résultats (chapitre IV)

PARTIE BIBLIOGRAPHIQUE

CHAPITRE I GENERALITES

I.1 Introduction

Le raffinage du cuivre implique une génération d'importantes quantités des boues anodiques. L'intérêt économique que présentent ces boues réside en leur richesse en métaux valorisables. Ces métaux (Cu, Ag, Au...) sont plus concentrés dans ces résidus que dans le minerai d'origine.

Afin de mieux connaître l'origine, la composition, la production, etc, des boues anodiques, il est nécessaire de suivre le cheminement de leurs constituants depuis le minerai de départ jusqu'au produit fini. Les méthodes métallurgiques sont différentes selon le type de minerai de cuivre (oxydé, sulfuré, ou mixte), et selon la teneur en cuivre dans le minerai. Les minerais sulfurés sont ainsi traités par voie pyrométallurgique, les minerais oxydés ou pauvres en cuivre sont, par contre, traités par voie hydrométallurgique. (K. Elamari, 1993)

La minéralogie des espèces cuprifères est très variable et dépend de leur genèse et des associations minérales. Les minerais peuvent toutefois être classés en deux groupes : les minerais sulfurés et les minerais oxydés et mixtes. (K. Elamari, 1993)

Les minerais sulfurés constituent la principale source économique de cuivre. Les minéraux les plus importants sont : la chalcopyrite (CuFeS₂), la bornite (Cu5FeS₄), la chalcosine (Cu2S), la covelline (CuS). Il existe également des minéraux complexes de cuivre et de fer associés à l'arsenic et l'antimoine, tels que la tétraédrite (3Cu2S. Sb2S3) et l'énargite (Cu3AsS4). Dans certains minerais on peut constater la présence de molybdène, d'or, d'argent et de platinoïdes.

Les minerais oxydés et mixtes se forment dans les zones superficielles des gîtes par altération des minerais sulfurés. Les principaux minéraux de ce groupe sont : la malachite (CuCO₃. Cu(OH)₂), l'azurite (2CuCO₃. Cu(OH)₂), la cuprite (Cu₂O), la ténorite (CuO), la chrysocolle (CuO. SiO₂. 2H₂O).

Ce paragraphe concerne uniquement le traitement des concentrés de cuivre et ne traite pas des techniques minéralurgiques utilisées pour les obtenir.

L'obtention du cuivre relativement pur à partir des concentrés peut être réalisée par deux voies classiques : la pyrométallurgie et l'hydrométallurgie.

La voie thermique classique a pour but d'extraire le cuivre contenu dans les concentrés issus des opérations minéralurgiques. Elle comprend plusieurs étapes qui conduisent à l'obtention d'un cuivre non raffiné. (P. Blazy et El., 2001)

La première étape consiste à opérer par grillage une désulfuration, partielle ou totale, ou une production de sulfate de cuivre ou encore une élimination des éléments indésirables.

La deuxième étape consiste à fondre dans un four tous les composants de la charge à une température suffisante pour atteindre l'état liquide. Il se dégage suivant le procédé mis en oeuvre des gaz de combustion et des gaz de réaction qui doivent être traités. Le type de fusion opéré avec les minerais de cuivre est une fusion pour matte, mélange de sulfures fondus, qui a pour but de rassembler le cuivre et tous les éléments chalcophiles (Ni, Co, Pb, Zn, métaux précieux, As, Sb, Se, Bi, Te...), en rejetant le fer et les éléments de gangue sous forme d'une scorie et en abaissant la teneur en soufre initiale par oxydation partielle en SO2.

La troisième étape consiste à convertir la matte en cuivre métal, ou blister, par oxydation du soufre restant par de l'air atmosphérique ou enrichi à l'oxygène. Le soufre est oxydé en SO₂, qui est entraîné hors du convertisseur, et les métaux plus oxydables que le cuivre passent dans la scorie. Le blister ainsi obtenu titre 98 à 99,5 % de cuivre, et contient un peu d'oxygène et les éléments chalcophiles signalés précédemment. Il est coulé dans un four à anodes sous forme de plaques d'anodes ou de lingots devant être ensuite raffinés.

Le grillage oxydant s'effectue à une température de 500-550°C, afin d'éviter la formation de ferrites de cuivre dont le point de fusion est très élevé. Il permet d'ajuster la teneur en

cuivre du concentré, en oxydant partiellement le soufre et le fer, et en éliminant certaines impuretés volatiles notamment le dioxyde de soufre. Les principales réactions mises en jeu lors du grillage oxydant, décrivant l'oxydation du cuivre et des sulfures de fer en sulfates et oxydes, sont (Biswas et al. 1976) :

La fusion pour matte s'effectue sur le produit grillé, au-delà de 1100-1200°C. Elle permet de séparer deux phases :

- une scorie constituée d'éléments de la gangue ainsi que des oxydes. Elle se compose de 30-40% FeO + Fe₃O₄, 35-40% SiO₂, 10% Al₂O₃, 10% CaO (Biswas et al. 1976),

- une matte contenant le cuivre combiné au soufre résiduel sous forme de Cu2S, les sulfures de nickel, de cobalt, de plomb et de zinc, les métaux précieux (or, argent, platinoïdes), et enfin des impuretés telles que l'arsenic, le bismuth, le sélénium, le tellure et l'antimoine.

Le premier objectif de la fusion pour matte est d'augmenter le degré de sulfuration de tout le cuivre présent dans la charge qui passe ensuite dans la matte et d'éliminer partiellement le fer. Ceci est accéléré par la présence de FeS dans la matte et qui tend à sulfurer tout le cuivre qui ne se trouve pas sous forme de sulfure, suivant la réaction 4 (Biswas et al. 1976)

Malheureusement, la fusion pour matte donne des gaz trop dilués en SO2 (2%) pour permettre une production aisée d'acide sulfurique. C'est la raison pour laquelle le procédé Noranda opère une fusion pour matte avec injection d'air. Il permet ainsi d'obtenir des gaz à 5% en volume de SO₂.

La conversion ou convertissage de la matte qui consiste en une oxydation par insufflation d'air à 1150-1250°C, permet d'éliminer le soufre et le fer restants, et d'assurer l'obtention du cuivre métal non raffiné (cuivre blister, 99,8% Cu) réactions 5, 6 et 7 (Blazy, 1979).

Le fer est traditionnellement complexé par ajout de Si02 lors de l'étape d'oxydation. La quantité de Fei⁰4 est soigneusement controlée pour éviter d'avoir des scories trop visqueuses. Cette étape est le point sensible du convertissage, ce qui explique que l'oxyde de cuivre n'est souvent pas réduit.

Remarque : La métallurgie classique ayant été la cible des lois antipollution, il existe des procédés de fusion éclair (procédé Outokumpu) combinant le grillage, la fusion pour matte et en partie le convertissage en une seule opération. L'air peut être enrichi à l'oxygène. Les gaz obtenus sont riches en S0₂ (5-10% en volume).

Figure 1 Les grandes voies de la métallurgie du cuivre (Thiriart et al., 1988) I.3.2 Hydrométallurgie du cuivre

L'hydrométallurgie du cuivre consiste en une succession d'opérations chimiques caractérisées par la mise en solution du cuivre et son élaboration à partir de cette solution.

Le procédé LIX/SX/EW est le plus utilisé et les étapes essentielles de ce procédé sont séparées par des opérations de séparation solide/liquide

La lixiviation est une opération qui consiste en une mise solution sélective des minéraux valorisables contenus dans un minerai à l'aide solvant approprié, notamment les minéraux de cuivre mis en solution par l'acide sulfurique pour le cas ci-présent.

Elle est l'opération la plus importante de l'hydrométallurgie du cuivre. (N. Mukota, 2019)

Il existe plusieurs techniques de lixiviation dont celle qui nous intéresse est la lixiviation en réacteur agité. Le solide sous forme pulvérulente est mis en suspension dans la solution de lixiviation.

Pour obtenir une liqueur claire après lixiviation, une séparation solide/liquide est appliquée et c'est cette liqueur qui sera soumise à l'extraction par solvant. (N. Mukota, 2019)

Le terme « extraction par solvant » se rapporte à la distribution d'un corps dissous entre deux phases liquides non-miscibles en contact mutuel, c'est- à- dire une distribution biphasée d'un corps dissous. L'extraction par solvant permet donc de réaliser le transfert d'un soluté initialement contenu dans une phase liquide, vers une autre phase non-miscible avec la première. Le principe est fondé sur la distribution du soluté entre les deux phases en fonction de son affinité pour chacune d'elles. (Rydberg, 2004)

La méthode est basée sur l'utilisation d'un extractant dilué dans un solvant organique mis en solution avec la phase aqueuse qui contient le métal à extraire, qui est le cuivre.

Lors de la lixiviation d'un minerai de cuivre par l'acide sulfurique, le cuivre est mis en solution. La solution contient entre autres les ions Cu²⁺ et S04^2- : c'est la phase aqueuse. Elle sera mise en contact avec une phase organique du type RH et le cuivre va se complexer avec le radical R selon l'équation ci-après :

Cu²⁺ + S0₄^2- + RH = R₂Cu + 2H⁺ + S0₄^2- (8)

Où RH est la molécule de l'extractant dissoute dans la phase organique ; R2Cu est le complexe métal/extractant dissout dans la phase organique. Les deux phases sont ensuite séparées par décantation.

Le métal est ensuite réextrait dans une nouvelle phase aqueuse sous une forme raffinée et concentrée. Cette deuxième opération est nommée stripage. L'extraction et le stripage utilisent la même réaction chimique dont l'équilibre est contrôlé principalement par le pH du milieu. L'extraction est réalisée à pH un plus élevé qu'au stripage. (M. Koji, 2010)

Les extractants les plus utilisés pour l'extraction du cuivre sont pour la plupart des agents chélatants, notamment les oximes dont les aldoximes et les cetoximes. (Cognis, 2009)

Les solvants les plus couramment employés sont généralement les hydrocarbures aliphatiques aromatiques et les solvants chlorés. (Ghebgoub, 2012)

L'extraction par solvant est utilisée en hydrométallurgie pour la purification et/ou la concentration des solutions. Combinée à l'électrolyse d'extraction, elle est largement utilisée pour la production du cuivre cathodique de haute pureté.

L'électroextraction ou l'électrolyse d'extraction du cuivre permet d'élaborer le cuivre de haute pureté par décomposition de CuSO4 par passage du courant continu dans le bain de telle sorte les anions SO4^2- se dirigent vers l'électrode positive appelée anode tandis que les cations Cu²⁺ vont vers l'électrode négative appelée cathode.

A Shituru, les anodes sont constituées de plaques en plomb antimonieux : elles sont donc insolubles. De sorte que dans ce cas, le cuivre déposé provient de la solution de sulfate de cuivre alimentée, et non d'une anode de cuivre brut, comme c'est le cas dans l'opération du raffinage électrolytique. (E. Roger, 1946)

Les plaques de cathodes sur lesquelles se fait le dépôt de cuivre sont de minces feuilles appelées feuilles de départ ou feuilles mères.

Des bonnes feuilles mères ont été couramment obtenues en employant, au lieu d'anodes coulées, les grosses cathodes retirées des cuves de production commerciale. (E. Roger, 1946)

Aujourd'hui encore les feuilles mères sont produites de cette même façon aux US.

L'avantage majeur de l'électroextraction est que le cuivre est libéré sous forme métallique à la cathode, tandis que les ions SO4^2- provenant de la dissociation du sulfate de cuivre régénèrent à l'anode une quantité d'acide équivalente.

C'est le procédé de base de production du cuivre raffiné. Il consiste à dissoudre électrochimiquement le « blister » coulé sous forme d'anodes, par le procédé d'anode soluble. Le cuivre se dépose sur les cathodes alors que la plupart des impuretés Zn, Fe, Ni, Co, Sn, Pb restent dans le bain sans se déposer. Au, Ag et Pt, insolubles dans l'électrolyte CuSO₄, s'accumulent dans les boues appelées boues anodiques.

Kitamura et al., (1976), Palacios et al. (1976), Blazy (1979); Fouletier (1980) et Chen et Dutrizac (1987) donnent des valeurs, légèrement différentes les unes des autres, concernant les caractéristiques de chaque paramètre agissant sur l'électroaffinage du cuivre, (composition de l'électrolyte, conditions opératoires, densité de courant, etc.). Ces variations s'expliquent par les différences entre les raffineries considérées. Toutefois, d'une manière générale, le cuivre blister est fondu puis coulé dans des moules pour former des anodes solubles, sous forme de plaques d'environ 13 à 50 mm d'épaisseur, 1m2 de surface et pesant 300 à 350 kg. (K. Elamari, 1993)

Les cathodes utilisées pour le dépôt du cuivre, appelées feuilles de départ, sont préparées dans un circuit annexe. Ce sont des feuilles de titane ou de cuivre, d'environ 1 m2 de surface et 0,6 mm d'épaisseur. (K. Elamari, 1993)

L'électrolyte CuSO₄ maintenu à une température de 50 à 60°C contient environ 40 g/1 de cuivre et 100 à 200 g/1 d'acide sulfurique. L'ajout de certains additifs dans l'électrolyte est nécessaire pour produire un dépôt à la cathode relativement lisse et régulièrement épais. Parmi ces additifs, certaines raffineries ajoutent HCI ou NaCI pour maintenir la concentration d'ions chlorure, entre 0,02 et 0,035 g/1. Le rôle des ions chlorures dans l'électrolyte permettent la précipitation de l'argent en solution. D'autres additifs tels que la colle animale (animal glue), qui est une protéine complexe, permet d'inhiber le dépôt nodulaire et dendritique du cuivre. Chaque raffinerie détermine par l'expérience la quantité optimale de glue. Habituellement, on utilise 45 g de glue par tonne de cuivre déposé, (Bertocci et Turner, 1974).

La consommation des anodes dure 21 à 28 jours, alors que les cathodes atteignent leur masse normale deux fois durant cette période. La dissolution des anodes est interrompue avant que celles-ci ne soient complètement consommées pour ne pas affecter la qualité de la cathode. A Inco's Copper Cliff Copper Refinery par exemple, (Chen et Dutrizac 1987), l'électrolyse est stoppée quand le taux de dissolution des anodes atteint 80%. En effet, si l'on poursuivait l'électrolyse au-delà, Sb, Bi, etc ... viendraient polluer les cathodes. (K. Elamari, 1993)

L'électroaffinage aboutit alors à des cathodes de cuivre très pures (99,99% Cu) ; à un électrolyte contenant certains éléments en solution tels que Ni, Sb, As, et à des boues anodiques de cuivre composées d'éléments aux potentiels normaux supérieurs à celui du cuivre, donc théoriquement non réduits au niveau de la cathode.

Aux US, ce sont les cathodes commerciales qui sont utilisées comme anodes solubles. La solubilisation des anodes dure 40 jours avec un taux de dissolution de 80%.

D'après un rapport de la Gécamines intitulé « Qualité cathodes commerciales mois de Janvier-Février-Mars 2021 », les analyses effectuées sur 82 cathodes ont donné les teneurs moyennes des éléments ci-après.

Tableau 1 Teneurs moyennes des éléments dans les cathodes commerciales des US

ELEMENTS

Cu %

ppm

TENEURS

99.98

0.25

<0.3

<0.40

21.1

<0.10

0.90

<0.3

<0.60

97.9

2.21

7.81

7.88

MOYENNES

CHAPITRE II TRAITEMENT DES BOUES ANODIQUES

Les études réalisées sur le traitement des boues anodiques de cuivre évoquent surtout leur intérêt économique. Hormis la récupération du cuivre constituant l'élément majeur, les métaux précieux (Ag, Au, Pt...) en teneurs assez importantes sont aussi récupérés.

Les méthodes classiques de traitement des boues anodiques, appliquées à l'échelle industrielle, sont pour leur majorité des méthodes pyrométallurgiques.

Les procédés de traitement des boues anodiques de cuivre se basent essentiellement sur trois techniques principales : le grillage, la fusion et l'électrolyse. Ces étapes se succèdent, dans cet ordre dans la majorité des procédés, afin d'éliminer sélectivement le cuivre, ensuite le sélénium et le tellure et enfin les métaux précieux à partir du produit final enrichi, appelé communément Bullion ou métal doré. (K. Elamari, 1993)

Le grillage oxydant consiste à oxyder principalement le cuivre afin de l'éliminer. Il est réalisé à des températures qui varient entre 250° et 425°C sous un courant d'air. Dans une seconde étape, le produit de grillage est traité par l'acide sulfurique, puis la solution obtenue subit l'électrolyse pour récupérer le cuivre.

II.2.2 Grillage sulfatant (sulfatation) (Schloen et Elkin 1950, 1954; Pascal 1961; Hyvarinen et al, 1984; Bayraktar et Garner, 1985; Hoffmann, 1989)

Le grillage sulfatant regroupe les deux étapes du grillage oxydant. L'acide sulfurique concentré, mélangé aux boues anodiques dans le four, agit à la fois en tant qu'oxydant et sulfatant du cuivre et du nickel selon les réactions suivantes :

Le sélénium, le tellure et l'argent peuvent également réagir avec l'acide sulfurique selon les réactions :

Le grillage à haute température permet donc la volatilisation du sélénium sous forme de S??O₂. Cette température ne doit pas dépasser 650°C afin d'éviter la décomposition du sulfate de cuivre. Le produit de grillage est ensuite lavé à l'eau pour éliminer les sulfates de cuivre et de nickel et une partie de Se, Te et Ag. L'argent peut être cémenté sélectivement sur le cuivre ; le sélénium et le tellure ont une cinétique de cémentation très lente et nécessitent un milieu très acide pour être précipités. Le sélénium métal est obtenu à partir de l'anhydride séléneux par oxydation par le dioxyde de soufre gazeux. Cette oxydation permet également de régénérer l'acide sulfurique :

- par fusion du résidu en présence de soude ou de carbonate de sodium mélangé ou non au nitrate de sodium. Ceci conduit à la formation d'une solution de tellurite de sodium qui est ensuite neutralisée avec l'acide sulfurique dilué, à pH=6 pour précipiter l'anhydride tellureux:

????2????O3(????) + H2SO4(????) = ????O2(s) + H2O + ????2SO4(????) (15)

- ou par lixiviation avec HCI. Cette opération posera toutefois des problèmes à l'aval du procédé de traitement car, d'une part HCI convertit l'argent en chlorure très peu soluble et difficile à récupérer. D'autre part, si le tellure hexavalent est présent, il peut oxyder HCI, et le chlore libéré solubilise l'or. La séparation de l'or et du tellure devient alors difficile.

Les boues décuivrées sont fondues en présence d'un mélange de soude et de silice. Les premières scories sont principalement silicatées, et contiennent des impuretés comme le fer, l'arsenic et l'antimoine. La masse fondue est ensuite oxydée par un courant d'air pour

volatiliser Se et Te sous forme d'anhydrides séléneux et tellureux. Le sélénium et le tellure restants dans les scories résiduelles se trouvent sous forme de sélénite et de tellurite de sodium, solubles dans l'eau. Ils sont alors lessivés par l'eau, filtrés, puis la solution est neutralisée par l'acide sulfurique à pH 6,2 pour précipiter l'acide tellureux, (réaction 16). Le filtrat est soumis à un courant de S02 pour précipiter le sélénium (réaction 17).

????2????O3(????) + H2??O4(????) = H2????O2(??) + H₂O + ????2??O4(????) (16)

Le grillage carbonaté est utilisé quand la teneur en tellure dans les boues n'est pas trop élevée. Il a lieu à des températures de 530 à 650°C, et consiste en une conversion du sélénium et du tellure en leurs formes hexavalentes non volatiles selon les réactions suivantes :

Le produit de grillage est lessivé par l'eau. Le Se (VI) passe en solution sous forme de sélénate de sodium (????₂????O₄). Le tellurate de sodium (????₂????O₄), étant insoluble dans l'eau, reste dans le résidu. La séparation du sélénate et tellurate de sodium se fait alors par une simple filtration. Le sélénium est récupéré à partir de la solution par deux méthodes :

- soit par cristallisation des sélénate et sélénite de sodium (????₂????O₃), qui consiste en une évaporation et un mélange avec du charbon de bois le réduisant en séléniure de sodium (????₂????) selon les réactions 20 et 21:

Le séléniure de sodium est ensuite lessivé par l'eau et oxydé par passage d'un courant d'air à travers la solution, pour précipiter le sélénium élémentaire et générer la soude :

- soit par réduction avec HCl de l'acide sélénique obtenu par conversion du sélénate de sodium par H₂??O₄ :

????2S????4(??) + H2S??4(????) = H2S????4(????) + ????2S??4(????) (23)

H2S????4(????) + ²HC??(????) = H2S????3(????) + H2?? + C??2(9) (24)

Le sélénium est précipité sous forme métal à partir de H₂S????₃par un courant de gaz sulfureux:

H2S????3(????) + 2 S??2(9) + H₂?? = S??(??) + 2 H2S??4(????) (25)

L'électrolyse est utilisée, pour récupérer les métaux précieux contenus dans les boues anodiques de cuivre, dans l'ultime étape de traitement à partir du bullion. (K. Elamari, 1993)

- La récupération de l'argent se fait classiquement de la manière suivante : le métal doré est coulé en anodes puis électrolysé pour le dépôt d'argent dans des cellules à électrodes verticales (procédé Moebius, Yanagida et Hosoda 1975), ou horizontales (procédé Thum-Balbach, Scloen et Elkin 1954). Dans ces deux procédés l'électrolyte support est l'acide nitrique.

- L'or est raffiné électrolytiquement par le procédé Wohlwill (Schloen et Elkin 1954 ; Yanagida et Hosoda 1975) où l'électrolyte support est l'acide chlorhydrique.

II.3 Traitement des boues anodiques à la raffinerie « Electrolytic Refining and Smelting Co., Australia (Schloen et Elkin 1954) »

Des boues anodiques d'origines diverses sont traités dans cette raffinerie. Elles sont soumises à :

? un grillage oxydant pendant un temps plus ou moins long selon leur composition et appliqué principalement pour éliminer le cuivre. Il est réalisé à des températures qui varient entre 250° et 425°C sous un courant d'air. Le cuivre passe sous forme d'oxyde, le sélénium et le tellure sont transformés en sélénite et tellurite. Une faible quantité de sélénium et d'arsenic est volatilisée.

? une lixiviation du produit de grillage par l'acide sulfurique pour éliminer le cuivre, puis la solution obtenue est renvoyée dans le cycle de l'électroaffinage. Les sélénites et tellurites, insolubles à l'attaque sulfurique, restent dans le résidu solide.

- des gaz qui seront traités pour récupérer leur contenu en Se et Te, - des boues cuprifères qui seront renvoyées à la fusion,

- et enfin un métal doré qui sera traité par électrolyse pour la récupération des métaux précieux.

PARTIE EXPERIMENTALE

CHAPITRE III MATERIEL ET PROCEDURE EXPERIMENTALE

Dans ce chapitre, nous allons présenter la procédure expérimentale ainsi que le matériel qui nous a permis de réaliser ce travail.

Les boues anodiques de cuivre qui font l'étude de notre travail, proviennent de la section Strippage des US. C'est une section d'électroaffinage pour la fabrication des feuilles amorces qui seront utilisées comme cathodes à la salle d'électrolyse du Cu.

Le prélèvement de l'échantillon à la section Strippage se fait de manière aléatoire. L'échantillon recueilli a subi un mélange manuel pour l'homogénéisation après le séchage à l'étuve à 60°C et la pulvérisation.

L'échantillonnage a été effectué par la méthode de quartage et cela pour soumettre des échantillons aux analyses chimique et minéralogique. Les étapes de la méthode de quartage sont :

? A l'aide d'une spatule, faire un tas de forme régulière et diviser le tas en quatre

? Combiner les deux quarts restants et répéter le procédé 3 fois jusqu' à l'obtention d'un échantillon de volume souhaité.

Avant d'entamer les tests de grillage et de lixiviation des boues anodiques des US, une étude préliminaire a été effectuée sur les échantillons pour déterminer leurs caractéristiques chimiques et minéralogiques. La connaissance de ces informations est nécessaire pour le choix des conditions de grillage et de lixiviation et doit permettre d'appréhender les mécanismes réactionnels de dissolution des éléments métalliques.

Les boues anodiques des US sont des produits granuleux ayant un taux d'humidité de 19%. L'échantillon prélevé aux US a été séché à l'étuve à 60°C, puis pulvérisé et enfin homogénéisé avant la caractérisation et les essais.

Les analyses chimiques ont été effectuées au Laboratoire Central de Panda (LCP) de la Gécamines/US par SAA pour les éléments Cu, Pb, Co, Ag, Au, Zn, Ni, Fe. Mais les éléments étudiés sont le cuivre et le plomb.

La spectrométrie d'absorption atomique (SAA) ne peut être dissociée de l'émission de flamme (EF) appelée aussi photométrie de flamme. La SAA et l'EF permettent de doser dans pratiquement toute sorte d'échantillon, un ou plusieurs éléments prédéfinis (métaux ou non métaux).

Dans les deux méthodes, les mesures sont effectuées sur des éléments à l'état d'atomes libres. Pour ce faire l'échantillon, est porté à une température de plusieurs milliers de degrés dans une flamme ; on obtient ainsi un gaz d'atomes libres.

- En absorption atomique, la concentration est déduite de la mesure de l'absorption de la lumière par les atomes de l'élément restés à l'état fondamental lorsqu'ils sont éclairés par une source lumineuse convenable (lampe a cathode creuse)

- En émission de flamme, au contraire, on mesure l'intensité des radiations émises par la fraction des atomes passées à l'état excité par simple effet thermique

L'analyse minéralogique a été effectuée au microscope binoculaire stéréoscopique de la marque Wild à EMT. Avec deux oculaires optiquement indépendants, cet appareil permet la perception stéréoscopique de l'échantillon par grossissement des images afin d'identifier les éléments et minéraux.

L'échantillon a subi un lavage à l'eau avant l'observation au microscope afin de permettre une bonne perception.

Le grillage oxydant a été étudié à pression atmosphérique en réacteur ouvert dans un four électrique à grillage. Les tests ont été menés sur un échantillon de boues anodiques séchées l'étuve à 60°C, pulvérisées et homogénéisées.

L'enceinte est amenée à la température de travail, puis on y introduit l'échantillon où il se produira la réaction d'oxydation.

L'influence de la durée du grillage oxydant sur les boues anodiques des U.S, a été étudiée dans les conditions opératoires suivantes : Température = 400°C ; Pression atmosphérique ; Temps de grillage = 1H ; 2H et 3H.

Figure 3 Four à grillage (Guy Munung) III.3.1.2 Mécanisme réactionnel probable (Mansour, 2013).

Le mécanisme réactionnel décrivant le comportement des boues anodiques lors du grillage oxydant est décrit de la manière ci-après. L'élément concerné est surtout le cuivre.

Les réactions (1) et (2) sont données selon Mansour (2013). Le cuivre n'est jamais en équilibre avec l'oxyde cuivrique(??????). Ainsi, cette dernière ne se forme que par conversion de l'oxyde cuivreux (????₂??).

Les tests de lixiviation se sont déroulés en réacteur ouvert à pression atmosphérique, à température constante de 60°C et avec un rapport solide : liquide de 1/12. (La masse de l'échantillon pour les tests est de 150g)

L'échantillon, initialement homogénéisé, est mis en contact avec la solution d'acide sulfurique sous une agitation suffisamment intense pour mettre tout le solide en suspension. La température de lixiviation (60°C) est obtenue par chauffage dans un bain-marie.

Les paramètres qui ont fait l'objet de l'étude sont : la concentration en acide sulfurique H₂????₄(1M, 2M et 3M) et le temps de conditionnement (1H, 2H et 3H) et le temps du grillage oxydant dans le cas des boues anodiques grillées (1H, 2H et 3H).

La séparation liquide-solide est réalisée par filtration classique sur papier filtre. L'échantillon initial, final et le filtrat sont analysés pour déterminer leurs teneurs en Cu, Pb dans les solides et leurs teneurs en ????²⁺, ????²⁺et H2????4 résiduel pour l'établissement des bilans matières.

Figure 5 Filtrat obtenu au test de lixiviation aux conditions opératoires : H2SO4 2M; S/L
1/12; Conditionnement 2H; T° 60°C; grillage oxydant 3H (Guy Munung)

La caractérisation des échantillons solides avant et après attaque par l'acide sulfurique et des solutions de lixiviation permet d'établir les mécanismes probables de dissolution des phases minérales. L'élément concerné est surtout le cuivre.

Les réactions chimiques qui peuvent avoir lieu lors de la lixiviation par l'acide sulfurique sont

CuO(??) + H2SO4(????) = CuSO4(????) + H₂O (4) Les réactions (3) et (4) sont données selon Elamari (1993).

CHAPITRE IV PRESENTATION ET ANALYSE DES RESULTATS

Les tests ont été réalisés pour récupérer le cuivre des boues anodiques des US par mise en solution après une caractérisation chimique et une caractérisation minéralogique de ces boues.

Les paramètres suivis sont : la concentration en acide sulfurique, le temps de conditionnement de la lixiviation et la durée du grillage oxydant.

La composition chimique des boues anodiques des US a été déterminée par le dosage des éléments les plus fréquemment rencontrés dans ce type de produits. Le tableau 2 en présente une composition chimique moyenne. Il met en évidence la forte teneur en cuivre, ce qui est normal vu l'origine de l'échantillon, et des teneurs très faibles en métaux précieux (Au et Ag) toujours dû à l'origine de l'échantillon. La teneur en plomb est aussi importante alors que le cobalt, le nickel, le zinc et les autres éléments constituent les éléments mineurs.

La particularité des boues anodiques des US est que les anodes solubles ne proviennent pas de la pyrométallurgie du cuivre (où on obtient le cuivre blister) mais plutôt de l'hydrométallurgie du cuivre. Ce sont les cathodes commerciales (d'une teneur en Cu de 99,98%) produites toujours aux US qui sont utilisés comme anodes solubles.

Elément	Teneur
Cu	54,01%
Pb	4,63%
Au	88ppm
Ag	0,91ppm
Co	0,14%
Ni	0,013%
Zn	0,042%
Fe	0,558%

L'analyse minéralogique a pour objectif de déterminer la façon dont sont associés les éléments contenus dans les boues anodiques. Ceci pourra servir dans la suite du travail à établir les relations entre les éléments et les phases minérales qui sont affectées ou non lors des opérations de grillage et de lixiviation. Ainsi, les éléments et minéraux présents dans l'échantillon des boues anodiques ont été identifiés par observation au microscope binoculaire stéréoscopique.

Les résultats des tests sont consignés dans le tableau 3 et illustrés à la figure 6.

Tableau 3 Résultats des tests de lixiviation des boues anodiques non grillées en fonction du

Temps (Heure)	Taux de dissolution (%)		Acidité libre
	Cu	Pb	?????????? (g/l)
1	8,02	28,79	176,4
2	8,66	27,50	174,44
3	8,98	23,61	151,9

Figure 6 Evolution du taux de dissolution du Cu et Pb en fonction du temps lors de la
lixiviation des boues anodiques non grillées.

L'analyse des résultats obtenus montrent qu'une variation du temps de conditionnement entre 1 heure et 3 heures n'affecte que très peu le taux de dissolution du cuivre.

Une durée de 1H est alors suffisante pour dissoudre le maximum de cuivre soluble et le plomb, notamment 8% Cu et 29% Pb.

On remarque que le taux de dissolution du Pb diminue avec le temps dans l'intervalle de temps considéré.

Les résultats des tests sont consignés dans le tableau 4 et illustrés à la figure 7.

Tableau 4 Résultats des tests de lixiviation des boues anodiques non grillées en fonction de la

Figure 7 Evolution du taux de dissolution du Cu et Pb en fonction de la concentration lors de
la lixiviation des boues anodiques non grillées.

Les résultats obtenus montrent que la variation de la concentration de ??₂????₄entre 1 et 3 M affecte très peu le taux de dissolution du cuivre, qui est en moyenne de 8,5%.

On remarque aussi que le taux de dissolution du Pb augmente à la concentration de 2 M (27,5 %) puis diminue à la concentration de 3 M (20,59 %).

L'examen de l'ensemble des résultats obtenus au cours de cette phase de l'étude montre que le taux de dissolution du cuivre dans les boues anodiques non grillées est très faible (8 à 9%). D'après les résultats, presque tout le cuivre soluble présent dans les boues anodiques a été mis en solution dans les conditions suivantes : Concentration de ??2????4 = 1 M ; Rapport S : L = 1/12 ; Température = 60°C ; Durée de l'attaque = 1H.

En effet, l'essai réalisé dans ces conditions a donné les résultats consignés dans le tableau ci-après, avec une perte en poids de l'échantillon initial de 15 %. On déduit de ces résultats que le résidu solide de lixiviation est devenu encore plus riche en Cu.

Tableau 5 Dissolution du Cu et Pb contenus dans les boues anodiques non grillées (H2SO4
1M; S/L 1/12; T° 60°C; Conditionnement 1H)

IV.3.2 Lixiviation des boues anodiques grillées pendant 1H IV.3.2.1 Effet du temps de conditionnement

Les résultats des tests sont consignés dans le tableau 6 et illustrés à la figure 8.

Tableau 6 Résultats des tests de lixiviation des boues anodiques grillées durant 1H en
fonction du temps

			?????????? g/l
	Cu	Pb
1	25,33	13,96	157,78
2	25,38	20,01	156,8
3	25,43	18,28	151,9

Figure 8 Evolution du taux de dissolution du Cu et Pb en fonction du temps lors de la
lixiviation des boues anodiques grillées durant 1H.

L'examen des résultats obtenus montrent qu'une variation du temps de conditionnement entre 1 heure et 3 heures n'affecte que très peu le taux de dissolution du cuivre comme dans le cas précèdent.

Une durée de 1H est alors suffisante pour dissoudre le maximum de cuivre soluble et le plomb, notamment 25% Cu et 13% Pb.

On remarque que le taux de dissolution du Pb augmente avec le temps dans l'intervalle de temps considéré puis diminue vers les 3H de conditionnement.

Les résultats des tests sont consignés dans le tableau 7 et illustrés à la figure 9.

Tableau 7 Résultats des tests de lixiviation des boues anodiques grillées durant 1H en fonction de la concentration

Figure 9 Evolution du taux de dissolution du Cu et Pb en fonction de la concentration lors de la lixiviation des boues anodiques grillées durant 1H.

L'examen des résultats obtenus montrent que la variation de la concentration de ??₂????₄entre 1 et 3 M affecte très peu le taux de dissolution du cuivre, qui est en moyenne de 24,5%.

On remarque aussi que le taux de dissolution du Pb augmente à la concentration de 2 M (20,01 %) puis diminue à la concentration de 3 M (13,86 %).

D'après les résultats obtenus au cours de cette phase de l'étude, le taux de dissolution du cuivre des boues anodiques grillées durant 1H a augmenté par rapport aux boues anodiques non grillées. Presque tout le cuivre soluble présent dans les boues anodiques grillées durant 1H a été mis en solution dans les conditions suivantes : Concentration de ??2????4 = 1 M ; Rapport S : L = 1/12 ; Température = 60°C ; Durée de l'attaque = 1H.

En effet, l'essai réalisé dans ces conditions a donné les résultats consignés dans le tableau ci-après, avec une perte en poids de l'échantillon initial de 23 %. On déduit de ce tableau que le résidu solide de lixiviation est toujours riche en Cu.

Tableau 8 Dissolution du Cu et Pb contenus dans les boues anodiques grillées durant 1H (H2SO4 1M; S/L 1/12; T° 60°C; Conditionnement 1H)

Ces tests ont porté sur l'étude de l'influence de l'acidité du milieu uniquement. D'après les tests précédents notamment sur la cinétique de lixiviation. Ils montrent qu'une variation du temps de conditionnement entre 1 heure et 3 heures n'affecte pas considérablement le taux de dissolution du cuivre.

IV.3.3.1 Lixiviation des boues anodiques grillées durant 2H Effet de la concentration en H2SO4

Les résultats des tests sont consignés dans le tableau 9 et illustrés à la figure 10.

Tableau 9 Résultats des tests de lixiviation des boues anodiques grillées durant 2H en fonction de la concentration

Figure 10 Evolution du taux de dissolution du Cu et Pb en fonction de la concentration lors de la lixiviation des boues anodiques grillées durant 2H.

IV.3.3.2 Lixiviation des boues anodiques grillées durant 3H Effet de la concentration en H2SO4

Les résultats des tests sont consignés dans le tableau 10 et illustrés à la figure 11.

Tableau 10 Résultats des tests de lixiviation des boues anodiques grillées durant 3H en fonction de la concentration

Figure 11 Evolution du taux de dissolution du Cu et Pb en fonction de la concentration lors de la lixiviation des boues anodiques grillées durant 3H.

IV.3.3.3 Résultats des tests sur les résidus solides de lixiviation des boues anodiques grillées durant 2H et 3H

Nous avons remarqué, lors de ces tests, la formation d'un précipité brun ainsi des cristaux bleus de sulfate de cuivre CuSO4. Nous pensons du précipité qu'il s'agit du sulfate de plomb PbSO₄.

Figure 12 Résidu solide au test de lixiviation des boues anodiques grillées durant 2H IV.3.3.4 Analyse des résultats

L'examen des résultats obtenus au cours de cette phase de l'étude, le taux de dissolution du cuivre est meilleur dans les conditions opératoires suivantes : Concentration de H2SO4 = 2 M ; Rapport S : L = 1/12 ; Température = 60°C ; Durée de l'attaque = 2H.

L'essai réalisé dans ces conditions a donné les résultats consignés dans le tableau ci-après, avec une perte en poids de l'échantillon initial de 55,3 %. On déduit de ce tableau que la teneur du cuivre dans le résidu solide de lixiviation a baissé.

Tableau 11 Dissolution du Cu et Pb contenus dans les boues anodiques grillées durant 3H
(H2SO4 2M; S/L 1/12; T° 60°C; Conditionnement 2H)

La formation du précipité de sulfate de plomb PbSO₄ ainsi que des cristaux bleus de sulfate de cuivre CuSO₄ expliquerait la baisse exponentielle de l'acidité des solutions de lixiviation comme le démontrent les tableaux 9 et 10.

Remarque : dans les solutions de lixiviation des essais (lixiviation des boues anodiques grillées durant 2H à 2M et 3M) qui ont vieilli, plus de 16h après l'essai avant de subir la filtration, on a observé une forte présence des cristaux de sulfate de cuivre CuSO₄ et du précipité de sulfate de plomb PbSO₄.

La lixiviation des boues anodiques des U.S en milieu acide sulfurique dilué dépend énormément des conditions opératoires et des phases minérales présentes.

La lixiviation des boues anodiques non grillées présente un résidu final de lixiviation représentant environ 85% du produit initial et se compose de 57,67% Cu et 4,72% Pb. Il se retrouve donc encore plus enrichi en cuivre. Le taux de dissolution de Cu ne dépasse pas 9% et celui du Pb ne dépasse pas 29%, le cuivre métallique est difficilement soluble dans ces conditions de lixiviation. La dissolution de l'élément cuivre contenu dans les boues anodiques des U.S nécessiterait un grillage oxydant pour transformer le cuivre métallique Cu^° en oxyde cuivrique CuO qui, lui est soluble en milieu acide sulfurique.

En effet, la lixiviation des boues anodiques des U.S ayant subi un grillage oxydant a permis de dissoudre une quantité assez importante de cuivre et cela en fonction du temps de grillage. Cependant le taux de dissolution du plomb a drastiquement chuté. Pour les boues anodiques ayant subi un grillage oxydant d'1H, le taux de dissolution est en moyenne de 24 % pour le cuivre et celui du plomb est très variable allant de 6 à 20% ; pour les boues anodiques ayant subi un grillage oxydant de 2H, le taux de dissolution ne dépasse pas 69 % pour le cuivre et celui du plomb est de 1,15% et pour les boues anodiques ayant subi un grillage oxydant de 3H, le taux de dissolution du cuivre a atteint 75 % et celui du plomb 1,74 %.

CONCLUSION

La caractérisation des boues anodiques des US, montre que ces produits, qui contiennent en moyenne 54,01% Cu ; 4,63% Pb ; 88ppm Au ; 0,91ppm Ag ; 0,14% Co ; 0,013% Ni ; 0,042% Zn et 0,558% Fe, ont une forte teneur en Cu (54,01%). Le cuivre contenu dans ces boues se présente sous forme métallique, d'où sa récupération par lixiviation dépend énormément des conditions opératoires, notamment l'oxydation du cuivre.

Le traitement de ces boues a montré qu'en milieu acide sulfurique 2M, à la température de 60°C et précédé d'un grillage oxydant de 3H, un taux de dissolution du cuivre de 75,3%. Le résidu solide de lixiviation représentant 44,7% du solide initial, titre 27,6% Cu et 11,62% Pb.

Au terme de cette étude, il apparaît donc que la voie proposée (la lixiviation par l'acide sulfurique des boues anodiques ayant subi un grillage oxydant) pour le traitement des boues anodiques, permet bien de recycler le cuivre.

Il reste alors à déterminer les conditions opératoires optimales pour le grillage oxydant afin d'améliorer le taux de dissolution du cuivre lors de la lixiviation.