Quels sont les procédés permettant d’éliminer le cyanure de sodium des résidus d’or ?

Introduction

Dans l'industrie minière aurifère, le cyanure est largement utilisé lors de l'extraction en raison de son efficacité à dissoudre l'or des minerais. Cependant, sa présence dans les résidus miniers pose des risques environnementaux et sanitaires importants. Par conséquent, le développement et la mise en œuvre de procédés efficaces d'élimination du cyanure sont primordiaux. Cet article explore différents procédés d'élimination du cyanure utilisés pour le traitement des résidus aurifères , afin de fournir une compréhension globale des techniques disponibles.

Méthode de chloration alcaline

Principe

La chloration alcaline est l'un des procédés les plus couramment utilisés pour l'élimination du cyanure. Ce procédé consiste à ajouter des oxydants chlorés à la boue de résidus miniers en milieu alcalin. Le chlore réagit avec les ions cyanure (CN⁻) pour former des produits moins toxiques. La réaction se déroule en deux étapes principales. Dans un premier temps, le cyanure est oxydé en cyanate (CNO⁻), puis dans un second temps, le cyanate se décompose en diazote, dioxyde de carbone et autres substances inoffensives.

Avantages

• Haute efficacité : Il permet de réduire efficacement les fortes concentrations de cyanure dans les résidus aurifères afin de respecter les limites réglementaires de rejet.

• Largement applicable : Convient à une large gamme de résidus miniers présentant différentes concentrations et compositions de cyanure.

• Technologie éprouvée : Le procédé est bien compris et son application bénéficie d'une vaste expérience industrielle.

Désavantages

• Réactifs corrosifs : Les oxydants à base de chlore peuvent corroder les équipements, ce qui entraîne des coûts de maintenance plus élevés et une durée de vie plus courte des équipements.

• Sous-produits toxiques : Au cours de la réaction, il existe un risque de génération de sous-produits toxiques tels que le chlore gazeux si le processus n'est pas correctement contrôlé.

• Consommation élevée de produits chimiques : Nécessite une quantité relativement importante d'oxydants à base de chlore, ce qui peut augmenter les coûts d'exploitation.

Étude de Cas

Une mine d'or a utilisé la méthode de chloration alcaline pour traiter ses résidus contenant du cyanure. En contrôlant soigneusement le pH des boues de résidus à environ 10-11 et en ajoutant une quantité appropriée de poudre de blanchiment (un oxydant courant à base de chlore), la teneur totale en cyanure des résidus a été réduite d'une concentration initiale de 200 mg/L à moins de 0.1 mg/L après traitement. Les résidus traités étaient conformes aux normes environnementales locales en matière de rejets.

Procédé INCO (Procédé dioxyde de soufre-air)

Principe

Le procédé INCO, également appelé procédé dioxyde de soufre-air, est une autre technologie importante d'élimination du cyanure. Dans ce procédé, du dioxyde de soufre et de l'air sont introduits dans les boues de résidus en présence d'un catalyseur au cuivre. Le dioxyde de soufre est oxydé en sulfate, et l'oxygène de l'air contribue à l'oxydation du cyanure. Le catalyseur au cuivre accélère la réaction, transformant le cyanure en dioxyde de carbone, en azote et en d'autres substances.

Avantages

• Consommation de produits chimiques réduite : Comparée à d'autres méthodes, elle nécessite moins de produits chimiques car elle utilise l'air comme source d'oxydant.

• Réduction des sous-produits toxiques : Génère moins de sous-produits toxiques que la chloration alcaline, ce qui en fait une option plus respectueuse de l'environnement.

• Rentable : Peut être rentable pour les opérations à grande échelle en raison du coût relativement faible du dioxyde de soufre et de l'air.

Désavantages

• Exigences relatives au catalyseur : L’utilisation d’un catalyseur au cuivre complexifie le procédé. Ce catalyseur doit être entretenu et surveillé avec soin, et sa perte ou sa désactivation peut affecter l’efficacité du procédé.

• Sensibilité au pH : Le procédé est sensible au pH de la boue de résidus. Des conditions de pH optimales doivent être maintenues pour une élimination efficace du cyanure, généralement entre 8 et 9.

• Vitesse de réaction plus lente : La vitesse de réaction est relativement plus lente que celle de certains autres procédés d'oxydation, qui peuvent nécessiter des réacteurs plus grands et des temps de séjour plus longs.

Étude de Cas

Une exploitation minière d'or à grande échelle a mis en œuvre le procédé INCO. Grâce à l'installation d'un système de réaction dédié à l'introduction de dioxyde de soufre et d'air, et au contrôle rigoureux du dosage du catalyseur au cuivre, elle a pu réduire la concentration de cyanure dans ses résidus de 150 mg/L à moins de 50 mg/L. Cette mesure répondait aux exigences de l'industrie en matière de teneur en cyanure dissociable dans les acides faibles (WAD) pour l'élimination des résidus.

Méthodes de traitement biologique

Principe

Le traitement biologique des résidus d'or contenant du cyanure fait appel à des micro-organismes tels que des bactéries et des champignons. Ces micro-organismes peuvent métaboliser le cyanure comme source d'azote ou de carbone. Par exemple, certaines bactéries peuvent convertir le cyanure en ammoniac par des réactions enzymatiques. Le processus global consiste en une série complexe de réactions biochimiques au cours desquelles les micro-organismes décomposent la molécule de cyanure dans des conditions environnementales spécifiques, telles que la température, le pH et la disponibilité des nutriments.

Avantages

• Respectueux de l'environnement : Le traitement biologique est une option plus durable car il n'introduit pas de produits chimiques nocifs supplémentaires dans l'environnement.

• Faible coût : Une fois la culture microbienne établie, les coûts d'exploitation peuvent être relativement faibles car les micro-organismes peuvent s'auto-répliquer et utiliser les nutriments naturels.

• Traitement sélectif : Certains micro-organismes peuvent cibler sélectivement le cyanure, laissant intacts d'autres minéraux précieux présents dans les résidus miniers.

Désavantages

• Procédés lents : Les procédés biologiques ont généralement des vitesses de réaction plus lentes que les méthodes d’oxydation chimique. Cela peut nécessiter des bioréacteurs de grande taille et des temps de traitement longs.

• Sensibilité aux conditions environnementales : Les micro-organismes sont très sensibles aux variations de température, de pH et à la présence d’autres substances toxiques dans les résidus miniers. Même de légères variations peuvent perturber leur activité et réduire l’efficacité de l’élimination du cyanure.

• Complexité du démarrage : L’établissement d’une culture microbienne stable et efficace pour la dégradation du cyanure peut s’avérer complexe. Il nécessite une sélection rigoureuse et une acclimatation adaptée des micro-organismes.

Étude de Cas

Une mine d'or a expérimenté un système de traitement biologique. Un bioréacteur spécialement conçu, rempli d'un consortium de bactéries dégradant le cyanure, a été utilisé. Après une exploitation à long terme et une optimisation continue des conditions environnementales du bioréacteur, la concentration en cyanure des résidus a été réduite de 80 mg/L à environ 10 mg/L. Cependant, ce procédé a nécessité plusieurs mois de démarrage et d'ajustements pour atteindre des performances stables.

Procédé de lavage et de décapage des résidus (WPS)

Principe

Le procédé WPS comprend deux étapes principales : le lavage des boues de résidus et le stripping du cyanure en bassin ou en cuve. Lors de l'étape de lavage, des épaississeurs à haut débit à contre-courant sont utilisés pour laver les boues de résidus. Cela permet d'éliminer une quantité importante de solution contenant du cyanure. Le trop-plein de l'épaississeur, qui contient du cyanure, est ensuite soumis au stripping en bassin ou en cuve. Lors de ce stripping, la solution riche en cyanure est exposée à l'air ou à d'autres agents de stripping. Le cyanure, sous forme de gaz cyanhydrique, est extrait de la solution et peut être récupéré ou traité ultérieurement. L'eau strippée peut être recyclée vers l'étape de lavage, ce qui contribue à la gestion du bilan hydrique.

Avantages

• Récupération des ressources : Le procédé permet la récupération du cyanure, qui peut être recyclé dans le processus de lixiviation, réduisant ainsi la consommation globale de cyanure dans la mine.

• Gestion de l'eau : Le recyclage des eaux de traitement contribue à la gestion du bilan hydrique dans l'exploitation minière, réduisant ainsi les besoins en eau douce et minimisant les rejets d'eaux usées.

• Utilisation des infrastructures existantes : Le procédé WPS peut souvent utiliser les infrastructures existantes de l'usine telles que les épaississeurs et les bassins d'eau de traitement, réduisant ainsi le besoin d'investissements importants.

Désavantages

• Complexité de l'opération : Le processus comporte plusieurs étapes et nécessite un contrôle rigoureux des paramètres tels que l'efficacité du lavage, le taux de décapage et les taux de recyclage de l'eau.

• Efficacité de la récupération du cyanure : L'efficacité de la récupération du cyanure peut être affectée par des facteurs tels que la concentration initiale de cyanure dans les résidus, la qualité des opérations de lavage et de décapage, et la présence d'autres substances interférentes.

• Odeurs et risques pour la sécurité : Le procédé de décapage peut dégager du cyanure d’hydrogène, un gaz à l’odeur forte et hautement toxique. Des mesures de sécurité appropriées doivent être mises en œuvre afin de prévenir les fuites de gaz et d’assurer la sécurité des travailleurs.

Étude de Cas

Une société minière aurifère a mis en œuvre le procédé WPS. En modernisant ses épaississeurs existants pour un lavage amélioré et en construisant un bassin couvert pour le décapage du cyanure, elle a pu atteindre un taux de récupération du cyanure allant jusqu'à 70 %. Le cyanure récupéré a été recyclé avec succès vers le circuit de lixiviation, réduisant ainsi considérablement ses coûts d'achat de cyanure.

Conclusion

L'élimination du cyanure des résidus aurifères est essentielle à la protection de l'environnement et à la durabilité des pratiques minières. Chacun des procédés d'élimination du cyanure présentés, notamment la chloration alcaline, le procédé INCO, le traitement biologique et le procédé WPS, présente des avantages et des inconvénients spécifiques. Le choix du procédé le plus adapté dépend de divers facteurs, tels que la concentration initiale en cyanure des résidus, leur composition, les infrastructures disponibles et l'analyse coûts-avantages. Dans de nombreux cas, une combinaison de ces procédés peut être nécessaire pour obtenir l'élimination du cyanure la plus efficace et la plus rentable. Alors que l'industrie minière fait l'objet d'une surveillance environnementale croissante, la recherche et le développement continus dans les technologies d'élimination du cyanure seront essentiels pour garantir un avenir plus propre et plus durable.