Extraction d'or par cyanuration : une plongée en profondeur dans le processus de cyanuration par agitation

Dans le domaine de l'extraction de l'or, la cyanuration occupe une place prépondérante depuis plus d'un siècle. Depuis son apparition en 1887 pour l'extraction des minerais d'or et d'argent, cette méthode n'a cessé d'évoluer, devenant l'une des techniques les plus utilisées grâce à son taux de récupération élevé, son adaptabilité à divers types de minerais et sa faisabilité pour la production locale.

1. Comprendre la cyanuration dans l'extraction de l'or

La cyanuration est un procédé chimique qui exploite la capacité des ions cyanure à former des complexes solubles avec l'or. En présence d'oxygène et d'eau, les ions cyanure réagissent avec les atomes d'or. Cette réaction conduit à la formation d'un composé soluble où l'or est lié aux ions cyanure, ce qui permet à l'or de se dissoudre dans la solution. Bien que ce procédé soit très efficace pour l'extraction de l'or, il soulève également d'importantes préoccupations environnementales et sanitaires, le cyanure étant une substance toxique.

2. Types de méthodes de cyanuration

Les méthodes de cyanuration peuvent être classées en deux grandes catégories : la cyanuration par agitation et la cyanuration par percolation.

• Cyanuration par agitation : Cette méthode est principalement utilisée pour le traitement des concentrés d’or issus de la flottation ou dans le cadre de la cyanuration de toutes les boues. Elle consiste à mélanger vigoureusement la pulpe de minerai avec la solution de cyanure. Ce faisant, elle assure un contact maximal entre les particules aurifères du minerai et les ions cyanure, facilitant ainsi l’extraction de l’or.

• Cyanuration par percolation : Adaptée aux minerais aurifères à faible teneur, la cyanuration par percolation consiste à laisser la solution de cyanure s’infiltrer à travers un lit de minerai. Cette méthode consomme moins d’énergie que la cyanuration par agitation. Cependant, son application est limitée aux minerais présentant une bonne perméabilité, permettant une circulation aisée de la solution de cyanure.

3. Procédé d'extraction d'or par cyanuration par agitation

Le procédé d'extraction d'or par cyanuration sous agitation comprend deux sous-procédés principaux : le procédé de cyanuration avec remplacement du zinc et le procédé de cyanuration par suspension de carbone non filtrée.

3.1 Cyanuration - Procédé de remplacement du zinc (méthodes CCD et CCF)

• Préparation de la matière première pour la lixiviation : La première étape consiste à préparer le minerai pour le processus de lixiviation. Cela implique souvent de concasser le minerai en petits morceaux, puis de le broyer finement. Dans certains cas, un prétraitement est également effectué afin de rendre les particules d'or plus accessibles. L'objectif est de créer une pulpe dont la granulométrie est optimale, ce qui favorise une meilleure interaction entre le minerai et la solution de cyanure.

• Lixiviation par cyanuration et agitation : La pulpe de minerai préparée est ensuite transférée dans des cuves d’agitation où une solution de cyanure est ajoutée. Ces cuves sont équipées d’agitateurs qui assurent un mélange homogène de la pulpe et de la solution de cyanure. L’oxygène est introduit dans les cuves, soit par aération, soit par ajout d’agents oxydants. Cet oxygène favorise la réaction chimique qui dissout l’or dans la solution de cyanure.

• Lavage à contre-courant pour la séparation solide-liquide : Après la lixiviation, la suspension obtenue se compose de résidus solides et d’une phase liquide, appelée solution enrichie, contenant de l’or dissous. Pour séparer ces deux composants, on utilise une série d’épaississeurs ou de filtres dans un système de lavage à contre-courant. Des méthodes comme la décantation continue à contre-courant (CCD) ou la filtration continue à contre-courant (CCF) sont employées afin de récupérer un maximum de solution aurifère tout en minimisant les pertes d’or avec les résidus solides.

• Purification et désoxydation du liquide de lixiviation : La solution enrichie obtenue après la séparation solide-liquide peut contenir des impuretés et de l’oxygène dissous. Des procédures de purification sont mises en œuvre pour éliminer les matières en suspension et autres contaminants susceptibles de perturber le processus de récupération de l’or. La désoxydation est tout aussi importante car l’oxygène peut provoquer la réoxydation du composé or-cyanure, réduisant ainsi l’efficacité du processus de remplacement du zinc qui suit.

• Remplacement et décapage par de la poudre de zinc (soie de zinc) : De la poudre de zinc, ou soie de zinc, est ajoutée à la solution riche purifiée et désoxydée. Le zinc étant plus réactif que l’or, il déplace ce dernier du composé formé lors de la lixiviation. Il en résulte la formation d’un précipité solide contenant de l’or et du zinc, communément appelé boue aurifère. Après la réaction de remplacement, la boue aurifère est généralement traitée avec une solution acide afin d’éliminer tout excès de zinc et autres impuretés.

• Fusion des lingots : La dernière étape du procédé de cyanuration-substitution du zinc consiste à fondre la boue aurifère pour produire des lingots d’or pur. La boue aurifère est fondue à haute température dans un four, puis, grâce à une série d’étapes d’affinage, les impuretés restantes sont éliminées, ce qui permet d’obtenir des lingots d’or de haute pureté.

3.2 Procédé de cyanuration non filtrée (méthodes CIP et CIL)

• Préparation du minerai pour la lixiviation : Similaire au procédé de cyanuration-substitution du zinc, la première étape consiste à préparer le minerai pour la lixiviation. Cela implique de réduire le minerai à une granulométrie appropriée par concassage et broyage.

• Lixiviation par agitation et adsorption sur charbon actif à contre-courant : Dans la méthode CIP (Carbon-in-Pulp), la lixiviation au cyanure se déroule d'abord dans une série de cuves d'agitation. Une fois l'or dissous, du charbon actif est ajouté à la pulpe. Ce dernier présente une forte affinité pour le complexe or-cyanure et adsorbe l'or dissous à sa surface. Dans la méthode CIL (Carbon-in-Leach), le charbon actif est ajouté simultanément à la solution de cyanure dans la cuve de lixiviation, de sorte que les processus de lixiviation et d'adsorption se déroulent simultanément. Dans les deux méthodes (CIP et CIL), un flux à contre-courant de charbon et de pulpe est maintenu afin de maximiser la quantité d'or adsorbée par le charbon.

• Désorption du charbon chargé en or : Après l’adsorption, le charbon chargé en or doit être séparé de la pulpe. L’or est ensuite extrait du charbon à l’aide d’une solution chaude de soude caustique et de cyanure. Cette solution rompt la liaison entre le composé or-cyanure et le charbon, libérant ainsi l’or dans la solution.

• Électrolyse : La solution riche en or obtenue par désorption est soumise à une électrolyse. Lors de ce procédé, un courant électrique traverse la solution, ce qui provoque la réduction des ions or et leur dépôt sur une cathode. Il en résulte un dépôt solide d'or qui peut être affiné ultérieurement.

• Lingots de fusion : L’or obtenu par électrolyse est relativement pur, mais peut encore contenir des impuretés. La fusion permet de purifier davantage l’or et de le couler en lingots de la pureté souhaitée.

• Régénération du charbon actif : Après désorption de l’or, le charbon actif usé peut être régénéré et réutilisé. Ce procédé consiste à soumettre le charbon à un traitement à haute température afin d’éliminer les impuretés adsorbées et de restaurer sa capacité d’adsorption de l’or.

4. Comparaison des processus CIP et CIL

• Durée du procédé : En général, le procédé CIP est plus long que le procédé CIL. En effet, en CIP, la lixiviation et l’adsorption sont des opérations distinctes. En CIL, la lixiviation et l’adsorption se déroulant simultanément, le procédé complet est plus court. Cependant, le procédé CIL exige un contrôle plus complexe, car les deux processus sont simultanés.

• Gestion du carbone et des boues : Dans le procédé CIL, le volume de carbone en circulation est plus important et sa concentration dans les boues est plus faible qu’en CIP. Par conséquent, le volume de boues à transporter pour le transfert de carbone est généralement plusieurs fois supérieur en CIL (environ quatre fois plus). Ceci influe sur le dimensionnement des équipements et la consommation d’énergie.

• Stock de métal et teneur en or en solution : Lors du procédé CIP, une quantité importante de métal reste dans le système (stock de métal), et ce métal est réparti de manière relativement homogène entre le charbon actif et la solution. Dans le procédé CIL, la majeure partie du métal est adsorbée sur le charbon actif. De plus, la concentration d'or en solution est plus élevée dans le procédé CIL que dans le procédé CIP. Ceci s'explique par le fait que, dans le procédé CIL, l'or est continuellement adsorbé lors de sa lixiviation, ce qui reconstitue la concentration d'or dissous dans la solution. En revanche, le procédé CIP est un processus d'adsorption en une seule étape, avec un reconstitution limitée de la concentration d'or dissous.

5. Considérations environnementales et de sécurité

Malgré son efficacité, la cyanuration, en particulier la cyanuration par agitation, présente des risques importants pour l'environnement et la sécurité. Le cyanure est hautement toxique, et toute fuite ou manipulation inappropriée peut entraîner une grave pollution environnementale et constituer une menace pour la santé humaine. Pour faire face à ces risques, les exploitations aurifères appliquent des protocoles de sécurité stricts. Ceux-ci incluent le stockage et la manipulation appropriés du cyanure, l'installation de systèmes de confinement pour prévenir les fuites et le traitement des eaux usées contenant du cyanure. De plus, des recherches sont en cours pour développer des agents de lixiviation alternatifs, moins toxiques, pour remplacer le cyanure dans l'extraction de l'or.

6. Conclusion

La cyanuration par agitation joue un rôle essentiel dans l'industrie minière aurifère moderne, permettant une extraction à haut débit de l'or à partir de divers types de minerais. Les deux principaux sous-procédés, la cyanuration par remplacement du zinc et la cyanuration par boue de charbon non filtrée, ont chacun leurs avantages et sont choisis en fonction de facteurs tels que les propriétés du minerai, l'échelle d'exploitation et la viabilité économique. Cependant, l'industrie doit continuer à relever les défis environnementaux et de sécurité liés à l'utilisation du cyanure afin d'assurer un avenir durable à l'extraction de l'or.