Comparaison entre la lixiviation atmosphérique et la lixiviation sous pression dans le processus de cyanuration des mines d'or

1. Introduction

La cyanuration est un procédé largement utilisé pour l'extraction de l'or à partir des minerais. Parmi ses différents modes opératoires, la lixiviation atmosphérique et la lixiviation sous pression sont deux méthodes importantes. Comprendre leurs différences est essentiel pour optimiser le processus d'extraction de l'or, améliorer son efficacité et réduire les coûts. Cet article propose une comparaison détaillée de la lixiviation atmosphérique et de la lixiviation sous pression dans le cadre du procédé de cyanuration des mines d'or.

2. Principe de la lixiviation par cyanuration

La lixiviation par cyanuration repose sur la réaction de l'or avec le cyanure en présence d'oxygène. L'équation chimique générale est la suivante :

4Au + 8CN⁻+ O₂ + 2H₂O → 4[Au(CN)₂]⁻+ 4OH⁻

Lors de cette réaction, l'or forme des complexes or-cyanure solubles, qui peuvent être séparés et récupérés. Que ce soit par lixiviation atmosphérique ou sous pression, le principe de base de la réaction reste le même. Cependant, les conditions et la cinétique de la réaction sont affectées par le facteur de pression.

3. Comparaison de l'efficacité de lixiviation

3.1 Lixiviation atmosphérique

La lixiviation atmosphérique s'effectue généralement à température et pression ambiantes. Pour certains minerais d'or relativement simples, comme ceux contenant une forte proportion d'or de broyage libre, la lixiviation atmosphérique peut donner de bons résultats. Cependant, pour les minerais complexes contenant une grande quantité de minéraux sulfurés ou d'autres composants réfractaires, l'efficacité de la lixiviation atmosphérique est souvent limitée. La lenteur et l'incomplétude de la réaction peuvent entraîner un taux de lixiviation de l'or plus faible. Par exemple, pour les minerais d'or contenant de la pyrite, le soufre de la pyrite peut réagir avec l'oxygène et le cyanure lors de la lixiviation atmosphérique, consommant ainsi l'oxygène et le cyanure, inhibant ainsi la dissolution de l'or. En général, le taux de lixiviation de l'or par lixiviation atmosphérique est d'environ 60 à 85 % pour les minerais courants.

3.2 Lixiviation sous pression

La lixiviation sous pression, quant à elle, est réalisée sous pression élevée. Cette augmentation peut accroître significativement la solubilité de l'oxygène dans la solution de lixiviation. Selon la loi de Henry, une pression plus élevée entraîne une pression partielle d'oxygène plus élevée, ce qui augmente la concentration d'oxygène dissous dans la solution. Cette concentration élevée en oxygène dissous peut accélérer l'oxydation de l'or et la formation de complexes or-cyanure. Pour les minerais d'or réfractaires, la lixiviation sous pression peut briser les structures réfractaires des minéraux sulfurés, exposant ainsi davantage d'or à la solution de lixiviation. Le taux de lixiviation de l'or peut ainsi être considérablement amélioré. Des recherches montrent que pour certains minerais d'or réfractaires, le taux de lixiviation de l'or par lixiviation sous pression peut atteindre plus de 90 %, voire 95 % dans des conditions optimales.

4. Comparaison des conditions de réaction

Température 4.1

• Lixiviation atmosphérique : Elle se déroule généralement à température ambiante ou à une température proche, typiquement autour de 25 °C. La réaction n’étant pas favorisée par une température élevée, la consommation d’énergie pour le chauffage est relativement faible. Cependant, cette basse température implique également une vitesse de réaction relativement lente.

• Lixiviation sous pression : Elle nécessite généralement une température élevée, habituellement comprise entre 80 et 150 °C. Une température plus élevée peut accélérer la réaction chimique, mais elle requiert également un apport d’énergie supplémentaire pour chauffer le système de lixiviation.

4.2 Concentration en cyanure

• Lixiviation atmosphérique : La concentration de cyanure dans la solution de lixiviation est généralement comprise entre 0.02 % et 0.1 %. Pour les minerais à forte teneur en impuretés, une concentration de cyanure relativement plus élevée peut être nécessaire pour garantir l’efficacité de la lixiviation, mais cela augmentera les coûts et les risques environnementaux.

• Lixiviation sous pression : Grâce à l’accélération de la cinétique de réaction sous pression, la concentration de cyanure requise peut être relativement plus faible, généralement de l’ordre de 0.01 % à 0.05 %. Ceci permet non seulement de réduire la consommation de cyanure, mais aussi l’impact environnemental lié aux résidus de cyanure.

5. Comparaison des besoins et des coûts en matière d'équipement

5.1 Exigences en matière d'équipement

• Lixiviation atmosphérique : L’équipement de lixiviation atmosphérique est relativement simple. Il comprend principalement des cuves de lixiviation, des agitateurs et des dispositifs d’aération. Les cuves de lixiviation ne nécessitant pas de haute pression, leurs matériaux et leur coût de fabrication sont relativement faibles. Les agitateurs assurent un mélange homogène de la pulpe de minerai, de la solution de cyanure et de l’oxygène ; leurs exigences en matière de puissance et de résistance à la corrosion ne sont pas extrêmement élevées.

• Lixiviation sous pression : La lixiviation sous pression nécessite un équipement spécial résistant à la pression, tel qu’un autoclave. Ce dernier doit être fabriqué en alliage à haute résistance pour supporter les environnements de haute pression et de haute température. De plus, il est équipé de systèmes complexes de contrôle de la pression et de la température, ainsi que de systèmes de sécurité. La conception et la fabrication de cet équipement sont plus complexes et requièrent des compétences techniques pointues.

5.2 Coûts

• Lixiviation atmosphérique : Le coût d’investissement initial pour un équipement de lixiviation atmosphérique est relativement faible. Cependant, en raison de son efficacité de lixiviation relativement faible et de sa durée longue, les coûts d’exploitation (main-d’œuvre, consommation d’énergie pour l’agitation prolongée et consommation de cyanure) peuvent s’avérer relativement élevés à long terme.

• Lixiviation sous pression : L’investissement initial dans les équipements de lixiviation sous pression est beaucoup plus élevé en raison du coût important des autoclaves résistants à la pression et des systèmes de contrôle complexes. Cependant, compte tenu de son efficacité de lixiviation élevée et de sa durée courte, le coût d’exploitation global, en termes de capacité de production et d’utilisation des ressources, peut s’avérer plus compétitif pour le traitement à grande échelle des minerais réfractaires.

6. Impact environnemental

6.1 Résidus de cyanure

• Lixiviation atmosphérique : Comme mentionné précédemment, la lixiviation atmosphérique peut nécessiter une concentration de cyanure relativement plus élevée, ce qui peut entraîner une plus grande quantité de résidus de cyanure dans les résidus miniers. Le cyanure est extrêmement toxique et un traitement inadéquat des résidus miniers qui en contiennent peut constituer une grave menace pour l’environnement et la santé humaine.

• Lixiviation sous pression : La lixiviation sous pression, grâce à une consommation de cyanure réduite, génère relativement moins de résidus de cyanure dans les résidus miniers. Ceci diminue, dans une certaine mesure, le risque environnemental lié à la pollution au cyanure.

6.2 Consommation d'énergie et émissions

• Lixiviation atmosphérique : Bien que le chauffage de ce procédé soit peu énergivore, son fonctionnement prolongé, nécessaire à l’obtention de résultats de lixiviation satisfaisants, peut engendrer une forte consommation d’énergie électrique pour l’agitation et l’aération. Par ailleurs, un contrôle insuffisant de l’aération peut entraîner le rejet de gaz nocifs issus de la réaction.

• Lixiviation sous pression : Le fonctionnement à haute température et haute pression de la lixiviation sous pression exige une consommation d’énergie importante pour le chauffage et le maintien de la pression. Cependant, son rendement élevé permet, pour une même production d’or, une consommation d’énergie globale par unité d’or comparable, voire inférieure, à celle de la lixiviation atmosphérique, compte tenu de la capacité de production supérieure. En matière d’émissions, une étanchéité optimale du système de pression permet un meilleur contrôle du rejet de gaz nocifs.

7. Conclusion

En résumé, la lixiviation atmosphérique et la lixiviation sous pression dans le procédé de cyanuration des mines d'or présentent chacune leurs propres caractéristiques. La lixiviation atmosphérique convient aux minerais d'or simples nécessitant un faible investissement initial en équipements, mais son efficacité est limitée pour les minerais complexes. La lixiviation sous pression, en revanche, présente de grands avantages pour le traitement des minerais d'or réfractaires, avec une efficacité de lixiviation élevée, une consommation de cyanure plus faible et un impact environnemental relativement moindre en termes de résidus de cyanure. Cependant, elle nécessite des équipements coûteux et une exploitation et une maintenance plus complexes. Lors du choix d'une méthode de lixiviation, les entreprises minières doivent prendre en compte de manière exhaustive des facteurs tels que les propriétés du minerai, l'échelle de production, le budget d'investissement et les exigences environnementales afin de prendre la décision la plus appropriée.