février 2012

Un éclair de génie

Essai de la flottation instantanée à l'usine Paracatu de Kinross Gold

Par Eavan Moore

La mine Paracatu de Kinross Gold à Minas Gerais, au Brésil, avait prévu au budget une récupération de l'or de 80 pour cent dans sa deuxième usine de concentration après l'avoir mi en service en 2008. L'opération avait plafonné entre 77 et 79 pour cent. En 2009, la mine a fait appel à Blue Coast Metallurgy pour faire l'audit de l'usine. « Ils nous ont approchés pour aller là-bas et vraiment les aider à comprendre pourquoi la récupération de l'or était inférieure aux projections, » dit Chris Martin, métallurgiste principal chez Blue Coast.

Le broyage excessif entraîne des pertes

À l'origine le schéma de traitement de l'usine commençait par un broyeur semi-autogène qui alimentait ensuite deux circuits de broyeurs à boulets parallèles. Avant l'entrée de la matière dans chaque broyeur à boulets, elle passait dans un ensemble de séparateurs hydrocyclones qui détournaient les particules plus fines pour la récupération par un système de flottation et de lixiviation au cyanure traditionnel. La matière plus grossière restante était broyée dans les broyeurs à boulets et envoyée à un bac à pistonnage pour la récupération. Tout ce qui n'était pas récupéré par le bac à pistonnage était renvoyé au circuit d'hydrocyclone et de broyeur à boulets.

Afin de réaliser l'évaluation, le personnel de Blue Coast et l'équipe métallurgique de Paracatu ont prélevé des échantillons de trois jours différents à 24 endroits dans l'usine. « Avec des échantillons de tous les flux, nous pouvons dessiner un portait du fonctionnement de l'usine à n'importe quel moment donné, » explique M. Martin. L'équipe de Blue Coast a fait l'essai de la matière selon la masse et a découvert une haute teneur en or dans les fractions de taille moyenne de +38 et de +75 microns. Toutefois, celles-ci ne représentaient que 10 pour cent du concentré produit par le bac à pistonnage. De la masse dans le concentré du bac, 70 pour cent étaient dans la fraction de +300 microns contenant seulement de 5 à 10 pour cent de l'or.

Lors de la construction de l'usine, Kinross avait supposé que l'or serait associé à l'arsénopyrite grossière et avait choisi des bacs à pistonnage radiaux Pan-American conçus pour récupérer les particules plus grossières. Mais en réalité, la majorité de l'or était libérée à des fractions plus fines. « Nous avons découvert qu'il y a très peu d'or supergrossier, explique M. Martin. Il commence à se libérer seulement à 150 microns. »

Les bacs renvoyaient ces petites particules au circuit de broyage encore et encore, où le broyage répété nuisait à la récupérabilité. « Le broyage devenait excessif, dit M. Martin, et il y a amplement de preuves suggérant que les surfaces d'or étaient dégradées d'une manière quelconque qui les rendaient moins susceptibles au procédé de flottation en aval. »

Les échantillons prélevés dans le circuit de flottation démontraient que le flottation fonctionnait, pourvu que l'or libéré était assez grossier. Tout l'or plus grossier que 12 microns se rendait jusqu'au concentré. Mais seulement 15 pour cent de l'or plus fin flottait suggérant que le surbroyage avait des effets graves sur la récupérabilité.

Comme correctif provisoire au surbroyage, l'équipe de Paracatu a décidé d'augmenter la taille limite de la matière triée dans le broyeur à boulets par les hydrocyclones de 90 microns environ à 110 microns environ. Rendre le broyage plus grossier a augmenté le débit sans réduire la récupération de l'or. La récupération a effectivement augmenté légèrement, présumément parce que moins de particules d'or étaient surbroyées.

La flottation instantanée prévient le surbroyage

L'analyse de l'usine par Blue Coast a démontré que le circuit de récupération par gravité principal ne captait pas l'or libéré des particules de taille moyenne. L'entreprise a donc suggéré que si des particules plus grossières pouvaient être exposées à la flottation plus tôt, le taux de récupération devrait s'améliorer.

Des cellules de flottation instantanée utilisées pour les métaux de base et précieux depuis les années 80 sont conçues à cette fin. Leur nom vient du fait qu'ils agissent plus rapidement que la flottation classique, les méthodes instantanées récupèrent les particules libérées qui répondent moins facilement à la flottation, mais qui sont trop grossières pour entrer dans les réservoirs de flottation du flux principal. Contrairement aux cellules de flottation classiques, les cellules de flottation instantanées se trouvent dans le circuit de broyage. En utilisant la flottation tôt dans le processus, l'or libéré à cette étape peut être récupéré afin d'éviter le surbroyage, alors que les particules plus grossières retournent au broyeur.

À la suite de l'audit de Blue Coast, Kinross a répondu par des modifications au circuit de traitement qui ont compris l'installation d'un nouveau dispositif de flottation instantanée conçu pour prévenir la perte d'or dans les déblais en raison du surbroyage. En novembre 2011, Paracatu a mis en service deux cellules de flottation instantanée Outotec installées dans les circuits de broyeurs à boulets existants, entre les hydrocyclones et les broyeurs à boulets. Chaque unité se déverse dans un nettoyeur additionnel qui produit un concentré à teneur élevée et les déblais des deux retournent au circuit de broyage. D'ici la fin de 2012, l'usine sera dotée de quatre broyeurs à boulets et quatre cellules de flottation instantanée. Pour le moment, l'exploitant de la mine déclare des taux de récupération de 80 à 82 pour cent.

La direction de Paracatu a choisi les plus grosses unités de flottation instantanée possible considérant les contraintes spatiales existantes. La conception qui en résulte traite environ 30 pour cent de la charge qui circule. Des concentrateurs centrifuges ont été considérés, mais il ne pouvaient pas traiter le tonnage de Paracatu; la seconde usine à elle seule traite 5 087 tonnes à l'heure. « La flottation instantanée est plus courante sur le marché, affirme Getulio Gomes, chef du service de développement technologique à la mine. L'utilisation de matériel centrifuge n'est pas aussi courant, nous préférons être plus conservateurs. »

Une solution économique

Gomes et ses collègues de Kinross ont calculé qu'afin que chaque cellule de flottation soit économique, elle doit ajouter 0,6 au pourcentage d'or récupéré. Si elles fonctionnent comme prévu, les quatre cellules prévues ajouteront un total de 2,4 pour cent. C'est une estimation conservatrice en comparaison aux résultats obtenus par la flottation instantanée à d'autres installations (cinq pour cent à une exploitation canadienne). D'après l'information existante, Gomes estime que les nouvelles unités seront payées en moins d'un an.

Le schéma de traitement est seulement à la phase de démarrage; il est donc très prudent quant à la réussite globale de l'installation des cellules de flottation instantanée. « Nous n'avons pas suffisamment de données pour fermer le dossier, » dit-il.

Un avantage cependant est déjà apparu. « Aujourd'hui, 10 à 12 pour cent de l'or produit à l'usine est récupéré par les cellules de flottation instantanées, » indique Gomes. Il explique qu'alors que les particules fines auraient été antérieurement envoyées au circuit classique de lixiviation au cyanure, le concentré de flottation instantanée est acheminé directement à une unité de lixiviation Acacia plus petite et plus intensive. Les frais d'exploitation de l'unité Acacia sont inférieurs, ce qui réduit le coût de l'or récupéré par la flottation instantanée.

D'autres travaux cette année ajouteront à l'ensemble de données et aideront l'équipe à comprendre comment l'or est récupéré, quelles répartitions de taille apparaissent dans le circuit de flottation principal et à quel endroit les pertes d'or se poursuivent. « Nous sommes en train de monter un système très sophistiqué pour mesurer l'effet de cette installation, explique Rob Thorpe, métallurgiste principal chez Blue Coast. Il faudra un certain temps pour que cela se déroule, jusqu'à ce que nous bâtissions un corps de données. Mais je crois que nous sommes tous passablement confiants. Je crois que c'est définitivement le bon changement à faire. »

Plus de détails sur ce projet sont disponibles dans un travail dans les délibérations de l'Assemblée annuelle de la division de la minéralogie à Ottawa en 2011. Le travail, Optimizing Kinross Paracatu, the world’s largest tonnage, lowest grade primary gold milling operation, a été présenté par Rob Thorpe de Blue Coast, pour lequel il a reçu le prix de la meilleure présentation en 2012.
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