déc '13/jan '14

Aucun raccourci ne mène au succès

Chris Fleming nous énonce les progrès en matière de métallurgie

Par Eavan Moore

Chris Fleming a passé la majeure partie de ses 40 années de carrière à travailler sur de nouveaux procédés métallurgiques et, durant ce temps, il a appris comment bien mener des projets – de la phase d’essai en laboratoire aux essais d’installations pilotes à grande échelle et à la consultation sur l’installation commerciale. Fleming a mis au point des techniques d’extraction de l’or à Mintek en Afrique du Sud, sous la direction de l’entreprise Lakefield Research en Ontario, et a été vice-président de Global metallurgy après l’acquisition de Lakefield par SGS. À la retraite depuis peu d’un poste de gestion, Fleming continue à s’impliquer à titre de consultant principal dans le domaine de la métallurgie. Il a transmis ses secrets pour réussir la conception d’une usine-pilote et l’élaboration des technologies dans une entrevue qu’il a accordée à CIM Magazine (magazine de l’ICM).

ICM : Quel conseil donnez-vous le plus souvent aux clients relativement aux projets pilotes?

Fleming : Il est très important d’effectuer des tests approfondis à l’échelle du laboratoire avant de mener le projet pilote. Une usine-pilote ne doit jamais être utilisée pour élaborer un schéma de traitement. L’objectif principal d’une usine-pilote est de confirmer un schéma de traitement en continuelle exploitation pendant une période suffisante pour amener tous les éléments vers un état de régime physique et chimique.

Bien que je puisse sembler servir mes buts personnels, le conseil que je donne le plus souvent à mes clients est de ne « pas prendre de raccourcis ». Les travaux d’essai métallurgique sont très dispendieux, mais leur coût est sans importance quand nous le comparons au coût d’une usine commerciale surdimensionnée ou sous-dimensionnée, ou d’une lente ascension ou d’un mauvais rendement métallurgique occasionné par l’effet négatif des flux de recirculation ou une mauvaise rhéologie, et cetera.

ICM : Quels raccourcis pouvons-nous être tentés de prendre?

Fleming : Le raccourci le plus dommageable qu’une société minière peut prendre est de ne pas procéder à suffisamment de travaux minéralogiques et métallurgiques pour bien comprendre et quantifier la variabilité de leur gisement et les conséquences de cette variabilité sur le rendement métallurgique de leur usine commerciale. C’est particulièrement dangereux au moment d’établir la taille des broyeurs. La dureté du minerai et le débit du broyeur peuvent varier d’un facteur de deux ou trois dans l’ensemble du gisement et si le broyeur est conçu pour une alimentation constante, des problèmes surviendront. Je crois que si vous deviez sonder l’industrie, vous observeriez que c’est sur ce plan que reposent les plus importants problèmes, assurer une constance entre votre capacité de traitement et celle du broyeur.

ICM : Y a-t-il des causes communes expliquant pourquoi les résultats à petite échelle ne s’appliquent pas comme prévu à grande échelle?

Fleming : Il y a de nombreuses causes, mais les deux plus communes et probablement les plus dommageables sont le fait de ne pas bien considérer les répercussions sur l’efficacité métallurgique des éléments contenus dans les flux de recirculation en concevant et en exploitant de façon incorrecte l’usine-pilote, et en évaluant fautivement la taille de l’équipement en négligeant la mise à l’échelle de l’usine-pilote.

ICM : Comment procéder à une meilleure mise à l’échelle? Quels aspects des projets pilotes sont faciles à mettre à l’échelle et lesquels sont les plus difficiles?

Fleming : La masse, l’eau et les équilibres chimiques se mettent facilement à l’échelle. Les équilibres énergétiques sont quant à eux plus difficiles, mais peuvent être aisément quantifiés au moyen d’études théoriques.

Ce qui est le plus difficile à mettre à l’échelle est la taille de l’équipement. Les taux de réaction sont habituellement plus rapides dans des usines-pilotes en raison de la plus grande dépense énergétique par unité de volume dans les petits réacteurs. S’ils devaient être mis à l’échelle d’une façon linéaire, l’usine commerciale serait sous-dimensionnée. C’est pourquoi les facteurs de correction de mise à l’échelle doivent être appliqués, et notre tentation à être trop conservateur nous pousse à surdimensionner l’équipement.

Aussi, l’importance de comprendre la rhéologie des suspensions ne doit pas être surestimée. La tentation pousse à maximiser la densité en suspension dans une usine et ainsi minimiser la taille de l’équipement, mais il existe une densité en suspension au-delà de laquelle le transfert de masse subit une incidence négative.

ICM : Quelles leçons devons-nous tirer des usines-pilotes que nous ne pouvions pas comprendre dix ans plus tôt?

Fleming : Je crois que la plus grande avancée réalisée au cours des dix à vingt dernières années a été de reconnaitre l’importance de bien comprendre la variabilité du minerai et de s’assurer que l’alimentation des usines-pilotes est adaptée à cette variabilité pour que l’usine commerciale soit conçue de façon à pouvoir traiter des charges variables.

ICM : Le ralentissement économique a poussé l’industrie à se concentrer sur les réductions de coûts. Est-ce que SGS doit trouver des moyens de réduire ses propres coûts lorsque des projets sont mis sur la glace?

Fleming : Nous faisons tout en notre pouvoir pour maintenir en poste nos personnes clés durant les périodes creuses, c’est-à-dire les métallurgistes, les techniciens et les opérateurs de l’usine-pilote, et nous réussissons bien, je crois. Bien exploiter une usine­pilote requière bon nombre d’opérateurs expérimentés, et il est évidemment important de les garder actifs même lorsqu’aucune usine-pilote n’est en exploitation. Cela n’a pas toujours été possible chez SGS ou Lakefield, et la rentabilité de l’entreprise était étroitement reliée aux activités de l’usine-pilote. Mais nous disposons maintenant d’un très grand groupe métallurgique, et nos confrères de l’usine-pilote peuvent être mis à profit dans d’autres activités entre les travaux des usines-pilotes.

ICM : Quels sont les développements les plus prometteurs que vous notez dans le domaine de l’hydrométallurgie?

Fleming : La commercialisation réussie et étendue de l’oxydation sous pression représente l’avancée la plus significative dans le domaine de l’hydrométallurgie des années 40 depuis la commercialisation l’extraction du cuivre par solvant. La lixiviation acide sous haute pression des latérites a eu un début moins constant, mais le processus se déroule bien. L’oxydation bactérielle des sulfures a présenté un début plus lent que la lixiviation sous pression, mais il existe maintenant un grand nombre d’usines commerciales dans le monde à l’utiliser. L’intérêt actuel répandu pour l’élaboration de ressources terrestres rares dans le monde occidental a amorcé une panoplie d’activités d’essai hydrométallurgique dans les laboratoires, mais les défis techniques sont énormes et nous sommes encore loin de produire des métaux terreux individuels rares par extraction au solvant à l’extérieur de la Chine.

ICM : De quelles contributions à la métallurgie êtes-vous le plus fier?

Fleming : Les travaux que j’ai réalisés sur la modélisation des procédés du carbone en pulpe (CIP) et de lixiviation au carbone (CIL) avec Mike Nicol durant les années 1980, lorsque nous travaillions ensemble à Mintek en Afrique du Sud, étaient importants. Le procédé CIP n’était pas très bien compris à l’époque et n’avait jamais été modelé auparavant. Bien que notre modèle ait été remplacé par des meilleurs, plus rigoureux sur le plan des mathématiques, le nôtre est encore largement cité aujourd’hui et utilisé en raison de sa simplicité et de sa pertinence.

Depuis que j’ai immigré au Canada en 1990, je crois que mes plus importantes contributions d’équipe ont pris forme durant les développements précoces du processus de lixiviation de thiosulfate pour les minerais d’or réfractaires faisant l’objet d’un « vol de solution » (preg-robbing), l’élaboration des procédés de récupération des cyanures des résidus de l’usine d’or (Augment, Hannah et SART) et la réalisation d’un procédé visant à traiter les concentrés ÉGP/métaux communs à faible teneur (Platsol).

ICM : Quelles sont les leçons les plus importantes que vous avez apprises?

Fleming : Une première leçon et confrontation avec la réalité a été de réaliser que les sociétés minières et la communauté financière n’aiment pas les nouvelles technologies. De tous les procédés de récupération des cyanures auxquels j’ai participé, seul SART a trouvé une application commerciale et il n’y a toujours aucune usine qui utilise le processus Platsol.

Pour une mise en application commerciale rapide et réussie, un nouveau processus doit être simple à comprendre, facile et sécuritaire à opérer, mécaniquement robuste et tolérant en matière de changements d’alimentation et, le plus important de tout, il doit être considérablement meilleur qu’un processus conventionnel bien compris. Les procédés CIP et CIL se qualifient sur toute la ligne, et nous avons vu le résultat.

ICM : Est-ce que les processus prometteurs que vous avez mentionnés répondent à ces critères?

Fleming : Tout d’abord, il doit y avoir un besoin réel, et un vrai besoin survient lorsque la technologie conventionnelle ne fait plus le travail. Dans le cas de l’oxydation sous pression et de la lixiviation bactérienne, le besoin s’est fait sentir parce que de plus en plus de corps de minerai d’or sont réfractaires de par leur nature. Les processus ne sont pas simples, mais ils sont relativement bien compris et faciles à concevoir pour réaliser des opérations robustes.

Il y a sans aucun doute un besoin de développer les ressources terrestres rares à l’extérieur de la Chine. Mais je ne suis pas certain que beaucoup de sociétés tentant d’y arriver réalisent la difficulté du projet dans lequel elles s’embarquent. Nous avons fait beaucoup de travaux d’essai ici, et je suis sûr que d’autres laboratoires en ont fait autant. Tout ce que je peux dire, c’est que c’est extrêmement complexe

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