octobre 2014

L’ingénierie inverse

Les programmes de géométallurgie suscitent un intérêt grandissant

Par Eavan Moore

Lorsque la société Royal Nickel s'est lancée dans la conception de son project de développement nickélifère Dumont au Québec, l'équipe a reconnu que le corps minéralisé qu'il contenait était complex.

« Nous avons réalisé qu’il nous fallait bien comprendre la minéralogie, l’altération et les éléments qui affectaient les minéraux récupérables », explique Michelle Sciortino, géologue du projet. Le taux moyen de récupération calculé sur l’intégralité du corps minéralisé pourrait avoir donné une fausse impression de la valeur actualisée nette du gisement et aurait pu entraîner des rendements médiocres durant les premières années décisives du développement. Ainsi, dans le but de réduire les risques associés au projet, Royal Nickel a entrepris un programme de géométallurgie sur quatre ans afin de parvenir à des calculs plus précis. Aujourd’hui, ce programme est considéré par d’autres sociétés de l’industrie comme un exemple de travaux de grande qualité dans un domaine qui devient de plus en plus important.

On ne dispose aujourd’hui d’aucune définition précise de la géométallurgie, mais pour Steve Williams, propriétaire de la société d’experts-conseils GeoMet Tech, tout commence par un fait fondamental : tout minéral réagit naturellement au traitement métallurgique, et la géométallurgie implique de comprendre cette réaction. Pour la comprendre et en faire bon usage, il faudra, au strict minimum, que les planificateurs de la mine, les géologues et les métallurgistes se réunissent et discutent de leurs objectifs communs. Les travaux géométallurgiques classiques consistent à associer plusieurs échantillons métallurgiques à leurs données minéralogiques afin de développer un modèle de blocs du corps minéralisé pour des domaines qui sont définis par leurs résultats en matière de traitement.

Ces dix dernières années, cette pratique a revêtu une importance croissante étant donné la variabilité et la complexité grandissantes des corps minéralisés ainsi que l’accès difficile à ces derniers. Elle est aussi devenue plus sophistiquée grâce aux nouvelles technologies permettant de générer des données rapidement et de construire des modèles tridimensionnels. La hausse des coûts et les récentes préoccupations concernant les déchets miniers imposent une forte pression sur les sociétés minières, aussi elles oeuvrent à institutionnaliser la géométallurgie et son rôle dans la gestion des risques.

À certains égards, l’approche qu’adoptent les géométallurgistes aujourd’hui n’est pas sans rappeler le milieu du XXe siècle et l’apprentissage interdisciplinaire de la géologie. Comme l’explique Karin Olson Hoal, conseillère et professeure de recherche à la Colorado School of Mines, les équipes spécialisées dans les mines et la métallurgie se concentraient sur la teneur avant que la masse croissante de données et la complexité des analyses ne les encouragent à se spécialiser davantage. Aujourd’hui, l’extraction du minerai se doit d’être plus efficace et plus durable, aussi la géométallurgie est devenue une importante discipline scientifique à part entière à laquelle ont été dédiés des chaires universitaires, des programmes, des cursus d’études et des laboratoires.

La caractérisation du nickel selon Dumont

D’après Mme Sciortino, l’exécution homogène du programme de géométallurgie pour le projet Dumont est attribuable aux travaux interdisciplinaires. En tant que géologue, elle a passé beaucoup de temps non seulement à étudier les roches des carottes de sondage mais aussi à coordonner l’échantillonnage pour la caractérisation minéralogique et à planifier directement le programme métallurgique avec Johnna Muinonen, vice-présidente des opérations de Royal Nickel.

L’équipe de Royal Nickel s’est concentrée sur trois minéraux : la pentlandite (ou nicopyrite) et le disulfure de trinickel (ou heazlewoodite), tous deux des sulfures, et l’awaruite, du ferronickel. Le processus de récupération par dégrossissage a permis de détecter du nickel et du soufre, mais l’équipe de Dumont n’est parvenue à établir aucune relation concluante entre les taux de récupération de ces deux minéraux, aussi elle a creusé plus loin dans les données générées à leur intention par SGS à l’aide du système QEMSCAN de FEI (évaluation quantitative des minéraux parmicroscopie électronique à balayage), l’un des systèmes commercialisés qui scannent les échantillons et caractérisent automatiquement leurs propriétés minéralogiques.

L’un des programmes de QEMSCAN s’est basé sur 1 420 carottes de sondage de 1,5 mètre pour fournir une vue d’ensemble générale de la variabilité de l’intégralité du corps minéralisé. Une deuxième série de 105 échantillons de 15 à 20 mètres a été soumise à des essais métallurgiques et à une analyse plus poussée par le système QEMSCAN. Les données minéralogiques ont montré les zones de sulfure contenant une prédominance de disulfure de trinickel, de pentlandite ou des deux combinés ; les essais métallurgiques ont montré les taux de récupération du nickel pour chacun d’eux. Une microsonde électronique, qui fonctionne sur le même principe de bombardement d’électrons qu’utilise le système QEMSCAN mais à une résolution plus élevée, a permis d’identifier la teneur en nickel au sein des minéraux, révélant par exemple la pentlandite à haute teneur et celle à basse teneur en nickel, ce qui a permis de comprendre la teneur du concentré de minerai.

« Grâce aux travaux que nous avons menés, nous sommes maintenant capables de mieux comprendre la récupération du corps minéralisé et d’optimiser la teneur à partir de ce corps minéralisé en transformant en premier lieu le matériau affichant la plus haute teneur », explique Mme Muinonen. « L’ensemble du gisement de Dumont est relativement homogène en termes de teneur en nickel, mais la récupération de ce nickel peut varier de 20 à 80 %, ce qui aboutit à des teneurs très différentes dans le minerai extrait dans différentes zones. Si l’équipe de Dumont n’était pas parvenue à déterminer où se trouvait le matériau affichant la plus haute teneur et à le traiter dès que possible, le projet Dumont aurait bien pu ne pas dépasser le stade de l’étude de préfaisabilité réalisée en 2011. »

La gestion des risques pour les petites sociétés minières

D’après Doug Hatfield, directeur technique du développement chez SGS Lakefield, il faut avant tout réduire les risques. Les promoteurs miniers désirent prévoir de manière précise les récupérations, limiter les dépenses en capital et attirer des investisseurs ; les exploitations se trouvant à des étapes avancées souhaitent gérer leurs volumes de production et optimiser la rentabilité.

La géométallurgie n’en est « pas exactement à ses balbutiements », indique M. Hatfield. « On pourrait dire qu’elle est au stade de l’adolescence. » Non seulement les sociétés minières l’acceptent davantage, mais les investisseurs y deviennent plus sensibles.

« Ils deviennent davantage réticents à prendre des risques et les comprennent mieux ; je pense aussi que l’époque des cowboys de la ruée vers l’or en Californie est révolue », indique M. Hatfield. « De nos jours, plus personne n’investit d’argent dans un projet sans avoir obtenu de quantification raisonnable de la probabilité de rendement. » Selon lui, cela pourrait inciter les petites sociétés minières hésitant encore à investir dans des études géométallurgiques à les envisager.

Inévitablement, l’examen minutieux auquel sont de plus en plus soumis les projets implique que certains ne pourront aller de l’avant. Il s’agit peut-être d’une mauvaise nouvelle pour les promoteurs de projets, mais c’est un grand pas en avant pour l’industrie dans son ensemble. Par exemple, dans l’un des projets sur lequel a travaillé SGS, le minerai était devenu si dur après cinq années d’exploitation que le projet n’était pas viable. « Pour comprendre comment cela est spécifiquement lié à la géométallurgie, il faudra la comparer à une technique traditionnelle d’évaluation d’un projet, qui consiste à tester un échantillon de matériau composite brut formé par un mélange de minerai », explique M. Hatfield. « Si l’on avait testé un matériau composite formé par un mélange de plusieurs qualités de minerai pour déterminer sa dureté, il aurait affiché une performance raisonnable étant donné que le matériau extrêmement dur aurait pu être mélangé avec un matériau plus meuble des années antérieures de la vie de la mine. Le projet aurait pu se poursuivre sur la base de cette approche. »

D’après Mike Bandrowski, analyste des métaux communs chez Clarus Securities, courtier de Royal Nickel, les investisseurs devraient exiger des équipes de direction qu’elles minimisent le risque lié au traitement au mieux qu’elles le peuvent.

« Mais gardez bien à l’esprit que les contraintes financières limitent souvent les petites sociétés minières », prévient-il. Les travaux métallurgiques ne contribuent pas nécessairement à la hausse du cours d’une action. Les petites sociétés minières ont tendance à plutôt rassembler le peu d’argent dont elles disposent pour forer d’autres trous, ce qui, selon M. Bandrowski, peut représenter une erreur coûteuse si cela ne contribue pas à réduire les risques associés au projet. Les travaux métallurgiques qui, pour le projet Dumont, coûtent entre 1 000 et 1 200 $ par échantillon métallurgique et 500 $ par échantillon minéralogique, ne représentent « rien » pour une mine qui coûte des centaines de millions de dollars.

M. Bandrowski félicite les travaux réalisés dans le cadre du projet Dumont. « Les travaux géométallurgiques sont extrêmement importants, et lorsqu’ils sont menés dans les règles de l’art, les résultats se révèleront précieux pour le projet concerné. » Les résultats qu’affiche Dumont, et notamment les divers degrés de serpentinisation menant à différentes teneurs en nickel, viennent confirmer que l’usine de traitement pourrait bien être en mesure de produire une qualité régulière de concentré de minerai.

Cependant, M. Bandrowski prévient que « le budget d’investissement, le financement des risques et les prix des marchandises détermineront réellement le taux de rentabilité interne (TRI) de Dumont. L’étude de faisabilité du projet avait tablé sur un prix hypothétique du nickel à 9 $ US la livre. Au final, si les prix des marchandises ne suivent pas, le projet ne se poursuivra pas. » Mi-septembre, le nickel se vendait à environ 8,28 $ US la livre.

La gestion de la production pour les mines

Les travaux géométallurgiques peuvent se révéler intéressants pour une petite société minière qui tente de réduire les risques dès le début du projet. Les grandes sociétés minières sont bien plus susceptibles de mener des travaux géométallurgiques plus poussés étant donné qu’ils disposent déjà du flux net de trésorerie pour les financer. Les travaux les plus avancés ont eu lieu dans de grandes exploitations de cuivre porphyrique en Amérique du Sud, faisant du cuivre l’un des minerais les mieux compris pour un programme géométallurgique. Le minerai de fer, une autre industrie caractérisée par des exploitations disposant d’un bon financement et gérant de gros volumes, a également suscité un grand intérêt.

« L’or présente encore des difficultés », explique M. Williams. « Tout réside dans le comportement de l’or en définitive, et cela peut s’avérer complexe. La minéralogie ne permet pas de le mesurer facilement. Il faut mener des études complètes sur le comportement de l’or, qui sont considérablement plus longues que l’étude QEMSCAN. »

Les programmes concluants de géométallurgie sont ceux qui établissent leurs objectifs en gardant à l’esprit le produit vendable, et qui évoluent à partir de ce point. Par exemple, un client de SGS spécialisé dans le minerai de fer utilise des données sur la dureté pour ajuster son rendement saisonnier : les minerais les plus durs sont traités lorsque la demande des clients est faible, et les minerais plus meubles le sont quand les demandes sont plus fortes. Un autre grand producteur a étudié 11 schémas de traitement différents pour son exploitation de cuivre-molybdène avant d’opter pour un circuit innovant permettant de récupérer le molybdène à partir des rejets des colonnes lors du traitement de minerai plus complexe. Certaines sociétés peuvent prévoir la variabilité des taux de production sur une base quotidienne, mensuelle ou annuelle en fonction de leur degré de compréhension du minerai sortant du convoyeur.

Will Goodall, conseiller principal chez MinAssist en Australie, fait remarquer que les études techniques menées sur la teneur au titre du projet CRC-ORE à l’université du Queensland ont fourni un exemple moins commun du raisonnement géométallurgique. Ces études établissent des distinctions plus complexes entre le minerai et les déchets, par exemple en utilisant la dureté en tant que teneur de coupure et non pas en tant que teneur de tête.

Une minéralogie plus rapide et moins coûteuse

Quelles que soient ses motivations, Royal Nickel n’aurait pu mener son programme de géométallurgie avec la même rapidité et rentabilité avant l’arrivée sur le marché des microscopes électroniques à balayage et sans les vitesses de calcul actuelles. Il y a vingt ans, la microscopie électronique aurait été effectuée manuellement. D’après Mme Olson Hoal, la technologie actuelle, et en particulier les essais à petite échelle sur la dureté et la broyabilité, a jusqu’à présent privilégié les applications de comminution, mais le coût et l’efficacité des essais de flottation et de lixiviation s’améliorent petit à petit.

De manière générale, explique M. Goodall, les instruments les plus récents incluent des essais effectués à l’aide de petits échantillons (d’où leur faible coût) pour générer des valeurs de l’indice de broyabilité de Bond. Il ajoute qu’un certain nombre de sociétés bénéficient d’un usage exclusif des innovations en tant que commanditaires de la série de projets Geometallurgical Mapping and Mine Modelling (GeM, projets dédiés à la cartographie géométallurgique et la modélisation des mines) de l’organisme de recherche AMIRA International. QEMSCAN et d’autres systèmes minéralogiques quantitatifs génèrent de vastes ensembles de données portant sur la taille des particules, les associations minérales et ainsi de suite. Le tout dernier niveau de sophistication comprend des microsondes électroniques, qui ont permis de déceler les teneurs en nickel dans le projet Dumont et s’avèrent également très utiles pour l’identification des particules submicroscopiques d’or dans les minerais réfractaires.

La mise en oeuvre des programmes de géométallurgie

Maintenant que nous disposons des outils nécessaires pour recueillir des données suffisamment pointues, la question est de savoir ce que nous allons en faire. M. Goodall a été chargé de développer la prochaine série de travaux de recherche d’AMIRA dans le but de répondre à cette question. Par exemple, comment concilier au mieux les paramètres géométallurgiques de différents domaines de recherche ? Quel est le meilleur moyen de les rattacher au modèle de blocs ? Cependant, dans le contexte du ralentissement économique et du débat sur la valeur de la géométallurgie et la manière de la quantifier, les sociétés ont hésité à financer le projet GeM III.

Si la géométallurgie n’a pas gagné de terrain auprès des sociétés minières, cela pourrait en partie s’expliquer par des tentatives bâclées de mise en oeuvre. Les essais géométallurgiques deviennent de plus en plus courants dans les études de faisabilité, mais les sociétés à court d’argent lésinent encore et préfèrent prendre de petites quantités d’échantillons ou mélanger plusieurs qualités de minerais pour leurs matériaux composites. « Ainsi », explique David Meadows, vice-président des technologies de système à l’international pour FLSmidth, « certaines usines de traitement se lancent sans avoir bénéficié de programmes complets de géométallurgie et elles ne parviennent pas à atteindre la capacité souhaitée ou à récupérer le métal au final, et parfois ni l’un ni l’autre ». Même dans de plus grandes sociétés, les initiatives de géométallurgie ont tendance à être menées en fonction de chaque projet. Selon M. Goodall, à ce stade, il faudra un champion pour coordonner les efforts menés dans tous les sites et établir des comparaisons utiles. Si ce champion quitte le projet, « tous les efforts seront réduits à néant ».

La toute dernière tentative de centraliser la géométallurgie est l’oeuvre d’Anglo American, où John Vann, responsable des sciences de la terre depuis mars dernier, a réorganisé la fonction interne de cette discipline pour soutenir les travaux suivant la découverte. Actuellement, il recrute une équipe de trois personnes spécialisées en géométallurgie. « Nous commençons un long périple dans l’espoir de coordonner la géométallurgie à un niveau plus élevé au sein d’Anglo American », explique-t-il, ajoutant que la géométallurgie est un processus opérationnel fondamental qui affecte tous les aspects des activités, de l’abattage à l’explosif aux résidus. Il est à la recherche de personnes qui seraient des « catalyseurs professionnels » capables de mettre en relation la géologie, la planification, le traitement et la durabilité.

La coordination entre plusieurs disciplines requiert de parler la même langue ; les sociétés ont la plupart du temps recours aux indicateurs qui se rapprochent le plus de la valeur financière et évitent les jargons spécifiques à chaque discipline. Au sein d’Anglo American - Copper, le responsable de la géologie minière Sergio Spichiger explique que les ingénieurs dans l’usine ne parlent pas de variabilité et d’incertitudes, mais plutôt de « comprendre les risques » et d’« ajouter de la valeur » lorsqu’ils communiquent d’un silo à l’autre. Dans un autre projet de développement en Amérique du Sud sur lequel a travaillé M. Hatfield, les prévisions concernant la production ont été essentielles à la communication. SGS s’est servie du plan de la mine qu’elle a reçu pour générer une prévision de la production. Elle a ainsi pu fournir des renseignements aux géologues et aux planificateurs de la mine qui leur ont permis de calculer les revenus et ainsi de rapprocher les spécialités multiples de l’équipe du projet et le siège social.

Les sociétés d’experts-conseils et d’ingénierie ayant de l’expérience en géométallurgie sont indispensables aux clients ne disposant pas des capacités en interne. En théorie, ce n’est pas la meilleure disposition, mais les sociétés minières ont beaucoup de mal à redécouvrir l’approche holistique du génie minier du siècle dernier. Tellement peu de professionnels ont reçu une formation polyvalente ces 30 dernières années qu’il est difficile de trouver les meilleurs catalyseurs.

« Les sociétés ne savent tout simplement pas d’où vont venir les compétences », indique M. Goodall. « Nous avons besoin de personnes qui peuvent comprendre l’intégralité du système minier et non pas uniquement chaque petit silo. » Les compétences requises en matière de gestion comprennent par exemple le renouvellement des indicateurs de rendement clé (IRC) de toute l’exploitation. Si un site met en oeuvre un programme de géométallurgie pour la première fois, il est pratiquement certain que les IRC qu’il utilise ne seront pas adaptés. Plutôt que se concentrer sur la teneur et le tonnage de la mine, la récupération dans le concentrateur et ainsi de suite, l’exploitation doit être orientée sur un résultat final tel que les revenus ou la qualité du concentré de minerai.

« Ce sont les questions annexes de la géométallurgie », explique M. Goodall. « Nous ne les avons pas encore abordées. »

Traduit par Karen Rolland

Retour à la table des matières | Rapport spécial : la Chine | Voyage : LincangSection technologie : contrôle de l'équipement  | Section Communauté : Les actualités de l'ICM du Canada et d'ailleurs

Publier un commentaire

Commentaires

Version PDF