octobre 2015

Champ visuel

Alors qu’elles avaient jusqu’ici été ignorées des sociétés minières, les machines de triage deviennent une solution de plus en plus courante pour réduire les déchets et les dépenses

Par Ian Ewing | Montage photo : Elissa Ebersold

Field_of_vision
La technologie de triage du minerai promet de fournir une alimentation plus uniforme au concentrateur | Photographie originale fournie par Copper Mountain

« En moyenne dans l’industrie minière, les activités de concassage et de broyage absorbent à elles seules 44 % de la consommation totale d’électricité », peut-on lire dans le premier paragraphe d’une étude de 2014 publiée dans la revue Minerals Engineering. Mais quelle quantité du matériau concassé et broyé a réellement de la valeur ? Dans toute l’industrie, entre 30 et 60 % du matériau traité ne contient pas de minerai.

Les sociétés minières ont constaté qu’elles pouvaient considérablement réduire leurs dépenses énergétiques et améliorer leur rentabilité en utilisant une technologie de détection avancée pour éliminer tous les déchets : le triage du minerai.

Joe Lessard, ingénieur de projet chez Orchard Material Technology et principal auteur de cette étude, fait partie d’un nombre croissant d’initiés de l’industrie qui pensent que le triage du minerai engendrera de grands changements en termes d’utilisation par les sociétés minières de l’énergie. « Aucune technologie ne permet d’améliorer le matériau autant que le triage du minerai, à des coûts d’intrants si bas », indiquait M. Lessard. « Les retombées économiques sont si exceptionnelles et rapides que cela mérite largement d’y consacrer une étude de faisabilité, de la transposer à l’échelle préindustrielle et de lancer rapidement la production à grande échelle. »

Les secteurs des diamants et de l’uranium utilisent beaucoup cette technologie. Cependant, pour la plupart des minéraux, le triage automatisé du minerai n’a jamais vraiment été accepté, malgré son entrée sur le marché de l’industrie minière dans les années 1960. La première génération de trieuses automatisées s’était forgée une mauvaise réputation en raison de la faible résolution des capteurs, de leur mobilité médiocre, des coûts d’investissement élevés et, la partie la plus problématique, de la faible capacité de traitement des matériaux. Cette technologie a été pratiquement abandonnée dans l’industrie minière avant même qu’elle n’ait véritablement été adoptée.

La technologie de triage peine à prendre ses marques depuis son lancement ; elle a vieilli lentement et a fini par trouver une application à plus grande échelle dans les secteurs de la transformation des produits alimentaires, du recyclage et de la ferraille. Aujourd’hui, grâce à des capteurs de meilleure qualité et à une plus grande puissance informatique, cette technologie devient plus performante. En outre, l’évolution des aspects économiques dans l’industrie minière a fini par convaincre les dirigeants du secteur minier d’ouvrir leurs portes à M. Lessard et à d’autres lorsqu’ils se sont présentés pour discuter de cette technologie jusqu’ici rejetée.

Logique économique

Ore sorting graphic Fr
Sources: Joe Lessard, Andrew Bamber, Arvin Mazhary,
Darren Koningen, Jason Looman, Chris Rule | Photographie originale fournie par Copper Mountain

« Il y a trois ou quatre ans, lorsque nous avons réellement commencé à nous investir dans l’industrie minière, il nous a vraiment fallu exercer une forte pression pour organiser ces réunions », indiquait Jason Looman. Président de Steinert US, un fabricant majeur de machines de triage, M. Looman a constaté un intérêt croissant pour cette technologie. « Ainsi, ce n’est plus nous qui les appelons, mais les centres d’ingénierie et les utilisateurs finaux qui font appel à nos services et nous demandent de venir leur parler de cette technologie, et de leur expliquer ce qu’elle peut ou ne peut pas faire. Ne serait-ce que ces six derniers mois, nous avons constaté une grande évolution. »

On peut facilement comprendre pourquoi. L’industrie est confrontée à des enjeux structurels que les méthodes minières actuelles ne permettent pas de gérer. « Le niveau des prix commence à donner un sens aux technologies de triage », expliquait M. Lessard. « Le coût de l’électricité, de l’eau et d’autres services nécessaires dans le processus indiquent tout à coup le besoin de disposer de solutions technologiques plus efficaces. Nous ne pouvons plus passer notre temps à broyer car le coût de l’électricité est trop élevé. »

Andrew Bamber, président et directeur général de MineSense, une entreprise en démarrage de triage basée à Vancouver, voit un potentiel encore plus fort dans cette tendance. « C’est le moment idéal de déployer une technologie qui permet d’améliorer les marges de profit », expliquait-il. « Nous nous trouvons actuellement dans un contexte de teneurs en déclin dans les exploitations existantes du monde entier, de pénurie de nouvelles découvertes de haute qualité, d’inflation poussée par la hausse des coûts des facteurs de production tels que l’énergie, et de prix qui ne sont pas suffisamment élevés pour supporter le coût actuel des activités dans le secteur minier. »

D’après M. Bamber, le triage du minerai constitue le remède naturel à ces problèmes. « Les mines en général, qu’elles soient à ciel ouvert ou souterraines, incluent une quantité considérable de déchets dans ce qu’elles qualifient de “ minerai ”. Si l’on peut éliminer ces déchets, on pourra améliorer l’économie de base dans tout le secteur minier. »

Principes fondamentaux

Les machines modernes de triage du minerai sont équipées de nombreuses technologies de détection (voir encadré) et de mécanismes de triage, mais le principe fondamental est identique dans chacune d’elles ; en détectant la composition d’un volume de matériau ou de roches isolées, elles peuvent identifier les déchets dont la valeur économique est faible et les séparer du minerai affichant une plus grande valeur avant de dépenser des sommes conséquentes pour leur traitement.

Le format traditionnel de ces trieuses consiste en une machine à courroie qui est située en amont des circuits de broyage et de concentration et analyse, en quelques nanosecondes, le minerai brut broyé et précalibré alors qu’il est transporté sur la courroie. Un dixième de secondes plus tard, en fonction de la composition de chaque roche placée sur la courroie, une série de buses à air comprimé séparent les déchets du minerai et les envoient dans des cheminées distinctes à mesure que les roches avancent vers le bout de la courroie. La teneur de coupure est déterminée par des études de faisabilité avant la mise en œuvre, mais elle peut être facilement recalibrée à mesure qu’évoluent les plans et les aspects économiques de la mine.

M. Lessard, dont l’étude portait sur le bien-fondé économique du triage du minerai, fait remarquer qu’avec une minéralisation hétérogène adéquate, le détournement d’une petite partie des déchets apporte une valeur ajoutée importante. Dans l’une des études de cas qu’il a menée, l’investissement de 9,6 millions $ pour acheter et installer une machine de triage à l’échelle pilote portait rapidement ses fruits, car elle générait entre 7 et 9 millions $ en revenus supplémentaires annuellement. « Même avec une trieuse de qualité médiocre, qui rejette seulement 30 % de l’alimentation en déchets, les avantages financiers sont tout de même visibles en moins de deux années », indiquait-il. « C’est assez surprenant, même pour nous, de constater dans les chiffres à quel point cette technologie peut se révéler profitable. »

La société Minera Alamos est prête à parier que ces facteurs économiques vont évoluer. Cette petite société minière a récemment dû revoir les plans de la mine pour son projet de cuivre et molybdène Los Verdes à Sonora, au Mexique. « La peur qui hante cette région est qu’il n’existe pas d’usine de concentration à proximité », expliquait Darren Koningen, président de la société. Cependant, en utilisant une machine de triage à rayons X par transmission (XRT) pour la préconcentration du minerai, le transport du minerai vers un concentrateur plus éloigné est devenu viable sur le plan économique.

« Plutôt que de modifier le plan de la mine en vue de ne classer que le minerai dont la teneur est de, disons, 1 % de cuivre, et de perdre tout le matériau de teneur moyenne ou faible », expliquait M. Koningen, « nous pouvons extraire pratiquement l’intégralité du matériau en installant cet équipement de triage et utiliser la machine pour rejeter toutes les roches broyées dont la teneur est de moins de 0,5 %. »

« Nous essayons d’obtenir un minerai dont la teneur sera double, voire plus, tout en maintenant nos récupérations dans la gamme des 90 %. Ces 90 % font partie d’un réservoir de ressources plus important, car nous procédons maintenant à l’extraction de davantage de matériau dont la teneur se situe entre 0,5 et 1 % que nous aurions autrement jeté dans l’amas de déchets. »

ore sorting graphic
En évitant d’envoyer les déchets vers le concentrateur, les sociétés minières pourraient réaliser de grandes économies au niveau de leurs coûts d’exploitation et dépenses en capitaux.

Le plus tôt sera le mieux

Réduire la quantité de matériau juste avant la comminution peut engendrer d’importantes économies en termes d’énergie (et d’argent), mais M. Bamber de MineSense préfère intervenir encore plus tôt dans le schéma de traitement. « Dans ShovelSense (le produit phare de MineSense), nous avons développé une technologie particulièrement transformationnelle qui permet aux exploitants de mines de mesurer, signaler et décider de la teneur des matériaux en vrac au point d’extraction », expliquait-il. En équipant les pelles et les chargeuses frontales de tous les capteurs et processeurs nécessaires, les exploitants peuvent immédiatement établir l’acheminement du minerai pour le traitement ou vers le terril dès l’extraction, avant qu’il ne soit transporté ou qu’il ne subisse quelque traitement que ce soit. 

« Pendant qu’une benne sous terre charge le matériau de la chambre ou qu’une pelle charge le matériau de la berme, nous avons le temps de prendre une mesure grossière, d’indiquer sa valeur et de la comparer à la valeur attendue », expliquait-il. Les essais actuels sur le terrain montrent que les machines de triage de la société confirment les données existantes de la mine environ 70 % du temps. Cependant, les 30 % restant de matériau, qui seraient autrement classés incorrectement ou mal acheminés, représentent une perte considérable de valeur (lorsque le minerai est classé comme déchet) et une augmentation des coûts (lorsque les déchets sont traités comme du minerai). Dans l’une des exploitations que MineSense a analysé, une amélioration de 50 % du processus de contrôle de la teneur et d’acheminement du minerai viendrait ajouter 370 millions $ à la valeur nette actuelle de la mine.

Un avantage supplémentaire, indiquait M. Bamber, est que la détection et la classification en temps réel au point d’extraction peuvent aider à améliorer le plan de la mine à court terme ; en effet, les données sont recueillies avec chaque chargement et transmises par réseau sans fil aux système de gestion de la production. « La façon dont nous envisageons le triage des matériaux en vrac, basé sur des systèmes reposant sur des pelles ou des courroies pour leur transport, est qu’il améliore la modélisation des corps minéralisés et des blocs, les procédés à court terme et l’aménagement des mines. »

Améliorations des procédés de bout en bout

Les points communs entre les différentes philosophies et techniques sont la capacité à extraire davantage de matériaux à des teneurs plus basses, à rejeter des quantités importantes de matériaux sans valeur et à procéder à la préconcentration du matériau avant qu’il ne soit traité.

En plus d’utiliser moins d’électricité par once, livre ou tonne de métaux récupérés, le triage du minerai réduit aussi considérablement l’usage de consommables tels que l’eau et les agents réactifs. La préconcentration permet d’obtenir une teneur plus uniforme de la masselotte, de faciliter la gestion des activités en aval et souvent d’améliorer les taux de récupération, expliquait M. Lessard. Dans le cas des nouvelles usines, des économies en capital peuvent être réalisées car une plus petite usine est suffisante pour un plus faible volume de matériau ; par ailleurs, l’installation dans des usines existantes de la technologie de triage peut se traduire par une réduction des coûts d’exploitation en désactivant certaines unités non nécessaires. Moins de matériaux sont broyés en fines, aussi les bassins de décantation des résidus peuvent être plus petits, la durée de vie des mines prolongée et l’impact environnemental final d’une exploitation réduit.

On constate également d’autres avantages auxiliaires ; par exemple, la préconcentration peut augmenter les ressources rentables, et ainsi accroître l’estimation de la mine. La capacité de production et les teneurs de coupure peuvent facilement être modifiées par l’exploitant de manière à répondre aux demandes du marché. En outre, cette technologie peut fournir un nouveau flux de rentrées, car le nouveau flux de déchets provenant des trieuses peut être revendu comme agrégat.

Ore-sorting-graphic-4
Les gisements hétérogènes sont ceux qui pourront tirer le meilleur parti du triage du minerai.

Le problème de l’échelle

Les gains réalisés grâce à la technologie de triage sont considérables, mais il faut bien prendre en compte quelques remarques et considérations.

L’hétérogénéité d’un gisement affecte l’utilité de toute machine de triage. « Si la dispersion du minerai est vaste et homogène et chaque roche qui ressort du triage affiche à peu près la même quantité du minéral présentant un intérêt, le triage ne sera pas utile. Que resterait-il à rejeter ? », demandait M. Lessard dans un élan rhétorique. « C’est cependant peu courant sur l’ensemble des corps minéralisés. Si la minéralisation et le partitionnement sont clairs, le triage du minerai peut présenter une grande valeur. »

Par contre, savoir si les capteurs de triage permettent d’identifier un minéral est une autre affaire ; il n’existe actuellement pas de données à disposition du public permettant de déterminer quelle technologie de détection utiliser pour un minéral donné. Cependant, expliquait M. Lessard, « il est recommandé de toujours mener une étude de faisabilité ou de susceptibilité afin de tester si le minerai réagira ou pas. Vous écarterez peut-être rapidement la possibilité du triage car un minerai ne sera pas compatible avec la XRT, mais il se peut qu’il soit le candidat parfait pour la fluorescence des rayons X (XRF) ou le triage optique. Jusqu’à ce que vous ayez essayé ces options, il est difficile de savoir si une technologie de détection marchera. » Entre-temps, la liste des minerais pour laquelle le triage fonctionne ne cesse de s’allonger (voir encadré) ; en effet, les fabricants mènent des études de susceptibilité à l’aide de nouvelles technologies de détection, de capteurs plus performants et de meilleurs algorithmes sur des ordinateurs plus puissants. D’après M. Looman de Steinert, même les minéraux ne pouvant être détectés directement peuvent être des candidats au triage si on les associe dans le minerai à un minéral « traceur » qui est plus facile à trier. L’or, que l’on trouve souvent à l’aide de son association au quartz ou d’autres métaux, est un bon exemple.

Le reproche de longue date concernant les capacités n’a cependant toujours pas été résolu. Chaque machine a actuellement une capacité de traitement de 100 à 200 tonnes par heure, ce qui est légèrement plus important qu’il y a une décennie. Pour les grandes mines de certains secteurs, cela ne suffit cependant toujours pas. « Cette technologie ne permettra pas à une machine de traiter 1 000 tonnes par heure », reconnaissait M. Looman. « On peut cependant créer un circuit comportant le bon nombre de machines pouvant traiter cette quantité, et cette solution sera toujours plus économique qu’une usine non équipée de ces machines. » Beaucoup de mines peuvent également envisager de n’ajouter qu’une machine de triage à un circuit combinant à plus petite capacité.

Anglo American Platinum (AAP) est l’un des exploitants qui a ajouté « le bon nombre » de machines. Chris Rule, directeur de la technologie du concentrateur chez AAP, était chargé de la construction d’une usine de validation de concept équipée de quatre trieuses d’une valeur de 5 millions $ US sur le site du concentrateur nord de la mine Mogalakwena dans la province de Limpopo, en Afrique du Sud. Les trois années de travaux pilotes avec une seule trieuse dans une autre installation à Johannesburg ont mené à la construction de la nouvelle usine, qui pourra traiter 25 000 tonnes par mois. Cette dernière repose sur la technique de XRF pour détecter le cuivre et le nickel en tant qu’indicateur pour les métaux du groupe des platineux (ou éléments du groupe du platine, EGP). « L’amélioration du minerai constitue un besoin stratégique depuis plusieurs années pour AAP, et également pour l’industrie des EGP [dans son ensemble] », expliquait M. Rule. « Le désir de produire moins de tonnes pour davantage d’onces est un argument convaincant du point de vue économique, notamment au vu du déclin des teneurs du minerai et de la difficulté croissante à le traiter, de l’inflation supérieure à la moyenne, des coûts énergétiques croissants et des difficultés rencontrées en matière de productivité en Afrique du Sud. » Après plusieurs mois, ajoutait M. Rule, la technologie affichait les mêmes résultats en termes de création de valeur que lors des essais pilotes.

Un nouvel ordre de trieuses

« Nombre des problèmes rencontrés avec les anciennes machines de triage étaient d’ordre technique, et non pas des limites théoriques », concluait M. Lessard. « Inévitablement, ces limites technologiques ont été résolues. »

Aucune trieuse ne pourra être efficace sur tous les sites miniers. Cependant, après avoir mené des tests de susceptibilité ainsi que les essais de terrain que les fabricants sont souvent prêts à effectuer pour prouver les capacités de leurs produits, une analyse économique relativement simple permet de déterminer si le triage est utile.

« Je suis convaincu que le triage deviendra de plus en plus courant », prévoyait M. Koningen de Minera Alamos. « Cette technique peut avoir un impact sur les coûts d’investissement et d’exploitation, et de nos jours, c’est bien ce à quoi tout le monde aspire. »

« De tous les marchés dans lesquels je travaille, le triage du minerai est le plus prometteur en termes de potentiel de croissance », ajoutait M. Looman. « Je pense que cette technique commence à être acceptée, particulièrement si l’on considère le nombre de demandes que l’on reçoit de la part de grandes sociétés d’ingénieurs. C’est au moment où les marchés sont à la baisse, comme c’est le cas actuellement, que l’on doit réellement trouver des solutions offrant des économies possibles. C’est une façon d’y parvenir. »

Traduit par Karen Rolland


Retour à la table des matières | Profil de projet : Palabora Copper | Technologie :  Une mesure de contrôle | Voyage : Tete, Mozambique

Publier un commentaire

Commentaires

Version PDF