LIXIVIATION

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION

[0001] La présente invention concerne un procédé de récupération de métal précieux en particulier d’or à partir de déchets de charbon actif.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE

[0002] Le procédé de récupération d’or par lixiviation sur charbon actif est bien connu. Dans ce procédé qui connaît de nombreuses variantes possibles, le minerai chargé en or est d’abord broyé puis concentré dans un circuit de flottation afin d’éliminer les sulfites et autres résidus indésirables. La boue de flottation passe ensuite dans des réservoirs de lixiviation où elle est mélangée à un mélange de cyanure de sodium et de lait de chaux en présence d’oxygène. L’or qui est solubilisé par le cyanure est adsorbé sur des filtres de charbon actif. Le charbon actif peut être avancé à contre-courant de boue. Le charbon se charge alors en or pour être ensuite lavé avec de l’eau à haute pression et une solution d’acide chlorhydrique puis le charbon est désorbé par injection d’une solution de cyanure et de soude caustique. La solution aurifère obtenue est ensuite mise en circulation à travers des cellules d’extraction électrolytique disposées en parallèle. L’or et d’autres métaux sont précipités sur des cathodes qui sont immergées dans l’électrolyte circulant. A l’anode, l’oxygène est formé et la dégradation de cyanure se produit. Les cathodes chargées en cations d’or sont lavées avec un jet d’eau haute pression. Le produit obtenu (« bourbe ») est séché puis ensuite calciné en présence de borax, de silice et de carbonate de sodium. Le mélange obtenu est fondu dans un four à 1300°C et le fondu est versé dans des moules en cascade où l’or est séparé des scories pour produire des lingots dorés.

[0003] Lors de l’adsorption, le carbone perd également de l’activité. Afin de restaurer la surface active et permettre sa réutilisation dans le circuit de lixiviation, il peut subir une régénération thermique. Toutefois après plusieurs cycles de lixiviation et régénération, le charbon actif est épuisé et se transforme en poudre chargée en métaux précieux (dont or et argent prédominent) et non précieux. La poudre de charbon peut contenir une teneur en or de l’ordre de 200 grammes à 4 kg par tonne. La récupération de l’or à partir de la poudre de charbon usagé consiste en général à brûler la poudre dans un four mais le rendement est relativement mauvais puisqu’environ au moins 10% de l’or n’est pas récupéré. De plus, le procédé traditionnel est très énergivore.

[0004] L’invention part du constat que le procédé de récupération classique engendre une mauvaise combustion du charbon ; ce qui empêche la récupération d’une plus grande quantité d’or. De plus, une bonne partie des particules d’or de petite taille (1 -10 microns) sont contenues dans les fumées de combustion qui se volatilisent dans l’air et ne peuvent pas être récupérée par les filtres du fait de leur trop petite taille.

[0005] L’invention se propose de remédier à ces problèmes. En particulier, l’invention se propose d’apporter une solution par un procédé économe en énergie et qui augmente significativement le rendement de récupération des particules des métaux précieux dans le charbon actif usagé.

EXPOSE DE L’INVENTION

[0006] L’invention se rapporte ainsi à un procédé de récupération d’un métal non-ferreux, en particulier de l’or, à partir de poudre de charbon actif utilisée dans un procédé de lixiviation par cyanuration pour l’extraction des métaux précieux comprenant les étapes suivantes :

- La poudre de charbon actif contenant des résidus de métaux précieux (or, argent, platine, cuivre, etc.) est mélangée avec au moins un composant combustible et de l’eau pour former un mélange à base de poudre de charbon actif chargé en métal,

- Le mélange est comprimé dans une machine de compression de manière à former des granules,

- Les granules sont ensuite calcinés dans un four dans des conditions de combustion contrôlées notamment à une température comprise entre 500 et 800°C et pendant un temps compris entre 60 et 120 minutes de façon à produire des scories et des cendres qui sont mélangée pour former un concentré dont le taux de carbone est inférieur ou égal à 1 % en poids.

[0007] Ainsi, l’invention part du principe qu’une agglomération mécanique de la poudre de charbon actif usagé sous forme de granules humides associés à un combustible permet d’améliorer la combustion et donc de réduire la perte des particules fines de métaux précieux. De plus, grâce à cette transformation, il est plus facile de manipuler les charbons actifs en granules qu’en poudre et permet de calculer facilement la quantité de matière en fonction du volume de la chambre du four de combustion et de régler la quantité d’oxygène à apporter pour obtenir une calcination plus efficace.

[0008] La combustion contrôlée vise ainsi à oxyder les granules sans atteindre la vitrification de la matière ; ce qui ne permettrait pas autrement une solubilisation du métal lors de la cyanuration ultérieure.

[0009] Il a aussi été identifié dans l’invention que le contrôle d’un bas taux de carbone dans le concentré est important pour assurer un rendement de récupération maximal lors du procédé ultérieur de lixiviation. Dans le cas où le taux de carbone dépasserait le seuil défini, l’opération de calcination se poursuit jusqu’à atteinte de ce seuil. Dans ce cas, les produits calcinés peuvent être associés à des granules non-encore traités pour une nouvelle opération de combustion.

[0010] L’état de non-vitrification des scories peut être contrôlé lors de l’opération de calcination et la combustion peut être ralentie ou stoppée avant le début de la vitrification. La combustion peut être ralentie par réduction d’air par exemple ou tout autre moyen.

[0011] L’opération de combustion est de préférence associée à un brassage continu ou discontinu des granules et/ou scories dans la chambre de combustion. Ce brassage peut être réalisé par des pales, vis, de l’air pulsé, une combinaison de ces moyens ou tout autre moyen approprié.

[0012] De préférence, les granules sont disposées dans le four sur une grille comprenant une multitude d’ouvertures de diamètre compris entre 4 et 6 mm. [0013] Une telle configuration de four a pour avantage de favoriser la combustion par apport d’une quantité d’air dans la chambre de combustion. La régulation d’air peut être contrôlée de manière manuelle ou automatique. Le nombre de chambres de combustion peut varier (1 , 2 ou plus). Plusieurs entrées d’air peuvent être prévues dans chaque chambre, par exemple deux entrées d’air par chambre. Des moyens d’air pulsé peuvent être associés dans la chambre de combustion ; ces moyens pouvant être des ventilateurs et/ou des turbines pouvant être contrôlés automatiquement.

[0014] Il est aussi possible de réguler l’échappement des fumées dans la partie haute du four afin de maintenir la température dans la plage prévue et éviter ainsi un emballement de la combustion pouvant conduire à une vitrification du produit.

[0015] Tous ces moyens de contrôle peuvent se faire de manière manuelle ou automatique. Des capteurs peuvent être disposés dans le four tels que des capteurs de température et/ou de pression de manière à contrôler les paramètres de combustion et adapter les valeurs d’entrée comme la vitesse des ventilateurs ou turbines et/ou la taille des ouvertures d’air.

[0016] Selon une caractéristique de l’invention, le composant combustible est à base de cellulose tel que du son et/ou de la sciure de bois, de la pulpe de cellulose, des déchets végétaux séchés, etc. [0017] De préférence, le composant combustible représente environ de 20 à 35

% en volume du volume total du mélange et l’eau représente 10 à 25% en volume du volume total du mélange.

[0018] Le mélange à base de poudre de charbon actif chargé peut avantageusement comprendre un réactif chimique qui facilite l’inflammabilité des granules sans explosibilité.

[0019] Les granules sont ainsi conçus pour constituer le combustible en tant que tel de sorte qu’il n’est pas nécessaire d’ajouter une source de chaleur comme un bruleur électrique ou à gaz. La cellulose permet ainsi de créer une structure perméable dans les granules qui favorisent la combustion. De plus, la volatilité des poussières de charbon est limitée sans toutefois augmenter notablement le volume de matière à calciner (5% en volume environ).

[0020] L’incorporation du composant combustible peut se faire par compression dans une presse à extruder par exemple ou par tout autre moyen de compression approprié.

[0021] Selon un aspect préférentiel, la taille des granules est comprise entre 10 et 15 mm de longueur et 6 à 8 mm de diamètre. Cette taille de granules permet une qualité optimale de la combustion. La forme des granules n’est pas déterminante. Les granules peuvent former des cylindres, des pyramides, des cubes, des sphères ou tout autre forme tridimensionnelle.

[0022] Selon un aspect avantageux de l’invention, les scories sont refroidies puis broyées dans un broyeur à une taille inférieure à 2 mm pour produire, en combinaison avec les cendres, ledit concentré.

[0023] Le broyage des scories en plus petite taille de particules permet d’augmenter l’efficacité du procédé de lixiviation en augmentant la surface de contact entre les particules calcinées et le cyanure.

[0024] Le métal contenu dans le concentré peut ensuite être récupéré dans le procédé de lixiviation connu. Le concentré peut posséder environ entre 1000 grammes et 5000 grammes par tonne d’or. Le taux de récupération par lixiviation peut atteindre 98% en masse par rapport à la masse totale d’or contenue dans le concentré.

[0025] Selon un aspect préférentiel de l’invention, les scories, gaz et fumées issus de la combustion sont refroidis par un échangeur de chaleur air-air ou air-eau. Ce refroidissement a lieu après l’opération de calcination. Les scories sorties du four sont entreposées dans une armoire connectée à un système d’aspiration qui collecte les volutes de fumée qui apparaissent au moment du refroidissement des scories qui les envoient au filtre a manche. Les volutes contiennent des microparticules de métaux précieux qu’il convient de capturer. Ces scories refroidies sont broyées et mélangées aux cendres pour former le concentré. Les scories sont préférablement refroidies à une température inférieure ou égale à 60°C.

[0026] De préférence, les poussières issues de l’échangeur de chaleur lors du refroidissement sont récupérées par condensation.

[0027] Ainsi, l’air plus froid de l’échangeur de chaleur chargé en gaz s’échappant des scories se condense ; produisant ainsi un condensât chargé en particules de métaux précieux. Par exemple, les puisards de l’échangeur de chaleur peuvent être vidangés pour récupérer les poussières de calcinations.

[0028] De préférence, les poussières issues des gaz d’échappement de la combustion sont récupérées par des filtres.

[0029] Ainsi, les poussières récupérées sont compressées en briquettes puis calcinés dans le four car le taux de carbone est trop élevé. La calcination dans le four est opérée dans les mêmes conditions de températures et de temps que celles effectuées pour les granules. La calcination des briquettes peut se faire indépendamment des granules ou en combinaison avec ceux-ci.

[0030] Les filtres de récupération des poussières peuvent être des filtres à manche en matière textile, par exemple au nombre de 20 à 200, de préférence 80 à 150. Les poussières peuvent être collectées toutes les 12 à 48 heures par exemple et mélangées pour former ensuite les briquettes. L’extraction des poussières à partir des filtres peut se faire par nettoyage complet avec un aspirateur puissant, à double turbine par exemple.

[0031] Les filtres peuvent être remplacés après une période d’activité comprise entre 15 jours et 60 jours, de préférence entre 25 et 45 jours.

[0032] Les briquettes issues des poussières de combustion récoltées peuvent contenir des agents chimiques aptes à favoriser la combustion. Ces briquettes peuvent être fabriquées dans un appareil de compactage distinct de l’appareil à produire les granules. [0033] Le concentré obtenu par mélange des scories et cendres est ensuite envoyé dans le procédé de lixiviation.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

[0034] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, pour lesquelles :

- La figure 1 est une représentation schématique du procédé de récupération de l’invention ;

- La figure 2 est une représentation schématique du procédé intégré au procédé de lixiviation pour la récupération du métal précieux.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE D’UN MODE DE RÉALISATION

[0035] Un schéma de principe du procédé de récupération d’or à partir de déchets de charbon actifs issus de lixiviation est montré à la figure 1 .

[0036] Le procédé commence par la collecte d’un volume de poudre pulvérulente et/ou morceaux de charbon actif chargé en métal et son mélange avec une quantité de matière combustible à base de cellulose telle que du son, de la pulpe de cellulose, de la sciure, des déchets végétaux séchés., etc. La matière à base de cellulose est un combustible naturel qui aide à la combustion et crée des voies différentielles qui permettent à l’air de pénétrer dans le granule et de dynamiser la combustion. Le mélange comprend aussi préférablement un volume d’eau compris entre 10 et 25%. L’eau procure un apport d’oxygène peu coûteux et écologique dans le mélange qui sert de comburant dans l’opération de combustion ultérieure.

[0037] Ce mélange à base de charbon est transformé en granule dans un appareil de pelletisation ou de compression 1 . L’appareil produit une agglomération mécanique de la matière du mélange et forme des granules de petites tailles, de préférence compris entre 5 et 20 mm maximum.

[0038] La compression des fines de charbons associée à la réalisation de voies différentielles par l’adjonction de cellulose favorise la combustion lente des granules lors de l’opération suivante et résout le problème de la volatilité des poussières de charbon qui affecte la qualité de la combustion et réduit le taux de récupération des métaux précieux. De plus, grâce aux granules, il est plus facile de manipuler et de calculer la quantité optimale de produits à calciner en fonction du volume de la chambre du four et de régler la quantité d’oxygène à apporter dans la combustion afin de réduire la perte des particules fines dans les fumées d’échappement.

[0039] Dans l’étape suivante, les granules sont brûlés dans un four lors d’une opération dite de « calcination » laquelle permet de produire des scories, des cendres ainsi que des fumées contenant de la vapeur, des gaz et de la matière solide sous forme de poussières. La distribution en volume de matière solide représente en général : 50% de scories ; 35% de cendres et 15% de poussières. La calcination apporte une réduction de poids d’environ 55% du poids des granules. Les scories forment la partie la plus riche en métaux précieux (environ 50% en poids) alors que les cendres et les poussières en contiennent environ deux fois moins (25% en poids).

[0040] La calcination doit être contrôlée en température de façon à éviter la vitrification des scories. Une vitrification est préjudiciable à la dissolution de l’or contenue dans les scories lors de la lixiviation. Ainsi, il est important que la calcination soit opérée à des températures comprises entre 500 et 800°C, de préférence entre 550° et 750°C, encore plus préférentiellement entre 600 et 700°C. Le temps de calcination est aussi contrôlé et peut durer le temps que le taux en carbone soit inférieur à 1 % (poids). La calcination a pour but d’éliminer la matière organique et d’oxyder la matière minérale sans vitrification.

[0041] Il est important de considérer qu’il existe une corrélation entre le taux de concentré final obtenu et le poids à l’entrée des fines. Ainsi un taux de concentré compris entre 45 et 50% permet un taux de récupération en métal précieux de l’ordre de 98% en moyenne. Si le taux est supérieur à 50%, le taux de récupération chute en dessous de 90%. Un taux de concentré supérieur à 50% s’explique par un mauvais contrôle des conditions de calcination (taux d’oxygène, brassage insuffisant, fabrication des granules défectueuse, non-respect des proportions dans le mélange avant compactage, etc.).

[0042] Le four de calcination 2 comprend préférablement, au moins une chambre de combustion laquelle comprend une grille ajourée sur laquelle sont déposés les granules. La grille sépare un compartiment de circulation d’air d’un compartiment de combustion. La grilles est ajourée à la taille des granules afin de garantir leur rétention dans la chambre de combustion. Elle peut être en fonte ou tout matériaux résistant aux hautes températures.

[0043] Le procédé de calcination nécessite un brassage régulier du produit. Aussi, il est préférable d’équiper le compartiment de combustion de moyens de brassage tels que pale(s), vis, hélice(s), air pulsé, etc. Ces moyens peuvent être activés automatiquement ou manuellement et/ou de manière continue ou intermittente.

[0044] Le four de calcination 2 peut comprendre plusieurs chambres de combustion permettant ainsi d’augmenter la capacité de production. La chambre comprend de préférence plusieurs entrées d’air ; au moins une ou deux par chambre, qui peuvent être disposées en association avec un moyen de circulation d’air comme un ventilateur ou une turbine. La chambre comprend un échappement des fumées, de préférence disposé sur le haut du four ; le moyen pouvant comprendre un moyen de réglage de l’ouverture de l’échappement comme une vanne, trappe, etc., permettant ainsi de régler la vitesse de combustion.

[0045] Après calcination, les scories sont sorties du four et refroidies. Le refroidissement se fait en remisant les scories dans une armoire connectée 3a au système de ventilation pour aspirer les volutes de fumée et les envoyer au filtre à manches. Les poussières contenues dans l’air réchauffé sont préférablement collectées par des filtres. Ces poussières peuvent être utilisées pour former des briquettes compactées dans un appareil de compaction 4.

[0046] Les poussières issues des fumées de combustion sont aussi préférablement collectées par un appareil de filtration 5. Cet appareil peut comprendre une série de filtres à manche 6 permettant de piéger les poussières. L’air est aspiré dans l’appareil de filtration 5 et extrait par un dispositif d’extraction d’air 7. Les poussières collectées sont utilisées pour la production des briquettes dans l’appareil de compaction 4. [0047] Les scories peuvent être concassées pour en réduire la taille dans un appareil de concassage 8. De préférence, les scories sont concassées ou broyées à une taille de particule inférieure à 5 mm, de préférence inférieure à 2 mm. Après mélange du concentré, le taux de carbone peut être vérifié et/ou une mesure du contenu en métal précieux effectuée.

[0048] Les produits issus de la calcination à savoir les scories (50% environ), les cendres (35% environ) et de préférence les poussières récupérées (15%) sont mélangées pour former un concentré qui peut être stocké dans un conteneur 9 jusqu’à utilisation dans le procédé de lixiviation.

[0049] La figure 2 présente un procédé de lixiviation connu dans lequel le procédé récupération de l’invention est intégré comme procédé de recyclage du charbon actif usagé.

[0050] Le procédé de lixiviation comprend une première étape 10 de collecte du minerai aurifère puis une étape de broyage 1 1 par des boulets pour libérer les minéraux et aplatir les métaux précieux natifs. Un traitement par gravité peut être effectué pour grossièrement concentrer les métaux précieux, comme un sluice, des jigs, la spirale, la table Wifley, un concentrateur centrifuge ou tout autre moyen.

[0051] Dans l’étape suivante 12 connue en soi, le minerai subit une flottation qui permet de libérer le métal des sulfures dont les propriétés cyanicides empêchent une bonne cyanuration ultérieure.

[0052] Le minerai concentré en métal précieux et débarrassé des sulfites est alors collecté et introduit dans une installation de lixiviation 13. La méthode connue en soi consiste à établir une réaction d’oxydo-réduction avec l’or contenu dans le minerai, des ions cyanures et de l’oxygène. L’or ainsi que d’autres métaux comme l’argent sont mis en solution sous forme de cyanure d’or sous forme ionique (ions [AU(CN)2] ). L’or est extrait par adsorption sur des colonnes de charbon actif sous forme de granules. Le charbon actif est généralement obtenu par carbonisation de végétaux comme de l’écorce de noix de coco ou des noyaux de pêches. [0053] Après l’étape d’adsorption sur le charbon, une étape d’élution dans une cuve d’élution 14 a lieu pour désorber les métaux précieux en présence d’une solution concentrée de cyanure à pression atmosphérique ou sous pression. Enfin, l’or est récupéré à partir de cette solution d’élution par électrolyse dans une installation électrolytique 15. Le charbon épuisé est quant à lui retourné vers le circuit d’adsorption selon le circuit 16.

[0054] Dans le procédé selon l’invention, le charbon épuisé et dont le rendement d’adsorption n’est plus suffisant est récolté dans un réservoir 17 pour être traité selon le procédé 20 de récupération de l’or comme décrit en détail à la figure 1. Le concentré de produits de calcination 8 obtenu selon ce procédé est renvoyé dans le cycle de lixiviation, notamment dans l’installation 13.

[0055] Ce procédé de récupération permet une augmentation de la récupération des métaux précieux de l’ordre de 10% en poids par rapport au procédé traditionnel.