Guide de sélection d’une usine CIL pour le minerai d’or : capacité, récupération et coûts

Choisir la bonne usine de traitement du minerai d’or par le procédé Carbon-in-Leach (CIL) ne consiste pas simplement à sélectionner des équipements offrant une capacité de traitement adaptée. Les caractéristiques du minerai, les objectifs de récupération de l’or, la conception du procédé, l’investissement en capital et les coûts d’exploitation influencent tous les performances et la rentabilité d’un projet de traitement de l’or.

Une usine CIL bien conçue intègre le concassage, le broyage, la lixiviation, l’adsorption sur charbon actif, la récupération de l’or et la gestion des résidus dans un système de traitement coordonné. Cependant, la configuration optimale varie en fonction de la minéralogie du minerai, du degré de libération de l’or et des résultats des essais métallurgiques.

Ce guide explique le fonctionnement du procédé CIL, comment choisir la capacité appropriée de l’usine, quels facteurs influencent la récupération de l’or et quels éléments prendre en compte pour estimer les coûts du projet.

1. Qu’est-ce qu’une usine CIL pour le traitement du minerai d’or ?

Une usine CIL pour le minerai d’or est une installation de traitement des minerais qui utilise le procédé Carbon-in-Leach pour extraire l’or du minerai. Cette technologie combine la lixiviation au cyanure et l’adsorption sur charbon actif dans une même série de cuves.

Au cours de la lixiviation, le cyanure dissout l’or accessible contenu dans le minerai préparé, dans des conditions chimiques contrôlées. Le charbon actif adsorbe ensuite l’or dissous directement à partir de la pulpe, permettant ainsi de concentrer l’or sur le charbon en vue de sa récupération ultérieure.

Contrairement à une usine conventionnelle Carbon-in-Pulp (CIP), dans laquelle la lixiviation et l’adsorption se déroulent en deux étapes distinctes, une usine CIL combine ces opérations au sein de la même série de cuves. Cette configuration peut réduire le besoin d’équipements de traitement séparés et contribuer à limiter les effets des matériaux responsables du phénomène de preg-robbing dans certains minerais.

Une usine CIL complète comprend généralement des équipements de concassage, des broyeurs, des équipements de classification, des cuves de lixiviation et d’adsorption, des systèmes de manutention du charbon, des équipements de récupération de l’or et des installations de traitement des résidus.

1.1 Comment fonctionne le procédé CIL pour le minerai d’or ?

Le schéma de traitement CIL exact dépend de la minéralogie du minerai, des caractéristiques de libération de l’or et des résultats des essais métallurgiques. Néanmoins, la plupart des usines CIL conventionnelles suivent plusieurs étapes principales de traitement.

1. Concassage

Le minerai tout-venant (ROM, Run-of-Mine) est acheminé vers des concasseurs afin de réduire les gros blocs à une granulométrie adaptée. Selon les caractéristiques du minerai et le débit de traitement requis, le circuit de concassage peut comprendre un concassage primaire et secondaire, ainsi que des équipements de criblage.

Un concassage efficace prépare le minerai au broyage et contribue à maintenir une alimentation régulière des équipements en aval.

2. Broyage

Le minerai concassé entre dans les broyeurs, où il est réduit à une granulométrie plus fine. Le broyage permet de libérer les minéraux aurifères de la roche environnante, rendant l’or plus accessible lors de la lixiviation au cyanure.

La finesse de broyage requise dépend de la taille des particules d’or, de leurs associations minérales et du degré de libération nécessaire pour atteindre le taux de récupération visé.

3. Préparation de la pulpe

Le minerai broyé est mélangé à de l’eau pour former une pulpe adaptée aux étapes de traitement suivantes. La densité de la pulpe est ajustée afin de favoriser un mélange efficace, le transfert de matière et les réactions chimiques.

Les conditions du procédé, notamment le pH et les autres paramètres chimiques pertinents, sont contrôlées en fonction des caractéristiques du minerai et des exigences opérationnelles de l’usine.

4. Lixiviation et adsorption

La pulpe préparée est introduite dans une série de cuves CIL. Le cyanure dissout l’or accessible dans des conditions contrôlées, tandis que le charbon actif adsorbe l’or dissous présent dans la pulpe.

Comme la lixiviation et l’adsorption se déroulent dans le même circuit de cuves, l’or dissous peut être capté par le charbon au fur et à mesure de sa mise en solution. La disponibilité de l’oxygène, la concentration en cyanure, le temps de séjour et les performances du charbon influencent tous l’efficacité de cette étape.

5. Récupération de l’or à partir du charbon

Le charbon chargé en or est séparé de la pulpe, puis traité dans un circuit de récupération adapté. Selon la conception de l’usine, cette étape peut comprendre le lavage du charbon, l’élution et l’électroextraction, suivis d’un traitement complémentaire permettant d’obtenir un produit aurifère destiné à l’affinage.

La régénération et le recyclage du charbon peuvent également être intégrés au procédé afin de maintenir ses performances d’adsorption.

6. Traitement des résidus

Après l’extraction de l’or, la pulpe résiduelle est dirigée vers un système de traitement des résidus approprié. La gestion des résidus peut comprendre la destruction ou la détoxification du cyanure lorsque cela est nécessaire, la récupération de l’eau et le stockage dans une installation de résidus conçue à cet effet.

La conception doit tenir compte de la réglementation environnementale, de la gestion de l’eau, des conditions géotechniques et des exigences de sécurité propres au site.

1.2 Dans quels cas le procédé CIL convient-il au minerai d’or ?

Le procédé CIL est couramment envisagé pour les minerais d’or facilement lixiviables, qui répondent bien à la lixiviation au cyanure. Toutefois, son adéquation dépend de bien plus que de la teneur en or.

Minerais d’or facilement lixiviables : les minerais dont l’or peut être suffisamment libéré et dissous par une lixiviation conventionnelle au cyanure constituent souvent de bons candidats pour le procédé CIL.

• Projets nécessitant un traitement intégré : La combinaison de la lixiviation et de l’adsorption peut simplifier l’agencement de l’usine et offrir des avantages opérationnels par rapport à des circuits de lixiviation et d’adsorption séparés.
• Minerais présentant un phénomène de preg-robbing : Certains minerais contiennent naturellement des matières carbonées capables d’adsorber l’or dissous et de réduire le taux de récupération. Dans certains cas, le procédé CIL peut atténuer cet effet, mais ses performances dépendent du type et de l’activité des matières carbonées. Des essais métallurgiques spécifiques sont indispensables.
• Minerais d’or réfractaires : L’or emprisonné dans des minéraux sulfurés ou autrement résistant à la lixiviation conventionnelle peut nécessiter un prétraitement avant le procédé CIL. Selon le minerai, les options possibles comprennent l’oxydation, le grillage, l’oxydation sous pression ou la bio-oxydation.

Pour cette raison, un échantillonnage représentatif du minerai et des essais métallurgiques doivent être réalisés avant la sélection définitive de l’usine.

2. Comment choisir la bonne capacité pour une usine CIL ?

La capacité de l’usine détermine le volume de minerai traité par jour et influence le dimensionnement des équipements, les besoins en infrastructures, l’investissement et les dépenses d’exploitation.

Une capacité trop faible peut limiter la production, tandis qu’une usine surdimensionnée peut augmenter les dépenses d’investissement et entraîner une complexité opérationnelle inutile.

La capacité doit être déterminée à partir des prévisions de production de la mine, de la disponibilité du minerai, des horaires d’exploitation et des performances attendues de l’ensemble du circuit de traitement.

Plages de capacité courantes des usines CIL pour le minerai d’or

Les plages suivantes fournissent des indications générales pour la planification préliminaire d’un projet. Les besoins réels dépendent des propriétés du minerai, du choix des équipements, des conditions du site et de la rentabilité du projet.

Capacité de l’usine	Profil type du projet	Principaux critères de sélection
100–300 TPD	Projets d’exploitation aurifère à petite échelle	Configuration compacte, investissement maîtrisé et équipements modulaires
300–1 000 TPD	Exploitations de petite à moyenne taille	Équilibre entre coût d’investissement, efficacité opérationnelle et possibilités d’extension
1 000–3 000 TPD	Mines d’or de moyenne à grande taille	Intégration des systèmes de broyage, de lixiviation, d’adsorption et de gestion des résidus
3 000+ TPD	Exploitations minières à grande échelle	Équipements à haut débit, automatisation, disponibilité des installations et optimisation du procédé

• Pour les projets de petite taille, les équipements modulaires peuvent simplifier le transport, l’installation et les extensions futures. Les usines de taille moyenne nécessitent généralement une coordination plus étroite entre le broyage, la manutention de la pulpe, la lixiviation et les systèmes d’adsorption.
• Les exploitations à grande échelle accordent davantage d’importance à la disponibilité des équipements, au contrôle du procédé, à la planification de la maintenance et à la fiabilité des infrastructures auxiliaires.
• La capacité doit également tenir compte de la durée de vie prévue de la mine et de l’approvisionnement en minerai. Une usine conçue pour répondre à un pic de production de courte durée peut ne pas être économiquement justifiée si la mine ne peut pas fournir régulièrement une alimentation suffisante.

3. Optimisation de la récupération : quels facteurs déterminent réellement l’extraction de l’or ?

La récupération de l’or est l’un des indicateurs les plus importants des performances d’une usine CIL. Toutefois, le taux de récupération théorique le plus élevé n’est pas nécessairement l’objectif d’exploitation le plus économique.

Dans des conditions adaptées, les minerais d’or facilement lixiviables peuvent atteindre un taux de récupération d’environ 85 à 95 % dans les installations CIL, bien que les résultats réels varient considérablement. Sans prétraitement efficace, les minerais réfractaires peuvent présenter des taux de récupération nettement inférieurs.

3.1 Caractérisation du minerai et minéralogie

Avant de finaliser la conception de l’usine, les études métallurgiques doivent déterminer les éléments suivants :

• La teneur en or, la granulométrie des particules et les associations minérales.
• Le degré de libération de l’or pour différentes finesses de broyage.
• La présence de sulfures, notamment de pyrite et d’arsénopyrite.
• La présence de cuivre et d’autres minéraux susceptibles d’augmenter la consommation de réactifs ou de perturber le traitement.
• La présence naturelle de matières carbonées et le risque potentiel de preg-robbing.
• La consommation de cyanure, les besoins en oxygène et les autres caractéristiques chimiques pertinentes.

Ces informations permettent de déterminer si le procédé CIL conventionnel est approprié ou si des étapes de traitement supplémentaires sont nécessaires.

3.2 Comment définir un objectif de récupération réaliste

Les objectifs de récupération doivent reposer sur des données métallurgiques vérifiées plutôt que sur les seules moyennes du secteur.

Un programme d’évaluation type peut comprendre les étapes suivantes :

• Caractérisation du minerai : Déterminer la minéralogie, la répartition de l’or et les éventuelles difficultés de traitement.
• Essais de lixiviation en bouteille : Évaluer la réponse à la lixiviation, la consommation de réactifs et le taux de récupération préliminaire dans des conditions de laboratoire contrôlées.
• Essais métallurgiques complémentaires : Étudier les exigences de finesse de broyage, le phénomène de preg-robbing, l’adsorption sur charbon et les options de prétraitement lorsque cela est nécessaire.
• Essais à l’échelle pilote : Lorsque cela est justifié, évaluer le comportement du procédé dans des conditions d’exploitation plus représentatives.
• Évaluation de faisabilité : Utiliser les résultats des essais pour établir les hypothèses de récupération, les spécifications des équipements et les projections économiques.

• Les échantillons représentatifs doivent couvrir la variabilité attendue du minerai. Un taux de récupération obtenu à partir d’un seul échantillon favorable peut ne pas refléter les performances sur l’ensemble de la durée de vie de la mine.

4. Combien coûte une usine CIL pour le traitement du minerai d’or ?

Le coût d’une usine CIL pour le minerai d’or varie selon la capacité de traitement, les caractéristiques du minerai, la configuration des équipements, l’emplacement du site, les infrastructures et les exigences environnementales.

Une petite usine traitant un minerai relativement facile à lixivier peut nécessiter un circuit beaucoup plus simple qu’une grande installation traitant un minerai réfractaire ou présentant un phénomène important de preg-robbing.

4.1 Dépenses d’investissement : quels éléments sont inclus ?

Les dépenses d’investissement (CAPEX) couvrent les coûts nécessaires à la conception, à la construction, à l’installation et à la mise en service de l’installation de traitement.

Poste de coût	Périmètre typique	Principaux facteurs de coût
Concassage, broyage et préparation de l’alimentation	Concasseurs, alimentateurs, cribles, broyeurs, convoyeurs et préparation de la pulpe	Débit de traitement, dureté du minerai, granulométrie d’alimentation et exigences de broyage
Lixiviation et adsorption	Cuves CIL, agitateurs, pompes, tuyauterie de procédé et instrumentation	Volume des cuves, temps de séjour, caractéristiques métallurgiques et matériaux de construction
Manutention du charbon, élution et salle de l’or	Cribles à charbon, systèmes de transfert, équipements d’élution, électroextraction et installations d’affinage	Production d’or, chargement du charbon et configuration du circuit de récupération
Infrastructures d’eau et d’électricité	Pompes, canalisations, systèmes électriques, postes électriques et traitement de l’eau	Emplacement du site, disponibilité des services publics et bilan hydrique
Traitement des résidus et installations de stockage	Équipements de détoxification, épaississement ou récupération de l’eau si nécessaire, et stockage des résidus	Propriétés des résidus, exigences environnementales et capacité de stockage
Installation et mise en service	Travaux de génie civil, fondations, structures métalliques, installation, essais et mise en service	Coût de la main-d’œuvre, conditions de construction et calendrier du projet
Provisions pour le projet	Ingénierie, approvisionnement, gestion, provisions pour imprévus et autres coûts indirects définis	Complexité du projet, maturité de la conception et risques liés à la chaîne d’approvisionnement

Une estimation complète du projet doit tenir compte de l’intégration du procédé et des infrastructures du site, et pas uniquement du lot principal d’équipements.

Par exemple, un devis d’équipements peut exclure le génie civil, le transport, l’installation, l’alimentation électrique, les infrastructures hydrauliques, le stockage des résidus et la mise en service. Ces exclusions peuvent avoir une incidence importante sur l’investissement total nécessaire.

Lorsqu’ils comparent les fournisseurs, les maîtres d’ouvrage doivent demander une définition claire du périmètre de fourniture, des spécifications des équipements, des exclusions, des conditions de livraison et des responsabilités relatives à la mise en service.

4.2 Dépenses d’exploitation : quels sont les principaux facteurs ?

Les dépenses d’exploitation (OPEX) correspondent aux coûts récurrents nécessaires au fonctionnement de l’usine. Elles influencent le coût par tonne traitée et le coût de récupération de chaque unité d’or.

• Consommation d’énergie : Le concassage et le broyage peuvent représenter une part importante de la demande électrique de l’usine. La dureté du minerai, le débit de traitement et l’efficacité du circuit de broyage influencent la consommation énergétique.
• Réactifs : Le cyanure, les réactifs de contrôle du pH et les autres produits chimiques de procédé contribuent aux coûts d’exploitation. Leur consommation dépend de la chimie du minerai, de sa minéralogie et des conditions de fonctionnement.
• Charbon actif : Le remplacement, la régénération, la manutention et les pertes de charbon représentent des dépenses récurrentes. Une gestion efficace du charbon permet de maintenir les performances d’adsorption.
• Main-d’œuvre : Des opérateurs, des métallurgistes, du personnel de maintenance, des superviseurs et des équipes de soutien sont nécessaires pour assurer un fonctionnement sûr et régulier de l’usine.
• Maintenance et consommables : Les pièces d’usure, les pompes, les revêtements, les cribles, les composants mécaniques et les autres consommables nécessitent des inspections et des remplacements réguliers.
• Gestion de l’eau : Les coûts d’approvisionnement, de pompage, de recyclage et de traitement de l’eau dépendent des conditions locales et du bilan hydrique de l’usine.
• Gestion des résidus : Le transport des résidus, leur détoxification lorsque cela est nécessaire, la surveillance, le stockage et la gestion environnementale à long terme peuvent représenter des dépenses importantes.

Pour comparer différentes configurations d’usine, les maîtres d’ouvrage doivent évaluer à la fois le coût total d’exploitation et le coût par tonne de minerai traité. Ces indicateurs doivent être examinés conjointement avec le taux de récupération attendu, la disponibilité de la production et la quantité d’or produite.

Conclusion

La sélection d’une usine CIL adaptée au traitement du minerai d’or nécessite une évaluation coordonnée des caractéristiques du minerai, de la capacité de traitement, du potentiel de récupération, de l’investissement en capital et des dépenses d’exploitation.

La configuration la plus appropriée n’est pas nécessairement la plus grande usine ni celle dont le devis d’équipements est le moins élevé. Il s’agit de l’installation capable de traiter régulièrement le minerai disponible, d’atteindre un objectif de récupération techniquement justifié et de fonctionner de manière rentable pendant toute la durée de vie du projet.

Avant de finaliser le choix de l’usine, les maîtres d’ouvrage doivent réaliser des essais métallurgiques sur des échantillons représentatifs, établir des hypothèses réalistes de production et de récupération, définir le périmètre complet du projet et comparer différentes configurations de traitement.

Collaborer avec un fournisseur expérimenté d’équipements de traitement des minerais et des ingénieurs métallurgistes qualifiés peut contribuer à garantir que le concassage, le broyage, la lixiviation, l’adsorption, la récupération de l’or et la gestion des résidus sont conçus comme un système intégré.

Une usine CIL bien conçue, reposant sur des données d’essais fiables et de bonnes pratiques d’exploitation, constitue une base solide pour une production d’or efficace et durable.

FAQ

FAQ 1 : Quels équipements sont nécessaires pour une usine CIL de traitement du minerai d’or ?

Une usine type peut comprendre des équipements de concassage, des broyeurs, des équipements de classification, des cuves CIL, des agitateurs, des pompes à pulpe, des systèmes de manutention du charbon actif, des équipements d’élution, des cellules d’électroextraction et des équipements de fusion. Des installations de préparation des réactifs, d’instrumentation, de gestion des résidus et de traitement de l’eau peuvent également être nécessaires.

FAQ 2 : Quelle est la différence entre les procédés CIL et CIP pour le traitement de l’or ?

Les procédés CIL et CIP utilisent tous deux le cyanure pour dissoudre l’or et le charbon actif pour récupérer l’or dissous présent dans la pulpe. Avec le procédé CIL, la lixiviation et l’adsorption se déroulent simultanément dans le même circuit de cuves. Avec le procédé CIP, la lixiviation est généralement achevée dans des cuves distinctes avant que la pulpe n’entre dans le circuit d’adsorption sur charbon. Le choix du procédé dépend des caractéristiques du minerai et des performances métallurgiques.

FAQ 3 : Comment améliorer la récupération de l’or dans une usine CIL ?

L’amélioration de la récupération peut passer par l’optimisation de la finesse de broyage, de la densité de la pulpe, des conditions de lixiviation, du temps de séjour, de l’oxygène dissous, de l’activité du charbon et de sa manutention. Toutefois, les modifications les plus efficaces dépendent du minerai et du procédé existant. Des prélèvements diagnostiques et des essais métallurgiques doivent guider l’optimisation.

FAQ 4 : Une usine CIL convient-elle au traitement des minerais d’or réfractaires ?

Tous les minerais d’or réfractaires ne peuvent pas être traités efficacement par le seul procédé CIL conventionnel. L’or emprisonné dans des minéraux sulfurés ou autrement inaccessible au cyanure peut nécessiter un prétraitement, tel qu’une oxydation, avant la lixiviation. Le procédé approprié doit être déterminé à partir d’une analyse minéralogique et d’essais métallurgiques.

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