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Résumé Ce travail de fin d’études porte sur l’étude à l’échelle du laboratoire

Résumé Ce travail de fin d’études porte sur l’étude à l’échelle du laboratoire de la comparaison des performances métallurgiques des collecteurs TLQ2 et KAX (amyl xanthate de potassium) dans la flottation à la mousse du minerai cuprifère mixte de la mine de l’étoile de l’entreprise Ruashi Mining à la partie pit 3. L’étude a porté sur l’échantillon de 60 kg du minerai traitant 3,88 % Cu dont environ 42,69 % sont sous la forme de sulfure et 57 % sous la forme oxydée. Après avoir ramené la granulométrie à 30 % des refus sur le tamis de 75 µm, des tests de flottation limités en simple ébauchage ont été réalisés par la méthode univariée qui consiste à varier un seul paramètre tout en maintenant chaque fois les autres à des valeurs constantes en étudiant les doses du collecteur TLQ2, le collecteur KAX, le silicate de sodium, le sulfhydrate de sodium et de la mixture. En se focalisant plus sur la récupération que sur la qualité des concentrés, les résultats des essais de flottation ont montré que les meilleures performances métallurgiques ont été obtenues en travaillant avec une dose de 400 g/t de l’amyl xanthate de potassium. Ces conditions opératoires ont conduit à l’obtention d’un concentré ébauché titrant 5,57 % en cuivre avec un rendement de récupération de 78,66 %. Les meilleures performances métallurgiques ont été obtenues aux doses du TLQ2 de 400 g/t. Dans ces conditions, le concentré ébauché a atteint une teneur de 9,59 % avec un rendement de récupération de 45,62 % pour le TLQ2, nous avons obtenu un concentré ébauché titrant 5,09 % avec un rendement de récupération de 66,96%. Mots clés : comparaison, performance, collecteur TLQ2 et KAX, flottation, mousse, minerais mixtes, bulk, mines de l’étoile Abstract This end-of-studies work concerns the study at the laboratory scale of the comparison of the metallurgical performances of the collectors TLQ2 and KAX (potassium amyl xanthate) in the froth flotation of the mixed copper-bearing ore of the mine of the star of Ruashi Mining company at pit part 3. The study focused on the 60 kg sample of ore processing 3.88% Cu, of which approximately 42.69% is in the sulphide form and 57% in the oxidized form. After reducing the particle size to 30% of the refusals on the 75 µm sieve, limited flotation tests in simple roughing were carried out by the univariate method which consists in varying a single parameter while maintaining each time the others at constant values. by studying the doses of the TLQ2 collector, the KAX collector, the sodium silicate, the sodium sulfhydrate and the mixture. Focusing more on the recovery than on the quality of the concentrates, the results of the flotation tests showed that the best metallurgical performances were obtained by working with a dose of 400 g/t of potassium amyl xanthate. These operating conditions led to the production of a rough concentrate containing 5.57% copper with a recovery yield of 78.66%. The best metallurgical performances were obtained at TLQ2 doses of 400 g/t. Under these conditions, the rough concentrate reached a grade of 9.59% with a recovery yield of 45.62% for TLQ2, we obtained a rough concentrate grading 5.09% with a recovery yield of 66.96 %. Keywords : comparison, performance, TLQ2 and KAX collector, flotation, froth, mixed ores, bulk, star mines i Table des matières Résumé ......................................................................................................................................... Abstract ........................................................................................................................................ Table des matières ....................................................................................................................... i Liste des figures ......................................................................................................................... v Liste des tableaux ...................................................................................................................... vi Liste des abréviations ............................................................................................................... vii Dédicace .................................................................................................................................. viii Avant-propos ............................................................................................................................. ix Introduction ................................................................................................................................ 1 Chapitre 1- Flottation des minerais mixtes cuprocobaltifères .................................................... 3 1. 1 Généralités.................................................................................................................... 3 1.1.1 principe ...................................................................................................................... 4 1.1.1.1 différents procédés de flottation .......................................................................... 4 1.1.1.2 dispositifs de flottation ........................................................................................ 6 1.1.2 Les réactifs de flottation ............................................................................................. 7 1.1.3 Mécanisme de flottation ............................................................................................. 9 1.1.3.1 Interface solide-liquide ........................................................................................ 9 1.1.3.2 Interface solide-gaz ............................................................................................. 9 1.1.3.3Flottabilité des minéraux .................................................................................... 10 1.1.3.4 Eléments de physico-chimie des surfaces solides ............................................. 11 1.1.3.5 Adsorption des collecteurs ................................................................................ 12 1. 2 Flottation des minerais oxydés ................................................................................... 13 1.2.1 Mécanisme de sulfuration ........................................................................................ 14 1.2.2 Circuit de flottation .................................................................................................. 16 1. 3 Flottation des minerais sulfurés ................................................................................. 16 1. 4 La flottation des minerais mixtes ............................................................................... 18 1. 5 Conclusion partielle ................................................................................................... 19 Chapitre 2 – Métallurgie à ruashi mining ................................................................................. 20 2. 1 Historique ................................................................................................................... 20 2. 2 Situation géographique............................................................................................... 20 2. 3 Alimentation et production de ruashi mining............................................................. 21 2. 4 Description sommaire du Flow-sheet de principe ...................................................... 21 ii 2.4.1 Département de solides ............................................................................................ 21 2.4.2 Département des solutions ....................................................................................... 21 2.4.2.1 L’extraction par solvant ............................................................................................... 22 2.4.2.2 L’électrolyse ................................................................................................................. 22 2. 5 Problématique ............................................................................................................ 23 2.7 Conclusion partielle ................................................................................................... 24 Chapitre 3 - Matériel et méthodes ............................................................................................ 25 3. 1 Echantillonnage et caractérisation.............................................................................. 25 3.1.1 Echantillonnage ........................................................................................................ 25 3.1.2 Caractérisation du minerai ....................................................................................... 26 3.1.2.1 Caractérisation chimique ................................................................................... 26 3.1.2.2 Caractérisation minéralogique .......................................................................... 26 3. 2 Préparation mécanique de l’échantillon ..................................................................... 26 3.2.1 Obtention de la granulométrie adéquate à la flottation ............................................ 27 3.2.2 Analyse granulochimique ........................................................................................ 28 3.2.3 Mode opératoire ....................................................................................................... 28 3. 3 Protocole des tests de flottation ................................................................................. 29 3.3.2 Matériel utilisé ......................................................................................................... 29 3.3.2 Réactifs utilisés et mode de préparation .................................................................. 30 ❖ L’amyl xanthate de potassium (KAX) : le collecteur est préparé sous forme d’une solution à 1,2%, on prélève 1,2g du KAX que l’on dissout dans 100ml d’eau. ..... 30 3.3.3 Mode opératoire ....................................................................................................... 31 3.3.4 Critères d’évaluation des résultats de flottation ....................................................... 31 3.3.4.1 Rendement de récupération ............................................................................... 31 3.3.4.2 Rendement pondéral de concentration .............................................................. 32 3.3.4.3. Taux de concentration ...................................................................................... 32 Chapitre 4 - Présentation et analyse des résultats .................................................................... 33 4. 1 Rappel de l’objectif .................................................................................................... 33 4. 2 Résultats de la caractérisation ............................................................. 33 4.2.1 Caractérisation chimique de l’échantillon ............................................................... 33 4.2.2 Caractérisation minéralogique ................................................................................. 33 4.2.3 Détermination du temps de broyage ........................................................................ 34 4.2.4 Analyse granulochimique ........................................................................................ 36 4. 3 Tests avec KAX comme collecteur ............................................................................ 36 iii 4.3.1 Essais d’optimisation de la dose du sulfhydrate de sodium(NaHS) et de l’amylxanthate de potassium(KAX) ................................................................................. 36 4.3.2 Essais d’optimisation de silicate ................................................................................ 39 4.3.2 Essais d’optimisation de la dose de mixtures ............................................................. 41 4.4 Tests avec TLQ2 comme collecteur............................................................................ 42 4.7 Comparaison des performances métallurgiques entre les deux collecteurs ............... 45 Conclusion générale et suggestions .......................................................................................... 46 Référence bibliographique ....................................................................................................... 48 ANNEXES ............................................................................................................................... 49 Annexe A.1-essaie de flottation à 3000g/t NaHS, 300g/t de KAX, 300g/t de Na2SiO3,200g/t de mixture 10/90 ,50g/t de G41 ............................................................................................ 50 Annexe A.2-essaie de flottation à 4000g/t NaHS , 400g/t de KAX, 300g/t de Na2SiO3,200g/t de mixture 10/90 ,40g/t de G41 ........................................................................................... 51 Annexe A.3-essaie de flottation à 5000g/t NaHS , 500g/t de KAX, 300g/t de Na2SiO3,200g/t de mixture 10/90 ,40g/t de G41 ............................................................................................ 52 Annexe A.4-essaie de flottation à 6000g/t NaHS , 300g/t de KAX, 600g/t de Na2SiO3,200g/t de mixture 10/90 ,40g/t de G41 ........................................................................................... 53 Annexe A.5-essaie de flottation à 7000g/t NaHS , 700g/t de KAX, 300g/t de Na2SiO3,200g/t de mixture 10/90 ,40g/t de G41 ........................................................................................... 54 Annexe B.1-essaie de flottation à 4000g/t NaHS , 400g/t de KAX, 200g/t de Na2SiO3,200g/t de mixture 10/90 ,40g/t de G41 ........................................................................................... 55 Annexe B.2-essaie de flottation à 4000g/t NaHS , 400g/t de KAX, 400g/t de Na2SiO3,200g/t de mixture 10/90 ,40g/t de G41 ........................................................................................... 56 Annexe B.3-essaie de flottation à 4000g/t NaHS , 400g/t de KAX, 500g/t de Na2SiO3,200g/t de mixture 10/90 ,40g/t de G41 ........................................................................................... 57 Annexe C.1-essaie de flottation à 4000g/t NaHS , 400g/t de KAX, 300g/t de Na2SiO3,100g/t de mixture 10/90 ,40g/t de G41 ........................................................................................... 58 Annexe C.2-essaie de flottation à 4000g/t NaHS , 400g/t de KAX, 300g/t de Na2SiO3,300g/t de mixture 10/90 ,40g/t de G41 ........................................................................................... 59 Annexe C.3-essaie de flottation à 4000g/t NaHS , 400g/t de KAX, 300g/t de Na2SiO3,400g/t de mixture 10/90 ,40g/t de G41 ........................................................................................... 60 Annexe D.1-essaie de flottation à 4000g/t NaHS , 400g/t de TLQ2, 300g/t de Na2SiO3,200g/t de mixture 10/90 ,40g/t de G41 ........................................................................................... 61 Annexe D.2-essaie de flottation à 4000g/t NaHS , 300g/t de TLQ2, 300g/t de Na2SiO3,200g/t de mixture 10/90 ,40g/t de G41 ........................................................................................... 62 Annexe D.3-essaie de flottation à 4000g/t NaHS , 200g/t de TLQ2, 300g/t de Na2SiO3,200g/t de mixture 10/90 ,40g/t de G41 ........................................................................................... 63 iv Annexe D.4-essaie de flottation à 4000g/t NaHS , 100g/t de TLQ2, 300g/t de Na2SiO3,200g/t de mixture 10/90 ,40g/t de G41 ........................................................................................... 64 v Liste des figures Figure 1.1 - L’étape de la formation de l’agrégat .................................................................... 4 Figure 1.2 - Cellule mécanique ................................................................................................ 6 Figure 1.3- Contact bulle d’air-particule dans l’eau ............................................................. 10 Figure 1.4-Angle de contact sur une petite surface ............................................................... 10 Figure 1 .5 - Espèces chimiques dissociées du NaHS ............................................................ 15 Figure 2. 1 - Flow sheet détaillé de l'usine hydrométallurgique de l'entreprise Ruashi Mining ...................................................................................................................................... 23 Figure 2. 2 - Photographie de deux broyeurs à boulets ........................................................ 27 Figure 4. 1 - Courbe de broyabilité de l'échantillon de Ruashi Mining .............................. 35 Figure 4. 2 - Evolution de la teneur en fonction de récupération du cuivre à différentes doses du NaHS et du KAX ................................................................................................................ 38 Figure 4. 3 - uploads/Management/ tfe-elisee-umba-travail-du-18-11-2022.pdf