Amélioration du rendement de récupération du cobalt en fractionnant le booster et le tall-oil comme activant

IV.3. TESTS DE FLOTTATION

IV.3.1. OBJECTIFS DES ESSAIS DE FLOTTATION

L'objectif de notre étude est d'améliorer le rendement de récupération du cobalt par l'usage séquentiel du booster et du tall-oil par rapport aux conditions présentes au Concentrateur de Kolwezi dont les exigences sont les suivantes :

? Alimentation ou teneur du minerai : 2 à 3,5% Cu et 0,54% Co

? Teneur du concentré fini 15 à 20% Cu, 2 à 3% Co

? Rendement de récupération : 80% Cuivre et 42% Cobalt ? Teneur du rejet final : 1,2% Cuivre et 0,4 % Cobalt

(Source : Résultats métallurgiques DCE/KZC, le 09/03/2015)

IV.3.2. APPRECIATION DE L'EFFICACITE DES ESSAIS DE FLOTTATION

Pratiquement l'appréciation des essais de flottation se fera sur base des éléments suivants :

- Les concentrés de tête ;

- Les récupérations en tête ;

- Les récupérations globales des concentrés ébauchés ; - Les teneurs dans les différents rejets.

32

IV.3.3. CONDUITE DES ESSAIS DE FLOTTATION AU LABORATOIRE

Signalons par la présente occasion que tous les essais que nous avons réalisés tout le long de notre étude n'ont été faits que par un simple ébauchage et cela se faisait de la manière suivante :

références :

Figure 4. Schéma de flottation avec un simple ébauchage des concentrés

IV.4. RESULTATS DES ESSAIS DE FLOTTATION AVEC EBAUCHAGE

Pour arriver à mieux effectuer ces essais de flottation, et conformément à notre cadre d'étude, nous avons subdivisé nos essais de flottation en quatre grandes catégories à savoir :

- Essai de flottation dans les conditions de référence (KZC) ; - Essai de flottation avec le booster fractionné ;

- Essai de flottation avec le tall-oil fraction ;

- Essai de flottation avec le booster et le tall-oil fractionnés.

IV.4.1. ESSAIS DE FLOTTATION DANS LES CONDITIONS DE REFERENCE

Une série d'essais a été réalisée dans les conditions du concentrateur de Kolwezi où le booster est ajouté totalement au conditionnement pour avoir des résultats que nous allons considérer tout au long de notre étude comme résultats de référence.

Le tableau 6 et la figure 5 ci-dessous nous présentent les résultats de

33

Tableau 6. Résultats synthétiques de flottation en référence

Téneur Cobalt(%)

0,80

0,60

0,40

0,20

0,00

1,40

1,20

1,00

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0

Rendement de récupération Cobalt(%)

^REFERENCE

^FRACTION

^POIDS

^COBALT

%

%

^Rdt

^Taux

^{C tête}

^5,71

^1,2

^13,4

^2,35

^{C ébauché}

^36,57

^0,62

^44,2

^1,21

¹

^Rejet

^63,43

^0,45

^55,8

^Alim

¹⁰⁰

^0,51

¹⁰⁰

Evolution du rendement de

récupération du Cobalt

Conditions de KZC

Figure 5. Evolution du rendement de récupération du Cobalt en référence

Une analyse objective a été faite sur ces résultats et le constat fait nous révèle

ce qui suit :

- Le concentré de tête a une teneur de cobalt de 1,20% et un rendement de récupération de 13,4%

- Le concentré ébauché quant à lui a une teneur cobalt de 0,62% et un rendement de récupération de 44,2%

- La teneur cobalt dans le rejet est de 0,45%.

IV.4.2. ESSAIS DE FLOTTATION AVEC LE BOOSTER FRACTIONNE

34

Dans cette catégorie d'essais de flottation, neuf essais ont étaient effectués avec le sulfudrate de sodium et le booster fractionnés. Les résultats de ces essais sont présentés synthétiquement dans le tableau 7 et des essais jugés bons pour cette catégorie sont traduits par la figue 6. Les annexes nous fournissent les détails possibles.

Tableau 7. Résultats synthétiques de flottation avec le Booster fractionné

		^POIDS		^COBALT
^BOOSTER	^FRACTION	%	%	^Rdt(%)	^Taux
	^C tête	^6,63	^1,38	^18,08	^2,73 ^1,69
	^C ébauché	^26,52	^0,86	^44,81
	^R	^73,48	^0,38	^55,19
^0-0-0%	^Alim	^100	^0,51	^100,00	^1,00
	^C tête	^6,97	^1,25	^16,55	^2,37 ^1,23
	^C ébauché	^38,63	^0,65	^47,56
	^R	^61,37	^0,45	^52,44
^50-50-0%	^Alim	^100	^0,53	^100,00	^1,00
	^C tête	^6,45	^1,49	^16,86	^2,61 ^1,27
	^C ébauché	^41,94	^0,72	^53,14
	^R	^58,06	^0,46	^46,86
^25-25-50%	^Alim	^100	^0,57	^100,00	^1,00
	^C tête	^7,78	^1,33	^22,32	^2,87 ^1,69
	^C ébauché	^38,89	^0,78	^65,71
	^R	^61,11	^0,26	^34,29
^75-25-0%	^Alim	^100	^0,46	^100,00	^1,00
	^C tête	^13,26	^1,32	^32,09	^2,42 ^1,43
	^C ébauché	^46,96	^0,78	^66,94
	^R	^53,04	^0,34	^33,06
^25-75-0%	^Alim	^100	^0,55	^100,00	^1,00
	^C tête	^6,42	^1,27	^14,18	^2,21 ^1,23
	^C ébauché	^46,52	^0,71	^57,21
	^R	^53,48	^0,46	^42,79
^0-0-100%	^Alim	^100	^0,57	^100,00	^1,00
	^C tête	^9,04	^1,48	^28,19	^3,12 ^1,47
	^C ébauché	^40,96	^0,70	^60,20
	^R	^59,04	^0,32
^0-100-0%	^Alim	^100	^0,47	^100,00
	^C tête	^8,62	^1,27	^22,73
	^C ébauché	^42,53	^0,78	^68,97
	^R	^57,47	^0,26

35

Figure 6. Evolution du rendement de récupération du Cobalt en présence du Booster

Après survol du présent tableau nous avons retenus quatre essais aux fractions différentes du booster qui nous serviront d'essais d'amélioration du rendement de récupération cobalt.

Ces essais nous laissent voir ce qui suit par rapport aux conditions de

référence :

- A la fraction de 75-25-0% du booster, nous avons un concentré de tête et ébauché titrant respectivement 1,33 et 0,78% cobalt avec un rendement de récupération de 22,32 et 65,71% ;

- A la fraction de 25-75-0% du booster, nous avons remarqué presque une situation similaire du cas précédent mais avec une nette variation du rendement de récupération dans le concentré de tête ;

- A la fraction de 50-25-25% du booster, la teneur du concentré de tête diminue et le rendement de récupération en tête est quasiment similaire à celui de la fraction 75-250% du booster, mais quant au concentré ébauché nous avons noté une légère amélioration du rendement de récupération du cobalt et la teneur globale est équivalente à celles de deux cas précédents ;

36

- Nous avons constaté une amélioration sensible du rendement de récupération du cobalt dans le concentré ébauché avec diminution de la teneur global, et un concentré de tête qui a une teneur de 1,48 avec comme rendement de récupération de 23,36% à la fraction de 25-50-25% du booster

Notons également que dans les quatre essais retenus, nous avons enregistré les teneurs de cobalt dans les différents rejets respectivement de : 0,26 ; 0,34 ; 0,26 et 0,27%.

Les effets suivants ont été observés pendant le déroulement de ces essais :

- Dans les fractions du milieu, des pétillements de la mousse ont été observés à la surface de la pulpe, dus normalement à un excès de NaSH ;

- La mousse a été chargée en minéraux de cobalt dans la première fraction, puis un virement brusque de la couleur qui passe du vert foncé vers une couleur presque grise.

IV.4.3. ESSAIS DE FLOTTATION AVEC LE TALL OIL FRACTIONNE

Sept essais de flottation ont été effectués dans cette catégorie du tall-oil fractionné. La présentation synthétique de ces résultats se fait dans le tableau 8 et la traduction graphique des essais jugés bons et retenus se fait à la figure 7. Comme nous l'avons dit précédemment, les annexes fournissent beaucoup plus les détails.

Teneur Cobalt (%)

^{70-0-30% 30-0-70% 30-70-0% 70-30-0%}

2,50

2,00

0,50

0,00

1,50

1,00

10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 Rendement de récupération Cobalt(%)

^COBALT

^Taux

^3,00

^1,37

^1,00

^41,61

^3,11

^1,61

^1,00

^36,25

^3,68

^1,49

^1,00

^25,48

^3,39

^{C ébauché}

^42,55

^0,81

^66,07

^1,55

^1,00

^R

^57,45

^0,31

^33,93

^Alim

^100,00

^0,52

^100,00

^{C tête}

^6,56

^1,79

^21,91

^3,34

^{C ébauché}

^45,36

^0,80

^67,36

^1,49

^1,00

^R

^54,64

^0,32

^32,64

^Alim

^100,00

^0,54

^100,00

^{C tête}

^5,88

^2,00

^21,77

^3,70

^{C ébauché}

^42,78

^0,73

^57,64

^1,35

^1,00

^R

^57,22

^0,40

^42,36

^Alim

^100,00

^0,54

^100,00

^{C tête}

^7,65

^2,15

^26,45

^3,46

^{C ébauché}

^47,54

^0,97

^73,85

^1,55

^1,00

^R

^52,46

^0,31

^26,15

^Alim

^100,00

^0,62

^100,00

Evolution du rendement de récupération du

Cobalt en présence du Tall Oil fractionné

Condition de référence T:0-0-100% T:70-0-30% T:30-0-70% T:70-30-0%

Figure 7. Evolution du rendement de récupération en présence du Tall-oil fractionné

37

Tableau 8. Résultats synthétiques de flottation avec le Tall-oil fractionné

^TALL OIL
		^POIDS
	^FRACTION	%	%	^Rdt(%)
	^C tête	^5,85	^1,78	^17,54
^100-0-0%	^C ébauché	^42,55	^0,81	^58,39
	^R	^57,45	^0,43
	^Alim	^100,00	^0,59	^100,00
	^C tête	^7,32	^1,45	^22,76
^0-100-0%	^C ébauché	^39,63	^0,75	^63,75
	^R	^60,37	^0,28
	^Alim	^100,00	^0,47	^100,00
	^C tête	^5,38	^1,88	^19,81
^0-0-100%	^C ébauché	^50,00	^0,76	^74,52
	^R	^50,00	^0,26
	^Alim	^100,00	^0,51	^100,00
	^C tête	^5,85	^1,78	^19,85

38

Il ressort de l'examen des résultats obtenus, quatre essais ont été retenus et nous fournissent les informations suivantes :

- Le tall-oil fractionné comme suit 0-0-100% nous donne un concentré de tête et un concentré ébauché titrant respectivement 1,88 et 0,76 % cobalt, un rendement de récupération de tête et celui du concentré ébauché de : 19,81 et 74,52% pour le cobalt. Un rejet titrant 0,26% cobalt ;

- A une fractionné de 30-0-70%, nous avons remarqué une augmentation négligeable du rendement de récupération de tête par rapport à la fraction de 0-0-100 % tall- oil, une teneur cobalt en tête de 1,79 tandis que l'ébauché diminue en rendement de récupération et augmente en teneur global ;

- Enfin, par rapport au second essai retenu dans cette catégorie, il y a eu une augmentation d'environ 6% du rendement de récupération global et 0,17% de la teneur globale du cobalt à la fraction de 70-30-0% et un rejet de 0,31% cobalt.

Les effets suivants ont été observés pendant la réalisation de cette catégorie

d'essais :

- Les pétillements exagérés de la mousse ;

- Une couche noire brillante apparaissait chaque fois à la surface de la mousse dès la

première fraction et disparaissait progressivement dans les fractions suivantes ;

- En plus d'activer le cobalt, le tall- oil active aussi le manganèse jusqu'aller à 1,5% dans la teneur globale avec un rendement de récupération de 61 % à l'ébauchage.

IV.4.4. ESSAI DE FLOTTATION AVEC LE BOOSTER ET LE TALL-OIL

FRACTIONNES

Dans le but d'améliorer le rendement de récupération du cobalt, nous sommes arrivé à utiliser le booster ainsi que le tall- oil tous fractionnés. Une combinaison de différentes fractions du booster et du tall -oil retenue dans les deux catégories a été réalisée dans la présente catégorie. Ainsi, nous avons écarté tous les essais qui nous ont fourni un rendement de récupération global en cobalt inférieur à 50% et nous avons retenu quatre essais dont la présentation synthétique se fait dans le tableau 9 et traduit graphiquement à la figure 8.

39

Tableau 9. Résultats synthétiques de flottation avec le Booster et Tall- oil fractionnés

^BOOSTER	^TALL OIL
			^POIDS
		^FRACTION	%	%	^Rdt(%)
^25-50-25%	^70-30-0%	^C tête	^6,38	^2,05	^23,47
		^C ébauché	^59,57	^0,71	^75,34
		^R	^40,43	^0,34
		^Alim	^100,00	^0,56	^100,00

^COBALT

^Taux

^3,7

^1,3

^1,0

^24,66

^2,4

^1,2

^1,0

^36,45

^2,6

^1,3

^1,0

^24,13

^25-75-0%

^30-0-70%

^3,9

^1,5

^1,0

^20,84

^Alim

^100,00

^0,53

^100,00

Figure 8. Evolution du rendement de récupération du cobalt en présence du Booster et

Tall- oil fractionnés.

Par la même occasion, signalons qu'à cet essai qui donne un bon résultat, nous avons observé une concentration en cuivre dont les renseignements sont les suivants :

40

L'examen des résultats du tableau 9 laisse voir ce qui suit :

- Le booster fractionné en 25-50-25% et le tall-oil en 70-30-0% conduit à un concentré de tête et un concentré ébauché titrant respectivement 2,05 et 0,71 % cobalt, un rendement de récupération en cobalt de 23,47 et 75,34%, la teneur du cobalt dans le rejet est de 0,34% ;

- Par rapport au premier cas de la catégorie d'essais, à la fraction du booster de 50-2525% et celle du tall-oil de 0-0-100%, on constate une diminution sensible de rendement de récupération et de la teneur respectivement pour le concentré de tête et le concentré ébauché. Le rejet possède une teneur en cobalt de 0,44% ;

- 75-25-0% du booster et 70-0-30% du tall-oil laissent voir sans équivoque que le concentré de tête titre 1,42% cobalt en ayant un rendement de récupération de 14,09%, un ébauchage du concentré titrant 0,71% cobalt et un rendement de récupération de 75,87% ;

- Une amélioration nette a été observée en fractionnant le booster et le tall-oil de la manière suivante : 25-75-0% et 30-0-70%. Dans ce cas, on observe un concentré de tête et un concentré ébauché titrant respectivement 2,05% et 0,77% cobalt, possédant comme rendement de récupération en tête et global de 23,74% et 79,16% avec un rejet de flottation titrant 0,24%.

IV.5. DISCUSSIONS

Nous notons une amélioration des résultats entre, d'une part, nos meilleurs résultats trouvés au laboratoire à ceux dans les conditions de référence et d'autre part, à ceux rencontré au niveau de l'usine dans ses conditions standards. Ceci, étant nous avons retenu l'essai de flottation en fractionnant le booster et le tall- oil respectivement de la manière suivante : 25-75-0% et 30-0-70% comme bon résultat dans la catégorie des combinaisons de ces différents activant.

Comparativement à l'essai de référence dont les résultats sont représentés synthétiquement dans le tableau 10 et l'essai de la combinaison de booster et tall-oil respectivement en fraction de 25-75-0% et 30-0-70%, nous pouvons juger cette combinaison meilleure car elle a amélioré sensiblement le rendement de récupération du cobalt.

41

- Le concentré de tête et le concentré ébauché titrent respectivement : 23,43% et 5,06% cuivre ;

- Le rendement de récupération de tête et celle récupération global de : 47% et 89,8% de cuivre ;

- Un rejet titrant 0,68% cuivre.

Tableau 10. Résultats synthétiques comparatifs

EFFICACITE	REFERENCE	BO+TO
Concentré de tete	1.20	2.05
Concentré ébauché	0.62	0.77
Rendement de tete	13.4	23.47
Rendement ébauché	44.2	79.2
Rejet de flottation	0.51	0.24

IV.6. ANALYSES GRANULOMETRIQUES DES REJETS

Dans ce paragraphe, nous présentons une synthèse des analyses granulochimiques effectuées sur les rejets d'essais de flottation que nous avons jugé meilleurs dans les différentes catégories, puis une comparaison et une brève explication sur l'analyse des rejets de flottation dans les conditions standards et le rejet de flottation avec le booster et le tall- oil fractionnés.

Tableau 11. Analyses granulochimiques des rejets de flottation

^BOOSTER

^TALL OIL

^BOOSTER+TALL OIL

^Tranches

^Poids

^Cobalt

^Poids

^Cobalt

^Poids

^Cobalt

^Mesh

^Microns

^g

%

%

^%Pc

^g

%

%

^%Pc

^g

%

%

^%Pc

^48

^300

^86

^14,48

^0,39

^76,18

^53

^11,3

^0,34

^81,23

^45

^9,62

^0,41

^81,8

^65

^208

^173

^29,12

^0,24

^46,7

^145

^30,92

^0,32

^32,89

^164

^35

^0,24

^42,9

^100

^149

^122

^20,54

^0,29

^21,58

^32

^6,823

^0,01

^32,56

^78

^16,7

^0,32

^18,3

^150

^104

^90

^15,15

^0,17

^10,72

^86

^18,34

^0,2

^14,64

^72

^15,4

^0,01

^17,5

^200

^75

^75

^12,63

^0,15

^2,727

^86

^18,34

^0,02

^12,85

^55

^11,8

^0,2

^6,68

^270

^55

^30

^5,05

^0,11 ^0,383 ^45

^9,595

^0,19 ^3,938 ^36

^7,69

^0,15

^325 ^48

^12

^2,02

^0,04 ^0,043 ^6

^1,279

^0,15 ^3 ^10

^2,14

^0,12

42

Teneur Cobalt(%)

0,45

0,35

0,25

0,15

0,05

0,4

0,3

0,2

0,1

0

Variation de la teneur du Cobalt dans les rejets de flottation

0 50 100 150 200 250 300 350

Ouvertures des tamis en microns

Booster

Tall oil

Booster et Tall oil Conditions de KZC

Figure 9. Variation de la teneur du Cobalt dans les différentes tranches des rejets

43

CONCLUSION

La présente étude s'inscrit dans l'ensemble des voies susceptibles d'améliorer le rendement de récupération du cobalt au Concentrateur de Kolwezi en faisant une combinaison des différentes fractions du booster et du tall- oil.

Après caractérisation granulométrique de l'alimentation de la flottation dudit Concentrateur, les résultats ont révélés qu'environ 3% de cobalt sont renfermés dans la tranche de plus de 48 mesh et plus de 90% dans la tranche supérieure à 200 mesh, proportion qui n'est pas la bienvenue à la flottation. Ceci étant, nous n'avons pas tenu compte de cet aspect granulométrique, mais nous nous sommes attelés sur l'aspect distribution des réactifs comme un des paramètres pour améliorer le rendement de récupération de cobalt.

A l'issue de nos essais de flottation aux laboratoires, dans la catégorie du tall-oil fractionné, nous avons constaté avec amertume la concentration du manganèse qui est pour nous une impureté.

Dans la catégorie du booster et du tall-oil fractionnés, la combinaison de 2575-0% du booster et de 30-0-70% du tall-oil, fournit des résultats jugés meilleurs pour cette étude. Respectivement pour le cobalt et le cuivre, nous avons un concentré de tête titrant 2,05 et 23,43%, un concentré ébauché ayant pour teneur 0,77 et 5,06%, un rendement de récupération en tête de 23,74 et 47% ; en ébauchage, nous avons obtenu un rendement de 79,16 et 89,8%. En ce qui concerne les rejets de flottation, nous avons enregistré une teneur de 0,24 % pour le cobalt et 0,68 % pour le cuivre.

44

PERSPECTIVES

Au regard des résultats de cette étude, il convient à la direction du contrôle d'exploitation du concentrateur de Kolwezi d'orienter la suite de l'étude de la manière suivante :

- Poursuivre la même étude en multipliant les essais de combinaisons des fractions des activants et en révisant le dosage du sulfudrate de sodium ;

- Tenir compte de la granulométrie ou déterminer la courbe de broyabilité et se ramener dans les meilleures conditions ;

- Lors des essais de flottation avec le tall-oil, chercher comment ne pas récupérer le manganèse car plusieurs études du genre, élimination du manganèse par précipitation dans le circuit cobalt (cas des usines hydro métallurgiques de la Gécamines) traitant déjà ce problème de manganèse.

En plus du point technique, il faudra établir une caractérisation environnementale des rejets issus de la flottation dans les cas de la combinaison du booster et tall- oil.

45

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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2. Christian KATWIKA NDOLWA ,2014. Bases fondamentales de préparation des minerais. UNIKOL Inédit.

3. NGENDA BANKA Richard ,2015. Génie métallurgique I, UNIKOL inédit.

4. Serge BOUCHARD ,2005. Traitement du minerai, Edition le Griffon d'Argile.

5. Corneille EK et Al Masson, 1973. Cours de minéralurgie et préparation des minerais. Edition DERROUX Liège.

6. Pierre Blazy, 1970. La valorisation des minerais, Presse universitaire de France.

7. Paris Barry A. Wills et Tim Napier-Munn, 2006. Mineral Processing Technology,

8. Jean Marie KANDA NTUMBA, Décembre 2012. Etude de la flottabilité de la malachite à l'aide de l'Amylxanthate de potassium et acides gras. thèse de doctorat, Université de Liège

9. ZEKA MUJINGA, 2015. Chimie analytique, UNIKOL Inédit.

10. Notes de service DCE/KZC

,\NN IXES

A