5.6. Optimisation de la configuration du circuit
d'extraction :
5.6.1. Détermination du nombre d'étage
d'extraction possible à l'aide du diagramme de Mc Cabe
Thièle.
En pratique, le nombre d'étapes d'extraction et de
stripage se détermine par la construction du diagramme de McCabe
Thièle. Ce graphique est construit en déterminant au laboratoire
l'isotherme d'équilibre d'extraction ou de stripage en mélangeant
la solution aqueuse et la solution organique à différents
rapports de phase (A/O) jusqu'à ce que l'équilibre soit
atteint.
Après la séparation des phases, la
concentration en métal dans la phase aqueuse est analysée et
celle de la phase organique est calculée par
différence.
L'isotherme d'équilibre d'extraction est obtenue
en reportant sur un graphique les concentrations à l'équilibre du
métal dans la phase organique en fonction de la concentration dans la
phase aqueuse.
L'isotherme de stripage est obtenue en reportant sur un
graphique les concentrations du métal dans la phase aqueuse en fonction
de la concentration dans la phase organique.
Pour construire le diagramme en escaliers de McCabe
Thièle, une ligne de travail doit être ajoutée à
l'isotherme d'équilibre et sa pente dépend du rapport de phase
(PO/PA) pour le processus d'extraction désirée. Chaque escalier
représente une étape d'extraction ou de stripage.
Dans un circuit industriel SX-EW, l'extraction et le
stripage s'effectuent en continu. L'extraction est réalisée avec
une phase organique qui vient du stripage et le stripage s'effectue avec un
électrolyte riche en acide qui vient de l'électrolyse à
une température le plus souvent de 40 à 50°C. Ces
deux opérations sont effectuées rapidement (2-3 minutes) de sorte
qu'on n'atteint pas des équilibres parfaits. En tenant compte des
rendements qui sont souvent de 90 à 98 %, les diagrammes de McCabe
Thièle doivent être corrigés.
Les valeurs des coordonnés de l'isotherme
d'extraction sont établies à partir du tableau 9. Ces valeurs
sont consignées dans le tableau 11.
Tableau 11 : Tableau des coordonnés de
l'isotherme d'extraction.
Approche d'un paramétrage des conditions optimales
d'un circuit lixiviation - extraction par solvant du cuivre à l'usine
à cuivre de Kolwezi sur base du minerai oxydé de cuivre du
gisement de Kilamusembu.
|
Cu ++ phase organique (g/l))
|
0.45
|
0.89
|
1.47
|
2.20
|
2.89
|
4.19
|
7.24
|
8.1
|
7.7
|
|
Cu ++ phase aqueuse
(g/l))
|
0.03
|
0.04
|
0.08
|
0.11
|
0.17
|
0.31
|
0.88
|
2.88
|
3.73
|
Le tracé de l'isotherme d'extraction est sur le
graphique 13. Graphique 13 : Graphique de l'isotherme
d'extraction
Phase organique g/l de cuivre
4
9
8
0
7
6
5
3
2
1
0 1 2 3 4 5 6
ISOTHERME D'EQUILIBRE
( 0,02 : 0,99 )
2ème ETAGE ( 4,50 : 4,48 )
1er ETAGE
DROITE OPERATOIRE
Phase aqueuse g/l de cuivre
Ce diagramme montre que l'optimisation d'extraction
pourra s'effectuer en deux stades d'extraction.
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