Parmi les activités d’exploration minière, on trouve une variété de traitements métallurgiques destinée à la récupération du minerai.Mentionnons, entre autres, le procédé de flottation permettant de produire un concentré du minerai, et la fusion ou la lixiviation permettant de récupérer le produit final.Il est essentiel de connaître les résultats de l’analyse minéralogique quantitative à chacune de ces étapes pour assurer une extraction optimale du minerai à valeur économique.Cette information facilite le choix de stratégies de traitement efficaces (par exemple, le mélange) et permet une optimisation constante des processus.Les métallurgistes et les géologues utilisent généralement des essais chimiques pour évaluer les données minéralogiques quantitatives; toutefois, la complexité de cette tâche génère parfois des résultats trompeurs. Les diffractomètres à rayons X portables d’Olympus (XRD) permettent aux métallurgistes d’obtenir des résultats quantitatifs pratiquement en temps réel qui prendraient autrement des jours, voire des semaines, à obtenir.
Procédé de flottation
La flottation est un procédé courant utilisé pour concentrer une variété de minerais métallifères communs ou à valeur économique.Durant le processus, on traite le minerai à l’aide de produits chimiques réactifs pour faire flotter les minéraux sulfurés à valeur économique et les séparer des autres minéraux.Malheureusement, les éléments à valeur économique ne se retrouvent pas tous dans les minéraux sulfurés. Effectivement, on les retrouve aussi dans les oxydes. En outre, les minéraux sans valeur économique (gangue), comme le talc ou l’argile, flottent aussi. Par conséquent, ils contaminent le concentré et en font diminuer la qualité.
Grâce aux analyseurs XRD d’Olympus, les métallurgistes, les géologues et les ingénieurs miniers peuvent dorénavant participer à l’amélioration de ce procédé en effectuant les tâches suivantes :
- Quantification des minéraux problématiques et polluants (talc et argile) qui contaminent et dégradent les concentrés (Figure 1)
- Quantification de la proportion de minéraux à valeur économique qu’il sera possible de séparer des autres (par ex., sulfures)
- Rhéologie des résidus miniers (asséchage, protection de l’environnement)
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| Figure 1. Résultats quantitatifs provenant d’une analyse minéralogique effectuée à l’aide d’un analyseur XRD d’Olympus. Soulignons que la proportion de chalcopyrite est similaire pour les deux échantillons; toutefois, on remarque que l’échantillon numéro 1 comporte considérablement plus de chlorite. La chlorite est problématique pour le procédé de flottation; en effet, elle contamine
le concentré final et entraîne des problèmes dans les circuits de flottation. |
Procédé de lixiviation
Il n’est pas possible d’extraire les métaux par lixiviation de tous les minéraux métalliques. De plus, les minéraux métalliques qui peuvent être lixiviés présentent des taux de libération variables. En outre, la gangue aussi consomme de l’acide durant le procédé de lixiviation.Les analyseurs XRD Olympus sont très efficaces aux fins suivantes :
- Évaluer le métal qui peut être extrait
- Sélectionner la méthode de lixiviation la plus approximative pour optimiser la valeur (Figure 2)
- Bien cerner la consommation d’acide qui représente des coûts importants.
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| Figure 2. Réaction de différents minéraux métalliques de cuivre soumis à la méthode de lixiviation. En comprenant bien les réactions des différentes associations des minéraux métalliques, le métallurgiste peut choisir la méthode la plus appropriée ou obtenir une évaluation réaliste des extractions attendues (d’après Jansen et Taylor, 2003). |
Pyrométallurgie (fusion et grillage)
La composition minéralogique des concentrés a un impact considérable sur les traitements pyrométallurgiques qui suivront, par exemple la fusion ou le grillage du concentré de minéraux.Les résultats provenant de l’analyse minéralogique quantitative effectuée avec les analyseurs XRD d’Olympus permettent ce qui suit :
- Optimisation des conditions de traitement
- Traitements ou mélanges supplémentaires du minerai avant de passer au procédé de fusion
- Classification des produits provenant de la matte et du laitier (déchets)
La minéralogie quantitative rapide : un outil métallurgique précieux
La quantification des minéraux problématiques aux fins de traitements métallurgiques est encore plus importante en soi que la reconnaissance des minéraux qui posent problème.Souvent, les effets nuisibles de cette gangue problématique sont très limités ou contrôlables, du moment qu’ils ne dépassent pas certains seuils (ou points de bascule, voir Figure 3). C’est pourquoi il est essentiel pour les métallurgistes de pouvoir accéder rapidement à des données minéralogiques quantitatives précises (Figure 4 et Figure 5). Ainsi, ils peuvent optimiser le traitement en conséquence ou encore développer des stratégies de mélange plus adéquates.
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| Figure 3. La quantification de la gangue problématique permet aux métallurgistes d’établir la meilleure façon d’optimiser le traitement métallurgique ou de développer des stratégies de mélange plus adéquates. |
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| Figure 4. Excellente corrélation : comparaison de résultats d’analyse minéralogique quantitative effectuée avec un appareil de laboratoire XRD de 4 kW et ceux obtenus avec l’appareil XRD portable TERRA® d’Olympus.L’analyse a été effectuée sur des échantillons de minerai provenant d’une mine de cuivre. |
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| Figure 5. Comparaison entre les pourcentages de minéraux obtenus à l’aide d’un appareil XRD d’Olympus selon différents temps d’exécution et ceux obtenus à l’aide d’un appareil de laboratoire classique de 4 kW. Soulignons la corrélation étroite entre les résultats de l’appareil XRD d’Olympus et l’appareil de laboratoire, même selon des intervalles courts. |
Avantages des analyseurs XRD d’Olympus
Parmi les nombreux avantages des analyseurs XRD novateurs d’Olympus, on peut citer :
- Faible quantité d’échantillon : seulement 15mg nécessaires
- Préparation simple des échantillons : nul besoin d’un technicien spécialisé pour le fonctionnement de l’appareil et l’acquisition de données
- Vitesse d’acquisition rapide : résultats obtenus en quelques minutes
- Portabilité : appareil robuste, sans composants mobiles
- Aucune exigence d’entretien continuel : possibilité d’utiliser l’appareil XRD régulièrement, sans interruption, même sur des sites éloignés.
