MATERIELS ET METHODES
5.2. Caractéristiques minéralogiques et chimiques des tailings
Les résultats de la caractérisation chimique sont repris dans le tableau 11. Ils montrent que les rejets présentent une faible teneur en soufre. Les valeurs trouvées sont situées dans l’intervalle des valeurs minimales et maximales données par la Gécamines (tableau 1) et sont proches des moyennes obtenues statiquement à partir des analyses de chaque prélèvement comme indiquées aux annexes G et H.
Tableau 11 - Composition chimique des tailings de la digue 1 à Kipushi
Campagne 1 Campagne 2 Campagne 3
Ag (ppm) 33 40 -
As (%) 0,32 0,88 -
Au (ppm) 0,49 - -
Cd (ppm) 220 110 160
Cu oxyde (%) 0,19 - -
Cu total (%) 0,62 0,58 0,60
Fe (%) 5,76 6,20 5,50
Pb (%) 0,24 0,23 0,14
S total (%) 3,80 4,32 4,10
Zn oxyde (%) 0,36 - -
Zn total (%) 2,50 2,70 2,60
CaO (%) 8,80 - 10,40
MgO (%) 15,50 - 8,90
SiO2 (%) 26,00 - 19,00
Des analyses minéralogiques ont été effectuées afin d’identifier les minéraux d’origine dans les rejets ainsi que ceux pouvant se former suite à des phénomènes d’altération. Les minéraux de cuivre d’origine sont la chalcopyrite (CuFeS2) en forte proportion, la bornite (Cu5FeS4), la chalcosine (Cu2S) et la covelline (CuS) en faible proportion ; le zinc était principalement sous forme de sphalérite (ZnS). Outre ces minéraux, étaient également présents la galène (PbS), la pyrite (FeS2), la marcasite(FeS2), l’arsénopyrite (FeAsS), des traces de renierite (Cu3(Zn,Fe,Ge)(S,As)4), la tennantite (Cu,Fe,Zn,Ag)12As4S13, la briartite (Cu5,(Zn,Fe)GeS4), la gallite (CuGaS2) et une gangue principalement formée de dolomite (CaMg(CO3)2).
59 La caractérisation minéralogique a été réalisée à partir de sections polies observées au microscope optique polarisant en lumière réfléchie. Elle a été complétée par la spectrométrie de diffraction X qui a principalement permis d’identifier les minéraux de la gangue. Tous les minéraux identifiés sont repris dans le tableau 12.
Tableau 12 - Composition minéralogique des tailings de Kipushi
Classes Minéraux principaux Minéraux accessoires
Sulfures réfléchie simplement polarisée et la photographie (d), en lumière réfléchie polarisée analysée avec nicols croisés. L’analyse du tableau 12 et de ces photographies indique que les tailings de Kipushi ont une composition minéralogique complexe formée principalement de minéraux de gangue comme le quartz, la dolomite et la calcite. Les minéraux sulfurés majoritaires retrouvés après analyse minéralogique sont par ordre d’importance la pyrite et la marcassite, la sphalérite, la chalcopyrite, la covelline et la bornite.
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Figure 12 - Minéraux observés au microscope optique polarisant en lumière réfléchie (sections polies) et couche d’altération observée autour des grains de covelline
Ces minéraux sont légèrement altérés en surface, les minéraux cuprifères semblant être plus altérés que les autres. Les minéraux sulfurés sont bien libérés de ceux de la gangue à part quelques grains grossiers de dimension supérieure à 75 µm. On trouve certains grains avec une proportion importante d’associations de deux ou trois minéraux sulfurés dont la dimension de libération est inférieure à 38 µm. Ce constat est défavorable si une séparation sélective des sulfures est envisagée.
Les ETM se présentent en majorité sous forme de sulfures faiblement altérés, ce qui est favorable pour une flottation globale des sulfures. Ces minéraux sont en grande partie libérés de la gangue. Par contre, des facteurs défavorables sont une proportion importante de fines particules, et une fraction grossière (> 100 µm) qui présente une moins bonne libération.
100µm
Galène
Pyrite Sphalérite
Covelline Bornite
Sphalérite
Chalcopyrite Marcassite
Pyrite
100µm
Covelline Marcassite
Pyrite
Chalcopyrite Reniérite
Sphalérite
100µm
Couche d’altération (probablement de la malachite)
covelline Grains de quartz Pyrite
100µm
(a) (b)
(c) (d)
61 5.3. Caractérisation granulométrique et granulochimique des tailings
L’analyse granulométrique de l’échantillon de la campagne 1 a été réalisée au moyen d’une série de tamis de dimensions comprises entre 840 µm et 38 µm. Vu la finesse des grains, le tamisage humide a été préféré au tamisage à sec. Toutes les fractions obtenues ont été séchées à l’étuve, pesées et les principaux éléments ont été analysés afin de déterminer la répartition dans les différentes tranches granulométriques.
Les résultats sont donnés dans le tableau 13. Ces résultats montrent que les rejets présentent près de 50 % des particules de dimension inférieure à 38 µm et environ 60 % de particules de dimension inférieure à 75 µm. La courbe granulométrique, à la figure 14, indique aussi que la fraction des particules ultrafines de dimension inférieure à 20 µm, ou schlamms, est importante et représente environ 30 % (lecture par extrapolation sur la courbe). On note aussi que les teneurs en cuivre sont plus élevées dans les fractions grossières que dans les fractions fines tandis que le zinc présente des teneurs presque les mêmes sur toutes ces fractions. En comparant la teneur en soufre total des différentes fractions avec celles en cuivre et en zinc, nous remarquons qu’il y a une corrélation entre ces teneurs et que les tranches granulométriques riches en cuivre et en zinc sont aussi riches en soufre. Les teneurs en soufre total sont plus faibles dans les particules fines, ce qui serait dû à une oxydation plus importante due à une surface spécifique plus grande (Ek, 1973 ; Bouchard, 2001 ; Wills, 2001). La fraction supérieure à 840 µm est très riche en soufre, 13 %. Elle pourrait être traitée séparément mais elle ne représente qu’environ 3,5 % du soufre total. Le traitement par flottation impose que les fractions grossières soient ramenées par broyage à des dimensions inférieures à 100 µm, favorables pour la récupération des sulfures (Ek, 1973).
62 5.4. Prétraitement de l’échantillon des tailings
Les tailings de la digue 1 ont une granulométrie trop grossière pour la flottation. Les 23 % de particules de dimensions supérieures à 150 µm flotteraient mal. Les échantillons ont été traités suivant le prétraitement de la figure 13 afin de les amener à une granulométrie favorable pour la flottation des sulfures. Le broyage a été effectué dans un petit broyeur à boulets de laboratoire (de marque Denver Lab) contenant 14 kg de boulets en acier, dont le diamètre était situé entre 20 et 40 mm. 1 kg de matière (fraction + 75 µm) était placé dans le broyeur avec à 1 litre d’eau. Après réduction granulométrique et tamisage humide, toutes les fractions obtenues étaient mélangées dans un même sceau. Les deux opérations ont été répétées jusqu’à l’obtention d’environ 20 % de refus sur le tamis de 75 µm. Ce refus était ensuite mélangé à l’ensemble de la matière recueillie dans le sceau (- 75 µm). Après ce prétraitement, l’échantillon préparé pour les essais de flottation contenait 20 % de particules de dimensions supérieures à 75 µm et 40 % de particules de dimensions supérieures à 38 µm comme l’indiquent le tableau 14 et la courbe granulométrique de l’échantillon à la figure 14.
Fractions Eléments
Tableau 13 - Résultats des analyses granulométrique et granulochimique des tailings de Kipushi (Campagne 1)
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Echantillon digue
Figure 13 - Prétraitement de l’échantillon initial avant les essais de flottation en laboratoire
Tableau 14 – Résultats des analyses granulométrique et granulochimique de l’échantillon de la Campagne 1 après prétraitement suivant le schéma de la figure 13.
Fractions Eléments
Dimension µm
Poids Poids cumulés Cu Zn
% % Teneur (%) Rép. (%) Teneur (%) Rép. (%)
75 18,5 18,5
(0,65) 41,6 (2,19) 34,8
53 10,1 28,6
38 11,0 39,6
- 38 60,4 100,0 0,60 58,4 2,70 65,2
Total 100,0 0,62 100,0 2,50 100,0
( ) Teneurs recalculées à partir des teneurs de l’analyse chimique de l’échantillon de la campagne 1 Repulpage
(1 min dans le broyeur à boulets)
Tamisage humide sur 75 µ m
Broyage (5 min au broyeur
à boulets) Vers flottation
-75 µ m +75 µm
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Figure 14 - Distribution granulométrique de l’échantillon préparé pour les essais de flottation comparée à celle de l’échantillon prélevé à la digue 1