OPTIMISATION DE LA LIXIVIATION SUIVI DE L EXTRACTION PAR SOLVANT DU CUIVRE PAR LE LIX 984N ET DU COBALT PAR LE CYANEX 272 DES CONCENTRES DE MINERAIS DE LUISWISHI /DRC

Gyslain

Description

REPUBLIQUE DEMOCRATIQUE DU CONGO UNIVERSITE DE LUBUMBASHI FACULTE POLYTECHNIQUE Département de Chimie Industrielle Ũ Ũ LA LIXIVIATION SUIVI DE Ũ SOLVANT DU CUIVRE PAR LE LIX 984N ET DU COBALT PAR LE CYANEX 272 A PARTIR DES CONCENTRES DES MINERAIS DE LUISWISHI Par BAMPOLE LUKUMU David Travail présenté et défenduĞŶ ǀƵĞ ĚĞ ů͛ŽďƚĞŶƚŝŽŶ du grade d͛/ŶŐĠŶŝĞƵƌ ŝǀŝů ĞŶ ŚŝŵŝĞ /ŶĚƵƐƚƌŝĞůůĞ Option :Chimie Organique Février 2014 REPUBLIQUE DEMOCRATIQUE DU CONGO UNIVERSITE DE LUBUMBASHI FACULTE POLYTECHNIQUE Département de Chimie Industrielle Ũ Ũ TIMISATION DE LA LIXIVIATION SUIVI Ũ SOLVANT DU CUIVRE PAR LE LIX 984N ET DU COBALT PAR LE CYANEX 272 A PARTIR DES CONCENTRES DES MINERAIS DE LUISWISHI Par BAMPOLE LUKUMU David Travail présenté et défenduĞŶ ǀƵĞ ĚĞ ů͛ŽďƚĞŶƚŝŽŶ ĚƵ grade d͛/ŶŐĠŶŝĞƵƌ ŝǀŝů ĞŶ ŚŝŵŝĞ /ŶĚƵƐƚƌŝĞůůĞ Option :Chimie Organique Dirigé par :Dr Jean-Marie KANDA Février 2014 EPIGRAPHE P a g e| I 7RXW ODQFHPHQW G·XQH Rpération chimique ou métallurgique implique GH OD SDUW GH O·RSérateur, la recherche du point optimal dans son exécution, et cela doit se trouver au centre du carré qui lie laSURGXFWLRQ O·pconomie, la TXDOLWp DLQVL TXH O·DPRUWLVVHPHQW.

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• Publié par: davidbampole
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Extrait

REPUBLIQUE DEMOCRATIQUE DU CONGO UNIVERSITE DE LUBUMBASHI FACULTE POLYTECHNIQUE Département de Chimie Industrielle

CONTRIBUTION A L’ETUDE D’OPTIMISATION DELA LIXIVIATION SUIVI DEL’EXTRACTION PAR SOLVANT DU CUIVRE PAR LE LIX 984N ET DU COBALT PAR LE CYANEX 272 A PARTIR DES CONCENTRES DES MINERAIS DE LUISWISHI

ParBAMPOLE LUKUMU David Travail présenté et défendueŶ vue de l’obteŶtioŶ du grade d’IŶgéŶieur Civil eŶ Chiŵie IŶdustrielle Option :Chimie Organique

Février 2014

REPUBLIQUE DEMOCRATIQUE DU CONGO UNIVERSITE DE LUBUMBASHI FACULTE POLYTECHNIQUE Département de Chimie Industrielle

CONTRIBUTION A L’ETUDE D’OPTIMISATION DE LA LIXIVIATION SUIVIDE L’EXTRACTION PAR SOLVANT DU CUIVRE PAR LE LIX 984N ET DU COBALT PAR LE CYANEX 272 A PARTIR DES CONCENTRES DES MINERAIS DE LUISWISHI

ParBAMPOLE LUKUMU David Travail présenté et défendueŶ vue de l’obteŶtioŶ du grade d’IŶgéŶieur Civil eŶ Chiŵie IŶdustrielle Option :Chimie Organique Dirigé par :Dr Jean-Marie KANDA

Février 2014

EPIGRAPHE

P a g e| I

Tout lancement d’une opération chimique ou métallurgique implique de la part de l’opérateur, la recherche du point optimal dans son exécution, et cela doit se trouver au centre du carré qui lie laproduction, l’économie, la

qualité ainsi que l’amortissement.  (Anonyme)

DEDICACE

P a g e| II

Avec modestie, Si un seul iotad’honneur peut être dû à ce travail, qu’il soit

d’abord rendu à DIEU qui a mis le souffle dans nos narines pour que ce travail

soit possible.

A vous mes parents : Emmanuel LUKUMU et CECILE MAKOMBO.

A ma très chère MARIE Thérèse NGALULA KALONDA.

A vous mes frères et sœurs: Eunice MBUYI, Ruth MBOMBO, Ir Didine

TUBADI, Sandra ALUBU, Ir civil Patient ALUBU, Gracia LUKUMU, Jemima

LUKUMU, Admirable LUKUMU.

REMERCIEMENTS

P a g e| III

Ce travail que nous vous présentons témoigne les sacrifices et les efforts consentis pour marquer la fin des études d’ingénieur civil chimiste. Il constitue pour l’Université, un symbole inoubliable pour le monde scientifique.

nous ont assisté moralement ainsiPour cela, nous rendons hommage à tous ceux qui que matériellement à l’élaboration de ce dit travail.

 Nous pensons Au Docteur ingénieur civil JEAN MARIEKANDA, d’avoir accepté la direction de ce travail. Sa bienveillance caractéristique propre, sa compréhension des problèmes, sa rigueur envers nous, et ses sages conseils communiquer tout au long de la période qui sanctionnait la direction et nous a permisd’entreprendre avec sureté et altruisme la science

 Nous pensons également au professeur Emmanuel LUKUMU et au chef de travaux KIPANGA MWANA pour le soutien apportétout au long de l’encadrement de ce travail.

 Aux Ingénieurs Civils ZEKA MUJINGA, Patrick TSHIBANDA, EMERY KALONDA, KONGOLO BULOF pour le soutien moral, et matériel combien de fois indéfectible dans la réalisation de notre travail ;

 Nos remerciements à Josué TSHITENGE, Sanga BAMPOLE, Ir Edoux BAMPOLE, Popaul NDUAYA, Ir Fiston SENGA, Georges KALEMBA, Josué KABUYA, Raymond SALUMU pour leur assistance ;

 Nos amis ont étéd’un soutien émotionnel non négligeable: Patrick MBIYA, Godefroid MBUYA, GASPI MBUYU, Etienne KATANKU, Valérie KYENDA Patrick waldo TSHIMANGA et tous mes condisciples.

 Finalement, à tous ceux qui, de près ou de loin, ont contribué à la réalisation de ce mémoire, nous pensons à vous,l’oublien’est que sur cette page mais pas dans mon cœur.

Bathdavid Bampole

RESUME

P a g e| IV

Le présent travail porte surl‟optimisationde la lixiviation suivide l‟extraction par solvant du cuivre et du cobalt des concentrés (13,09% en Cu et 5,92 % Co) produits à CMSK à partir des minerais du gisement de Luiswishi.

Les tests ont été réalisés sur les échantillons issuesd‟une lixiviation en batch titrant 12,37 g/l en cuivre et 5,53 g/l en cobalt à un pH de 1,5 et lestests d‟extraction par solvant ont portés sur un lixiviat dilué titrant 6,48 g/l en du cuivre et 4,59 g/l en Cobalt.

Les différents essais nous ont amené à des conclusions révélant que les meilleurs rendements sont fixés avec le LIX 984N 18% à un pH égal a 1,75 et le Cyanex 272 ,25% à un pH égal à 4,5 conduisant à des meilleurs rendements de récupération de 97% avec un nombre d‟extractionpour le cuivre del‟ordre de2 étages sous un rapport PO/PA de 1/1,et le cobalt avec un rendement de récupération de 83,87 % sous un rapport PO/PA de 1/1.

L‟analyse duservi pour nos expérimentations renseigne que laqui a  lixiviat solution comporte 0,39 g/l en fer, et 0,45 g/l en Mn des teneurs minimales ne nécessitant pas l‟implantationd‟une unité de déferrage àl‟extraction du cuivre, et même pas éventuellement une unité de séparation Cobalt/Manganèse.Nous avons finalement retenu 2 étages à l‟extraction du cuivre

LISTES DES FIGURES

P a g e| V

Figure 1.1 : vues d‟ensemble (a) 2 tube-mill (b) sag-mill...................................................7 Figure 1.2 : Photographie de la série des spirales................................................................9 Figure 2.1 : Le diagramme potentiel-pH de l‟eau.............................................................28 Figure 2.2 : Diagramme de Pourbaix du système Fe-H 2 O.................................................29 Figure 2.3 : Diagramme de Pourbaix du système Co-H 2 O ................................................30 Figure3.1:illustrationdecequiprécède.........................................................................38 Figure 3.2 : Extraction des métaux par le LIX84 - I en fonction de la concentration en NH 3 (Cognis2007)www(Cognis2007)..................................................................................40 Figure 3.3: Schéma de principe pour une installation à n étages de l‟extraction à contre-courant.................................................................................................................45 Figure 3.4 : Diagramme de McCabe-thiele à l‟extraction partant d‟un PLS concentré (60 g/L) (Cognis 2009)...........................................................................................................46 Figure 3.5 : Diagramme de spéciation du cobalt II en milieu chlorure à 25IIC cobalt [chlorure] =0,1 mol/l et [sulfate] =0,043 mol/l.................................................................49

Figure 3.6 : Diagramme de spéciation du cyanex 272 dans le n-heptane à 25miseC après en contact avec une solution de d‟hydroxyde de soduim pour réajuster le pH...................50 Figure 5.1 : Evolution du rendement de solubilisation du Cu, Co et du Fe en fonction du pH....................................................................................................................................58 Figure 5.2 : Evolution de la consommation totale en fonction du pH ................................58 Figure 5.3: Influence de la vitesse d‟agitation sur le rendement de Solubilisation............59 Figure 5.4 : Rendement de solubilisation en fonction du temps (minutes).........................61 Figure 5.5: Influence du pH sur le rendement d‟extr...............................64action du cuivre Figure 5.6: Variation du rendement d‟extraction Cu, Co, Fe et Mn en fonction de la concentration volumique de l‟extractant...........................................................56................ Figure 5.7: Variation du rendement d‟extraction Cu, Co, Fe et Mn en fonction du rapport desphases........................................................................................................................67 Figure 5.8: Nombre d‟étage d‟extraction........68................................................................. Figure 5.9 : Diagramme de Mc Cabe et Thiele .................................................................69 Figure 5.10: Variation du rendement d‟extraction du Co, Fe et Mn en fonction du pH.....70 Figure 5.11: Variation du rendement d‟extraction, Co, Fe et Mn en fonction de concentration volumique de l‟extractant................2..7.........................................................

LISTE DES TABLEAUX

P a g e| VI

Tableau 1.1 : Composition chimique moyenne de l‟alimentation de CMSK........................... 5 Tableau 3.1 : Caractéristique de quelques diluants à bases de Kérosène ............................... 42 Tableau 3.2 : Les extractcants usuels.................................................................................... 42 Tableau 3.3 : Caractéristiques du LIX984N.......................................................................... 43 Tableau 3.4 : Comparaison entre les cétoximes et les aldoximes du point de vue de leurs propriétés ............................................................................................................................. 46 Tableau 3.5 : Exemples des extractants du cuivre commercialisés par Cognis ainsi que leur composition chimique .......................................................................................................... 47 Tableau 3.6 : Extractants acides utilisés en hydrométallurgie ............................................... 48 Tableau 4.1: Résultats d‟analyses chimiques du concentré.................................................. 52 Tableau 5.1 : Conditions opératoires et Résultats de test de lixiviation en cuve agitée a pH variable .......................................................................................................................... 57 Tableau 5.2 : Conditions opératoires et Résultats de test de lixiviation en cuve agitée (agitation) ............................................................................................................................ 59 Tableau 5.3 : Résultats de test de lixiviation en cuve agitée (Temps de mise en contact) ..... 60 Tableau 5.4 : Tableau V.1–solution diluée Résultats de la concentréaprès lixiviation du prête Pour l‟extraction................................2..6....................................................................... Tableau 5.5 : Variation du rendement d‟extraction du Cu en fonction du pH........................ 63 Tableau 5.6: Variation du rendement d‟extraction du Cu, Co, Fe et Mn en fonction de la concentration volumique de l‟extractant............................................56................................... Tableau 5.7 : Variation du rendement d‟extraction du cuivre en fonction du rapport PO/PA. 66 Tableau 5.8: Tableau présentant la concentration après extraction dans le raffinat à chaque étage d‟extraction.............................................................................................................86.... Tableau 5.9: Variation du rendement d‟extraction Co en fonction du pH.............................. 70 Tableau 5.10 : Variation du rendement d‟extraction Co, Fe et Mn en fonction de la concentration volumique de l‟extractant.7..1............................................................................

TABLE DES MATIERES

P a g e| VII

EPIGRAPHE ..................................................................................................................... I DEDICACE ...................................................................................................................... II REMERCIEMENTS........................................................................................................III RESUME........................................................................................................................ IV LISTES DES FIGURES ...................................................................................................V

LISTE DES TABLEAUX ............................................................................................... VI

TABLE DES MATIERES ............................................................................................. VII

INTRODUCTIONGENERALE........................................................................................1 CHAPITRE 1 : APERCU GENERAL SUR LA COMPAGNIE MINIERE DU SUD KATANGA(CMSK).........................................................................................................3 1.1.HISTORIQUE .........................................................................................................3 1.1.1. SITUATION GEOGRAPHIQUE........................................................................4 1.1.2. CARACTERISTIQUES DE L‟ALIMENTATION.................................................4 1.2.DESCRIPTIONDESOPERATIONSAL‟USINE...................................................5 I.2.1.CIRCUITPRINCIPAL.......................................................................................5 1. La Réception ......................................................................................................5 2. Alimentation .......................................................................................................6 3. Broyage humide ..................................................................................................6 4.Concentration......................................................................................................7 5.Décantation.........................................................................................................9 6. La filtration .......................................................................................................10 7.Paquetageetexpédition.....................................................................................10 8. Préparation des réactifs......................................................................................10 1.2.2. CIRCUIT SECONDAIRE ................................................................................11 1.2.3. ECHANTILLONNAGE....................................................................................11

CHAPITRE 2 : NOTIONS FONDAMENTALES SUR LA LIXIVIATION.....................13

2.1.........................ITION..................................................................INEFD31.............. 2.2.AGENTSVIXITNAI..S....................................................................................4..1L 2.3.TYPESDES..........S....................................................................41..LIXTIONIVIA 2.3.1. LIXIVIATION ACIDE .....................................................................................14 Cas illustratif des Oxydes : ....................................................................................14 2.3.2. LIXIVIATION ALCALINE ...............................................................................15 2.3.3. LIXIVIATION AMMONIACALE......................................................................15 2.3.4. LIXIVIATION AVEC LE CHLORE OU DES CHLORURES ............................16 2.3.5. LIXI↑IATION PAR L‟ACIDE NITRIQUE...............16........................................ 2.3.6. LIXIVIATION PAR CYANURATION .............................................................17 2.3.7. LIXIVIATION REDUCTIVE ...........................................................................17 2.3.8. LIXIVIATION BACTERIENNE........................................................................17