V.1. Introduction

Caractérisation 

Les résultats de l’analyse chimique élémentaire de l’échantillon homogénéisé sont repris dans le tableau V.1.

Tableau V.1. Caractérisation chimique de l’échantillon

Eléments     Cu       Co       Fe        Mn 

Teneurs(%)

1,23

25,25

1,67

4,91

Les hydrates de cobalt de Ruashi Mining titrent en moyenne 25,25 % de cobalt, l’impureté principale est le manganèse à 4,91 %. Le cuivre et le fer, sont respectivement, autour de          1,23 % et 1,67 %.

V.2. Optimisation des paramètres opératoires lors de la lixiviation 

V.2.1. Influence du pH

Les conditions opératoires pour cette série d’essai sont :

− Temps de lixiviation : 60 minutes ;

− Vitesse d’agitation : 600 trs/min ; − Température ambiante (26°C) ;

− Volume d’eau distillée : 150 ml ; − pH variable (2 ; 2,5 ; 3 ; 3,5 et 4) ; − Poids des de cobalt : 50gr.

Les résultats obtenus lors de cette série d’essai sont repris  dans le tableau V.2, les détails qui ont permis de calculer permettent de calculer les rendements de récupération de tous les éléments et les consommations d’acides, sont présentés en annexe 1.

Cu           Co           Fe           Mn

Tableau V.2. Rendements et consommations d’acide en fonction du pH.

RENDEMENT(%)              CONSOMMATION

pH

(kg/t)

2	94,7	95,3	36,2	69,6	3289,3
2,5	88,7	91,3	34,7	71,1	3122,1
3	83,2	91	28,4	67,4	2872,5
3,5	35,8	77	21,2	71,9	2081,4

4              14,6        58,3        17,8        56,5        1510,9 

En utilisant les résultats du tableau V.2, nous pouvons tracer les courbes des rendements d’extraction (figure V.1) et de la variation de la consommation d’acide en fonction du pH (figure V.2) pour décider sur l’optimum à garder.

Figure V.1. Variation des rendements de mise en solution en fonction du pH.

Figure V.2. Variation de la consommation d’acide en fonction du pH.

En examinant les éléments du tableau V.2 et la figure V.1, nous voyons que le rendement de mise en solution du cobalt, diminue avec l’augmentation du pH, cette diminution est lente pour des pH inferieurs à 3, mais après cette valeur, la décroissance devient significative.

En analysant la figure V.2, qui est celle de la consommation d’acide, nous constatons que la consommation d’acide diminue également avec l’augmentation du pH, le coût de l’acide étant une grande contrainte économique pour l’industriel, le choix de l’optimum pour le pH doit minimiser la consommation du réactif. Le pH optimal choisi est de 2, Il correspond à un rendement d’extraction de cobalt de 95,3 % et une consommation d’acide 3289,3 kg/t, ce pH nous permet de récupérer le plus possible de cobalt contenu dans les hydrates, avec très peu d’entrainement des impurétés.

V.2.2.Influence du temps

Les conditions opératoires pour cette série d’essai sont :

− Temps de lixiviation  (60, 90, 120, 150 et 180 minutes) ;

− Vitesse d’agitation : 600 trs/min ;

− Température ambiante ;

− Volume d’eau : 150 ml ;

− pH : 2 ;

− Poids des hydrates de cobalt: 50gr.

Les résultats présentés dans tableau en annexe 2, permettent de calculer les rendements de récupération de tous les éléments et les consommations d’acides présentés dans tableau V.3. 

Cu           Co           Fe           Mn

Tableau V.3. Rendements et consommations d’acide en variant le temps. 

RENDEMENT(%)              CONSOMMATION

TEMPS

(kg/t)

0	0	0	0	0	0
60	94,7	95,3	26,2	69,6	3289,3
90	98,4	98,6	34,8	72,6	3587,9
120	98	98,5	33,4	72,7	3610,2
150	98,1	98,6	24,7	71,5	3496,5
180            95,3        96,1        31,4        72,5        3494,3

En utilisant les résultats tableau V.3, nous pouvons tracer les courbes des rendements d’extraction (figure V.3) et de la variation de la consommation d’acide en fonction du temps (figure V.3) pour décider sur l’optimum à garder.

Figure V.3. Variation des rendements de mise en solution en fonction du temps.

Figure V.4. Variation de la consommation d’acide en fonction du temps.

En examinant les résultats du tableau V.3 et la figure V.3, nous constatons que le rendement de lixiviation augmente pendant les premières minutes de lixiviation, entre 60 et 150 minutes, il y a un pallier et entre 150 et 180 minutes le rendement diminue.

Ce palier ou cette faible variation du rendement peut être justifié par la saturation de la solution en ions cobalt, car toute solution a une concentration maximale qui ne peut être dépassée.

Par contre la variation de la consommation d’acide (figureV.4) entre 60 et 90 minutes est vraiment significative. Elle est faible à 60 minutes mais avec un faible rendement de mise en solution du cobalt. Entre 60 et 90 minutes, les rendements sont presque les mêmes mais aussi la variation de la consommation d’acide est faible. Ces deux éléments réunis nous permettent d’opter pour 90 minutes (98,612% comme rendement de mise en solution du cobalt) comme optimum étant donné qu’après ce temps le rendement commence même à baisser. 

V.4. Variation de la température

Les conditions opératoires pour lesdits essais sont :

− Temps de lixiviation : 90 minutes ;

− Vitesse d’agitation : 600 trs/min ;

− Température (27°, 40°, 50° et 60°C) ;

− Volume d’eau : 150 ml ;

− pH : 2 ;

− Poids des hydrates de cobalt : 50gr.

Ces paramètres de travail, nous permettent d’obtenir les résultats que nous présentons dans le tableau en annexe 3. Ces valeurs nous ont permis de calculer les rendements de récupération de tous les éléments et les consommations d’acides présentés dans le tableau V.4.

Tableau V.4. Rendements et consommations d’acide en variant la température. 

TEMPERATURE          RENDEMENT(%)              CONSOMMATION

Cu           Co           Fe           Mn

(°C) (kg/T)

27	98,4	98,6	34,8	72,6	3587,9
40	95,8	96,2	42,9	72,6	3572,1
50	95,7	96,4	38,2	72,5	3565,6
60           94,5        95,3        31,3        67,2        3521

En utilisant les résultats du tableau V.4, nous pouvons tracer les courbes des rendements d’extraction (figure V.5) et de la variation de la consommation d’acide en fonction de (figure V.6) la température pour décider sur l’optimum à garder.

Figure V.5. Variation des rendements de mise en solution en fonction de la température.

Figure V.6. Variation de la consommation d’acide en fonction de la température.

En examinant les résultats du tableau V.4 et la figure V.5, nous constatons que le rendement de lixiviation diminue quand nous travaillons en chauffant, entre 40 et 60 °C il y a presque un palier car la variation est insignifiante.

Par contre la différence de la consommation d’acide (figure V.6) entre 27 et 40°C est grande, pour minimiser le coût de l’opération de lixiviation tout en négligeant pas la récupération car les résidus doivent être relixiviés (recyclés), nous avons opté pour une température de 40° C qui donne un rendement de 96,2 % et une consommation d’acide de 3512,12 kg/t.

V.5. Variation du poids de solide

Les conditions opératoires pour lesdits essais.

− Temps de lixiviation : 90 minutes ;

− Vitesse d’agitation : 600 trs/min ;

− Température 40°C ;

− Volume d’eau : 150 ml ;

− pH : 2 ;

− Poids des hydrates de cobalt (25, 50, 75 et 100gr).

Les résultats présentés dans le tableau en annexe 4, permettent de calculer les rendements de récupération de tous les éléments et les consommations d’acides présentés dans le tableau IV.8, ces deux éléments nous permettront de choisir le pourcentage solide qui sera maintenu pour le reste de notre étude.

Tableau V.5. Rendements et consommations d’acide en variant le pourcentage solide. 

Cu           Co           Fe            Mn

(%) Solide             RENDEMENT(%)              CONSOMATION

(kg/T)

14,25	97,3	97,9	41,6	72,5	3726,1
25	95,8	96,2	42,9	72,6	3512,1
33,33	91,7	92,4	33,4	69,7	3528,5
40           89,8        90,6        38,7        70,8        3561,1

En utilisant les résultats du tableau V.5, nous pouvons tracer les courbes des rendements d’extraction (figure V.7) et de la variation de la consommation d’acide en fonction de la densité de la pulpe (figure V.8) pour décider sur l’optimum à garder.

Figure V.7. Variations des rendements de lixiviation en fonction des pourcentages solide.

Figure V.8. Variation de la consommation d’acide en fonction des pourcentages solide.

En examinant les résultats du tableau V.5 et la figure V.7, nous constatons que le rendement de lixiviation diminue avec l’augmentation du pourcentage solide ou densité de la pulpe, la grande différence est observée au-delà de 50 gr.

Nous remarquons aussi que la plus grande consommation d’acide (figure V.8) correspond à la plus petite densité de la pulpe. Entre 50 gr et 100 gr la variation d’acide n’est pas trop grande, l’optimum du pH  choisi correspond à la plus petite valeur de la consommation d’acide (3512,116 kg/t) avec un rendement de récupération de cobalt de 96,184%.

             

Conclusion et suggestion