Procédé de lixiviation au cyanure dans l'extraction de l'or : le processus complet, de la dissolution à la récupération

Introduction

L'extraction de l'or à partir de ses minerais suscite un vif intérêt depuis des siècles. Parmi les différentes méthodes disponibles, Lixiviation au cyanure est devenue l'une des techniques les plus utilisées dans le secteur commercial Extraction d'or Industrie. Ce procédé permet une dissolution efficace de l'or de ses matériaux hôtes, permettant ainsi de récupérer le métal précieux sous une forme plus concentrée. Cet article explore le processus complet de lixiviation au cyanure dans l'extraction de l'or, de la dissolution initiale de l'or dans les solutions de cyanure à la récupération finale du métal.

La dissolution de l'or dans les solutions de cyanure

Réactions chimiques impliquées

La dissolution de l'or dans les solutions de cyanure repose sur une série complexe de réactions chimiques. La réaction globale peut être représentée par l'équation suivante :

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

Dans cette réaction, l'or (Au) réagit avec Le cyanure de sodium (NaCN) en présence d'oxygène (O₂) et d'eau (H₂O) pour former du dicyanoaurate de sodium (Na[Au(CN)₂]) et de l'hydroxyde de sodium (NaOH). Le rôle de l'oxygène dans cette réaction est crucial, car il agit comme agent oxydant, facilitant la dissolution de l'or.

Conditions de dissolution optimale

Pour une dissolution efficace de l'or, plusieurs conditions doivent être soigneusement contrôlées. La concentration de cyanure dans la solution est un facteur critique. Généralement, une concentration de 0.05 à 0.1 % de NaCN est utilisée lors du processus de lixiviation. Une concentration plus élevée peut entraîner une consommation accrue de cyanure sans augmentation proportionnelle de la dissolution de l'or, tandis qu'une concentration plus faible peut entraîner une lixiviation lente et incomplète.

Le pH de la solution joue également un rôle important. Le processus de lixiviation est plus efficace en milieu légèrement alcalin, avec un pH compris entre 9.5 et 11. À ce pH, les ions cyanure sont présents sous leur forme non dissociée (HCN), plus réactive à l'or. L'ajustement du pH s'effectue généralement par ajout de chaux (CaO) à la solution de lixiviation.

La température est un autre paramètre important. Bien que la réaction puisse se produire à température ambiante, une température légèrement supérieure, autour de 25 à 35 °C, peut accélérer la dissolution de l'or. Cependant, une augmentation excessive de la température peut entraîner la décomposition du cyanure, réduisant ainsi son efficacité.

Prétraitement des minerais

Concassage et Broyage

Avant de commencer le processus de lixiviation au cyanure, les minerais aurifères doivent être prétraités. La première étape de ce prétraitement consiste généralement à écrasement MeulageLes minerais sont concassés pour réduire leur taille, puis broyés en fines particules. Cela augmente la surface du minerai, permettant un contact plus efficace entre les particules d'or et la solution de cyanure pendant le processus de lixiviation.

Le degré de broyage est soigneusement contrôlé. Un broyage excessif peut entraîner la formation de fines boues, susceptibles de poser problème lors des étapes ultérieures de séparation solide-liquide. À l'inverse, un broyage insuffisant peut entraîner une exposition insuffisante des particules d'or, conduisant à une lixiviation incomplète.

Torréfaction et bio-oxydation

Dans certains cas, les minerais d'or peuvent contenir des minéraux réfractaires qui empêchent la dissolution directe de l'or par le cyanure. Pour ces minerais, des méthodes de prétraitement supplémentaires, telles que le grillage ou la bio-oxydation, peuvent être nécessaires.

Le grillage consiste à chauffer le minerai en présence d'air afin d'oxyder les minéraux réfractaires, tels que les sulfures. Ce processus d'oxydation décompose les minéraux, libérant les particules d'or et les rendant plus accessibles à la solution de cyanure.

La bio-oxydation, quant à elle, utilise des micro-organismes pour oxyder les minéraux réfractaires. Il s'agit d'une alternative plus écologique au grillage, car elle fonctionne à des températures plus basses et produit moins d'émissions nocives. Les micro-organismes, généralement des bactéries ou des champignons, sont sélectionnés en fonction de leur capacité à oxyder les minéraux réfractaires spécifiques présents dans le minerai.

Le processus de lixiviation

Lixiviation en cuve agitée

La lixiviation en cuve agitée est l'une des méthodes les plus courantes pour la lixiviation du cyanure. Dans ce procédé, le minerai prétraité est mélangé à la solution de cyanure dans de grandes cuves agitées. Ces cuves sont équipées d'agitateurs qui assurent un mélange parfait du minerai et de la solution, favorisant ainsi le contact entre les particules d'or et les ions cyanure.

La durée de la lixiviation peut varier selon la nature du minerai et les conditions d'exploitation. En général, le processus peut durer de quelques heures à plusieurs jours. Durant cette période, des échantillons de lixiviat sont prélevés et analysés régulièrement afin de suivre la progression de la dissolution de l'or.

Lixiviation en tas

La lixiviation en tas est une autre méthode largement utilisée, notamment pour les minerais d'or à faible teneur. Dans ce procédé, le minerai broyé est empilé en grands tas sur une membrane imperméable. La solution de cyanure est ensuite pulvérisée sur le dessus du tas et filtrée à travers le minerai. En traversant le tas, la solution dissout les particules d'or, et la solution riche en or qui en résulte est recueillie au fond du tas.

La lixiviation en tas est une méthode plus rentable que Lixiviation en cuve agitée car il nécessite moins d'investissement en équipement. Cependant, il s'agit d'un procédé plus lent et mieux adapté aux minerais à teneur en or relativement faible.

Séparation solide-liquide

Filtration

Une fois le processus de lixiviation terminé, l'étape suivante consiste à séparer les résidus solides (résidus) de la solution mère, qui contient l'or dissous. La filtration est l'une des méthodes les plus couramment utilisées pour la séparation solide-liquide. Dans ce procédé, la boue (mélange de solide et de liquide) passe à travers un média filtrant, tel qu'un tissu filtrant ou un filtre-presse. Les particules solides sont retenues sur le média filtrant, tandis que le liquide (solution mère) traverse et est collecté.

Le choix du média filtrant dépend de la nature des particules solides et des conditions d'exploitation. Par exemple, lorsque les particules solides sont très fines, un tissu filtrant à mailles plus fines peut être nécessaire.

Décantation

La décantation est une autre méthode de séparation solide-liquide, notamment lorsque les particules solides sont relativement grosses et se déposent facilement. Dans ce procédé, la boue est laissée reposer dans un décanteur pendant un certain temps. Les particules solides se déposent au fond du réservoir par gravité, et le liquide surnageant clair (solution mère) est ensuite soigneusement décanté.

La décantation est une méthode plus simple et moins énergivore que la filtration. Cependant, elle peut ne pas être aussi efficace pour séparer les particules solides très fines.

Récupération de l'or de la solution enceinte

Adsorption de charbon actif

L’une des méthodes les plus courantes pour récupérer l’or de la solution enceinte est Adsorption sur charbon actifDans ce procédé, du charbon actif est ajouté à la solution mère. Le complexe or-cyanure présente une forte affinité pour la surface du charbon actif, ce qui permet à l'or d'être adsorbé sur les particules de charbon.

Les particules de carbone sont ensuite séparées de la solution, généralement par tamisage ou filtration. Le carbone chargé d'or est ensuite traité pour désorber l'or. Cette opération est généralement réalisée par un traitement à la vapeur à haute température ou par l'utilisation d'un agent de désorption chimique.

Précipitation du zinc

La précipitation du zinc, également connue sous le nom de procédé Merrill-Crowe, est une autre méthode de récupération de l'or. Dans ce procédé, de la poussière de zinc est ajoutée à la solution mère. Le zinc est plus électropositif que l'or et, par conséquent, il déplace l'or du complexe or-cyanure. La réaction peut être représentée par l'équation suivante :

2Na[Au(CN)₂] + Zn → 2Au + Na₂[Zn(CN)₄]

L'or précipité, ainsi que le zinc n'ayant pas réagi, forment une boue solide. Cette boue est ensuite séparée de la solution, et l'or est ensuite raffiné pour obtenir un produit pur.

Raffinage de l'or

Fonte

Une fois l'or récupéré de la solution mère, il doit généralement être raffiné pour éliminer les impuretés restantes. La fusion est l'une des méthodes les plus courantes d'affinage de l'or. Lors de ce procédé, le matériau contenant de l'or est chauffé à haute température en présence d'un fondant, tel que le borax. Ce fondant contribue à abaisser le point de fusion de l'or et réagit avec les impuretés, formant un laitier séparable de l'or fondu.

L'or fondu est ensuite coulé dans des moules pour former des lingots. Ces lingots peuvent être transformés ou vendus comme produits semi-finis.

Raffinage électrolytique

L'affinage électrolytique est une méthode plus avancée d'affinage de l'or. Dans ce procédé, l'anode contenant de l'or est placée dans une cellule électrolytique avec une cathode en or pur. L'électrolyte est généralement une solution de chlorure d'or ou d'autres sels d'or. Lorsqu'un courant électrique traverse la cellule, l'or de l'anode se dissout dans l'électrolyte puis se dépose sur la cathode.

Les impuretés plus électropositives que l'or se dissolvent dans l'électrolyte, mais ne se déposent pas sur la cathode, tandis que les impuretés moins électropositives restent sous forme de boue au fond de la cellule. On obtient ainsi un or de très haute pureté.

Considérations environnementales

Gestion du cyanure

Le cyanure est une substance hautement toxique, et sa gestion appropriée dans l'extraction de l'or est primordiale. Son utilisation dans l'extraction de l'or est strictement réglementée dans de nombreux pays afin de minimiser son impact sur l'environnement et la santé humaine.

L'un des aspects clés de la gestion du cyanure est la prévention des déversements. Les exploitations minières doivent disposer de systèmes de confinement adéquats pour empêcher les fuites de solutions contenant du cyanure dans l'environnement. De plus, le traitement des eaux usées contenant du cyanure est également crucial. Plusieurs méthodes permettent de traiter ces eaux, telles que l'oxydation chimique, le traitement biologique et l'échange d'ions.

Élimination des résidus

Les résidus solides produits après le processus de récupération de l'or doivent également être éliminés de manière appropriée. Ils peuvent contenir des traces de cyanure et d'autres métaux lourds, qui peuvent constituer une menace pour l'environnement s'ils ne sont pas gérés correctement.

Une méthode courante d'élimination des résidus consiste à les stocker dans des digues. Ces digues sont conçues pour contenir les résidus et empêcher le rejet de contaminants dans l'environnement. Dans certains cas, les résidus peuvent également être retraités afin de récupérer les minéraux précieux restants ou de réduire l'impact environnemental.

Conclusion

Le procédé de lixiviation au cyanure dans l'extraction de l'or est complexe et comporte plusieurs étapes. Il comprend la dissolution de l'or dans des solutions de cyanure, le prétraitement des minerais, la lixiviation, la séparation solide-liquide, la récupération de l'or, le raffinage et la gestion environnementale. Chaque étape est soigneusement contrôlée afin de garantir une extraction et une récupération efficaces de l'or tout en minimisant l'impact environnemental. Malgré les défis liés à l'utilisation du cyanure, ce procédé reste une méthode importante et largement utilisée dans l'industrie minière commerciale de l'or en raison de son rendement élevé et de son coût relativement faible. Cependant, des travaux de recherche et développement sont menés en permanence pour développer des méthodes alternatives plus respectueuses de l'environnement et durables.