Les sociétés minières possèdent d'abondantes ressources en minerai de sulfure de cuivre. Par conséquent, la compréhension du procédé technologique et des équipements associés à l'extraction du cuivre à partir de ce minerai est cruciale. Cela permet non seulement d'améliorer l'efficacité de l'extraction, mais aussi d'accroître les bénéfices économiques.
Sandreck, fabricant d'équipements miniersde haute qualité des équipements de traitement du minerai et bénéficie d'une vaste expérience dans l'extraction minière. Nous détaillerons ci-dessous le procédé technologique d'extraction du cuivre à partir de minerai de sulfure de cuivre.
1. Étape de prétraitement du minerai
Le minerai de sulfure de cuivre a généralement une faible teneur (généralement de 0,5 % à 3 %), ce qui rend la fusion directe très coûteuse. La première étape de l'extraction du cuivre à partir de ce minerai consiste à le concasser et à le broyer afin de séparer les particules de cuivre de la gangue.
1) Concassage du minerai
Tout d'abord, les gros morceaux de minerai de sulfure de cuivre sont concassés une première fois à l'aide d'un concasseur à mâchoires. Ensuite, un concassage secondaire et tertiaire est effectué au moyen d'un concasseur à percussion ou d' un concasseur à cône afin de réduire davantage la taille des particules. Ce procédé permet d'obtenir un minerai de sulfure de cuivre dont la granulométrie finale est inférieure à 10 mm.
2) Broyage des matériaux
Le sable fin, dont la granulométrie est inférieure ou égale à 10 mm, est broyé à une granulométrie inférieure à 200 mesh à l'aide d'un broyeur à boulets. Cette étape permet de séparer efficacement les minéraux de cuivre de la gangue, maximisant ainsi le taux de récupération des métaux du projet.
3) Criblage de sable grossier
En cas de trop grande quantité de sable grossier, un classificateur peut être utilisé pour un second criblage. La fraction de sable grossier est renvoyée au broyeur, ce qui minimise la production de produits défectueux.
2. Flottation et séparation du minerai de cuivre
Le minerai de cuivre sulfuré finement broyé présente une faible teneur (0,3 % à 1,5 %), ce qui limite sa rentabilité. L'enrichissement de ce minerai par des procédés chimiques et physiques permet d'améliorer sa teneur et, par conséquent, d'accroître sa valeur économique.
1) Conditionnement de la pâte et ajout de réactifs
Les réactifs de flottation (notamment les agents moussants, les collecteurs et les modificateurs) sont formulés avec précision en fonction des caractéristiques du minerai. L'optimisation de leur formulation permet d'accroître durablement la teneur en cuivre du concentré à plus de 20 %, améliorant ainsi la valeur du produit et sa compétitivité sur le marché.
2) Aération et flottation
Après l'ajout des réactifs, la suspension est introduite dans la cellule de flottation. Une méthode de dégrossissage-nettoyage-élimination est utilisée pour séparer les minéraux de cuivre de la gangue. Par enrichissement par flottation, on obtient une suspension de concentré de cuivre d'une teneur de 20 à 30 %.
3) Séparation du concentré sec
La suspension de concentré de cuivre est traitée. Un épaississeur est utilisé pour la concentration, et un filtre pour la déshydratation. On obtient ainsi un concentré sec dont la teneur en humidité est inférieure à 10 %, apte au transport ou à une fusion et un raffinage ultérieurs.
3. Pyrométallurgie
Plus la teneur et la pureté du minerai de cuivre sont élevées, plus sa valeur est importante. La pyrométallurgie est actuellement la méthode industrielle la plus aboutie pour le traitement des minerais de sulfure de cuivre et le procédé privilégié pour l'extraction du cuivre de 80 % des minerais de sulfure de cuivre à l'échelle mondiale. Elle permet d'obtenir une teneur en cuivre du concentré sec supérieure à 90 %.
Si la teneur de votre minerai de sulfure de cuivre est ≥ 20 % et que vous devez extraire du cuivre de haute qualité à grande échelle, choisissez la pyrométallurgie.
La pyrométallurgie comprend principalement quatre étapes : le grillage/séchage, la fusion, la conversion et le raffinage.
Étape 1 : Torréfaction/Séchage
Sécher le concentré de cuivre jusqu'à une teneur en humidité ≤ 0,5 %. Pour les concentrés de cuivre à haute teneur en soufre, un grillage est nécessaire pour éliminer une partie du soufre et les impuretés nocives telles que l'arsenic et l'antimoine, en vue de la fusion ultérieure.
Étape 2 : Fusion
Mélanger le concentré de cuivre, le fondant et le coke dans des proportions précises et les introduire dans un four à haute température (four à fusion éclair ou haut fourneau) à 1200-1300 °C. Cette étape permet d'obtenir une matte d'une pureté de 40 à 50 %.
Étape 3 : Raffinage du cuivre par convertisseur
La matte subit une oxydation poussée dans un convertisseur haute température (1150–1250 °C) afin d'éliminer les impuretés telles que le fer et le soufre. Cette étape permet d'obtenir du cuivre blister d'une pureté de 98,5 % à 99,5 %.
Étape 4 : Affinement
Le cuivre blister peut être raffiné davantage par des procédés pyrométallurgiques et électrolytiques. Cette étape est cruciale non seulement pour accroître la pureté, mais aussi pour obtenir des profits supplémentaires substantiels.
- Raffinage pyrométallurgique : Le cuivre blister est chauffé dans un four à réverbère pour une oxydation plus poussée et l’élimination des impuretés, puis coulé en cuivre anodique d’une pureté de 99,5 % à 99,7 %. Ce cuivre anodique peut être vendu directement ou raffiné davantage pour atteindre une pureté encore plus élevée.
- Raffinage électrolytique : Le raffinage électrolytique du cuivre anodique permet de produire du cuivre cathodique de haute qualité, d’une pureté de 99,95 % à 99,99 %, ce qui permet à vos produits d’accéder au marché haut de gamme et d’obtenir une valeur ajoutée. De plus, les résidus anodiques issus de ce procédé sont riches en métaux précieux tels que l’or et l’argent, ce qui peut générer des revenus supplémentaires considérables.
4. Hydrométallurgie
Si la pyrométallurgie est actuellement la technologie dominante pour le traitement du sulfure de cuivre, l'hydrométallurgie est plus adaptée à certains minerais à faible teneur (0,2 % à 1 %) ou difficiles à traiter. Le principe de ce procédé consiste à dissoudre le cuivre à l'aide de réactifs chimiques, puis à l'extraire et à l'électrolyser.
Procédé 1 : Électrolyse par lixiviation des sulfates
Ce procédé comprend trois étapes : la conversion par grillage, la purification par lixiviation acide et l’électrolyse. Il permet de convertir de manière stable le minerai de sulfure de cuivre de teneur moyenne et faible en cuivre cathodique de haute pureté, avec un taux de récupération de 85 à 90 %.
Procédé 2 : Biolixiviation
Il s'agit actuellement de l'option la plus écologique et la plus économique. Grâce à l'utilisation de micro-organismes pour la lixiviation naturelle, il est possible de récupérer le cuivre à partir de minerais ou de résidus miniers à très faible teneur. La consommation d'énergie est dix fois inférieure à celle de la pyrométallurgie traditionnelle, et l'investissement cinq fois moindre. De plus, le procédé n'émet aucun dioxyde de soufre.
Procédé 3 : Lixiviation oxydative sous pression
Si votre minerai présente une teneur élevée en soufre et est difficile à traiter, optez pour la lixiviation oxydative sous pression. Ce procédé permet de résoudre efficacement le problème de l'extraction des minerais sulfurés finement dispersés et difficiles à flotter, avec un taux de récupération supérieur à 90 %.
Pour les entreprises minières, l'optimisation de chaque étape du processus d'extraction du cuivre à partir du minerai de sulfure de cuivre peut apporter des avantages concrets. Cette optimisation permet une utilisation plus complète des ressources minérales tout en réduisant la consommation d'énergie et la pollution environnementale lors de la production.
Le choix du procédé d'extraction et de l'équipement adéquats a donc un impact direct sur votre rentabilité. Sandreck fournit des machines et des équipements miniers professionnels. Notre ingénieur en chef peut vous proposer des solutions personnalisées de sélection de procédés et de configuration d'équipements, adaptées à vos besoins spécifiques. N'hésitez pas à nous contacter pour toute question !
