Les avantages de l'optimisation des coûts rendue possible par la mise en œuvre de projets de type mine-to-mill* sont bien connus, notamment le potentiel que présente un abattage optimisé pour améliorer la performance du traitement en aval. Malheureusement, certains ont tendance à simplifier à l'extrême ce concept, en proclamant qu'il suffit d'augmenter la consommation d'explosifs dans une mine pour optimiser l'exploitation minière et le traitement des minerais. Pourtant, pour une optimisation holistique des projets de type mine-to-mill, on n'augmente pas forcément toujours l'intensité de l'explosion ; au contraire, on l'ajustera en fonction des différents types de minerais, de la configuration du circuit, de l'équipement, de la puissance installée de la comminution et du procédé de séparation.
Ceci implique d'envisager l'exploitation de manière holistique, de la mine à l'usine de concentration, et non pas comme une série de procédés individuels. L'objectif est d'optimiser la production tout en minimisant le coût total par tonne pour augmenter le profit de manière durable. Chaque corps minéralisé et chaque exploitation minière sont différents, aussi les cibles et objectifs spécifiques varient en fonction de chaque projet. Comprendre le corps minéralisé et les caractéristiques du minerai le composant permet de personnaliser le procédé et de l'adapter aux propriétés du minerai ainsi qu'aux principaux moteurs d'activité.
S'il est bien fait, l'abattage à l'explosif peut s'avérer être l'étape d'abattage la moins coûteuse et la plus écoénergétique. La fragmentation des matériaux abattus affecte la capacité et la consommation d'énergie durant les activités de concassage et de broyage en aval. Ces dernières ont à leur tour un impact sur la performance des procédés ultérieurs de séparation.
La fragmentation par abattage est affectée par la structure inhérente de la roche et sa résistance. La caractérisation du minerai et les vérifications durant l'abattage permettent de définir les domaines géologiques d'intérêt en fonction de la structure de la roche et de sa résistance, puis de calibrer un modèle de fragmentation par abattage spécifique. Ceci permet d'optimiser le plan d'abattage pour chaque domaine en fonction des propriétés du minerai. Le résultat en est un ensemble de principes directeurs sur la technique d'abattage dans l'optique de fournir la quantité requise d'énergie par cette technique pour chaque domaine. Ceci permet d'obtenir une fragmentation de minerai brut homogène, avec une composition granulométrique adaptée aux procédés en aval.
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Tout comme la taille des matériaux abattus affecte le concassage et le broyage, le calibre du grain et sa libération lors la comminution influent fortement sur la performance de la séparation. Il faut bien comprendre le compromis à faire entre, d'une part, des coûts plus élevés, la consommation énergétique et la probabilité d'une capacité plus faible résultant de la production de particules broyées plus finement et, d'autre part, une meilleure libération et récupération du matériau de valeur. Ceci varie considérablement en fonction des différents types de minerai et mécanismes d'abattage.
Un échantillonnage complet et la caractérisation du minerai permet le calibrage de modèles mathématiques prédictifs spécifiques au site pour l'abattage à l'explosif, la comminution et la séparation. Ensemble, ces modèles indiquent le comportement d'un procédé complet en fonction des différents types de minerai et des pratiques d'exploitation dans la mine et l'usine. Ces modèles, en complément de données d'exploitation historiques, de calculs de la puissance, d'une expérience approfondie en matière d'industrie et de conseil et de bases de données, serviront à mettre en avant les possibilités d'amélioration et à évaluer les autres stratégies envisageables.
Les modèles peuvent être associés au plan de mine pour générer une prévision de la production et peuvent également servir à développer des modèles géométallurgiques. Ceci permet de bien comprendre la variabilité du minerai et ses effets sur l'exploitation et le traitement du minerai sur toute la durée de vie de la mine. L'achat de biens d'équipement peut être prévu bien à l'avance. La planification stratégique à long terme est plus simple et plus précise, et elle permettra de réduire les risques et d'optimiser la rentabilité.
De nombreuses stratégies visant à améliorer la performance et la durabilité des exploitations minières ne sont pas nouvelles, mais reposent plutôt sur l'application innovante de technologies existantes et de solutions personnalisées fondées sur une bonne compréhension du traitement et du minerai. Les possibilités sont intéressantes lorsque l'on tient compte du schéma de traitement dans son intégralité. Elles comprennent notamment un abattage à l'explosif à plus forte intensité, le concassage et transport dans la fosse minière à l'aide de transporteurs aériens à forte inclinaison, ainsi que le rejet des déchets dès le début du processus afin de minimiser la quantité de matériaux devant être transportés et traités. Viennent s'y ajouter des technologies performantes de comminution telles que les cylindres de broyage à haute pression, les broyeurs verticaux à paliers élastiques et les broyeurs à boulets, la classification à rendement supérieur (par exemple des cribles fins) et une séparation primaire plus grossière pour minimiser le broyage fin. Concernant les résidus, la filtration et l'empilement à sec permettent de réduire la consommation d'eau et l'empreinte des résidus, éliminent le risque de rupture des digues de retenue des résidus miniers et permettent l'assainissement progressif des sites.
Pour obtenir de bons résultats, les projets de type mine-to-mill devront adopter une méthodologie structurée appuyée par de nombreuses vérifications, des études et l'analyse de données historiques (pour les exploitations existantes), ainsi que la caractérisation du minerai, la modélisation et la simulation mathématiques. Pour s'assurer que les avantages soient atteints et préservés, les changements recommandés doivent être intégrés dans les décisions en matière de gestion, dans la formation et dans les procédures d'exploitation du site. La liste des projets d'optimisation de type mine-to-mill couronnés de succès est longue. Pour citer un exemple, Antamina a doublé sa capacité pour les minerais durs avec l'équipement et la puissance installée dont disposait l'exploitation, réduisant ainsi la consommation énergétique spécifique. Cette approche a aidé de nombreuses exploitations à considérablement accroître leur production sans augmenter, ou à peine, leurs dépenses en immobilisations ; elle a par ailleurs amélioré la viabilité économique des projets entièrement nouveaux. Les coûts sont réduits, l'énergie est économisée et la performance générale du procédé est bien meilleure.
*Le concept de mine-to-mill consiste à modifier les propriétés des matériaux envoyés à l'usine de concentration en redéfinissant les pratiques minières en amont. Les projets de type mine-to-mill portent généralement sur la modification de la taille de fragmentation des matériaux afin d'augmenter la capacité du concentrateur.
La partie optimisation fait référence au coût d'ensemble le plus bas encouru par l'exploitation, parfois à la consommation énergétique la plus faible - qui, automatiquement, entraîne une baisse des coûts.
Kristy-Ann Duffy est conseillère supérieure dans le domaine du traitement chez Hatch, et Walter Valery, doctorant, est directeur à l'international des conseils et de la technologie chez Hatch.
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Traduit par Karen Rolland
