Il y a quelques années, l'équipe de la mine d'or Yanacocha de Newmont Mining, située dans le nord du Pérou, s'est tournée vers l'avenir et a vu du cuivre....beaucoup de cuivre. Comme de nombreuses exploitations aurifères ces dix dernières années, Yanacocha, qui avait produit son premier lingot d'or en 1993, arrivait au bout de son gisement de minerais oxydés. En creusant plus profond en 2015, l'équipe a découvert des minerais aurifères complexes à très haute teneur en cuivre, donnant lieu à des solutions de lixiviation dont les teneurs en cuivre atteignaient 700 milligrammes par litre (mg/L). Le problème est que le cuivre se lie avec le cyanure, créant ainsi une solution complexe cyanure-cuivre. « Ce minerai peut contenir une part par million (ppm) d'or et 100 ou 1 000 ppm de cuivre », déclarait Mike Botz, ingénieur des procédés de fabrication et président d'Elbow Creek Engineering. « Dans la phase finale, là où l'on récupère l'or de la solution pour en faire des lingots, cela peut vraiment avoir un impact sur le procédé. »

Pour éviter cela, il faudra ajouter davantage de cyanure, ce qui crée une solution complexe de cyanure-cuivre qui pourrait être traitée chimiquement. Ceci retire cependant au procédé le cyanure précieux qui pourrait alors être recyclé et réutilisé. Le coût du cyanure perdu ajouté à celui des substances chimiques nécessaires pour traiter la solution engendrent une augmentation des coûts d'exploitation.

Yanacocha, une entreprise commune entre Newmont et Minas Buenaventura, possédait cependant un atout possible pour gérer la question du cuivre. En 2008, la mine avait installé une usine utilisant le processus de sulfuration, acidification, recyclage et épaississement (SART, de l'anglais sulphidization-acidification-recycle-thickening) d'une valeur de 9,9 millions $ US. Ce processus vise à éliminer le cuivre de la solution et à régénérer le cyanure en ajoutant du sulfure afin de précipiter le sulfure de cuivre en précipité solide. Yanacocha avait construit cette usine dans l'optique de récupérer le cuivre de la solution de lixiviation et de limiter la concentration de cuivre dans la solution libérée dans l'environnement. L'usine était utilisée par intermittence lorsque la mine découvrait des minerais à haute teneur en cuivre.

L'usine SART permet de récupérer le cuivre et l'argent de la solution riche de lixiviation avant la récupération de l'or, mais pour des teneurs plus faibles en cuivre, ce procédé n'est pas aussi efficace. En 2013 par exemple, l'usine est parvenue à retirer 80 % de l'argent mais seulement 65 % du cuivre. En 2015, la mine s'attendait à des teneurs en cuivre plus élevées et prévoyait d'exploiter l'usine SART toute l'année durant. Newmont devait en effet s'assurer que l'usine SART était un atout et non un joker, et devait aussi stabiliser l'efficacité de la récupération du cuivre.

En 2011, les métallurgistes Gilmar Guzman et Leoncio Sevilla de Newmont ont été chargés de vérifier la performance de l'usine SART, et de déterminer si des changements étaient nécessaires (et lesquels) afin de s'assurer de son efficacité avec les minerais à haute teneur en cuivre. Ils ont demandé à M. Botz d'Elbow Creek de venir sur place, car ce dernier avait contribué à la conception de la première usine et a également travaillé dans la plupart des usines SART du monde entier.

Les usines SART

Théoriquement, les usines SART sont très performantes et permettent d'éliminer invariablement plus de 90 % du cuivre. En réalité, ce procédé a été testé avec succès dans des laboratoires depuis les années 1950 ; sa performance sur le terrain est une autre affaire.

L'usine SART de Yanacocha est un circuit supplémentaire ajouté à son usine de récupération de l'or. Ses principales composantes sont des réservoirs d'oxydation et des épaississeurs. La solution riche du circuit de lixiviation contenant des niveaux élevés de cuivre peut être envoyée vers l'usine SART, et la solution propre résultant des minerais oxydés est envoyée directement vers le procédé de récupération de l'or. Le circuit repose sur la sulfuration et l'acidification, où l'on injecte de l'acide sulfurique et de l'hydrogénosulfure de sodium dans la pulpe de germes recyclés dans le procédé SART pour précipiter le cuivre en sulfure de cuivre. Les particules solides sont ensuite retirées de la solution et transférées dans un épaississeur. Ensuite, le cyanure se trouvant dans le débordement acide de l'épaississeur est neutralisé à l'aide de chaux, et le sulfate de calcium (gypse) est précipité dans un second épaississeur.

Préparons-nous à la grande ruée vers le cuivre

En 2012, MM. Guzman, Sevilla et Botz ont mis au point un modèle par bilan massique de simulation du procédé pour l'ensemble de l'usine de concentration de Yanacocha, dont l'usine SART, afin de déterminer son fonctionnement lors du traitement de minerais à haute teneur en cuivre.

« Nous avons commencé par valider le modèle en le comparant à la performance réelle en matière d'exploitation », indiquait M. Botz. « Si le modèle ne peut refléter la réalité, on ne peut être certains qu'il la reflètera à l'avenir. »

Ensuite, entre le 12 et le 26 mai 2014, l'usine a traité 263 000 tonnes de minerai à haute teneur en cuivre, avec en moyenne 17 600 tonnes par jour (t/j) envoyées dans le concentrateur. La teneur en cuivre variait de 500 à 2 800 grammes par tonne (g/t). Le rendement d'élimination du cuivre dans l'usine SART variait de 56 à 99 %, avec une médiane d'environ 95 %.

« L'objectif premier de cette campagne était de montrer que l'usine SART pouvait offrir un taux élevé de récupération », expliquait M. Sevilla. C'est maintenant confirmé et ce, grâce à une surveillance rigoureuse ainsi qu'au fait que l'équipe a estimé la quantité de sulfure dans le germe de recyclage et a inclus cette quantité dans le dosage quotidien en sulfure.

« Une quantité trop importante de sulfure dans la pulpe recyclée de germes associée à ce que l'on injecte peut engendrer une variation », expliquait M. Botz. « Si la dose n'est pas suffisante, l'élimination de cuivre est plus faible. Si, par contre, la dose est trop importante, diverses théories pourront expliquer ce qu'il se produit mais personnellement, j'observe souvent un déclin de la récupération du cuivre. »

Il n'existe actuellement aucun moyen viable du point de vue commercial qui permette de mesurer avec précision la quantité de sulfure. « On sait bien que le sulfure et le cyanure affectent l'analyse de l'un ou l'autre composé », indiquait M. Botz. « Tout ceci rend le contrôle relativement complexe. »

Pendant la campagne, l'équipe s'est basée sur l'échantillonnage pour maintenir des doses fiables de sulfure. « Elle mesurait le cuivre dans la solution de lixiviation, puis calculait la quantité de sulfure nécessaire et ajustait son régulateur de débit en fonction », expliquait M. Botz. « Le problème est qu'il s'écoulait quatre ou cinq heures entre le moment où l'équipe recueillait les échantillons et le moment où elle les amenait au laboratoire pour les analyser, obtenait les informations et les renvoyait en salle de contrôle ; ainsi, l'usine tournait comme elle aurait dû tourner quatre ou cinq heures plus tôt. C'est un peu comme si l'équipe conduisait en regardant uniquement dans son rétroviseur ; parfois le résultat est bon, d'autre fois pas autant. »

À la fin de l'année 2014, l'équipe a décidé d'ajouter une sonde pour mesurer le potentiel d'oxydoréduction dans le réservoir d'oxydation. « C'est utile », indiquait M. Botz. « Il s'agit d'un outil supplémentaire pour les exploitants. Le sulfure est un agent réducteur. La sonde permet de mesurer le potentiel d'oxydoréduction et offre des indications empiriques. La seule chose que ce genre de sonde peut vous confirmer est qu'il s'agit d'un environnement de réduction, mais elle ne peut fournir la concentration de sulfure dans la solution. »

Aujourd'hui, « l'exploitant recueille des échantillons toutes les quatre heures pour vérifier les contrôles », déclarait M. Sevilla. « Mais l'usine est totalement instrumentée et on peut tout voir sur l'écran de la salle de contrôle en temps réel. Ceci permet de réagir très rapidement si l'usine affiche des variations. »

Durant l'année 2015, l'usine SART de Yanacocha n'a pas cessé de fonctionner ; le résultat a été un rendement global de récupération du cuivre de l'ordre de 80 à 90 %, soit l'équivalent de 2,9 millions de livres de concentré de cuivre contenant 10 % d'argent.

La technologie SART requiert encore des améliorations et dans le contexte actuel, la quantité de cuivre doit être suffisamment importante pour justifier les dépenses qu'elle impose. Toutefois, M. Botz est fermement convaincu qu'à l'avenir, à mesure que les mines d'or explorent des gisements à haute teneur en cuivre, la technologie SART constituera une option très intéressante.

Pour Yanacocha cependant, si cette campagne s'était avérée infructueuse, les résultats auraient été désastreux. « Nous n'avions pas d'autre option », expliquait M. Sevilla. « Nous n'aurions pas pu produire d'or. »

Traduit par Karen Rolland