Brevet FR2744732A1 — publié le 19970814

La présente invention concerne un procédé de traitement en continu de minéraux sulfurés en vue de la récupération de métaux et notamment de cobalt. On sait en effet que dans certains minéraux, et notamment les pyrites, du cobalt se trouve retenu à l'état finement divisé à l'intérieur de la structure cristalline. On a proposé dans l'état antérieur de la technique de faire appel à des méthodes biologiques pour réaliser la destruction de la matrice sulfurée qui emprisonne le cobalt, par dissolution de cette matrice, ce qui permet du même coup de mettre le cobalt en solution. Un traitement chimique ou électrochimique approprié permet ensuite de récupérer le cobalt à l'état de métal. La présente invention a pour but de proposer un procédé de récupération du cobalt, qui perfectionne la technique de l'état antérieur de la technique dans le but d'améliorer le rendement du procédé. La présente invention a ainsi pour objet un procédé de traitement en continu de minéraux sulfurés en vue de la récupération de métaux, et notamment du cobalt, contenus dans ceux-ci, dans lequel on fait agir sur lesdits minéraux des bactéries, du type thiobacilles, de façon à mettre en solution les minéraux décomposés par les bactéries, et à l'état d'ions les métaux, et notamment le cobalt, que l'on souhaite récupérer, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape consistant à interrompre l'action biologique des bactéries avant la fin de la cinétique de réaction, et à recycler les produits non attaqués par les bactéries afin de les associer à la quantité de minéraux sulfurés (Q) injectée en début de réaction. Préférentiellement, on interrompt la réaction biologique dès que le pourcentage de minerai décomposé par les bactéries est voisin de 89%. On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est un diagramme représentant sous forme schématique les différentes phases de mise en oeuvre de l'invention. La figure 2 est un graphique représentant la cinétique de la réaction. On décrira ci-après un procédé permettant d'aboutir à une mise en solution du cobalt au cours d'un essai de traitement en continu dans un réacteur. Suivant l'invention, on alimente un réacteur 1 avec une quantité de minerai A de 10.000 kg/h (ce qui correspond à une quantité A' de 8.000 kg/h de sulfure ferreux ou pyrite), à laquelle on ajoute une quantité F de minerai à recycler, d'environ 750 kg/h (ce qui correspond à une quantité F' d'environ 330 Kg/h de sulfure ferreux), ainsi qu'expliqué ci-après. On fait agir sur cette quantité de minerai A + F de 10.750 kg/h (soit une quantité A'+ R' de 8.330 kg/h de sulfure ferreux) des micro-organismes, du type thiobacillus ferrooxidans, dans des conditions de réaction connues de l'état antérieur de la technique, telles que le pH est compris entre 1 et 2, la température entre 350C et 450C, et le potentiel entre 650 mV et 750 mV, le milieu nutritif étant constitué notamment d'acide phosphorique, de sulfate d'ammonium, d'urée, et de sulfate de potassium. On a représenté sur la figure 2 la courbe représentative de la cinétique de la réaction, sur laquelle on a porté en ordonnée le pourcentage de cobalt dissous lors de la réaction et en abscisse le temps écoulé en jours. Contrairement aux procédés de l'état antérieur de la technique, la cinétique de réaction n'est pas poursuivie jusqu'à son terme, et on prélève dans le réacteur 1, en cours de réaction, une quantité B de minerai qui est soumise à une séparation, et notamment à une séparation gravitaire, au moyen d'un dispositif séparateur 8. Dans le séparateur 8, on sépare ainsi le sulfure ferreux n'ayant pas réagi des boues et de la solution résultant de la réaction. On prélève une quantité F de minerai n'ayant pas réagi de 750 kg/h (ce qui correspond à une quantité d'environ 330 kg/h de sulfure ferreux) que l'on recycle en la mélangeant à la quantité A (de 10.000 kg/h) de minerai introduite en début de cycle. On pourrait bien entendu, suivant l'invention, utiliser tout autre moyen séparateur tel que notamment des séparateurs magnétiques, granulométriques ou des séparateurs par flottation etc.... Le reste C de la quantité B prélevée en cours de cinétique chimique est filtré dans un dispositif de filtration 10 et on recueille une quantité D de solution de 7430 kg/h constituée de sulfate ferrique et de cobalt, si bien qu'il reste une quantité E de boues et de déchets qui sont éliminés dans un bac de rétention 12. La quantité D de 7.430 kg/h de la solution obtenue subit ensuite un traitement approprié connu dans un réacteur 14 permettant d'isoler le cobalt. Ce prélèvement, dans le présent mode de mise en oeuvre de l'invention, est fait à un instant t1 tel que 89% de la quantité de minerai admise dans le réacteur est décomposée, ce qui se produit, ainsi qu'on peut le déterminer sur la figure 2, au bout de 5,5 jours de réaction. Dans ces conditions, on constate que la présente invention permet de réaliser un traitement dont le rendement est très supérieur à celui qui est obtenu suivant l'état antérieur de la technique, c'est à dire sans qu'il soit prévu de recyclage du minerai. En effet, sur les 8.000 kg/h de sulfure ferreux (quantité A') admis dans le réacteur 1, on obtient en fin d'un cycle de traitement une quantité D de 7.430 kg/h d'une solution biologiquement traitée. Le rendement R du procédé de traitement suivant l'invention s'établit ainsi : R = 7.430/8.000=92,6% du minerai traité en un temps t1 de 5,5 jours, alors que, suivant le procédé selon la technique antérieure, on constate sur la courbe représentant la cinétique de réaction de la figure 2 que, pour obtenir un tel rendement, le temps de réaction t2 se situe aux environs de 11 jours. Le procédé de récupération de cobalt par biolixiviation suivant l'invention permet ainsi de réaliser des économies substantielles par rapport aux procédés antérieurs qui ne mettent pas en oeuvre une étape de recyclage. Bien entendu, l'arrêt de la cinétique de réaction et la mise en oeuvre du recyclage peuvent être effectués lorsqu'un pourcentage de minerai décomposé dans le réacteur 1 est différent de 89%. Ainsi dans un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention (dans lequel on a repris les mêmes références affectées de l'indice 1), on a introduit dans le réacteur 1 une quantité de minerai A1 correspondant à une quantité A'1 de 8.000 kg/h de sulfure de fer, à laquelle on a ajouté une quantité F1 de minerai correspondant à une quantité F'1 égale à 2.864 kg/h de sulfure de fer provenant du recyclage. Comme précédemment, on met en oeuvre la réaction de biolixivation et on arrête celle-ci au bout d'un temps T1 tel que 75% de la quantité de minerai admise dans le réacteur 1 est décomposée, ce qui se produit, ainsi qu'on peut le déterminer sur la courbe cinétique de la figure 2 au bout de 3,6 jours de réaction. On prélève, comme précédemment, dans le réacteur 1 une quantité B'1 égale F'1 + C'1 de sulfure de fer et on la soumet à une séparation, notamment à une séparation de type gravitaire dans le dispositif de séparation 8, afin de séparer les sulfures ferreux n'ayant pas réagi des boues et de la solution. Une quantité F'1 des produits n'ayant pas réagi est recyclée et on filtre dans le dispositif de filtrage 10 le reste des produits recueillis de façon à récupérer 7.413 kg/h de solution constituée de sulfure ferrique et de cobalt. Le rendement R1 s'établit comme suit : R1 = 7.413/8.000 = 92,5%. On constate que ce mode de mise en oeuvre qui a nécessité un temps de traitement T1 de 3,6 jours permet d'obtenir un rendement quasi équivalent à celui qui est obtenu suivant l'état antérieur de la technique en un temps t2 d'environ 11 jours. La présente invention permet ainsi à un homme du métier, en fonction des conditions spécifiques de mise en oeuvre, notamment les conditions techniques et économiques, de déterminer, à partir de la cinétique de la réaction, le taux de minerai dissous à partir duquel on arrêtera la réaction de biolixiviation pour mettre en oeuvre le prélèvement et le recyclage. REVENDICATIONS 1.- Procédé de traitement en continu de minéraux sulfurés en vue de la récupération de métaux, et notamment du cobalt, contenu dans ceux-ci, dans lequel on fait agir sur lesdits minéraux des bactéries, du type thiobacilles, de façon à mettre en solution les minéraux décomposés par les bactéries, et à l'état d ions les métaux, et notamment le cobalt, que l'on souhaite récupérer, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape consistant à interrompre l'action biologique des bactéries avant la fin de la cinétique de réaction, et à recycler les produits non attaqués par les bactéries afin de les associer à la quantité de minéraux sulfurés (Q) injectée en début de réaction. 2.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'interruption de l'action biologique est suivie d'une opération de séparation permettant d'extraire les produits non attaqués du reste des autres produits afin de les recycler. 3.- Procédé suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la séparation est effectuée par une méthode gravitaire. 4.- Procédé suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on interrompt la réaction biologique dès que le pourcentage de minerai décomposé par les bactéries est voisin de 89%.