jeanflop/post_ocr_correction2 huggingface dataset:
résulte des réactions chimiques provoquées par des agents oxydants, en partie d'origine microbienne, qui ont pris naissance dans les zones plus externes des tas. Il est évident que les dimensions et la géométrie des tas jouent un rôle très important ; l'expérience a montré qu'il était préférable d'avoir une hauteur de tas ne dépassant pas 17 m pour les minerais sulfurés, et même nettement inférieure dans le cas de minerais contenant des oxydes consommateurs d'acide sulfurique. Les techniques et les cycles d'arrosage jouent un rôle très important, à la fois pour maintenir une température, un pH favorable ainsi qu'une teneur non inhibitrice en métal solubilisé. Dans ces techniques de lixiviation en tas, il semble aléatoire d'introduire des microorganismes exogènes, étant donné qu'il y a peu de moyens d'agir sur les conditions qui existent à l'intérieur des tas. Il existe, pour la lixiviation en tas, une ambiguïté certaine. Dans de nombreux cas, l'activité microbienne est un phénomène spontané, non contrôlé, mais qui contribue, pour une part importante bien qu'indéterminée, à la solubilisation des métaux. Il ne s'agit donc pas d'une lixiviation microbienne volontaire et surtout contrôlée. Un exemple de cette situation correspond à la lixiviation de minerais de cuivre à Bingham Canyon Utah (Kennecott Copper Corporation). Dans cette mine, les tas sont disposés en escalier pour faciliter l'aération, et, par suite, l'activité microbienne, même si celle-ci n'est pas contrôlée et n'est probablement pas le seul mécanisme de lixiviation ; la quantité de minerai soumise à cette lixiviation en partie biologique, est d'environ 4 milliards de tonnes. Quoi qu'il en soit, avec la lixiviation en tas, les liqueurs métallifères sont collectées dans des bassins de décantation, puis traitées par des techniques appropriées pour leur concentration et leur récupération. Pour de nombreuses raisons, si la lixiviation en tas permet une récupération intéressante de métaux, elle ne permet pas la récupération totale comme avec les concentrés, puisqu'il n'est pas possible d'optimiser tous les paramètres et, en particulier, ceux relatifs aux caractéristiques des gangues, à la taille des blocs, à la porosité interne, aux circulations préférentielles, etc. On distingue, généralement, deux types de traitement en
Canyon Utah (Kennecott Copper Corporation). Dans cette mine, les tas sont disposés en escalier pour faciliter l'aération, et, par suite, l'activité microbienne, même si celle-ci n'est pas contrôlée et n'est probablement pas le seul mécanisme de lixiviation ; la quantité de minerai soumise à cette lixiviation en partie biologique, est d'environ 4 milliards de tonnes. Quoi qu'il en soit, avec la lixiviation en tas, les liqueurs métallifères sont collectées dans des bassins de décantation, puis traitées par des techniques appropriées pour leur concentration et leur récupération. Pour de nombreuses raisons, si la lixiviation en tas permet une récupération intéressante de métaux, elle ne permet pas la récupération totale comme avec les concentrés, puisqu'il n'est pas possible d'optimiser tous les paramètres et, en particulier, ceux relatifs aux caractéristiques des gangues, à la taille des blocs, à la porosité interne, aux circulations préférentielles, etc. On distingue, généralement, deux types de traitement en tas : • le « Dump Leaching » qui traite des minerais de taille variable et de minéralurgie indéterminée, • le « Heap Leaching » qui traite des minerais sous forme de blocs calibrés et de minéralurgie connue. 7.4. LIXIVIATION EN CUVE Ce procédé s'apparente, dans certaines limites, à la lixiviation sur concentrés puisque l'on opère également dans des cuves, mais dans ce cas-là, le mélange réactionnel n'est pas agité et on procède par des successions d'ennoyages, suivies de percolations. De telles techniques, qui sont utilisées pour la lixiviation chimique, peuvent également l'être pour la lixiviation microbienne, compte tenu des limites imposées par les vitesses de dissolution du métal. 7.5. LIXIVIATION IN SITU Cette technique peut être envisagée soit pour d'anciennes mines qui ne sont plus exploitées, mais dont on foudroie les galeries et qui sont ennoyées pour dissoudre les métaux, soit pour des mines dont l'ennoyage correspond au procédé principal d'exploitation ; dans ce dernier cas, on creuse un réseau de galeries permettant de placer des charges d'explosifs destinées à fracturer le corps minier. Ces techniques soulèvent de nombreux problèmes : porosité, perméabilité, oxygénation, répartition des températures, etc., mais de plus, elles ne sont possibles que si l'on peut
lixiviation sur concentrés puisque l'on opère également dans des cuves, mais dans ce cas-là, le mélange réactionnel n'est pas agité et on procède par des successions d'ennoyages, suivies de percolations. De telles techniques, qui sont utilisées pour la lixiviation chimique, peuvent également l'être pour la lixiviation microbienne, compte tenu des limites imposées par les vitesses de dissolution du métal. 7.5. LIXIVIATION IN SITU Cette technique peut être envisagée soit pour d'anciennes mines qui ne sont plus exploitées, mais dont on foudroie les galeries et qui sont ennoyées pour dissoudre les métaux, soit pour des mines dont l'ennoyage correspond au procédé principal d'exploitation ; dans ce dernier cas, on creuse un réseau de galeries permettant de placer des charges d'explosifs destinées à fracturer le corps minier. Ces techniques soulèvent de nombreux problèmes : porosité, perméabilité, oxygénation, répartition des températures, etc., mais de plus, elles ne sont possibles que si l'on peut résoudre le problème de l'imperméabilité des épontes ; il est, en effet, évident que si cette imperméabilité n'existe pas, il y a non seulement perte de la liqueur métallifère, mais aussi pollution des sols. Il n'y a probablement qu'un nombre limité de cas géologiquement favorables permettant d'envisager l'utilisation de cette technique. De plus, la fracturation des roches, ainsi que la porosité naturelle de la gangue, ne donne pas toujours les résultats escomptés : ainsi à Agnew Lake Mines (uranium), le rendement effectif d'exploitation a été très inférieur à celui des essais pilotes en raison d'une répartition irrégulière de la phase liquide à l'intérieur du gisement. Il est évident que les minerais poreux se prêtent plus facilement à cette technique. En conclusion, dans l'état actuel des choses, il semble que la technique plus favorable de lixiviation microbienne soit la lixiviation en tas, les tas pouvant correspondre soit à des minerais provenant directement de l'extraction, soit des tas de déchets qui représentent certainement un des cas les plus favorables à l'utilisation des techniques de lixiviation microbienne. LIXIVIATION NEGATIVE Dans certains cas, l'action attendue des microorganismes n'est pas la lixiviation d'un métal, mais la lixiviation d’éléments inutiles ou peu favorables à la récupération
technique. De plus, la fracturation des roches, ainsi que la porosité naturelle de la gangue, ne donne pas toujours les résultats escomptés : ainsi à Agnew Lake Mines (uranium), le rendement effectif d'exploitation a été très inférieur à celui des essais pilotes en raison d'une répartition irrégulière de la phase liquide à l'intérieur du gisement. Il est évident que les minerais poreux se prêtent plus facilement à cette technique. En conclusion, dans l'état actuel des choses, il semble que la technique plus favorable de lixiviation microbienne soit la lixiviation en tas, les tas pouvant correspondre soit à des minerais provenant directement de l'extraction, soit des tas de déchets qui représentent certainement un des cas les plus favorables à l'utilisation des techniques de lixiviation microbienne. LIXIVIATION NEGATIVE Dans certains cas, l'action attendue des microorganismes n'est pas la lixiviation d'un métal, mais la lixiviation d’éléments inutiles ou peu favorables à la récupération du métal : on peut citer, par exemple, l'élimination du potassium de leucites d'Italie (SiO2·Al2O3)·K+ par l'action des microorganismes chimioorganotrophes. 8. MINERAIS EFFECTIVEMENT TRAITABLES PAR LIXIVIATION MICROBIENNE Pour de nombreuses raisons, tous les minerais d'un même métal ne sont pas également traitables par lixiviation microbienne. En dehors des caractéristiques du gisement et des conditions locales auxquelles peuvent correspondre de nombreuses contraintes, les principaux facteurs qui interviennent dans le traitement biologique d'un minerai sont : — la composition chimique, la teneur en soufre, la teneur en pyrites, la teneur en matières organiques, la présence de substances toxiques ou inhibitrices. Si on examine les données de la littérature, on constate que, selon les auteurs, la traitabilité biologique pour un même métal peut être considérée comme favorable ou non ; ces contradictions s'expliquent souvent par les caractéristiques de la gangue, des produits annexes, des substances inhibitrices, etc., qui peuvent être très différentes d'un minerai à l'autre (annexes 4, 5, 6, 7). Il y a cependant un point sur lequel tous les auteurs sont d'accord, c'est que pour évaluer la traitabilité biologique d'un minerai, il faut obligatoirement faire des essais de laboratoire puis en pilote, ces derniers résultats intégrant les différents paramètres qui détermineront
gisement et des conditions locales auxquelles peuvent correspondre de nombreuses contraintes, les principaux facteurs qui interviennent dans le traitement biologique d'un minerai sont : — la composition chimique, la teneur en soufre, la teneur en pyrites, la teneur en matières organiques, la présence de substances toxiques ou inhibitrices. Si on examine les données de la littérature, on constate que, selon les auteurs, la traitabilité biologique pour un même métal peut être considérée comme favorable ou non ; ces contradictions s'expliquent souvent par les caractéristiques de la gangue, des produits annexes, des substances inhibitrices, etc., qui peuvent être très différentes d'un minerai à l'autre (annexes 4, 5, 6, 7). Il y a cependant un point sur lequel tous les auteurs sont d'accord, c'est que pour évaluer la traitabilité biologique d'un minerai, il faut obligatoirement faire des essais de laboratoire puis en pilote, ces derniers résultats intégrant les différents paramètres qui détermineront la lixiviation effective ; chaque minerai est un cas particulier qui doit être étudié spécialement. 9. PRINCIPALES RÉALISATIONS INDUSTRIELLES Si les études de lixiviation microbienne sont nombreuses et la littérature sur la question abondante, il n'y a, en fait, que très peu de réalisations industrielles. Les principales sont : — pour le cuivre : mines de Rio Tinto ; — pour l'uranium : Agnew Lake Mines, Elliot Lake Mines (Ontario), Stanrock Uranium Mines. D'autres réalisations existent ou sont prévues soit en exploitation soit au niveau pilote, en Irlande du Sud (mines d'Avoca), en Afrique du Sud, en Amérique du Sud et dans certains pays de l'Est ; il n'y a que très peu d'informations disponibles à leur sujet. 10. DONNÉES ÉCONOMIQUES Il n'existe que peu de données économiques publiées sur la lixiviation microbienne. La plupart des indications que l'on trouve dans la littérature correspondent à des évaluations faites par divers auteurs après des essais de laboratoire ou de pilote de laboratoire ; les résultats en sont très variables : ils dépendent du mode de calcul, du montant des investissements pris en compte, du fait que l'exploitation est considérée comme marginale ou non, etc. Le tableau donné à titre indicatif (annexe
pour le cuivre : mines de Rio Tinto ; — pour l'uranium : Agnew Lake Mines, Elliot Lake Mines (Ontario), Stanrock Uranium Mines. D'autres réalisations existent ou sont prévues soit en exploitation soit au niveau pilote, en Irlande du Sud (mines d'Avoca), en Afrique du Sud, en Amérique du Sud et dans certains pays de l'Est ; il n'y a que très peu d'informations disponibles à leur sujet. 10. DONNÉES ÉCONOMIQUES Il n'existe que peu de données économiques publiées sur la lixiviation microbienne. La plupart des indications que l'on trouve dans la littérature correspondent à des évaluations faites par divers auteurs après des essais de laboratoire ou de pilote de laboratoire ; les résultats en sont très variables : ils dépendent du mode de calcul, du montant des investissements pris en compte, du fait que l'exploitation est considérée comme marginale ou non, etc. Le tableau donné à titre indicatif (annexe 8) met en évidence les incertitudes de ces évaluations ; on peut, en particulier, constater que le montant des investissements varie considérablement d'un cas à l'autre. Les données économiques relatives à l'exploitation des mines de cuivre et d'uranium précédemment citées n'ont pas été publiées. Quoi qu'il en soit, il existe, pour chaque métal, un seuil de rentabilité correspondant à la teneur minimum à partir de laquelle on peut envisager une traitabilité économiquement viable ; ce seuil se situerait à 15 ppm pour l'uranium, à 100 ppm pour le cuivre et à plus de 100 ppm pour le zinc. Les minerais pour lesquels il existe des perspectives réelles de traitement par lixiviation microbienne sont tout d'abord ceux d'uranium et de cuivre qui ont été, et de loin, les plus étudiés, puis probablement pour le nickel suivi peut-être par le cobalt et le vanadium ; il s'agit dans tous les cas de « métaux nobles ». Pour les autres métaux de moindre valeur, les perspectives demeurent incertaines en raison d'une rentabilité problématique et également du fait qu'il n'existe que très peu de données à leur sujet. 11. RECUPERATION DES MÉTAUX EN SOLUTION ET HYDROBIOMÉTALLURGIE Lorsque cela est possible, c'est-à-dire lorsque la concentration
pour chaque métal, un seuil de rentabilité correspondant à la teneur minimum à partir de laquelle on peut envisager une traitabilité économiquement viable ; ce seuil se situerait à 15 ppm pour l'uranium, à 100 ppm pour le cuivre et à plus de 100 ppm pour le zinc. Les minerais pour lesquels il existe des perspectives réelles de traitement par lixiviation microbienne sont tout d'abord ceux d'uranium et de cuivre qui ont été, et de loin, les plus étudiés, puis probablement pour le nickel suivi peut-être par le cobalt et le vanadium ; il s'agit dans tous les cas de « métaux nobles ». Pour les autres métaux de moindre valeur, les perspectives demeurent incertaines en raison d'une rentabilité problématique et également du fait qu'il n'existe que très peu de données à leur sujet. 11. RECUPERATION DES MÉTAUX EN SOLUTION ET HYDROBIOMÉTALLURGIE Lorsque cela est possible, c'est-à-dire lorsque la concentration en métal dans la solution aqueuse est suffisante, les métaux peuvent être récupérés par exemple par cémentation pour le cuivre selon la réaction : Cu+ en solution + O2 ⟶ CuO ou par échanges d'ions pour l'uranium. D'autres techniques conventionnelles peuvent évidemment être utilisées. Cependant, si la concentration en métal est faible, le coût de la récupération par ces méthodes conventionnelles devient prohibitif et peut conduire à abandonner les techniques de lixiviation microbienne. Cependant, tout au moins en principe, on peut envisager l'utilisation de certaines biotechniques, pour récupérer les métaux en solution diluée. À l'inverse des microorganismes qui développent des conditions oxydantes et génèrent les produits correspondants : fer ferrique, acide sulfurique, etc., qui solubilisent les métaux, il existe d'autres microorganismes qui sont susceptibles de créer un milieu réducteur et de produire de l'hydrogène sulfuré. Dans ces conditions, de nombreux métaux ont tendance à s'insolubiliser en raison du caractère réducteur du milieu et, ou, à former des sels insolubles facilement récupérables. Les microorganismes susceptibles de produire du H2S, en particulier à partir de matières organiques, sont très répandus dans la nature. Une deuxième possibilité consiste à utiliser la propriété que possèdent certains microorganismes de concentrer certains métaux à l'intérieur de
est faible, le coût de la récupération par ces méthodes conventionnelles devient prohibitif et peut conduire à abandonner les techniques de lixiviation microbienne. Cependant, tout au moins en principe, on peut envisager l'utilisation de certaines biotechniques, pour récupérer les métaux en solution diluée. À l'inverse des microorganismes qui développent des conditions oxydantes et génèrent les produits correspondants : fer ferrique, acide sulfurique, etc., qui solubilisent les métaux, il existe d'autres microorganismes qui sont susceptibles de créer un milieu réducteur et de produire de l'hydrogène sulfuré. Dans ces conditions, de nombreux métaux ont tendance à s'insolubiliser en raison du caractère réducteur du milieu et, ou, à former des sels insolubles facilement récupérables. Les microorganismes susceptibles de produire du H2S, en particulier à partir de matières organiques, sont très répandus dans la nature. Une deuxième possibilité consiste à utiliser la propriété que possèdent certains microorganismes de concentrer certains métaux à l'intérieur de leurs cellules : des microorganismes sélectionnés et éventuellement certaines algues pourraient, sans doute, concentrer des métaux se trouvant à l'état dilué dans l'eau. On peut rappeler que certains organismes peuvent avoir une tolérance considérable à l'égard d'éléments toxiques, l'exemple le plus connu étant la concentration très élevée de l'iode et du brome dans certaines cellules d'algues ; une tolérance comparable à l'égard des métaux peut être envisagée. Une troisième possibilité correspond à la concentration de certains métaux à la surface des cellules de microorganismes ; plusieurs processus peuvent intervenir dans ces mécanismes de fixation, en particulier par l'intermédiaire des charges électriques qui existent à la surface des microorganismes et qui peuvent permettre la fixation et la concentration de certains produits et de certains métaux de charge contraire. Ce type de concentration est de nature exocellulaire à la différence de la précédente de nature endocellulaire. Il convient de souligner qu'il ne s'agit actuellement que de possibilités, car ces techniques en sont encore au stade du laboratoire. Si les espoirs suscités par les techniques biologiques de récupération des métaux en solution diluée se trouvent confirmés, elles pourraient peut-être trouver les prolongements pour l'élimination des métaux polluants des eaux de surface, ou pour
du brome dans certaines cellules d'algues ; une tolérance comparable à l'égard des métaux peut être envisagée. Une troisième possibilité correspond à la concentration de certains métaux à la surface des cellules de microorganismes ; plusieurs processus peuvent intervenir dans ces mécanismes de fixation, en particulier par l'intermédiaire des charges électriques qui existent à la surface des microorganismes et qui peuvent permettre la fixation et la concentration de certains produits et de certains métaux de charge contraire. Ce type de concentration est de nature exocellulaire à la différence de la précédente de nature endocellulaire. Il convient de souligner qu'il ne s'agit actuellement que de possibilités, car ces techniques en sont encore au stade du laboratoire. Si les espoirs suscités par les techniques biologiques de récupération des métaux en solution diluée se trouvent confirmés, elles pourraient peut-être trouver les prolongements pour l'élimination des métaux polluants des eaux de surface, ou pour l'extraction de certains d'entre eux à partir de l'eau de mer. CONCLUSIONS Les études et les réalisations même limitées de ces vingt dernières années ont mis en évidence les possibilités remarquables de la lixiviation microbienne. Le développement de ces techniques dépendra, très largement, des données économiques, mais aussi d'une meilleure connaissance de ces phénomènes. Si des approvisionnements en métaux nobles devenaient plus difficiles, les techniques de lixiviation microbienne susciteraient un intérêt accru, mais, en tout état de cause, il est possible qu'elles se révèlent indispensables pour utiliser et valoriser les minerais à faible teneur et les déchets. Il semble que la véritable vocation des techniques de lixiviation microbienne, dont les rendements ne sont pas toujours très élevés et dont les cinétiques sont généralement moins favorables que celles des techniques conventionnelles, correspond, en premier lieu, mais non exclusivement, au traitement des minerais actuellement inexploitables dans des conditions économiques acceptables, et au retraitement des déchets issus des traitements classiques. Par ailleurs, il paraît désormais justifié de situer la lixiviation microbienne dans le cadre plus général de l'hydrobiométallurgie, car on peut espérer dans l'avenir, utiliser des techniques de récupération biologique de métaux plus adaptées que les techniques conventionnelles au traitement de solutions métallifères
connaissance de ces phénomènes. Si des approvisionnements en métaux nobles devenaient plus difficiles, les techniques de lixiviation microbienne susciteraient un intérêt accru, mais, en tout état de cause, il est possible qu'elles se révèlent indispensables pour utiliser et valoriser les minerais à faible teneur et les déchets. Il semble que la véritable vocation des techniques de lixiviation microbienne, dont les rendements ne sont pas toujours très élevés et dont les cinétiques sont généralement moins favorables que celles des techniques conventionnelles, correspond, en premier lieu, mais non exclusivement, au traitement des minerais actuellement inexploitables dans des conditions économiques acceptables, et au retraitement des déchets issus des traitements classiques. Par ailleurs, il paraît désormais justifié de situer la lixiviation microbienne dans le cadre plus général de l'hydrobiométallurgie, car on peut espérer dans l'avenir, utiliser des techniques de récupération biologique de métaux plus adaptées que les techniques conventionnelles au traitement de solutions métallifères diluées. Dans les années à venir, ces biotechniques que l'on commence à mieux connaître et maîtriser, devraient apporter une contribution significative aux problèmes d'approvisionnement en métaux de l'industrie. ANNEXE 1 • Thiobacillus ferrooxydans. • Thiobacillus thiooxydans. • Leptospirillum ferrooxydans. • Thiobacillus organoparus. • Thiobacillus acidophylus. • Thiobacillus thermosulphidooxydans. • Thiobacillus thioparus. • Thiobacillus neapolitanus. • Thiobacillus novellus. • Thiobacillus denitrificans. • Sulfolobus oxydocaldarius. • Metallogenum sp. etc. ANNEXE 2 Exemples de microorganismes chimioorganotrophes pouvant intervenir dans les processus de lixiviation (formation d'acides organiques) Bactéries : Pseudomonas fluorescens. Pseudomonas putida. Achromobacter sp. Brevibacterium sp. Bacillus sp. etc. Champignons inférieurs : Penicillium expansum. Aspergillus niger. Scopulariopsis brevicaulis. etc. Consultation ANNEXE 3 sur place Principaux schémas réactionnels de lixiviation ANNEXE 4 Lixiviation microbienne des minerais d'uranium d'après ZAJIC et GITTUS Minerais pouvant, Minerais ne pouvant pas, en principe, Composition chimique ou que difficilement, Composition chimique être traités par lixiviation être traités par lixiviation microbienne microbienne Oxydes Silicates Uranite uO2, Coffinite U(SiO2)4(0H)4 Oxydes hydreux Silicates hydratés Gummite UO3.nH2O Uranophane CaO 2UO3 2SiO2.6H2O Bacquerelite 2UO3.3H2O Beta-Uranolite CaO 2UO3 2SiO2.6H2O Sklodowskite MgO 2UO3 2SiO2.6H2O Oxydes multiples Brannerite (U, Ca, Fe, Th, Y)3 O16 Arsenates hydratés Davidite (Fe, Ce, U) (Ti, Fe, V, Cr)3 Carnotite K2O 2UO3