Opportunités pour l'exploitation minière et le traitement des minéraux critiques en Amérique du Nord

En réponse aux deux décennies précédentes d'expansion du commerce mondialisé, les gouvernements et les entreprises en Amérique du Nord commencent maintenant à accorder plus d'intérêt et de préoccupation aux sources de matières premières. Cela est particulièrement vrai pour les métaux et minéraux stratégiques qui sont les éléments de base nécessaires à l'économie nette zéro. Les matériaux verts comme le nickel, le lithium, le graphite, le cobalt et le cuivre seront de plus en plus nécessaires pour les batteries rechargeables grand format et les infrastructures dans des quantités qui seront difficiles à atteindre et constitueront probablement un goulot d'étranglement dans l'acceptation massive des véhicules électriques. Il est prévu que la demande de cuivre passera d'environ 25 millions de t/a aujourd'hui à 40 millions de t/a d'ici 2030, ainsi qu'une augmentation de 44 % de la demande de nickel au cours de la même période.

Au cours des deux dernières décennies, la Chine a développé une position dominante dans la technologie de fabrication des batteries, qui comprend l'extraction et le traitement des métaux précurseurs des batteries dans le monde entier, dans des endroits comme la République démocratique du Congo pour le cobalt et l'Indonésie pour le nickel. Certaines de ces sources font l'objet d'un nouvel examen minutieux en raison d'un manque de transparence et de réglementations gouvernementales, et parce que certaines sources nécessitent des utilisations d'énergie beaucoup plus élevées pour être traitées, telles que l'extraction et le traitement des latérites de nickel par rapport aux sulfures de nickel. Ottawa et Washington signalent tous deux une action vigoureuse pour « on-shore » l'extraction et le traitement des métaux verts en Amérique du Nord. Les décrets du président Biden visant à soutenir les projets de métaux verts aux États-Unis et la récente annonce du gouvernement fédéral concernant la cession de la propriété de certaines sociétés minières canadiennes détenues par des sociétés d'État étrangères font tous deux partie de cette tendance.

Par conséquent, l'industrie minière en Amérique du Nord connaît déjà une recrudescence de l'activité et des investissements. Cela est motivé par la volonté d'électrifier les infrastructures énergétiques et d'accroître l'autosuffisance énergétique. Parallèlement à cela, il y aura un moteur important pour extraire et traiter ces matériaux de la manière la plus efficace et la plus durable sur le plan environnemental. C'est là que des entreprises comme Eriez entrent en scène.

La première étape dans la production de matériaux après l'exploitation minière est le concentrateur, et le schéma de base du concentrateur n'a pas beaucoup changé au cours des 50 dernières années. Le minerai à ou au-dessus de la teneur de coupure est identifié par l'exploitation minière, puis il est concassé et broyé à une taille appropriée pour permettre la flottation par mousse en vrac suivie d'une étape de nettoyage de valorisation pour produire le concentré final pour la fusion et/ou le raffinage. Pendant tout ce temps, le point final de broyage et l'énergie consommée sont déterminés par la taille des particules nécessaires pour faire flotter les minéraux sur la base d'une flottation conventionnelle. Pour un minerai de cuivre porphyrique typique, la flottation conventionnelle n'est pas pratique pour les particules supérieures à 200 microns, parfois beaucoup moins, de sorte que le point final de l'opération de broyage doit se situer dans cette plage, ce qui entraîne un broyage excessif et de sérieux défis pour la récupération de l'eau, car la déshydratation devient plus difficile à mesure que les solides deviennent plus fins. Dans une usine conventionnelle, la façon habituelle de résoudre ce problème est d'épaissir les résidus, puis de les pomper vers un réservoir d'eau pour la décantation. Dans ce scénario, une quantité importante d'eau est perdue par évaporation. La perte d'eau signifie que l'eau d'un concentrateur ne peut pas fonctionner en boucle fermée et que de l'eau douce est toujours nécessaire. D'autres stratégies d'assèchement existent, mais elles sont gourmandes en énergie et en capital.

Eriez a été le pionnier de la commercialisation de la flottation des particules grossières (CPF) avec sa cellule HydroFloat, qui est une technologie de rupture clé qui a un impact majeur sur l'eau et l'énergie, et ce sera une stratégie clé pour conserver les deux. En augmentant la taille où les particules de minerais peuvent flotter, généralement 2 à 3 fois, une énergie de broyage nettement inférieure est nécessaire, potentiellement 30 % à 50 % de moins. Et parce que la queue de flottaison est beaucoup plus grossière, il est plus facile de déshydrater et a moins d'eau retenue.

Eriez a présenté son équipement de flottation de particules grossières HydroFloat il y a environ 10 ans avec de grands producteurs de métaux de base, tels que Rio Tinto, Newcrest et Anglo American. Les premières applications se concentraient sur la récupération des unités de métaux grossiers "perdues" à partir des flux de résidus des concentrateurs conventionnels. Cela représentait généralement au moins 60 % de résidus grossiers et une amélioration de la récupération globale de 2 à 6 %.

Désormais, l'accent est mis sur l'inclusion de l'HydroFloat dans le circuit du broyeur en tant que trieur de minerai. La première application de ce type a été démontrée avec succès à El Soldado d'Anglo American en 2021 et est maintenant pleinement opérationnelle. Cette configuration de CPF permet une réduction significative de l'énergie de broyage, de la capacité de flottation conventionnelle et produit une queue grossière qui peut être facilement déshydratée ou combinée avec des queues conventionnelles. Dans le cadre de sa famille de technologies FutureSmartMining, Anglo American pilote une technologie permettant de mélanger les queues grossières et conventionnelles de manière unique pour produire une queue empilée sèche sans eau. Eriez est enthousiasmé par les technologies récentes telles que la récupération d'eau à faible énergie et les retenues sans eau qui sont devenues commercialement possibles grâce à la flottation des particules grossières.

Une autre technologie Eriez qui a été introduite pour augmenter l'efficacité des concentrateurs est la StackCell, une cellule mécanique à haut débit qui utilise le principe à deux étages. Dans la première étape, un mélange à cisaillement élevé des bulles et de la bouillie d'alimentation se produit pour optimiser la collecte des bulles et des particules. Dans la deuxième étape, qui est isolée de la première, les agrégats de particules de bulles peuvent flotter par des forces de flottabilité dans un environnement fluidique à faible turbulence et un flux convectif à faible énergie qui minimise le détachement et la chute des particules de bulles. La technologie de flottation en deux étapes contraste avec les cellules de réservoir mécaniques conventionnelles où le contact bulle-particules et la séparation flottante se produisent dans le même environnement fluidique, qui ne peut pas être optimisé simultanément pour les deux processus. Le StackCell fonctionne maintenant dans des applications de flottation commerciales dans plusieurs pays. Il a été vérifié que dans de nombreux scénarios, StackCells peut fonctionner avec un quart ou moins du temps de séjour requis pour la technologie conventionnelle et avec 40 % d'énergie de roue en moins. Tout cela signifie des concentrateurs plus petits avec moins de consommation d'énergie.

Les deux produits sont positionnés pour jouer un rôle clé dans le soutien de l'expansion durable de l'exploitation minière de minéraux critiques et stratégiques qui est en cours en Amérique du Nord.

Eric Wasmund est vice-président des activités mondiales de flottation chez Eriez, Asa Weber est chef de produit mondial StackCell chez Eriez et Jose Concha est chef de produit mondial HydroFloat chez Eriez.

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