Une entreprise minière mexicaine optimise ses opérations grâce à six décanteurs

Une grande entreprise minière au Mexique devait améliorer la récupération de l’eau de service pour fournir de l’eau recyclée à son circuit de flottation, destiné à la séparation et à l’extraction des matériaux.

Les gisements de minerai à travers le monde sont exploités pour leurs minéraux très recherchés. La croissance des populations, les nouvelles technologies et les enjeux climatiques poussent les mines à produire toujours plus de minéraux pour répondre aux exigences du monde moderne. Les procédés minéraux utilisent l’eau comme milieu pour mélanger, lixivier, transporter ou transformer les minéraux extraits du minerai. À l’échelle mondiale, l’eau est l’une de nos ressources les plus précieuses, et l’industrie minière s’engage pleinement à la réutiliser et à la restituer dans son état naturel. 

Contexte

Cette grande entreprise minière est le leader mondial de l’extraction des produits fluorés, qui jouent un rôle fondamental dans l’amélioration du quotidien à travers une large gamme d’applications, notamment dans la construction, les batteries, les polymères, les réfrigérants, les dispositifs médicaux et les principes actifs pharmaceutiques, entre autres.

L’entreprise propose des solutions pour divers marchés grâce à une large gamme d’applications produits : metspar, acide spar, acide fluorhydrique, anhydrite, trifluorure d’aluminium, réfrigérants, propulseurs médicaux, stockage d’énergie et propulseurs techniques. Les produits sont adaptés à une gamme d’applications, notamment les traitements médicaux, la réfrigération commerciale, l’automobile, la construction et les services publics.

En tant que plus grand producteur de fluorite au monde, représentant plus de 20 % de l’approvisionnement mondial, et produisant environ 10 % de l’approvisionnement mondial en acide fluorhydrique, ces produits sont utilisés par des centres de production au Mexique, au Royaume-Uni, aux États-Unis et au Japon. La structure de la chaîne de valeur, de l’exploitation minière au marché, assure une chaîne d’approvisionnement fiable pour les clients dans divers secteurs et applications produits.

Le défi

L’exploitation minière basée au Mexique n’a pas été en mesure d’obtenir les résultats de production requis en utilisant des épaississeurs et des hydrocyclones conventionnels. L’entreprise extrait un produit dans une région où l’eau disponible pour ses opérations est très limitée. La solution la plus efficace consiste à recycler l’eau. Cependant, dans le cadre de ce processus, ils avaient utilisé une grande superficie de bassins de décantation d’eau. Au bout d’environ 25 ans, une quantité importante de matériaux extrêmement fins s’était accumulée dans le circuit de l’eau, et ceux-ci se décantaient difficilement de manière naturelle. 

L’entreprise minière devait impérativement trouver une solution, notamment en raison de ses dépenses colossales (1 million de dollars par mois) pour l’achat d’eau. Cette eau était essentielle pour compléter le processus et maintenir la production, mais l’entreprise commençait à manquer de capacité de stockage pour les volumes d’eau non conforme, chargée de fines particules. Le produit de valeur était traité par divers procédés. Les taux de décantation des solides étaient inacceptables et irréguliers pour les épaississeurs par gravité et les hydrocyclones. En général, un pourcentage du matériau, composé des fractions plus grandes et plus denses, se décantait à des vitesses acceptables. Cependant, les taux de décantation des fines permettaient à ces dernières de quitter le système en étant toujours en suspension. Cette situation a progressivement créé de vastes volumes d’eau qui ne pouvaient ni être réutilisés ni rejetés. L’entreprise minière avait besoin d’une solution capable d’extraire rapidement les particules qui se décantent et de capturer les fines en un seul passage à un débit élevé. Cette solution devait être innovante et techniquement avancée, offrant une grande capacité d’ajustement, tout en étant conçue de manière robuste avec des solutions de protection contre l’usure adaptées aux conditions difficiles de l’exploitation minière. 

La solution

L’entreprise minière s’est associée à Flottweg pour trouver la solution. L’exploitation minière et l’équipe de Flottweg ont prélevé des échantillons détaillés tout au long du processus, qui ont été envoyés aux laboratoires de Flottweg en Allemagne pour une analyse approfondie. Les ingénieurs de procédé ont analysé les besoins spécifiques de la mine ainsi que les paramètres de l’usine et du processus, puis ont calculé une série de résultats prévus dans diverses conditions. 

L’effort conjoint entre l’équipe d’ingénierie de la mine et Flottweg a permis l’installation d’un décanteur centrifuge Z92 aux dimensions complètes dans l’exploitation minière au Mexique. Sous la supervision des techniciens hautement qualifiés de Flottweg, tant sur site qu’en liaison directe avec l’Allemagne, l’entreprise minière a pu atteindre le plus haut niveau d’efficacité et de productivité. Flottweg a fourni une centrifugeuse à faible encombrement pour récupérer de manière continue et efficace l’eau de service précieuse et réduire la charge de solides entraînés. Depuis, ils ont ajouté plusieurs machines pour étendre leurs capacités de récupération d’eau. Après une période pilote très fructueuse, l’équipement d’essai Flottweg (modèle Z92) a été converti en installation permanente en 2019. 

Lors de la conversion, des plans ont été élaborés pour permettre la mise en place à grande échelle de six (6) décanteurs, facilitant le traitement du flux total des résidus de l’exploitation. Deux machines supplémentaires ont été installées et mises en service l’année suivante, puis trois autres ont été ajoutées l’année d’après, portant ainsi à six le nombre total de décanteurs actuellement en activité, fonctionnant à pleine capacité.

Les trois objectifs étaient les suivants : 

• Récupérer le maximum d’eau pour la réutiliser dans les activités de l’exploitation.
• Réduire le volume global de matériaux fins avec l’eau réutilisée.
• Retirer les solides générés par l’exploitation minière. Ce processus consiste à extraire des roches en souterrain, qui remontent ensuite à la surface et sont broyées en un matériau très fin. Ce matériau est ensuite placé dans un réservoir avec un produit tannique spécial qui permet au produit de valeur de flotter. Les matériaux restants, appelés « résidus miniers », sont constitués d’autres substances broyées.

Principe de fonctionnement

Les forces de rotation générées dans le décanteur accélèrent les forces gravitationnelles exercées sur les fluides traversant le système. La force appliquée peut accélérer les taux de stabilisation des centaines ou des milliers de fois par rapport aux conditions statiques. 
La conception modulaire de ce décanteur centrifuge permet de l’adapter pour optimiser tous types de tâches de séparation. Les décanteurs Flottweg utilisés pour cette application de récupération des eaux minières offrent de nombreuses possibilités de réglages pour ajuster les résultats selon les besoins. Ils incluent des réglages de la vitesse de rotation du bol sur un large plage, qui influencent les forces de séparation appliquées, des variations de la vitesse de la vis convoyeuse des solides pour maximiser leur acheminement, ainsi que des déversoirs ajustés mécaniquement pour définir les niveaux de fluide internes dans la machine. 
 

Ces trois caractéristiques permettent d’adapter les résultats issus de l’opération. Les vitesses du bol et de la vis peuvent être réglées, grâce à une automatisation intégrée, afin de s’ajuster automatiquement en fonction des variations du flux d’alimentation, garantissant ainsi un résultat uniforme et constant de la machine. D’autres décanteurs spécialisés peuvent être fournis avec une turbine centripète réglable. Généralement, le liquide clarifié s’écoule d’un décanteur sans pression vers la chambre de collecte suivante. Mais il est également possible d’évacuer le liquide clarifié à l’aide d’une turbine. Le fluide s’échappe dans un système fermé sous la forme d’un flux à basse pression.  Cette variante permet d’ajuster le niveau du liquide en temps réel, sans réinitialiser les hauteurs de déversoir, ce qui offre une fonction d’optimisation supplémentaire pour affiner les performances de séparation. La version améliorée est dotée d’un dispositif électronique de positionnement de la turbine, dans le but de positionner la turbine centripète réglable. 
 

Résultats

La mine mexicaine couvre plus de 1 000 acres et est le plus grand gisement souterrain de fluorine au monde. La majeure partie des matériaux provient de gisements minéraux souterrains importants. Depuis l’installation des décanteurs, les dépenses d’exploitation et d’eau ont considérablement diminué. L’utilisation de l’équipement a permis de réduire les coûts d’au moins un tiers, tandis que d’autres solutions Flottweg sont en cours de développement pour réduire encore davantage ces coûts. 

L’exploitation minière confirme que les machines répondent pleinement à leurs attentes, avec des résultats de plus en plus positifs. Son objectif est d’améliorer en continu la qualité de l’eau récupérée et d’optimiser le processus de récupération de l’eau non conforme provenant des réservoirs de stockage contaminés. Afin d’améliorer sa gestion de l’eau, l’entreprise a engagé un investissement considérable en temps et en ressources. « Flottweg nous a proposé des technologies qui, au départ, semblaient très prometteuses, bien que nous restions sceptiques quant à leur capacité à démontrer des résultats. Cependant, ce qui a fait la différence et qui nous a convaincus, c’est la manière dont ils ont permis d’optimiser non seulement le fonctionnement de la centrifugeuse, mais aussi les processus qui l’entourent », déclarait un représentant de l’entreprise. « L’offre de Flottweg, qui nous a permis de louer leur équipement et de bénéficier d’un service technique, nous a montré non seulement la facilité d’utilisation de l’équipement, mais aussi son impact positif sur l’ensemble de notre système, ce qui a été un élément déterminant dans notre décision. Le succès de ce projet reposait donc non seulement sur l’aspect technique, mais avant tout sur le service fourni. Un élément clé de l’offre de Flottweg était de pouvoir tester l’équipement sur site. Je pense que c’était d’ailleurs l’élément le plus important. Ce que nous avons également beaucoup apprécié, c’est de découvrir une véritable complémentarité avec Flottweg qui nous a permis d’obtenir des résultats bien au-delà de nos attentes. »

Auteur :

Terry Ostrom est responsable de l’industrie minière chez Flottweg Separation Technology, Inc. Il possède une vaste expérience dans les équipements de traitement, y compris les pompes, les systèmes de réactifs et les centrifugeuses. Cela, combiné à son expertise en ingénierie des procédés miniers, le rend particulièrement qualifié pour soutenir cette industrie.