Soutenance mémoire
L’augmentation de la demande mondiale en minerai de fer et leur large consommation dans des plusieurs domaines particulièrement la métallurgie. La surproduction de ce type de gisement peut causer l’épuisement de cette ressource naturelle non renouvelable. Afin d’augmenter la durée de vie du gisement, la valorisation des minerais pauvres et les déchets miniers devient nécessaire pour répondre aux consommateurs. La valorisation des minerais de fer pauvres conduit à la production des concentrés pour leurs transformations en produit techniquement et économiquement acceptables pour les différentes industries conformément aux exigences du point de vue composition chimique, teneur en fer, granulométrie et le comportement en cours de réduction. Les ressources nationales en minerai de fer nationales sont localisées et réparties sur six gisements dont ceux de l’Ouenza et Boukhadra du groupe Ferphos situés à l’Est du pays, exploités avec une teneur moyenne de 50 % Fe. La capacité de production de ces deux gisements est environ de 2 millions de tonnes/an. Actuellement, d’autres gisements sont exploités en Algérie de la filiale SOMIFER-spa le gisement de Chaabet-El Ballout (SoukAhras), avec une teneur de 53% Fe., Khanguet (Tébessa), Sidi Maarouf (Jijel), Djebel Anini (Sétif), Rouina (Ain Defla) avec une teneur moyenne de 40 % Fe2O3. Le gisement de Gara Djebilet avec une réserve qui dépasse 3.5 milliards de tonne n’est toujours pas exploité. Le gisement de fer –ROUINA est situé dans la Wilaya d’Ain Defla est l’une des anciennes mines d’Algérie, sa production est destinée à servir les cimenteries du centre et Ouest y compris : Meftah (Blida), Rais Hamidou (Alger), Chlef, LCO LAFARGE, Sig (Mascara), Zahana (Mascara), Beni Saf (Ain Temouchent) comme ajout parce que la matière première extraite est considérée comme un minerai de fer de faible teneur contient un taux élevé des impuretés tels que la silice et l’alumine.
Une caractérisation physico-chimique et minéralogique est donc nécessaire afin de bien connaitre et identifier la composition chimique, minéralogique et les interactions entre les différents composants minéraux. Le choix du procédé de traitement du minerai de fer de Rouina est basé sur les différences des propriétés des différents minéraux à séparer car ceci nous permet d’obtenir un concentré de haute qualité métallurgique. Cependant, des analyses par diffractions des rayons X, fluorescence X, microscope électronique à balayage, infrarouge, lames minces, sections polies et analyse pétrographique sont réalisées sur des échantillons de minerai de fer de Rouina. Les résultats montrent que ce gisement est pauvre car il est constitué essentiellement de limonite et d’hématite avec un taux élevé d’impuretés de silice et d’alumine. Tenant compte des résultats d’analyses, des caractéristiques du minerai et la maille de libération des minéraux utiles, des essais de valorisation sont réalisés au Laboratoire de Valorisation des Ressources Minières et Environnement (LAVAMINE), Université de Badji Mokhtar –Annaba. A cet effet, des essais d’enrichissement préliminaire par lavage sont appliqués pour réduire le taux d’argiles contenu dans le minerai. Le produit obtenu par le procédé de lavage est soumis à une séparation magnétique à haute intensité par voie sèche. Les résultats obtenus par ces deux procédés sont encourageant et le concentré de minerai de fer répond aux normes exigées par la sidérurgie
Analyse bibliographique sur les minerais de fer
Le fer est le quatrième élément le plus abondant dans la croûte terrestre. La plupart du minerai de fer extrait de haute qualité est transporté, et puis expédié où la quasi-totalité de la production mondiale (98%) est destinée à la sidérurgie.
DEFINITIONS
– Gisement de fer : est un corps minéral d’une taille suffisante, contenant une teneur en fer et une composition chimique avec des caractéristiques physico-économique qui le permet d’être une source minérale immédiate ou potentielle. (Kennedy B.A., 1990)
– Le minerai riche : ce qui donne des minerais marchands sans aucune transformation (run of mine), ou après concassage-criblage, parfois après un traitement simple n’affectant qu’une faible partie du tout-venant (débourbage, élimination ou enrichissement des parties les plus fines souvent plus chargées en impuretés). Les minerais riches titrent en général entre 55 et 67 % de fer.
– le minerai pauvre : est un tout-venant qui doit subir un traitement parfois complexe permettant d’éliminer la plus grande partie de la gangue. Par enrichissement, on obtient généralement des concentrés pour agglomération. Les teneurs en fer des minerais actuellement exploités s’échelonnent entre 25 et 50 %. (Pierre SALESSE., 1989) .
TYPES DES MINERAIS DE FER
– Hématite Fe2O3 :
Il est connu aussi « fer naturel », un nom qui a été utilisé dans le domaine d’exploitation minière quand certains minerais de fer (hématite) ont une teneur en fer de 66% et peuvent alimentés directement le haut fourneau (Mineral Information Institute., 2006). La plupart des gisements d’hématite sont d’origine sédimentaire telle que les gisements de fer rubané (BIF). Leurs formations ne sont pas comprises entièrement, bien qu’il soit connu qu’ils sont formés par la précipitation chimique du Fe des mers peu profondes il y a environ 1.8 – 2.6 millions d’années, pendant la période précambrienne. (Harry K. et al., 1973)
– Magnétite Fe3O4 :
Est un minéral métallique, qui contient deux oxydes de fer (Fe II et Fe III) et Fe2O3 (Norman N.G, Alan E., 1997). La magnétite de haute teneur contient plus de 60% Fe avec certaines impuretés tel que la silice, l’alumine et le phosphore. La magnétite peut être enrichie par concassage suivi par une séparation magnétique. Cette séparation est efficace pour la magnétite de faible teneur en comparaison avec l’hématite.
– Martite α- Fe2O3 :
Le terme martite est utilisé dans l’industrie du fer pour l’hématite secondaire formée en remplaçant la magnétite. Le remplacement s’effectue à partir des bords extérieurs vers le centre des grains de magnétite, généralement le long de plans cristallographiques. Une partie de la martite dans les dépôts de Wabush contient jusqu’à 10% en poids de Mn. (Petruk, W., 2000)
– Goethite et Limonite FeO(OH) :
La goethite est une substance minérale secondaire formée par l’oxydation de carbonates de fer, d’hématite, de martite et de magnétite. Il se présente sous forme de poudres et de masses botryoïdales dans les espaces ouverts le long des failles, dans les espaces interstitiels entre les grains d’hématite et en tant que couche externe sur les grains d’hématite et de martite. Des masses de goethite sont présentes dans le quartz où la goethite a remplacé l’hématite. La goethite qui a remplacé l’hématite ne contient pas de Mn, tandis que la goethite qui a remplacé les carbonates et la martite contient des quantités importantes de Mn (jusqu’à 27% en poids de Mn). Une partie de la goethite a été remplacée par un oxyde de Fe hydraté contenant 25 à 45% en poids de Fe et pas de Mn. L’identité de cette phase n’a pas été déterminée, bien qu’elle soit communément appelée limonite. (Petruk, W., 2000)
– Sidérite FeCO3 :
Elle présente la proportion des réserves les plus bas au monde. Quand elle est pure, elle contient 48.3% Fe mais elle est facilement décomposée à une hématite de 70% Fe par l’échauffement (Petruk, W., 2000).
– Chamosite (Mg,Fe,Al)6(Si,Al)4O14(OH)8 :
Il se produit avec l’ensemble de la sidérite et l’hématite dont la concentration relativement faible. Elle est usuellement contient certaines sulfures, phosphore et autres éléments tels que le quartz el la calcite. (Harry, K et al., 1973) .
LES GANGUES ASSOCIEES
Chacun des minerais contient des impuretés, qui sont connu comme « gangues ». La présence de certains éléments peut influencer positivement ou négativement sur les caractéristiques du minerai ou sur l’opération de métallurgie au niveau du haut fourneau. Idéalement, le minerai de fer contient seulement le Fe et l’oxygène, mais typiquement, il contient des éléments indésirables pour les différentes industries. (Taylor D et al., 2001) Il y a plusieurs éléments principaux qui incluent les argiles (kaolinite, alumine, gibbsite…etc.), les oxydes (l’oxyde de silice, l’oxyde de calcium, l’oxyde du magnésium…etc.) et autres. La plupart des minerais de fer contiennent le SiO2 et Al2O3.
SUSCEPTIBILITE MAGNETIQUE
Différents minéraux existant sur la terre possèdent différentes propriétés magnétiques, allant de fortement magnétique (ferro et ferri-magnétique), faiblement magnétique (paramagnétiques), zéro magnétique (dia-magnétique) et ceci peut être représenté par la susceptibilité magnétique. La susceptibilité magnétique d’un minéral peut être mesurée en comparant le gain de poids dans un champ magnétique avec un minéral standard, dont la susceptibilité magnétique est connue. Elle se varie d’un type du minerai de fer à un autre à cause des différents minéraux qui le compose .
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
INTRODUCTION
I.1 DEFINITIONS
I.2 TYPES DES MINERAIS DE FER
I.3 LES GANGUES ASSOCIEES
I.4 SUSCEPTIBILITE MAGNETIQUE
I.5 ORIGINES DES MINERAIS DE FER
I.5.1 Processus de formation
I.5.1.1 Processus physiques et chimiques
I.5.1.2 Processus mécanique
I.6 TYPE DES GISEMENTS
I.6.1 Gisements sédimentaires
I.6.2 Gisements ignés
I.6.3 Gisements hydrothermales
I.6.4 Enrichissement Surfacique
I.7 DOMAINES D’UTILISATION
INTRODUCTION
I.1 SEPARATION GRAVIMETRIQUE
I.1.1 Lavage
I.1.2 Jiggage
I.1.3 Séparateur Multi Gravitaire (MGS)
I.1.4 Table à secousses
I.1.5 Hydrocyclone
I.2 SEPARATION MAGNETIQUE
I.2.1 Principes
I.2.2 Propriétés magnétiques
I.2.3 Développement du procédé
I.3 FLOTTATION
I.3.1 Méthodes de flottation du minerai de fer
I.3.1.1 Elimination du phosphore
I.3.1.2 Elimination de la silice
I.3.1.3 Elimination d’alumine
I.3.1.4 Elimination des sulfures
I.3.2 Réactifs de flottation du minerai de fer
I.4 SEPARATION ELECTROSTATIQUE
I.5.1 Elimination du phosphore des minerais de limonite oolitique
I.5.2 Elimination des éléments siliceux, alumineux et sulfureux
I.5.3 Elimination de Phosphore des minerais goethite–hématite
I.6 BIOMINERALISATION DU MINERAI DE FER
CONCLUSION
II.1 PRESENTATION DE LA MINE DE ROUINA
II.1.1 Localisation géographique
II.1.2 Présentation générale de la mine
II.1.2.1 Relief
II.1.2.2 Réseau hydrographique et ressources en eau
II.1.2.3 Climat
II.1.2.4 Infrastructures et activités
II.1.2.5 Commercialisation
II.1.3 Historique des travaux de recherches et d’exploitation
II.2 CADRE GEOLOGIQUE REGIONALE
II.2.1 Géologie régionale
II.2.2 Stratigraphie, Lithologie
II.2.3 Tectonique de la région
II.2.3.1 Première phase
II.2.3.2 Deuxième phase
II.2.3.3 Troisième phase
II.2.3.4 Quatrième phase
II.3 Géologie du gisement de ROUINA
II.3.1 Géologie locale
II.3.2Litho-stratigraphie
II.3.2.1 Paléozoïque
II.3.2.2 Jurassique
II.3.2.3 Crétacé
II.3.3 Tectonique du gisement
II.3.3.1 Les failles
II.3.3.2 Les fentes de tensions
II.3.4 Minéralisation
II.3.5 Localisation des gites
II.3.6 Choix des points de prélèvement
II.4 L’EXPLOITATION DE LA MINE DE ROUINA
II.4.1 Exploitation souterraine
II.4.2 L’exploitation à ciel ouvert
INTRODUCTION
III.1 INTERET DE LA CARACTERISATION MINERALOGIQUE ET PHYSICO-CHIMIQUE
III.2 ÉCHANTILLONNAGE
III.2.1 Echantillonnage
III.2.2 Protocole de l’échantillonnage du minerai de fer de ROUINA
III.2.3 Prélèvement des échantillons sur le site
III.3 PREPARATIONS DES ECHANTILLONS POUR L’ANALYSE
III.3.1 Concassage
III.4 ANALYSE GRANULOMETRIQUE
III.5.1 Préparation des échantillons
III.5.2 Méthodes d’analyse
III.5.2.1 Fluorescence X (FX)
III.5.2.2 Caractère auto-fondant : Indice de basicité (Ip)
III.5.2.3 Diffraction par Rayons X (DRX)
III.5.2.4 Microscope Electronique à Balayage (MEB)
III.5.2.5 Infra Rouge (IR)
III.6 ANALYSE MINERALOGIQUE DU MINERAI DE ROUINA
III.6.1 ETUDE DES LAMES MINCES
III.6.1.1 Observations au microscope pétrographique
III.6.1.2 Observations au microscope métallographique
III.6.1.3 Observation de la lame mince par MEB
III.6.1.4 Observation des particules par MEB
CONCLUSION
INTRODUCTION
IV.1 PROCEDE EXPERIMENTALE
IV.2 ESSAI DE LAVAGE
IV.2.1 Choix de la fraction pour le processus de lavage (tamisage humide)
IV.2.2 Observations au microscope binoculaire
IV.2.3 Analyse des échantillons lavés
IV.3 ESSAI DE SEPARATION MAGNETIQUE A HAUTE INTENSITE SECHE
IV.3.1 Critère de choix
IV.3.2 Séparateur magnétique à rotor induit
IV.3.3 Application du processus
IV.3.3 Analyses statistique des résultats
IV.3.5 Schéma de traitement proposé
CONCLUSION
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
