Soutenance mémoire
La société Rio Tinto QMM est l’un des plus grands investisseurs miniers en phase de production actuellement à Madagascar. En effet, L’ilménite de Madagascar présente une qualité supérieure à celle de la plupart des autres gisements dans le monde avec une teneur en bioxyde de titane de 60%. Dans le domaine du transport, les sociétés minières sont en permanence à la recherche de solutions efficaces pour réduire leurs coûts sans pour autant négliger la qualité de leur service. Le transport des matériaux est l’une des dépenses les plus importantes dans l’exploitation des mines à ciel ouvert.
Le gisement
Le gisement de sable minéralisé du projet de Rio Tinto QMM se trouve dans le site de Mandena, Sainte Luce, et Petriky dans la région d’Anosy au Sud-Est de Madagascar. En effet, les recherches géologiques ont permis de découvrir près de Taolagnaro un gisement de minerai présentant une valeur économique potentielle et dont l’exploitation permettrait, pendant environ 40 ans, d’extraire de l’ilménite et du zircon à partir de ces sites. Le projet a obtenu en 2001 son permis environnemental pour le secteur Mandena, la première phase du projet dont les travaux ont débuté en 2005. Pour le secteur Sainte Luce, la deuxième phase du projet, les appels d’offres ont été déjà publiés en Août 2011 pour commencer le processus d’études de bases menant à l’Evaluation de l’Impact Social et Environnemental (EISE) requise pour l’obtention éventuelle d’un permis environnemental. Ce processus prendra plusieurs années. Pour le secteur Petriky, la troisième phase du projet, conformément aux cahiers de charges relatifs au permis environnemental, Rio Tinto QMM s’est engagé en 2008 à conserver cette zone en tant que nouvelle aire protégée.
Forme de gisement
Le gisement exploité à Fort-Dauphin est sous forme sablonneuse. En effet, l’ilménite plus riche est habituellement trouvée dans les dépôts alluviaux, et dans ces cas en association avec d’autres minerais lourds tels que le rutile et le zircon. Le zircon est un minerai de croûte terrestre qui contient du zirconium et principalement de silicate. Constituant normal des granites, il se concentre avec le rutile et l’ilménite dans les sables issus de la décomposition de ces roches. Le zirsill, est le produit final exporté avec l’ilménite par Rio Tinto QMM.
Type de gisement
Le gisement d’ilménite et de zirsill de la région d’Anosy se trouve dans les secteurs suivants : Petriky, au Sud de Fort-Dauphin, Sainte Luce et Mandena, au Nord. L’activité minière actuelle est localisée au site de Mandena. Après 10 à 15 ans, quand le premier site sera épuisé, l’exploitation se déplacera vers le second, le site de Sainte Luce et enfin vers le 3ème site, Petriky, dans 25 ans.
La composition moyenne du gisement de Mandena en THM (pour « Total Heavy Mineral ») est de 4,5%. Le THM contient plus de 90% de minerai de valeur qui se retrouve dans les deux produits (ilménite et ZirSill). Le THM est composé de 82,3% de minerais de titane (ilménite, leucoxène, rutile). Ces minerais de titane sont récupérés à 84%, ce qui permet d’obtenir un produit fini appelé « QMM Conductor» qui contient 60% de TiO2. Les minerais de zircon et de sillimanite sont récupérés (ils constituent 7,7% du THM) pour obtenir un deuxième produit à valeur ajoutée appelé « QMM ZirSill », dont la composition massique visée est de 65% zircon, 30% sillimanite et 5% spinelle.
TRAITEMENT DU MINERAI
Processus de traitement
Le processus de traitement du minerai de Rio Tinto QMM a été développé depuis les 23 dernières années en se basant sur plusieurs programmes d’échantillonnage, de tests en laboratoire et de tests pilotes réalisés à l’aide d’échantillons de minerai du gisement de Mandena. Grâce à ce processus, une bonne connaissance des problématiques reliées aux minéraux et à la métallurgie du sable minier a été acquise et a permis d’élaborer le diagramme d’écoulement du procédé.
Dragage et exploitation minière à sec
Le dragage
Dans le secteur de la mine, cette méthode consiste à pomper et à extraire le tout-venant pour, ensuite, le transporter vers le concentrateur flottant afin de séparer les minerais de valeur des stériles (sables résiduels). Il est réalisé à partir d’une drague conventionnelle à succion munie d’une tête rotative avec couteaux capable d’effectuer des mouvements longitudinaux d’avance et de recul et des mouvements latéraux de balayage. L’enlèvement et stockage de la couche stérile devant l’unité de dragage se fait au fur et à mesure de l’avancement de l’extraction. En principe, la drague est assimilée à une unité flottante. Elle supporte des équipements pour l‘extraction et le transfert du sable minéralisé vers le concentrateur flottant ainsi que plusieurs instruments de contrôle.
Unité d’exploitation minière à sec (DMU pour « Dry Mining Unit »)
L’unité d’exploitation minière à sec consiste à pousser le tout-venant dans une trémie à l’aide de bulldozers. Le tout-venant est mis en pulpe dans la trémie pour être ensuite pompé vers le concentrateur flottant. L’intégration d’une unité d’exploitation à sec a été planifiée depuis le début pour l’exploitation de certain secteur du gisement. Sa mise en œuvre a été accélérée pour accroître rapidement le volume de production et pour améliorer le plan visant à atteindre la rentabilité des opérations. En effet, le dragage est moins précis que l’exploitation minière à sec, et des pertes se produisent, bien que ceux-ci puissent être minimisés en balayage. L’exploitation minière à sec est plus coûteuse. Elle est, donc, généralement utilisée pour un gisement de haute qualité (plus riche en minerai lourd) mais moins importante en volume ou quand les conditions du sol et de la nappe phréatique considérés ne permettent pas d’aménager un bassin de dragage. Elle est plus efficace que le dragage quand le minerai est superficiel permettant, ainsi, une récupération minière plus élevée.
Principes d’opérations
Tamis rotatif (trommel) et trémie d’alimentation (tampon)
Le tout-venant extrait passe à travers un grand tamis rotatif appelé Trommel. Les passants du Trommel sont les sables minéraux tandis que les non passants sont les matériaux non désirés tels que pièces de bois, racines, roches et glaise. Les passants poursuivront leur chemins jusqu’à la trémie tampon ou d’alimentation (Surge Bin) tandis que les non passants seront éjectés dans le réservoir à l’arrière de l’usine flottante. Un plateau collecteur en pente sous la Trommel récupère et dirige le sable qui a passé à travers les tamis de la Trommel vers la boîte de distribution (Boil box).
Les pompes de gicleurs d’eau de la Trommel ainsi que des jets d’eau (blast water) fournissent l’eau directement du bassin d’eau (pound) pour les tamis de la Trommel et l’eau du plateau collecteur. La trémie d’alimentation reçoit les sables minéraux à l’état brut. La pulpe (mélange d’eau et de sable) circule à travers la trémie d’alimentation. Cette pulpe passera à la première étape de la concentration minérale appelée étape des spirales primaires.
Pompages d’alimentation des spirales primaires
Deux pompes centrifuges à vitesse variable entrainent la pulpe à partir du fond de la trémie à travers de petit pipeline appelé : tuyau d’entrée. Deux autres petits tuyaux dont l’entrée est située près du haut de la trémie d’alimentation permettent d’amener de l’eau jusqu’au tuyau d’aspiration des pompes. La valve de contrôle de densité et valve de contrôle de débit servent à contrôler la densité.
Système d’épuisement des mixtes
Les pulpes mixtes provenant des spirales primaires passent à travers une boîte de distribution et descendent au fond d’une trémie. Elles sont ensuite entrainées à l’aspiration des pompes épuiseuses pour être pompé jusqu’aux spirales épuiseuses pour d’autre traitement.
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Table des matières
INTRODUCTION
PREMIÈRE PARTIE : PRODUCTION D’ILMÉNITE CHEZ RIO TINTO QMM
Chapitre I: Le gisement
I.1: Forme de gisement
I.2: Type de gisement
I.3: Estimation des reserves
Chapitre II: TRAITEMENT DU MINERAI
II.1: Processus de traitement
II.2: Dragage et exploitation minière à sec
II.2.1: Le dragage
II.2.2: Unité d’exploitation minière à sec (DMU pour « Dry Mining Unit »)
II.3: Usine flottante
II.3.1 : Principes d’opérations
II.3.1.1: Tamis rotatif (trommel) et trémie d’alimentation (tampon)
II.3.1.2: Pompages d’alimentation des spirales primaires
II.3.2 : Système d’épuisement des mixtes
II.3.3 : Système des spirales secondaires (concentré)
II.3.4 : Système d’épuisement et de nettoyage des sables résiduels
II.3.5 : Transfert des secondaires
II.3.6 : Système de transfert du concentré
II.3.7 : Système de transfert des sables résiduels
II.3.8 : Système de transport des sables résiduels
II.4: Usine de séparation minérale (MSP pour « Mineral Separation Plant »)
II.4.1: Le circuit de préparation d’alimentation (FPC pour « FeedPreparation Circuit»)
II.4.1.1 : Alimentation du circuit de préparation d’alimentation
II.4.1.2 : Cyclones d’attrition
II.4.1.3: Cellules d’attrition
II.4.1.4 : Séparateur à sédimentation entravée (Floatex) et circuit de spirales
II.4.1.5. Circuit de manutention du concentré
II.4.1.6: Entreposage du concentré
II.4.2: Le circuit de production d’Ilménite (PDC pour « Primary Dry Circuit »)
La récupération des minéraux de titane dans tout le procédé de Rio Tinto QMM est d’environ 84 %
II.4.2.1: Alimentation
II.4.2.2: Séchoir à lit fluidisé
II.4.2.3 : Séparateurs électrostatiques à tambour SET (HTR pour « High Tension Roll »)
II.4.2.4: Réchauffeur
II.4.2.5: Séparateurs magnétiques à rouleaux SMR (RER pour « Rare Earth Roll »)
II.4.3: Circuit humide de Zirsill (WZC pour « WetZirsill Circuit »)
II.4.3.1: Alimentation du circuit
II.4.3.2: Circuit de spirales
II.4.4: Le circuit sec de Zirsill (DZC pour « Dry Zirsill Circuit »)
II.4.4.1: Alimentation du circuit
II.4.4.2 : Séchoir à lit fluidisé
II.4.4.3: Séparateurs électrostatiques à tambour (SET)
II.4.4.4: Séparation magnétique à rouleaux (SMR)
II.5: Transport des produits
II.5.1: Contractant en charge du transport des produits chez Rio Tinto QMM
II.5.1.1: Présentation d’UNIMAT
II.5.1.2 : Organisation d’UNIMAT
II.5.2: Transport du produit fini d’ilménite
II.5.2.1: Moyens de transports utilisés
II.5.2.2 : Opération de chargement
II.5.2.3: Opération de transport
II.5.2.4: Opération de déchargement
II.2.5.5: Finalité de l’ilménite
II.5.3: Transport du produit fini de zirsill
II.5.3.1: Moyen de transport utilisé
II.5.3.2: Opération de chargement
II.5.4: Transport des produits intermédiaires de l’usine
II.5.4.1: Moyen de transport utilisé
II.5.4.2: Opération de chargement
II.6: HSE (Health Safety and Environment)
II.7: Conclusion
DEUXIÈME PARTIE : PROPOSITION D’OPTIMISATION DU TRANSPORT DES PRODUITS ET MATÉRIAUX CHEZ RIO TINTO QMM
Chapitre III: PROBLEMATIQUE DU TRANSPORT DES PRODUITS ET MATERIAUX
III.1 : Inventaire et types de matériaux
III.1.1: Les types de matériaux
III.1.1.1: Secteur Feedprep et wet zirsill
III.1.1.2: Secteur dry mill
III.1.2: Estimation de la quantité des matériaux
III.2 : Organisation et mode de transport des matériaux existants
III.3 : Analyse et statistique du temps de transport de chaque type de matériaux
III.4: Temps de transport nécessaire
III.4.1: Temps de chargement
III.4.2 : Temps de trajet aller-retour
III.4.3 : Temps de déchargement
III.5 : Temps d’attente des camions bennes
III.5.1: Attente d’affectation
III.5.2: Attente dû à la chargeuse
III.5.2.1: La chargeuse pour l’alimentation de la trémie (HO-5015)
III.5.2.2: La chargeuse pour l’alimentation de la trémie (HO-6001)
III.5.2.3: La chargeuse pour le chargement des camions bennes
III.5.3: File d’attente de refueling
III.6: Condition de transports
III.6.1: Condition pour le transport de produit fini vers le port
III.6.2 : Condition pour le transport par camion benne
III.6.3: Condition pour la conduite des chargeuses frontales
III.7: Environnement des conducteurs
III.7.1: Exposition au bruit
III.7.2: Exposition à la poussière totale
III.7.3: Exposition à la radiation
III.7.4: Exposition à la vibration
III.7.5: Exposition à la chaleur
III.8: Coût de transport engendré
III.8.1: Coût fixe et coût variable
III.8.2 : Coût d’attente des camions bennes
Chapitre IV: PROPOSITION D’OPTIMISATION DU TRANSPORT
IV.1: Minimisation de temps d’attente d’affectation des camions bennes
IV.1.1: Détermination du nombre optimale de camion par la théorie du réseau fermé de file d’attente
IV.1.1.1: La méthode de la théorie du réseau fermé de file d’attente
IV.1.1.2: Application sur les camions bennes
a.Détermination du coût unitaire de transport par un seul camion benne
b.Détermination du coût unitaire de transport par flotte de deux camions bennes
c. Détermination du coût unitaire de transport par une flotte de trois camions bennes
IV.1.1.3 : Traçage de la courbe de coût de transport par rapport au nombre de camions
IV.1.2 : Solution optimale proposée
IV.2 : Minimisation du temps d’attente dû à la chargeuse
IV.2.1: Minimisation du temps d’attente des camions lorsque la chargeuse reçoit l’ordre d’alimenter la trémie HO-7007
IV.2.2 : Interprétation des résultats
IV.4.3: Solution optimale proposée
IV.3: Minimisation du temps d’attente des camions lorsque la chargeuse est appelée à charger de l’ilménite provenant du hangar un train routier
IV.3.1: Interprétation des résultats
IV.3.2: Solution optimale proposée
IV.4: Organisation dans le cas de fuites de rejets magnétiques radioactifs
IV.5: Proposition de feuilles de routes pour les conducteurs
IV.5.1: Feuille de route chargeuse
IV.5.2 : Feuille de route camion bennes
IV.6 : Optimisation de production de chargeuse
Chapitre V: PROPOSITION D’OPTIMISATION DU TRANSPORT POUR LE FUTUR
CONCLUSION
