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Economie des phosphates
Production des phosphates
Les phosphates représentent l’un des substances naturelles commercialisées dans le monde, ce qui représente une valeur de 3 à 4 milliards de dollars par an (In Daassamiour, 2006). La majeure partie du phosphate (qui atteint 95 %) est utilisé dans la fabrication des engrais (Emich, 1984 et Jasinski, 2007). La production des phosphates augmente d’une année à une autre. Plus de 40 pays produisent le minerai phosphaté en tant que produit marchant. En 2005, la production du phosphate mondiale a atteint 148 Mt dont 143 Mt ont été produits par 16 pays (pays dont la production dépasse 1 million de tonnes par année) (Jasinski, 2005 ; 2007), tel que : USA, Maroc, Chine, Russie, Tunisie, Algérie, Jordanie, … (Fig. 4). La courbe de production mondiale annuelle montre une augmentation de la production du phosphate depuis l’année 1880 (Fig. 3) (Emich, 1984 et Jasinski, 2007).
Les phosphates intéressent de très près les économies agricoles d’une large majorité de pays. Ce sont des produits vitaux pour l’agriculture. Les concentrés marchands produits dans le monde sont essentiellement des phosphates de calcium, c’est-à-dire des phosphatites. La teneur des minerais ou des concentrés est évaluéeneP2O5 % ou en équivalant en phosphate tricalcique Ca3 (PO4)2 (TCP) et que l’on appelle aussi TPL (Triphosphate of lime) ou BPL (Bone phosphate of lime). La conversion P2O5-TPL-P est donnée ci-dessous (In Dassamiour, 2006): P2O5 x 2,1852 = TPL et P x 2,2914 = P2O5
Les phosphates vendus ne titrent guère moins de 65% TPL. Les concentrés standards commercialisables font en moyenne 70-72% TPL (type concentré de Khouribga au Maroc et Kef Es-Sennoun en Algérie). Il y a quelques types de concentrés de phosphates sédimentaires très riches comme ceux du Sénégal (Taïba) et Togoqui font 78-79% TPL.
Traitement des phosphates
Généralement, les phosphates doivent subir des traitements avant d’être utilisés. Les traitements sont physiques (broyage, calcination, lavage, séchage) et chimiques (attaque du minerai par l’acide sulfurique). L’enrichissement consiste à utiliser les procédés les moins coûteux possibles pour libérer les constituants minéraux, puis à séparer au maximum les impuretés libres par voie physique et ainsi concentrer les éléments phosphatés.
Pour les minerais d’origine ignée non altérés, leproblème de l’enrichissement est généralement résolu par réduction granulométriqueuivis de flottation, alors que l’enrichissement des minerais sédimentaires nécessite des solutions originales et parfois assez complexes. Du plus simple au plus compliqué, on peut distinguer :
– Un simple séchage de minerai riche ;
– L’enrichissement par voie sèche ;
– L’enrichissement par voie humide ;
– L’enrichissement par flottation ;
– L’enrichissement par calcination.
SITUATION GEOGRAPHIQUE DU GISEMENT DE BLE D EL HADBA
Le gisement de Bled El Hadba, l’objet de la présente étude, fait partie du bassin phosphaté de Djebel Onk (Fig. 5). Ce dernier est situé à environ 100 Km au Sud de la ville de Tébessa, à 20 km de la frontière algéro-tunisienneet sur la route qui relie Tébessa à El Oued. Cette région constitue la limite géographique naturelle entre les hauts plateaux constantinois et le domaine saharien. Le massif de Djebel Onk forme un ensemble calcaireux de 20 km de longueur qui culmine à 1198 m d’altitude au Djebel Tarfaya. Ce massif constitue l’extrémité orientale des monts de Nememcha qui prolonge vers l’Est le massif des Aurès. Les altitudes les plus basses au pied du Djebel Onk sont d’environ 635 m.
Cinq gisements ont été découverts dans la régione dDjebel Onk (Fig. 5) :
– Gisement de Djemi-Djema ;
– Gisement de Kef Es Sennoun ;
– Gisement de Djebel Onk Nord ;
– Gisement d’Oued Betita ;
– Gisement de Bled El Hadba.
Ce dernier fait l’objet de notre étude géologique,typologique et géostatistique. Il est à 15 km à l’Est de la carrière de Djemi-Djema, à se ulement 5 km de la frontière algéro-tunisienne et sur le flanc Ouest du Djebel Zerga. Ce gisement n’est distant que de 9 km du gisement du Djebel Mrata en Tunisie (Fig. 5).
Le climat est subaride, caractérisé par un régimecontinental avec deux saisons très nettes; un hiver froid, rigoureux et un été où lestempératures peuvent dépasser 45°C. Les précipitations sont faibles avec une moyenne de 300 mm/an (climat semi-aride). Le réseau hydrographique de Bir El Ater est composé de 3 principaux sous bassins versants : Celui d’Oued Rheznata au Nord Est de la commune et ceux d’Oued Soukiès et d’Oued Horchane, au Sud de Bir El Ater.
A l’intérieur de la région de Djebel Onk, il y’a plusieurs petits Oueds (Tarfaya, Abiod, El Bir, Regou, etc.). Pour les eaux souterraines, la région de Tébessa compte plusieurs aquifères potentiels liés aux divers types lithologiques. L’aquifère le plus important se situe dans les grès et les sables quartzeux miocènes. Dans la région de Bir El Ater, on distingue la nappe de Chérea, la nappe d’Elma Labiod, les nappes de Dokkara et de Oglat Ahmed, ainsi que la nappe de Darmoun. Le complexe de Djebel Onk pompe actuellement son eau de cette dernière nappe et le complexe terminal de Negrine (CERAD, 2008).
La population est peu dense. Sa situation économique s’est améliorée grâce à l’installation du complexe minier de Bir El Ater; ce qui a contribué à l’agrandissement et au développement de la ville.
HISTORIQUE ET METHODOLOGIE DES RECHERCHES GEOLOGIQUES DANS LA REGION DE DJEBEL ONK
Les phosphates algériens ont été découverts à Boghari par Thomas (1873), un peu avant les phosphates de Gafsa (1855).
Dans la période 1906 à 1907, Joleau a découvert legisement de Djebel Onk avec la mise en évidence de deux couches phosphatées dans nu ravin de l’Oued de Djemi-Djema au Sud de Djebel Onk.
En 1912, Dussert a présenté les premières informations sur les gisements phosphatés algériens, des coupes lithologiques détaillées desgîtes de la zone de Djebel Onk ont été effectuées.
La prospection systématique a débuté par « la Campagnie des Phosphates de Constantine » en 1930. Cette campagnie a confirmé l’existence des réserves considérables, ce qui a amené à la création de la société de Djebel nkO (S.D.O) en 1936, mais l’éloignement de la mer, la désertification de la région, le manquede l’eau et de l’énergie et les méthodes de l’exploitation reflètent une exploitation irrationnelle. La connaissance sur la géologie régionale et des gisements progresse avec les études de Laffitte (1939), Cayeux (1939, 1941 et 1950), et Flandrin (1948). En 1951, Visse a étudié le gisement de phosphate du Djebel Djemi-Djema et il reprend avec beaucoup de détails la stratigraphie. Il a évalué les réserves (110 millions de tonnes de minerai à 24.80 % – 25.2 0 % en P2O5, soit 54 – 55 % BPL) sur un total d’environ 2 milliards de tonnes de ressources dans toute la zone de Djebel Onk.
A partir de 1960, dans le cadre de l’industrialisation de l’Algérie (plan de Constantine), le projet d’exploitation des phosphates est devenu prioritaire.
De 1961 à 1963, des essais de prospection radiométrique aéroportée ont été effectués sur les gisements du Djebel Onk (Vogt et Belhadj, 1963).
Les études ont été reprises par Ranchin (1963),l avait établi les cartes géologiques à l’échelle 1/5000.
L’exploitation de Djemi-Djema a débuté en 1965 parla société de Djebel Onk (S.D.O), en se basant sur les données prévisionnelles de Servajeau (1965). Ces terrains ont fait l’objet de nombreux travaux, parmi les quels ceux de Kettouche (1970), Berats et Fur (1982) et Mezghache (1991).
De 1971 à 1974, les travaux de recherches et de pr ospection sur les phosphates de l’Est algérien ont été relancés par la SONAREM en ’appuyants sur un levé aéro-radiométrique (Rudowicz, 1975). De 1985 à 1987, L’E.N. FERPHOS a confié à l’EREM l es travaux de recherche et d’évaluation des ressources en phosphate de tous les gisements potentiels de la région de Djebel Onk. Ces importants travaux ont été réalisésavec la coopération Russe (Ex URSS), ce qui a permis la réalisation de 97 sondages carottés, totalisant 10732 m linéaire et 64 tranchées.
En novembre 1989, l’E.N. FERPHOS fait connaître so n cahier de charges, pour l’étude de développement du complexe phosphaté de jebelD Onk.
En Avril 1992, une signature du contrat entre l’E. N. FERPHOS et le consultant BRGM / SOFREMINES. Ce contrat concerne le rassemblement des éléments techniques et économiques permettant d’arrêter un projet de développement de l’exploitation des gisements de phosphates de Djebel Onk (Prian et Cortiel 1993).
A partir 1993, Le bassin phosphaté de Djebel Onk a fait l’objet de plusieurs recherches. Ces recherches ont été publiées en publications nationales et internationales tel que Mezghache, H. (1991) ; Bezzi, N et al., (2001) ; Mezghache H. et Hani A. (2002) ; Mezghache, H et al., (2004) ; Bezzi, N et al., (2008). Des mémoires de magister abordant des thèmes relatives aux gisements de Djbel Onk, ont été soutenus tel que Dassamiour, M. (2006) et Boudries, A. (2008).
CHAINE DE TRAITEMENT DE L’USINE DE DJEBEL ONK
La méthode d’exploitation consiste à la réalisation d’une succession des travaux miniers, afin d’assurer la découverture et l’extraction en qualité et quantité planifiée dans les meilleurs conditions. Le minerai de phosphate au niveau de Djebel Onk passe en deux étapes d’enrichissement pour l’obtention des produits conc entrés (voie humide et voie sèche). Pour subir des traitements par les deux voies, le minerai tout venant de la carrière doit passer par la préparation mécanique, qui alimente les deux voiesde traitement.
La préparation mécanique
La préparation mécanique a pour but de réduire lesdimensions des blocs des minerais, pour libérer les composants utiles de leurs gangues. Il comporte les trois opérations suivantes : concassage, broyage et le criblage (Fig. 6).
a) Concassage : Cette opération a pour but de réduction des blocs du tout venant alimentant l’usine de traitement d’une dimension d’un mètre jusqu’à une grosseur inférieure à 200 mm. Elle se fait au moyen des deux concasseurs : Concasseur à cône giratoire et une scalpaire (concasseur à percussion ).
b) Broyage : Cette opération consiste à réduire le produit concassé jusqu’à une dimension de 20 mm, pour cela 03 broyeurs à marteaux type « W edag » sont utilisés.
c) Criblage : Cette opération consiste à éliminer le produit dont la dimension est supérieur à 15 mm à l’aide de trois cribles vibrant s à résonnance « Wedag », deux autres cribles vibrants inclinés « Hazemag » ont ét mise en ouvre. Le passant du crible ayant une granulométrie inférieure à 15 mm alimente les deux voies pour l’obtention le produit marchand. Le refus dont la granulométrie supérieur à 15 mm de deux cribles « Hazemag » alimente à nouveau les 03 Broyeurs à marteaux type « Wedag », pour être re-broyée. Dassamiour (2006) proposéa pour le gisement de Kef Essnoun le re-broyage du refus (>15mm) du 3 Cribles vibrants à résannance « Wedag » dans 3 Broyeurs à Marteaux, car les analy ses chimique faites sur ce refus ont montré qu’il titre plus de 20 % en P2O5.
Traitement par voix humide
La chaîne de traitement par voie humide se compose de 02 lignes. Ces deux lignes représentent l’atelier de débourbage. Ces deux lignes sont connues sous l’abréviation « A » et «C».
Ligne de traitement par voix humide « A »
Le produit concassé, broyé et criblé de dimension0 – 15 mm, passe par un malaxeur, puis, par deux grilles de courbe de dimension 1mm. Le passant est dirigé vers les hydro cyclones, le refus est à nouveau tamisé par un tamis vibrant de contrôle (1 – 0,5 mm). Le passant se passe vers les hydro cyclones, tandis que, le refus se dirige vers trémie.
Les hydrocyclones éliminent les fines ayant les dimensions inférieures à 80 µm. Les éléments dont les dimensions dépasse les 80 µm sontpassé par un filtre à bande qu’ils soient produit marchant (débourbée) (Fig. 7).
Ligne de traitement par voix humide « C »
La deuxième ligne (Fig. 8) qui constitue la ligne « C » de l’atelier débourbage au niveau du complexe minier de Djebel Onk. Cette ligne est comme la ligne « A » reçoit l produit criblé de dimension 0 – 15 mm, ce dernier passe par un malaxeur et 2 grilles courbes respectivement. A ce stade, le passant se dirige vers Hydrosizer (classificateur). Ce dernier élimine directement les fines (< 80 µm) directement vers épaississeur, alors que les éléments (> 80m) se versent en hydro cyclones. Le refus du 2 grilles courbes est tamisé par un tamis vibrant (0,5 mm), le passant de ce tamis se versent directement en hydro cyclones, tandis que, le refus globale est dirigé vers trémie Au niveau esd hydro cyclones, les fines (< 80 µm) sont passées vers épaississeur. Alors que, le produit débourbé est terminé par un filtre à bande avant qu’il soit un produit marchand.
Traitement par voix sèche – dépoussi èrage
Cette opération s’effectue dans les ateliers de dépoussiérage. Le dépoussiérage est un procédé physico-mécanique d’enrichissement du minerai phosphate. Ce procédé repose sur une technologie de traitement à sec. Le produit bro yé et criblé à 15 mm passe par les étapes suivantes dans la ligne de dépoussiérages (Fig. 9):
– Séchage à lit fluidisé :Cette opération élimine aussi une partie des solide les plus fines en les entraînant avec les gaz de fluidisation.
– Criblage à 2 mm : Cette opération consiste à éliminer le produit dont la dimension est supérieure à 2 mm, en utilisant un crible équipé d’un tamis de 2 mm, les moins de 2 mm sont admis et acheminés versles broyeurs.
– Broyage sélectif : Cette opération consiste à utiliser un broyeur pour libérer l’exogangue aux grains de phosphate.
– Sélection pneumatiqueCette opération a pour but d’enrichir le produit en éliminant les fines dont les dimensions inférieur à80 µm à l’aide des ventilateurs.
– Post criblage : Le criblage à 0,8 mm a le même principe que les cribles de 2 mm. L’objective est rejeter les grains de phosphate supérieur dont les dimensions varient de 0.8 à 2 mm. A la fin de cette étape, le produit est alors, dépoussiéré et se dirige vers le stockage et le chargement.
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Table des matières
1. – INTRODUCTION
2. – GENERALITES
2. – 1. – Généralités sur les phosphates
2. – 2. – Situation géographique du gisement de Bled El Hadba
2. – 3. – Historique et méthodologie des recherches géologiques dans la région de Djebel Onk
2. – 4. – Chaîne de traitement de l’usine de Djebel Onk
PARTIE I GEOLOGIE REGIONALE ET LOCALE 24
1. – GEOLOGIE REGIONALE DE DJEBEL ONK
1. – 1. – Stratigraphie
1. – 2. – Tectonique régionale
1. – 3. – Paléogéographie
1. – 4. – Caractéristiques pétrographiques et chimiques de la couche principale de phosphate
2. – GEOLOGIE LOCALE DU GISEMENT DE BLED EL HADBA
2. – 1. – Méthodologie et campagnes de prospection
2. – 2. – Stratigraphie du gisement
2. – 3. – Tectonique du gisement
2. – 4. – Morphologie du corps de minerai de phosphate de Bled El Hadba
2. – 5. – Paramètres géologo-économiques d’exploitabilité
2. – 6. – Etude pétrographique des phosphates de Bled El Hadba
PARTIE II TYPOLOGIE GEOCHIMIQUE ET PETROMINERALOGIQUE DES PRINCIPALES SOUS COUCHES DE PHOSPHATES DU GISEMENT DE BLED EL HADBA
1. – TRAVAUX ANTERIEURES ET DONNEES PRISES EN COMPTE 64
1. – 1. – Travaux antérieurs
1. – 2. – Données prises en compte
2. – TYPOLOGIE GEOCHIMIQUE ET PETRO-MINERALOGIQUE DE LA COUCHE SOMMITALE (IIT)
2. – 1. – Typologie géochimique
2. – 2. – Typologie petro-minéralogique
2. – 3. – Subdivision de la couche sommitale
3. – TYPOLOGIE GEOCHIMIQUE ET PETRO-MINERALOGIQUE DE LA COUCHE PRINCIPALE (IA + IB)
3. – 1. – Typologie géochimique
3. – 2. – Typologie petro-minéralogique
4. – TYPOLOGIE GEOCHIMIQUE ET PETRO-MINERALOGIQUE DE LA COUCHE BASALE (IIM)
4. – 1. – Typologie géochimique
4. – 2. – Typologie petro-minéralogique
PARTIE III GEOSTATISTQUE ET ESTIMATION DES RESSOURCES / RESERVES LOCALES DES MINERAIS DE PHOSPHATE DU GISEMENT DE BLED EL HADBA
1. – DONNEES PRISES EN COMPTE ET METHODOLOGIE DE L’ETUDE GEOSTATISTIQUE
1. – 1. – Données prises en compte
1. – 2. – Méthodologie
2. – VARIOGRAPHIE DES DONNEES
2. – 1. – Variographie de toute la couche phosphatée
2. – 2. – Variographie de la couche sommitale (IIT)
2. – 3. – Variographie de la couche principale (IA + IB)
2. – 4. – Variographie de la couche basale (IIM)
3. – ESTIMATION DES RESSOURCES / RESERVES LOCALES DU GISEMENT DE BLED EL HADBA PAR KRIGEAGE ORDINAIRE
3. – 1. – Méthodologie de krigeage
3. – 2. – Krigeage de toute la couche phosphatée
3. – 3. – Krigeage des sous couches – sommitale ; principale et basale
3. – 4. – Récapitulatif et discussion des résultats du krigeage
CONCLUSIONS GENERALES
ANNEXE I : RAPPELS SUR LES METHODES STATISTIQUES, GEOSTATISTIQUES ET LOGICIELS UTILISES
ANNEXE II : DESCRIPTION PETROGRAPHIQUE DES LAMES MINCES CONFECTIONNEES
BIBLIOGRAPHIE
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