THERMOPLONGEURS DANS L’INDUSTRIE MINIÈRE

Activité séculaire, l’industrie minière a parcouru un long chemin pour définir et améliorer l’efficacité de ses procédés. En dépit de cela, les opérations nécessitent toujours des procédés complexes et des équipements lourds. L’industrie minière a besoin de chaleur pour divers procédés, notamment le chauffage, le refroidissement et le trempage du minerai. 

Au début, les procédés d’exploitation minière faisaient tremper le minerai dans l’eau, puis le chauffaient, ce qui générait une grande quantité d’eau contaminée. Cette eau était alors traitée pour éliminer les contaminants en excès. Les techniques de traitement modernes utilisent désormais des produits chimiques corrosifs, ce qui augmente l’efficacité de l’extraction. Ces produits chimiques nécessitent un contrôle précis de la température. Sinon, ils peuvent devenir volatils, instables, voire inflammables. 

La nécessité de maintenir la température sans exposer ces produits chimiques corrosifs à une flamme nue est satisfaite par les thermoplongeurs électriques qui peuvent maintenir la température du processus à +/-1 ˚C.

Les thermoplongeurs dans les mines de cuivre

On trouve des minerais naturels contenant du cuivre dans le monde entier. Lorsque l’extraction du cuivre est terminée, elle génère l’un des métaux les plus purs, largement utilisé dans les applications électriques. Le cuivre est extrait dans des mines à ciel ouvert, des mines souterraines ou une combinaison des deux. 

Le minerai extrait par l’exploitation minière est concassé. Le concassage réduit la taille, ce qui augmente l’extraction du métal brut lorsqu’il passe par les différentes étapes du processus. Le minerai concassé est enrichi par un processus de flottation dans lequel la mousse est écumée et est riche en métal brut. 

Grillage

Le premier processus de chauffage est le grillage. Le minerai concentré est chauffé en présence d’air entre 500˚C et 700˚C. Cela permet d’éliminer les impuretés volatiles comme l’arsenic et le mercure tandis que le soufre est éliminé sous forme de dioxyde de soufre. Dans les processus à très petite échelle et les projets de développement, les thermoplongeurs à circulation chauffent l’air. Les processus commerciaux plus importants utilisent des chaudières et des fonderies. 

Le solide restant est dit calciné et est fondu où l’on ajoute du fondant. Le fondant facilite la fusion du calciné. Le calciné est chauffé à 1200 ˚C où il fond et se transforme en matte qui est un mélange de sulfure de cuivre et de fer sous forme liquide. De l’air chaud est soufflé à travers la matte, formant ainsi le cuivre blister. 

Le cuivre blister est encore purifié dans le raffinage électrolytique. Dans les procédés modernes, le minerai est chauffé par des thermoplongeurs dans le processus de flottation. Ils sont ensuite utilisés pour chauffer les fluides de procédés afin de faire flotter le cuivre. En raison de la présence de sulfures, d’eau désionisée et d’acide, il est important de réfléchir au choix du matériau de la gaine. Cela permet d’éviter la corrosion et les défaillances prématurées. 

L’Incoloy est recommandé comme matériau de gaine tandis que l’Alloy 800 est généralement un bon matériau polyvalent pour l’élément chauffant. L’utilisation de l’alliage 825 est préférable pour les applications contenant des éléments corrosifs. L’option la plus rentable est d’utiliser le tube soudé. Bien que les éléments sans soudure soient fortement recommandés dans les environnements à haute température et hautement corrosifs. 

Les thermoplongeurs dans les mines d’or

Au cours des 170 dernières années, l’extraction de l’or a beaucoup évolué. Il s’agit désormais d’une activité à grande échelle, qui fait intervenir d’énormes machines et des processus d’extraction industriels complexes. Le principal procédé d’extraction de l’or est la lixiviation au cyanure. Cette méthode est utilisée lorsqu’il existe des gisements d’or suffisamment importants pour que le processus soit économiquement viable. 

La roche concassée extraite d’une mine à ciel ouvert ou d’une mine souterraine est mélangée à la solution de cyanure de sodium. Cela permet d’extraire l’or contenu dans la roche concassée et de l’accumuler dans le réservoir d’infiltration. De là, un agent de lixiviation, le zinc, est ajouté pour filtrer l’or. Ce procédé est très controversé en raison de ses incidences sur l’environnement sous la forme de rejets de composés cyanurés, qui sont toxiques et facilement inflammables. 

Le procédé de lixiviation au cyanure est en passe d’être remplacé par le procédé au borax, plus respectueux de l’environnement. Les roches concassées, qui contiennent les particules d’or, sont fondues en présence de borate de sodium. Le borate de sodium réduit le point de fusion du minerai et diminue la viscosité du fluide fondu. Cela réduit les besoins en énergie pour faire fondre le minerai et constitue un processus plus écologique. 

Thermoplongeurs : Un choix plus écologique

Le procédé conventionnel de fusion du minerai nécessite une consommation d’énergie élevée avec une difficulté dans le contrôle du procédé, en particulier le contrôle de la température. Les thermoplongeurs offrent les mêmes spécifications de processus en termes de température et sont plus précis en termes de contrôle de la température et peuvent atteindre rapidement la température cible sans consommation d’énergie élevée grâce à leur conception efficace et compacte. 

L’utilisation de l’énergie des micro-ondes est une autre option de chauffage. Les composés plus foncés sont chauffés à une température de 1000 ˚C. Les composés de couleur plus claire sont chauffés lentement, ce qui permet d’atteindre des températures beaucoup plus élevées que celles des composés de couleur plus foncée. 

Conception du système

Les thermoplongeurs à brides sont utilisés dans des récipients fermés pour éviter l’exposition des gaz volatils à l’atmosphère. Les thermoplongeurs à bride sont conçus pour chauffer les liquides et les gaz dans les réservoirs et les appareils à pression, ce qui les rend idéaux pour le chauffage de la boue contenant le minerai. 

Cela les rend également plus faciles à entretenir grâce à la possibilité d’une intervention rapide si le réchauffeur doit être remplacé. Il est important de mentionner qu’en raison de la présence de sulfure d’hydrogène et de gaz à base de cyanure, la conception de l’élément doit être réalisée avec précaution. Il est généralement recommandé d’utiliser un élément antidéflagrant fonctionnant à des températures inférieures au point d’éclair des gaz inflammables qui sont soit le produit, soit le sous-produit des processus. Le thermostat doit être réglé avec un facteur de sécurité pour limiter la température bien en dessous de la température du point d’éclair. 

Conclusion

Les procédés modernes d’exploitation minière et d’extraction encouragent l’utilisation de thermoplongeurs électriques en raison de leur efficacité énergétique supérieure à celle des procédés conventionnels utilisant des fours et des chaudières alimentés au gaz, au pétrole ou au charbon pour chauffer les boues. En raison de leur taille compacte, de leur haute densité énergétique et de leur facilité d’entretien, elles permettent de réduire l’empreinte globale des opérations minières, mais elles constituent également un pas en avant vers une économie neutre ou négative en carbone.