Soutenance mémoire
Caractérisations physico-chimiques de la cendre de pyrrhotite
Historique de mise en activité de la mine
Le caractère affleurant du corps de sulfures massifs de Kettara a fait que l’histoire minière du gisement a très tôt commencé par des phases d’exploitation des produits accessibles directement à la surface et que l’exploration ne s’est activée qu’à la lumière de l’avancement de l’exploitation et des nouvelles données acquises sur les continuités en profondeur de la minéralisation.
L’exploitation démarra vers 1937 par la « Compagnie Minière Marocaine » CMM qui s’intéressa à l’exploitation des oxydes de fer (limonite) et surtout aux ocres jaunes du chapeau de fer avec une production journalière de 80 à 100 t. Cette production s’est poursuivi jusqu’au début des années soixante et les produits extraits étaient en grande partie destinés à l’export. Dans la suite de l’exploitation, la CMM s’est intéressée à l’exploitation de la pyrite cuivreuse de la zone de cimentation. Située immédiatement en dessous de la limite d’oxydation, cette zone de cimentation montre des teneurs en cuivre très intéressantes (jusqu’à 8%) et permet d’extraire du minerai marchand sous forme de cendres riches en cuivre. Cette exploitation a été arrêtée en 1956 suite à l’épuisement des réserves et à des difficultés dans l’exploitation. En 1959 et dans l’optique du développement d’une industrie chimique au niveau de Safi, le « Bureau de Recherches Pétrolière et Minière » BRPM a été chargé de procéder à la reconnaissance et à l’évaluation des réserves du gisement de pyrrhotine de Kettara ; l’objectif étant de mettre à jour des réserves en souffre suffisante pour garantir une durée de vie du futur complexe chimique au moins égale à vingt ans.
Pour accomplir cette mission, le BRPM a signé une convention d’exploitation avec la CMM et a mis en place un programme de sondage sur les zones avales du gisement de Kettara (en dessous de la zone de cimentation). Commencé en 1960, ce programme de reconnaissance a permis de cuber un tonnage global de réserves en pyrrhotite de quelques dix millions de tonnes et de prendre dans la foulée la décision de mettre en exploitation le gisement dès le début 1961. Les travaux de préparation ont été entamés au milieu de l’année 1961 et l’exploitation proprement dite commença en 1964 et durera jusqu’à 1982.
Extraction minière et méthode d’exploitation employée
La méthode d’exploitation employée est le « Sublevel-Stoping ». Elle consiste à découper le gisement (sub-vertical) en blocs de 50 m d’élévation (Figure I-2.b). Ces blocs sont composés de panneaux de 66 m de longueur et embrassant toute la puissance du filon (moyenne=11 m) lesquels sont limités à chaque extrémité par un bure (Petit puits intérieur reliant deux étages ou niveaux) (50 m x 2,50 m x 1,50 m). Ce bure généralement vertical, relie le niveau de tête au niveau de base.
Problèmes particuliers à l’exploitation
La mine de Kettara est une mine de pyrrhotite ayant une teneur en soufre de 20 à 30 % qui, en présence de l’eau et de l’oxygène, entraine la formation du drainage minier acide attaquant facilement les métaux. C’est ainsi que l’eau est polluée et tout le matériel est corrodé à savoir tôle de soutènement des parements des puits et des cadres de soutènement, pompes, conduites, échelles, usine de concentration, et en particulier des bacs de jigage (Une technique utilisée pour l’enrichissement gravimétrique des minéraux solides. Il utilise le principe de l’action d’un mouvement de l’eau à travers une masse de minerais placée dans des Jigs et qui permet la séparation des éléments lourds du minerai de ses constituants légers) (Figure I-2.c).
C’est ainsi que pour éviter la corrosion des pompes d’exhaure, le pH des eaux de la mine était contrôlé par adjonction de la chaux ou du gypse. Après la récupération totale du minerai, des chambres vides dont le volume est considérable sont créées.
Traitement
La méthode de traitement utilisée, est celle de la gravimétrie, elle consiste premièrement à passer le produit brute sous trois phases de concassages (Figure I-2.d), afin d’avoir un produit de taille entre 0 et 15 mm. Ces trois phases de concassages sont séparées par des opérations de criblage. Le produit de concassage tertiaire alimente la laverie par l’intermédiaire de trois trémies équipées d’alimentateurs (Huvelin 1977). Après ces trois phases de concassage, les produits sont traités par gravimétrie. Cette dernière, comprend trois Jigs de débouchage et un quatrième Jig d’épuisement qui reçoit les rejets des trois premiers. Ces opérations produisent un concentré grenu (2-15 mm), un concentré fin (0,22 mm) et des rejets fins et grossiers.
Fermeture de la mine
L’unité d’acide sulfurique du complexe chimique de Safi, à base de pyrrhotite extraite du gisement de Kettara a démarré en 1965 et ses installations industrielles étaient programmées pour une durée de vie de 10 ans avec une capacité de 460000 t/an de pyrrhotine. Ces installations ne fonctionnaient plus au-delà de cette durée pour les raisons inhérentes à la nature du minerai, à la variation de sa teneur en soufre provoquant des changements de température dans les fours, un grillage défectueux de la pyrrhotine et les déréglages fréquents des installations, la consommation est toujours restée en deçà de la capacité installée. Cet unique client a préféré substituer l’unité de grillage de pyrrhotite par la combustion du soufre natif importé qui est plus attrayante. A la mine de Kettara, l’exploitation a connu des difficultés dues essentiellement à la vétusté des équipements miniers.
La « Société d’Exploitation de Pyrrhotine de Kettara » SEPYK a fait face en outre à des problèmes liés dans l’ensemble à la dégradation de sa situation financière et aux difficultés techniques qui en ont résulté du fait de l’insuffisance des moyens de paiement nécessaires pour faire face aux investissements à caractère technique indispensables. Devant la complexité et la diversité des problèmes, l’administration des Mines dès le mois d’Août 1981 a demandé aux parties concernées par cette affaire (groupe OCP, le BRPM et la SEPYK) de choisir une orientation autre que celle suivie jusqu’à cette époque.
Ainsi, après un examen très approfondi des difficultés rencontrées par les deux organismes concernés pour la production de la pyrrhotine et son utilisation à l’unité de grillage installée à Safi, il a été décidé finalement de mettre fin à la mine de Kettara à partir du mois de Juin 1982.
Sur la période s’étalant de 1964 à 1981, la mine avait produit 5,2 millions de tonnes de concentré de pyrrhotine ayant une teneur moyenne en soufre de 29 % (Service Régional des Mines de Marrakech 1983) [3 ; 4], sachant que Maroc-Chimie (groupe OCP), qui utilisait la pyrrhotine dans la fabrication de l’acide sulfurique, fut le seul client demandeur de cette matière première .
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Guide du mémoire de fin d’études avec la catégorie Synthèse de l’acide sulfurique |
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Table des matières
Introduction générale
Partie 1 : Synthèse bibliographique
I- quelques notions sur le minerai pyrrhotite
1) Généralités sur le minerai pyrrhotite
2) A propos du site minier de Kettara
II- L’acide sulfurique
1. Présentation
2. Utilisations
3. Propriétés
4. Synthèse de l’acide sulfurique
III- Aperçu général sur la cendre et ses domaines de valorisation
1. Généralités
2. Caractéristiques minéralogiques et pouzzolaniques des cendres
3. Usage des cendres
4. Cas de la cendre de pyrrhotite au Maroc
Partie 2 : techniques d’analyses
I- Modélisation du déchet : caractérisations intrinsèques
I-1 Analyses minéralogiques
a. Microscopie électronique à balayage (MEB)
b. La spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR)
c. La spectrométrie de fluorescence X (XRF)
I-2 Analyses physique et hydrodynamique
a. Humidité
b. Perte au feu
c. Granulométrie (séparation granulométrique par tamisage sec)
Partie 3 : caractérisations physico-chimiques de la cendre de pyrrhotite
I. Caractérisations physiques et hydrodynamiques
1. Traitement thermique doux
2. Perte au feu
3. Granulométrie de la cendre de pyrrhotite
4. Séparation magnétique de la cendre de pyrrhotite
5. Densité
6. Solubilité de la cendre de pyrrhotite
7. Mesure du pH
8. Solubilité de la cendre de pyrrhotite en fonction du pH
II. Caractérisations chimique et minéralogique
9. Infrarouge
10. Microscopie électronique à balayage
11. Fluorescence X
12. Interprétation générale des résultats
Conclusion et perspectives
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