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Préparation des sections polies

admin — Thu, 23 Sep 2021 08:59:21 +0000

PRÉPARATION TRADITIONNELLE DE SECTION POLIE D’UN ÉCHANTILLON EN POUDRE

L’identification minéralogique par microscopie optique et électronique et la quantification des phases minérales et leurs paramètres texturaux (libération, association, distribution granulométrique) par les systèmes de minéralogie automatisée sont largement utilisés pour guider, comprendre et améliorer le traitement de minerais. Ces méthodes d’analyses microscopiques nécessitent toujours le montage des échantillons en sections polies.

Le protocole standard de la préparation des sections polies consiste à mélanger l’échantillon en poudre avec une résine Époxy et un durcisseur. Le mélange résine-durcisseur est ajouté à l’échantillon dans un moule en plastique. Le tout est mélangé de manière homogène et laissé reposer pendant huit (8) heures pour le durcissement de la résine.

Après le durcissement de la résine, l’échantillon est démoulé puis poli en plusieurs étapes successives, manuellement ou avec une polisseuse automatique, jusqu’à ce que les minéraux deviennent réfléchissants pour la lumière telle que des miroirs.

SÉDIMENTATION DES GRAINS

Il a été constaté et reporté dans plusieurs publications qu’après avoir mélangé l’échantillon en poudre avec la résine seule qui est liquide, il se produit une sédimentation des particules minérales. En effet, les particules les plus grandes et les plus denses sédimentent au fond de la section polie pendant le durcissement de la résine qui dure plusieurs heures ; alors que, les plus petites particules et les plus légères restent en suspension. L’autre inconvénient majeur, comme conséquence de cette sédimentation, est l’élimination des minéraux denses, comme l’or, qui se déposent au fond de la SP et sont les premiers à être arrachés pendant les premières étapes de polissage qui sont très agressifs.

« Ce phénomène est particulièrement problématique pour les sédiments, les roches, les minerais et les produits métallurgiques qui se composent de minéraux présentant de grands contrastes de densité. Par exemple, les minerais de fer sont composés de minéraux d’oxyde de fer qui sont plus denses que le quartz et les carbonates associés. Dans les roches ultramafiques, les minéraux de sulfures et d’éléments du groupe du platine sont plus denses que l’olivine et le pyroxène de la matrice. Dans chaque cas, les particules dominées par les minéraux les plus denses sont généralement séparées des particules minérales plus légères lorsqu’elles se déposent par gravité avant de se fixer dans la résine Epoxy » (Grant et al., 2016)

Le phénomène de sédimentation des particules lors du durcissement de la résine Epoxy et l’élimination de certains minéraux lors des premières étapes de polissages aboutit à un biais par rapport à la représentativité de la surface polie qui est destinée à être analysée par microscopie, comparativement à la composition minéralogique initiale de l’échantillon. L’analyse microscopique fournira très probablement des mesures biaisées de la minéralogie réelle d’un échantillon.

SOLUTION À LA SÉDIMENTATION DES GRAINS

Pour remédier à ce problème, un nouveau protocole de préparation des sections polies a été développé (Bouzahzah et al. 2015). Il s’agit d’ajouter du nanocarbone à la résine Epoxy pour la rendre plus visqueuse et empêcher toute sédimentation des particules minérales durant son durcissement.

CARACTÉRISTIQUES DE LA RÉSINE DENSIFIÉE

La viscosité de la résine seule et celle de la résine densifiée par ajout du nanocarbone a été mesurée par un rhéomètre. Les résultats montrent que :

la résine seule se comporte comme un fluide newtonien, ce qui a pour conséquence qu’un grain minéral peut se déplacer dans cette résine liquide sans aucune résistance, et donc sédimenter facilement au fond du moule;
la résine densifiée se comporte comme un fluide non-newtonien ce qui a positivement pour conséquence qu’il faut exercer une pression de 40 Pa pour qu’un grain minéral puisse se déplacer dans cette résine densifiée. Sur le plan pratique, une fois qu’on arrête de mélanger la poudre minérale avec la résine densifiée, les minéraux sont figés dans leurs positions et ne bougent plus, contrairement à ce qui se passe dans la résine seule nettement plus liquide où on assiste à une sédimentation des grains.

DÉMONSTRATION DE LA DIFFÉRENCE ENTRE LA RÉSINE SEULE ET DENSIFIÉE

La figure ci-après montre deux coupes longitudinales dans deux sections polies préparées selon la méthode traditionnelle avec la résine seule (à gauche), et la résine densifiée par ajout du nanocarbone (à droite). La figure illustre clairement que le phénomène de la sédimentation est totalement absent dans la résine densifiée. L’élimination de cette sédimentation des minéraux rend ainsi, la surface analysée par les différents modes d’observations en microscopie optique et électronique, plus représentative de la minéralogie de l’échantillon.

AUTRES AVANTAGES D’UNE SECTION POLIE PRÉPARÉE AVEC LA RÉSINE DENSIFIÉE

1. Meilleur dispersion spatiale des grains

La surface polie d’un échantillon préparée avec une résine densifiée par ajout du nanocarbone montre une très bonne dispersion spatiale des minéraux. En effet, sur des centaines de sections polies préparées avec une résine au nanocarbone, il arrive très rarement d’observer des minéraux qui présentent des zones de contact. Les minéraux sont ainsi bien séparés les uns des autres ce qui permet une meilleur estimation de la libération et des associations minéralogiques obtenues par les systèmes de minéralogie automatisée. Une bonne dispersion spatiale des particules minérales permet donc de diminuer les traitements informatiques par analyses d’image pour séparer les grains les uns des autres avant le calcul des paramètres texturaux.

2. Meilleur polissage

Les sections polies préparées avec une résine densifiée au nanocarbone montrent un très bon polissage avec des bordures de grains nettement moins épaisses que celle pour les grains de la section polie traditionnelle avec la résine Epoxy seule.

3. Résine conductrice

L’ajout du nanocarbone à la résine Epoxy la rend conductrice. Il n’est donc pas nécessaire de métalliser la surface de la section polie avant les observations au microscope électronique à balayage (MEB) ou à une caractérisation par minéralogie automatisée. Cependant, pour les échantillons avec une taille de grain supérieur à 120 µm environ, la métallisation est nécessaire car la surface des grains est suffisamment large et ne permet pas l’évacuation des électrons vers la résine devenue conductrice par ajour du nanocarbone.

Meilleur quantification des phases minérales

Un échantillon contenant uniquement du quartz et de la biotite dans les mêmes proportions (50-50 wt%) a été coulé en section polie avec la résine Epoxy seule (image de gauche) et avec une résine densifiée au nanocarbone (image de droite). La préparation des deux sections polies a été réalisée en même temps et exactement sous les mêmes conditions. Les deux images montrent une très nette différence dans l’aspect et les proportions relatives des deux minéraux. En effet, :

Avec la résine seule, on peut nettement observer qu’il y a plus de quartz que de biotite alors que l’échantillon contient les deux minéraux dans les mêmes proportions (50-50 wt.%)
Avec la résine seule, les minéraux semblent être de plus grande taille que ceux dans la résine densifiée
La quantification minéralogique par un système de minéralogie automatisée montre qu’il y a 83 wt.% de quartz et 15 wt.% de biotite dans l’échantillon préparé avec la résine seule, alors qu’avec la résine densifiée, les deux minéraux ont été quantifiés avec sensiblement les mêmes proportions que celle réellement contenu dans l’échantillon.
Avec la résine seule, l’échantillon semble contenir principalement des minéraux de grande taille, alors qu’avec la résine densifiée, on observe aussi bien les minéraux fins que les minéraux et grossiers ce qui démontre très nettement que la résine densifié évite toute sédimentation liée à la taille des grains.

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Analyse de l’or

admin — Fri, 04 Jun 2021 08:07:37 +0000

I. Introduction

L’or est le métal préféré des joailliers qui le sculptent pour façonner d’exquis ornements. En effet, au fil des siècles, ce matériel noble a toujours constitué un métal rare et précieux, connu pour sa beauté et sa pérennité. Ce métal jaune est très convoité par les entreprises d’exploration et d’exploitation minières principalement depuis la hausse de son prix qui a atteint récemment 2000 dollars l’once.

II. Comment on analyse l’or ?

Les analyses de l’or pour les projets d’exploration et d’exploitation sont menées de façon régulière par les laboratoires miniers afin de fournir un ensemble d’informations:

Sur la teneur en or (définir les réserves de minerai, optimiser l’alimentation de l’usine).
Sur les différent statuts de l’or (libre, attaché, inclus ou réfractaire) pour définir les performances d’usine et la perte dans les résidus).
Sur sa spéciation (sous qu’elle forme minéralogique l’or se présente, or natif, ou alliage).

Ainsi, le choix de la méthode la plus adéquate pour déterminer la nature et la teneur en or d’un échantillon dépend donc de ses propriétés physiques, chimiques et surtout minéralogique ainsi que de la finalité des résultats des analyses (recherche minière, optimisation du procédé de traitement, vente de concentré, etc.)

Avant l’étape déterminante de l’analyse, il est important de souligner que les minerais d’or sont caractérisés par une grande variabilité est qu’une grande vigilance devrait être prise lors de la préparation des échantillons. Ceci étant dit, les trois méthodes les plus utilisés sont :

1. La pyroanalyse

La pyroanalyse est une technique normalisée de concentration de métaux précieux. L’échantillon est d’abord mélangé avec un agent fondant, puis il est porté à de haute température (fusion) avec collecte par le plomb. On obtient un mélange de métaux précieux qui sont ensuite extraits par un procédé appelé coupellation. Ensuite, on solubilise les métaux pour un dosage par spectrométrie d’absorption atomique ou spectrométrie à plasma par couplage inductif.

Il est important de souligner que la pyroanalyse est fréquemment utilisée comme premier choix lors d’analyses d’or en grande quantité. Néanmoins, la présence de sulfures, d’oxydes de métaux de chrome et d’autres éléments peuvent diminuer le taux de récupération des métaux précieux et interagir avec le processus de pyroanalyse. En effet, pour améliorer la récupération, les laboratoires miniers adaptent la nature du fondant selon la minéralogie des échantillons.

2. Digestion acide à l’eau régale suivie d’une analyse par spectroscopie d’absorption atomique (Atomic Absorption Spectroscopy)

Le dosage de l’or par digestion chimique peut être une alternative fiable à la pyroanalyse. Cette digestion est effectuée par l’eau régale (aqua regia) qui est un mélange d’acide chlorhydrique (HCI) et d’acide nitrique (HNO₃) concentrés. Les résultats de cette méthode d’analyse pour l’or sont assez bien corrélés avec ceux obtenus par pyroanalyse, et si les échantillons ont été prétraités correctement. En effet, les échantillons qui contiennent du carbone sous forme de graphite ou charbon doivent être grillés avant leur digestion car l’or peut s’y adsorber (preg-robbing) lorsqu’il est dissous, ce qui affecte les résultats d’analyse.

3. Cyanuration

La cyanuration est une méthode de dosage indirecte de l’or. Elle consiste en une dissolution de l’or quand il est uniquement sous forme de grains libres ou attachés, donc accessible à une solution de cyanures dilués. Cette solution chargée en or dissout est ensuite analysée pour en déterminer la concentration.

4. Analyse minéralogique

L’analyse minéralogique du minerai d’or par observations microscopiques (microscope optique et électronique) et par micro-analyses élémentaires (microsonde électronique et ionique, ablation Laser couplé à l’ICP-MS) est primordiale pour comprendre sous qu’elle forme est présent l’or dans le minerai, contrairement aux analyses précédentes qui ne donnent que sa teneur total. Les observations microscopiques permettent de connaitre les différents statuts de l’or comme le montre l’imagerie en bas :

L’or libre est celui qui peut être récupéré par gravimétrie
L’or libre et attaché est celui qui peut être récupéré par cyanuration.
L’or inclus ne peut pas être récupéré par cyanuration, mais peut être récupéré par gravimétrie si sa taille est nettement supérieure à celle du minéral hôte
L’or réfractaire (ou invisible) est l’or qui est incorporé dans le réseau cristallin, et n’est pas observable en microscopie. Ce sont les micro-analyses élémentaires qui permettent de le détecter et le doser.

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Pourquoi un laboratoire minier ?

admin — Wed, 26 May 2021 09:33:29 +0000

I. Pourquoi un laboratoire minier ?

La principale caractéristique du secteur minier est son intensité capitalistique et son haut risque. C’est pour cela que l’optimisation, la maitrise des couts, l’innovation et la résilience ont toujours représenté les piliers des stratégies de développement minières. C’est aussi pour cela que la demande d’analyse sophistiquée, rapide, personnalisée et sans erreurs est devenue indispensable dans la vie d’une mine.

La fonction du laboratoire minier est fondamentale. En effet, le partenariat Mine/Laboratoire d’analyse commence dès la première phase d’exploration pour des prestations de service en analyses chimiques et minéralogiques pour l’estimation des réserves, ainsi que pour les études d’optimisation du procédé de traitement du minerai jusqu’à la réhabilitation des sites miniers après la fermeture de la mine. Pour répondre aux exigences variées de l’industrie minière, le laboratoire de prestation de service doit être capable de fournir des résultats rapides et fiables en manipulant un ensemble d’instruments d’analyse complexes.

Un laboratoire de prestation de service se spécialise principalement dans l’analyse des échantillons de roches et de ressources minérales durant toute la durée de vie d’une mine. Nonobstant, les exigences environnementales ont aussi poussé les laboratoires à développer des services de suivi de l’état environnemental des sites miniers, principalement du monitoring air, eau et sol.

II. Types de laboratoires miniers

Il existe principalement 3 types de laboratoires miniers.

1. Laboratoires Fixes

Les laboratoires fixes sont les plus répondus. Ce type est équipé de divers instruments d’analyse regroupés en quatre unités. D’abord l’unité de réception des échantillons et de préparation mécanique. Cette unité, d’une grande importance, veille à la bonne préparation des échantillons de façon à ce qu’ils soient représentatifs et non contaminés pour les mesures analytiques. La deuxième unité est destinée à la caractérisation physique et géotechnique des roches (Granulométrie, indice de plasticité, Proctor…). La troisième unité se charge de la caractérisation chimique en utilisant une variété d’instruments analytiques (Absorption atomique, XRF, C/S…). Le dernier bloque est celui de la caractérisation minéralogique en utilisant principalement la diffraction des rayons X, la microscopie optique et électronique, la minéralogie automatisée, et les micro-analyses par microsondes électronique et pas ablation Laser.

2. Installations mobiles

Ce type de laboratoire est sous forme de petites unités de préparation mécanique des échantillons et d’unités d’analyses simple ne nécessitant pas de grands appareils de mesures. Ce type est adapté à des zones éloignées ou le recrutement de personnels qualifiés est difficile ou bien quand les conditions climatiques sont sévères. Cela permet à la mine de réduire les couts d’analyses et de concentrer ses ressources et son capital sur son activité principale.

3. Systèmes automatisés spécialisés de laboratoire sur site

Ce type de laboratoire sur site est une nouvelle solution innovante pour les sites situés dans des zones éloignées est dont l’accès est difficile. Cette solution offre des avantages en termes d’efficacité, de cohérence et de sécurité. Toutefois le cout de l’analyse est élevé et ce type de solution est difficilement adapté au projet de petite et moyenne taille.

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