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Stratigraphie des couches exploitées
Dans ce gisement en exploitation, les dunes de sables Quaternaire montrent dans l’ensemble un profil litho-stratigraphique caractérisé du bas vers le haut par la succession suivante :
Les sables littoraux : ce sont les sables des dunes vives ou dunes blanches issues de la remobilisation du sable de plage par la dynamique éolienne. Leur cordon est continu tout le long du littoral nord et mesure environ de 2km de large (ROGER J., BANTON O., BARUSSEAU J.P., CASTAIGNE P., COMTE J-C., DUVAIL C., NEHLIG P., NOËL B.J., SERRANO O., TRAVI Y. 2009d). Ces sables de grains fins à grossiers contiennent dans certains endroits des débris de coquille, des faciès tourbeux et des vases. La nappe phréatique se trouve à environ 4m à partir de l’horizon supérieur. Ces sables sont faiblement minéralisés avec une teneur en minéraux lourds inférieur à 0,7% (Grande Cote Opération, 2011).
Les sables continentaux : ce sont les sables des dunes rouges mis en place durant le Pléistocène supérieur. Ces dunes orientées NNE – SSW s’étendent longitudinalement le long de la côte atlantique nord indiquant la direction des vents dominants lors de leur formation (ROGER J., BANTON O., BARUSSEAU J.P., CASTAIGNE P., COMTE J-C., DUVAIL C., NEHLIG P., NOËL B.J., SERRANO O., TRAVI Y. 2009d). Ces sables sont plus présents dans la partie Est non exploitée du permis notamment dans les Niayes. Cependant des reliques de couches de sables apparaissent souvent dans la zone d’exploitation prédéfinie. Ces sables sont faiblement minéralisés avec une teneur en minéraux lourds inférieur à 1% (Grande Cote Opération, 2011).
Les sables éoliens : ce sont les sables des dunes jaunes ou dunes semi-fixées qui s’étendent le long de la côte nord. Leur mise en place est liée au remaniement du sable de plage par les vents tels que les alizés maritimes sur des distances faibles d’un maximum de 2km, ce qui explique la faible éolisation des grains de quartz (ROGER J., BANTON O., BARUSSEAU J.P., CASTAIGNE P., COMTE J-C., DUVAIL C., NEHLIG P., NOËL B.J., SERRANO O., TRAVI Y. 2009d). Ces sables sont fortement minéralisés avec une teneur en minéraux lourds d’environ 2% (Grande Cote Opération, 2011).
En dehors de ces trois unités géologiques majeures, quelques niveaux lenticulaires de tourbes sont parfois signalés dans les sables littoraux blancs. Cette tourbe constitue un bon marqueur des dépressions actuelles ou anciennes aujourd’hui enfouies sous les dunes de sables (in DIEYE A, 2015).
Les minéraux lourds
Les minéraux lourds sont définis comme étant les minéraux ayant une densité supérieure à 2,87. Ils se distinguent des minéraux légers tels que le quartz, les feldspaths, les micas par la séparation par les liqueurs denses dont la plus couramment employée est le bromoforme (d = 2,87). Dans ce contexte du gisement de la Grande Cote, les principaux minéraux lourds d’importance économique contenus dans les sables sont le zircon, l’ilménite et ses produits d’altération (pseudorutile et anatase), le rutile et le leucoxène. Ces minéraux lourds sont en association avec ceux qui ne sont pas économiquement exploitables dans cette mine tels que le NW SE grenat, le kyanite (disthène), la staurolite, les amphiboles, la magnétite, la chromite et la goethite.
L’usine de concentration humide (WCP)
L’objectif principal de l’usine de concentration humide (WCP) est de produire un concentré de minéraux lourds à la spécification requise par les procédés en aval à l’usine de séparation des minéraux lourds (MSP). Ceci est obtenu par concentration des minéraux lourds au moyen d’un circuit concentrateur en spirales à cinq étages. Le concentré de minéraux lourds provenant du circuit des spirales est transféré par des pipelines vers des zones de dépôts prédéfinis. Le sable provenant du circuit des spirales est stocké dans le module de densification des rejets (TDM) puis déposé derrière le WCP afin de réhabiliter la zone exploitée .
La pulpe fournie par la drague est distribuée dans deux trommels situés en parallèle. Dans les trommels, les éléments de taille supérieure à 3mm sont retenus par le tamis puis déversé dans l’étang. Les restes de pulpe (contenant des éléments inférieurs ou égaux à 3mm) passant par le tamis sont déversés directement dans deux bassins en cyclone puis pompés vers le bassin de stockage. Une portion de l’excès d’eau du cyclone retourne dans l’étang, une autre portion séparée est utilisée dans le bassin de stockage pour la dilatation, le contrôle de densité et l’eau de fluidisation. La pulpe est ensuite pompée du bassin de stockage vers le concentrateur par spirales. Dans ce dernier, la pulpe suit cinq étapes de concentration des minéraux lourds qui sont : les spirales rugueuses, les spirales des mixtes, les spirales de lavage, les spirales de relavage et les spirales de finition.
La séparation par spirales est basée sur les effets combinés de la gravité, la force centrifuge, la friction et la sédimentation entravée sur les particules. La pulpe circule dans un chenal décrivant une hélice. Les grains les plus lourds et les plus fins restent au voisinage de l’axe central (zone de plus faible vitesse) tandis que les légers et les plus gros sont centrifugés dans la zone des fortes vitesses d’écoulement. Les orifices récupérateurs des lourds sont situés au point bas de la section transversale. La teneur en lourds des produits extraits décroit au fur et à mesure de la descente sur le spirale, les stériles étant recueillis à la base (Houot, Joussemet, 1991).
L’usine de séparation des minéraux lourds (MSP)
Arrivé à ce stade, le concentré des minéraux lourds subit d’abord une séparation par voie humide suivie d’une séparation par voie sèche.
L’usine de séparation par voie humide : Dans cette usine, le concentré est d’abord soumis à un champ magnétique faible pour séparer les minéraux magnétiques et non magnétiques. Les produits magnétiques sont riches en ilménite et les produits non magnétiques en zircon, rutile et leucoxène. Les produits non magnétiques subissent une séparation gravitaire d’abord par spirales (85 à 95% de minéraux lourds) ensuite par tables à secousses (supérieur à 95% de minéraux lourds) afin de minimiser la teneur en gangue dans le concentré. Ces spirales produisent un concentré, un mixte et un stérile.
Le produit concentré contient en majorité de l’ilménite, du zircon, du leucoxène, du rutile et une faible partie de kyanite, de staurolite, de monazite et de quartz. Le produit mixte contient du leucoxène standard et du kyanite. Le stérile contient en majorité du quartz (98%), du kyanite (50%) et du staurolite (50%). Les tables à secousses permettent d’obtenir trois types de produits appelés concentré 1, concentré 2 et concentré 3. Les concentrés 1 et 2 sont plus riches en zircon que le concentré 3.
L’usine de séparation par voie sèche : Arrivés dans cette usine, les produits magnétiques et non magnétiques sont d’abord séchés dans des fours à hautes températures puis conduits parallèlement à des circuits de séparation électrostatique et magnétique .
Le circuit électrostatique sépare dans les produits magnétiques les minéraux conducteurs (ilménite) et non conducteurs (quartz, zircon et staurolite). Les conducteurs soumis ensuite dans un fort champ magnétique donnent deux types d’ilménites : ilménite 1 (58% TiO2) et ilménite 2 (54% TiO2).
Pour les produits non magnétiques, la séparation électrostatique permet d’obtenir des produits conducteurs riches en rutile et leucoxéne et des produits non conducteurs riches en zircon. Etant donné que le rutile est conducteur et non magnétique, un champ magnétique permet de le séparer du leucoxéne. Et les non conducteurs traversent encore un champ magnétique qui sépare le zircon de ses impuretés magnétiques (staurolite et monazite). Une dernière séparation magnétique permet d’obtenir la première qualité de zircon (contenant moins de 10% TiO2) et la qualité standard.
Hypothèses de conception du processus de dragage à GCO SA
Le gisement étant dans un contexte géologique de sables et où la nappe est moins profonde, la technique de dragage serait l’exploitation la mieux adaptée pour produire une quantité importante de sables dans les délais. A partir des conditions géologiques du terrain, sont définies les conditions et moyens d’exploitation en fonction de la productivité souhaitée. En effet, la conception de la drague ainsi que le processus de dragage sont basés sur plusieurs hypothèses que sont : Le sable minéralisé étant meuble s’écroule par gravité sur une pente sous l’action du désagrégateur de la drague ;
Le désagrégateur est capable d’ameublir le sable littoral de base plus ou moins cohésif ainsi que la tourbe;
Les dimensions du désagrégateur et de la pompe de dragage sont susceptibles de fournir la productivité espérée.
Cependant toutes ces hypothèses ne sont pas en parfaite conformité avec la réalité du terrain. En outre, l’expérience a montré que dans certaines zones de tourbes ou sables littoraux, la productivité est réduite par la contre-performance des paramètres d’exploitation. A cela s’ajoute les trajectoires différentes du chemin de dragage qui pourraient impacter aussi la productivité.
Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : CADRE GENERAL ET IDENTIFICATION DES FACTEURS DE RESTRICTION
Chapitre 1 : Cadre général
1-1. Présentation sommaire de Grande Cote Opération
1-1-1. Présentation du projet
1-1-2. Présentation géographique du permis
1-2. Géologie du gisement
1-2-1. Stratigraphie des couches exploitées
1-2-2. Les minéraux lourds
1-2-3. Caractéristiques géotechniques
1-4. Processus d’exploitation à GCO SA
1-4-1. Le dragage
1-4-2. L’usine de concentration humide (WCP)
1-4-3. L’usine de séparation des minéraux lourds (MSP)
Chapitre 2 : Identification des facteurs de restriction
2-1. Hypothèses de conception du processus de dragage à GCO SA
2-2. Techniques d’investigation
2-2-1. Approche et moyens
2-2-1-1. Exploitation du block model
2-2-1-2. Collecte d’informations sur site
2-2-1-3. Exploitation de la base données des rapports mensuels
2-3. Les facteurs de restriction identifiés
2-3-1. Les facteurs de restriction liés à la géologie
2-3-2. Les facteurs de restriction liés à la géométrie des passes minières
2-3-3. Les facteurs de restriction liés aux paramètres opérationnels
2-3-4. Les facteurs de restriction liés aux paramètres structurels
2-3-5. Synthèse
DEUXIEME PARTIE : ANALYSE ET MODELISATION DES FACTEURS DE RESTRICTION
Chapitre 1 : Etude statistique générale des facteurs de restriction
1-1. Présentation des données
1-1-1. Les données d’exploitation de surface 10x10m²
1-1-2. Les données instantanées de cadence d’exploitation
1-1-3. Les données d’exploitation journalière
1-2. Traitement et analyse mono et bi-variables des données
1-2-1. Les données d’exploitation de surface 10x10m²
1-2-2. Les données instantanées de cadence d’exploitation
1-2-3. Les données d’exploitation journalière
Chapitre 2 : Etude multi variable des facteurs de restriction
2-1. Analyse multi variable des données
2-1-1. L’ACP des données d’exploitation des surfaces 10x10m²
2-1-2. L’ACP des données instantanées de cadence d’exploitation
2-1-3. L’ACP des données d’exploitation journalière
2-2. Modélisation des facteurs de restriction
2-2-1. Modèle général du débit journalier
2-2-2. Relation entre vitesse drague et largeur de l’étang
2-2-3. L’impact de la géologie sur la durée de restriction des équipements
2-2-4. Le modèle géologique du débit journalier
2-2-5. Relation entre la variation géométrique et l’automatisation de la drague
TROISIEME PARTIE : PREVISIONS DE LA PRODUCTIVITE SUR LA PASSE MINIERE 2018 ET SOLUTIONS SUR LES DONNEES PREVISIONNELLES
Chapitre 1 : Prévisions de la productivité sur la passe minière 2018
1-1. Prévision du débit par la géologie
1-1-1. Objectif
1-1-2. Méthode
1-1-3. Résultats
1-2. Prévision du débit du mode Mining Face (MF) par la géométrie
1-2-1. Objectif
1-2-2. Méthode
1-2-3. Résultats
Chapitre 2 : Solutions sur les données prévisionnelles
2-1. Sur les données géologiques
2-2. Sur les données géométriques
2-3. Largeur adéquate de l’étang pour un avancement journalier normal de la drague
CONCLUSION GENERALE
Recommandations
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
