Etude des contraintes géologiques et minières et de leurs impacts sur les bilans

Le toit de la couche de phosphate

Il présente comme le mur, une allure ondulée et parfois érodée d’où engendrant une réduction de l’épaisseur de la couche phosphatée. Il se rencontre entre 27,8 m et 47,1 m de profondeur.
Ce toit correspond à des argiles bariolées aux couleurs rouge, verte, brune et ocre, très répandues dans le gisement. Ces argiles du toit de par leur caractère imperméable jouent le rôle protecteur de la couche minéralisée contre les phénomènes d’érosion, d’altération et d’infiltrations des eaux météoriques responsables de la ferrallitisation. Leur absence (M26, M27, M33, M50, M79, …) entraine de fortes teneurs en feral. La morphologie du toit de la couche phosphatée de Tobéne est marquée par des dépressions. (SLANKY et al, 1965) et (BOUJO, 1976) mettent en évidence des structures majeures soulignant l’allure irrégulière des argiles du toit : ondulations, contournements, structures de compressions, étirements et glissements y sont fréquents. Atger (1970) attribue à une altération continentale postérieure au dépôt l’irrégularité du toit de la couche. La figure 35 montre que les côtes importantes du toit se situent à l’Ouest, au NW, SW, au Nord et sur une petite portion à l’Est. Cependant le NE et le Centre présentent de faibles côtes traduisant des affaissements et l’absence les argiles bariolées dans certains sondages provoquant ainsi la ferrallitisation de la couche phosphatée par altération et infiltration des eaux météoriques du secteur d’étude (figure 37).

L’épaisseur de la couche de phosphate exploitable

Elle correspond à l’épaisseur totale de la couche de phosphate à laquelle on a soustrait toutes les anomalies de couche ; on l’appelle épaisseur utile de la couche phosphatée. Du fait de l’hétérogénéité du toit et du mur (remontées et affaissements, sièges d’accumulations de sables sous forme de lentilles, de chenaux et d’oxydes) et de l’abondance des anomalies de couche en certains endroits du gisement, cette puissance utile de la couche de phosphate est très irrégulière. Elle varie d’un minimum au niveau des zones d’affaissement à un maximum au niveau des zones d’élévation. Sur la période 2013-2016, l’épaisseur utile moyenne de la couche phosphatée du gisement de Tobéne est de 7.42 m. La figure 37 montre que les plus grandes puissances de la couche phosphatée sont localisées au Nord, Centre Nord et au NW et les plus faibles épaisseurs de la couche phosphatée se situent SW et au Sud.

Les contraintes lithologiques

Les faciès indurés et ferralitiques

Ces faciès d’induration sont représentés par des sables indurés, par un niveau silicoferrallitique dit feral, des grès gris ferrugineux et des cuirasses et les phosphates hors couche appelés lateritoides phosphatés du fait de leur forte concentration en feral. Ces faciès gênent énormément l’exploitation du phosphate de Tobène particulièrement dans le choix et le dimensionnement des engins d’excavation et la qualité du minerai qu’ils ont tendance à diminuer en le polluant lors de l’extraction. Les concentrations en Fe2O3 peuvent atteindre 8,35 % et celles de Al2O3 11,70 % dans le minerai. Les secteurs du panneau où il y a absence des argiles du toit sont favorables à de fortes concentrations de feral. Les travaux de (Seck, 1992) ont révélé que les taux de feral sont plus élevés dans le minerai extrait que dans le minerai in situ (résultats des analyses granulochimiques des carottes de sondages). Ce qui prouve donc lors de l’extraction, les produits d’altération polluent le minerai par des phénomènes de glissement et d’éboulement. Les faciès indurés ferralitiques sont reconnus pénalisants pour le traitement industriel et l’utilisation des phosphates bruts ou des produits issus de leur transformation (engrais, acide phosphoriques). En plus de provoquer une surconsommation d’acide sulfurique lors de la fabrication de l’acide phosphorique. Le développement de la férralitisation est un phénomène postérieur à la sédimentation phosphatée. La teneur moyenne en feral dans le concentré est de 3,26 %, légèrement supérieure à la limite fixée pour les concentrés de phosphate commercialisables (feral < 3 %).

Le faciès siliceux

Le minerai de phosphate du gisement de Tobène est associé à des niveaux siliceux sous forme de silex (bancs et rognons de silex) et de sable phosphaté. Ce dernier se présente sous forme d’inclusions (poches) dans la couche phosphatée et leur mise en place s’est faite par des fracturations se produisant en même temps que se forme le fossé d’effondrement associé aux mouvements tectoniques et activités volcaniques dans la presqu’île du Cap vert (Atger, 1970).
Ces sables de couche polluent le minerai de phosphate rendant ainsi couteux sa valorisation.
En effet, leur élimination nécessite des réactifs à coût élevé pour l’usine de traitement.

Le faciès argileux

Le toit ainsi que le mur de la couche phosphatée de Tobène sont constitués par des argiles. En plus d’être ceinturé par deux couches argileuses, la formation à phosphate de chaux de Tobène contient de fines intercalations de lits d’argiles constituées de montmorillonite. Les impuretés d’argiles ont une influence marquée sur l’efficience de l’exploitation du phosphate de Tobène. En effet au niveau de la station de débourbage, la libération des grains de phosphate argileux colmatés sur les blocs stériles est parfois difficile si la pression du dispositif hydraulique d’abattage du minerai (lances à eau et pissettes). Ceci est dû au caractère collant des argiles en présence d’eau. Ce faciès argileux peut néanmoins contenir des concentrations non négligeables en P2O5 (jusqu’à 20 %) mais du fait de la granulométrie très fine des argiles (< 0.2 μm), une bonne partie de cette teneur en P2O5 est perdue dans les schlamms (grains de taille inférieure à 40 μm).

Le faciès calcareux

Le calcaire, roche sédimentaire composée majoritairement de carbonate de calcium (CaCO3) est présente dans la série phosphatée de Tobène. Ce faciès se présente à Tobène sous forme de bancs de calcaire massif, de marno-calcaire et de calcaire phosphaté. La calcite du gisement de Taïba se présente sous forme libre et dans l’endogangue. La fréquence de sédiment calciteux est néfaste pour l’exploitation du phosphate. Les phosphates à gangue carbonatée sont difficiles à valoriser par flottation. En effet, les similitudes entre leurs propriétés physicochimiques superficielles entre les carbonates de la gangue (calcite) et l’apatite entraînent des réponses similaires face aux collecteurs pendant la flottation, rendant ainsi leur séparation difficile. Le rapport CaO/P2O5 qui permet de juger de la calcicité du minerai ne doit pas dépasser 1,45. Sinon le minerai est qualifié de calciteux. Sur la période 2013-2016, la valeur moyenne du rapport K (CaO/P2O5) dans le concentré est de 1,41, donc inférieure à la valeur limite.

DEFINITION ET CARACTERISATION DES CONTRAINTES MINIERES

Définition des contraintes minières

En plus des contraintes géologiques, l’exploitation du gisement de Tobène fait également face à des contraintes d’ordre minier qui correspondent aux pertes en quantité et en qualité notées depuis l’extraction du minerai jusqu’à l’obtention du concentré marchand.

Caractérisation des différentes contraintes minières

La nappe phréatique

A Tobène, le tiers inférieur de la couche phosphatée est immergé dans l’eau. Ceci rend la sélection de la couche phosphatée lors de l’extraction très difficile. On définit ainsi un taux récupération de la couche phosphatée exploitable qui est d’autant plus élevé que la nappe est bien rabattue. En outre cette eau contenue dans le minerai engendre un poids non négligeable qui peut être nuisible au tonnage et peut entrainer des pertes par éboulement lors de son transport. Ainsi, pour pouvoir exploiter le gisement, les ICS sont obligés de procéder à un dénoyage. Pour cela, ils effectuent un rabattement du niveau de la nappe par différentes méthodes de dénoyage (batterie de forages, pompes de surface). L’amélioration de ces procédés de dénoyage est plus que nécessaire pour éviter au mieux les pertes liées à la présence de la nappe phréatique lors de l’extraction et du transport.

Les stocks tampon-reprises du phosphate

Les ICS disposent d’aires de stockage pour le gerbage du phosphate lorsque les stations de prétraitement sont en arrêt (arrêt technique, arrêt d’entretien périodique, arrêt par manque d’eau…) ou lorsque le minerai est trop mouillé. Dans les aires de stockage, le minerai mouillé est séché au soleil et il est utilisé comme réserve en cas de rupture de production ou envoyé aux stations de prétraitement pour panacher le tout-venant humide qui pose des difficultés au prétraitement. Ces stockages-reprises ne sont pas sans conséquences car lors de la reprise, une quantité de phosphate est laissée sur place entrainant des pertes de minerai sinon une contamination du minerai est notée au niveau de ces aires stockage qui peut être causée par la couche de base lors de la reprise.

Les pertes au moment du transport

A Tobène le transport du minerai est assuré par des camions de 100 à 150 tonnes (dumpers) jusqu’à la station de scalpage ou vers les aires de stockage. Au moment du transport du minerai, des pertes non négligeables dus à la chute du phosphate. Ceci est surtout dû au mauvais état des pistes, aux camions trop chargés et à leur allure. Des pistes bien tracées et bien construites ont un effet positif sur la productivité, car elles autorisent des vitesses de circulation plus élevées, réduisent les temps d’arrêt nécessaires pour la maintenance et la réparation des véhicules et occasionnent moins de fatigue au volant et une réduction de la chute du minerai lors du transport. Un bon entretien des pistes de circulation réduit les coûts d’exploitation et de réparation ainsi que la consommation de carburant et augmente la durée de vie des pneus.

Les pertes dues au phosphate mouillé

Le phosphate mouillé chargé dans les camions entraine des pertes dues au colmatage du minerai dans les bennes, les camions, les godets, les pelles et le trémis. Il est démontré que la teneur en eau qui pose le plus de problème de colmatage est entre 15 et 20 %. De plus le minerai trop mouillé entraine des difficultés de prétraitement à la station de scalpage d’où la nécessite de bien rabattre la nappe pour charger le minerai le plus sec possible ou à défaut le prémanier c’est-à-dire le stocker sous le soleil pendant quelques heures voire quelques jours pour le séchage. La conséquence du phosphate mouillé ou trop mouillé est son déversement sur les pistes lors du transport et le non remplissage des camions.

Les pertes au niveau de la station de débourbage

La station de débourbage, chargée d’éliminer les éléments stériles de taille supérieure à 30 mm (silex, calcaires, grés, minerai induré) est équipée de trois cribles et d’un débourbeur. Chacun des trois cribles est muni de robinets (pissettes) à jet d’eau puissant (10 à 20 bars) permettant de récupérer les particules phosphatées colmatées sur les blocs stériles. Le minerai de phosphate très argileux cause beaucoup de problèmes au niveau du débourbage car il faudra une forte pression d’eau pour libérer le phosphate colmaté sur les blocs stériles. Si la pression d’eau n’est pas suffisante, le phosphate reste colmaté sur les blocs, ce qui engendre des pertes marquées.

CONCLUSION

L’exploitation du phosphate de Tobène rencontre également des contraintes d’ordre minier. En effet des pertes sont notées lors du transport, au niveau des zones de stockage et lors des opérations de valorisation comme au niveau des stations de débourbage et de flottation où des pertes de minerai sont notées. Une meilleure conduite doit être adoptée à tout niveau de l’exploitation, de l’extraction au stade ultime de la valorisation pour minimiser au maximum les pertes de minerai.