Trois bases se disputent le même travail dans un circuit cobalt du Copperbelt : remonter le pH d'une solution sulfatée pour que le cobalt précipite sous forme d'hydroxyde. La chaux est la moins chère à la tonne, la soude caustique la plus réactive, l'oxyde de magnésium donne le produit le plus propre. Le bon choix dépend de la qualité que votre acheteur paie, de ce que vos filtres supportent et de ce que vous pouvez faire livrer sur site de façon fiable. Cette note compare les trois sur les critères qui comptent pour un métallurgiste et un responsable achats.
Ce que demande la chimie
L'hydroxyde de cobalt précipite dans une fenêtre de pH étroite, typiquement 8 à 9 [1]. En dessous, la récupération est incomplète ; au-dessus, le manganèse, le magnésium et le cuivre résiduel suivent le cobalt dans le solide et diluent la teneur. Le réactif idéal remonte donc le pH régulièrement, sans dépassement local au point d'addition, et n'apporte rien qui finisse dans le produit. Aucune base ne fait tout cela seule, c'est pourquoi les usines en combinent souvent deux.
La chaux : la moins chère, mais elle apporte du calcium
La chaux vive (CaO) et la chaux éteinte (Ca(OH)2) sont la base économique de la précipitation des hydroxydes et sont produites dans la région. Leur inconvénient est bien documenté : la chaux introduit des quantités variables de calcium dans le circuit, qui précipite avec le sulfate sous forme de gypse ou de bassanite et se retrouve mélangé à l'hydroxyde métallique [2]. Résultat : un produit de moindre qualité, plus de solides à filtrer et plus de résidus à stocker. La chaux est le choix naturel pour l'étape amont d'élimination du fer et de l'aluminium, où la qualité du produit n'importe pas, et pour les usines qui vendent un intermédiaire de basse teneur.
La soude caustique : précise, dangereuse et chère
L'hydroxyde de sodium se dissout instantanément et ne laisse aucun sous-produit solide ; il donne donc un précipité sans calcium et sert souvent à l'ajustement final du pH [2]. Il a deux coûts. Le premier est le prix du réactif lui-même, importé et vendu en vrac avec une prime en RDC. Le second est le contrôle du procédé : la soude crée des pics de pH brutaux au point d'addition, qui co-précipitent fer, aluminium et manganèse et obligent les opérateurs à corriger à l'acide [1][3]. C'est aussi un liquide dangereux qui exige une manipulation formée, un stockage résistant à la corrosion et une chaîne d'autorisations pour le transport routier.
L'oxyde de magnésium : le standard régional pour l'hydroxyde commercialisable
L'oxyde de magnésium est un solide faiblement alcalin qui s'hydrate lentement en hydroxyde de magnésium dans l'eau. Cette libération lente est exactement ce dont le circuit cobalt a besoin : le pH monte sans pic, la co-précipitation d'impuretés est moindre et le précipité décante et filtre mieux qu'avec la soude [1][3]. Dans un essai industriel documenté, remplacer 1 000 gallons par mois de soude à 50 % par 750 gallons d'une suspension d'hydroxyde de magnésium a fait économiser environ 1 400 $ par mois, et un surdosage de douze fois du réactif magnésien a maintenu le pH sous 9, là où un surdosage équivalent de soude aurait exigé une neutralisation à l'acide sulfurique [3]. Ruashi et Chemaf produisent tous deux leur hydroxyde de cobalt par précipitation au MgO, et une étude de 2022 sur le minerai de Ruashi a utilisé du MgO puis de la soude pour l'ajustement final à pH 8,2 [4][5].
Le MgO n'est pas sans défauts. Sa réactivité dépend de sa calcination : une qualité surcuite, peu active, s'hydrate trop lentement et étire la précipitation ; la spécification sur laquelle vous achetez compte donc autant que le prix. Une partie du magnésium passe dans le produit, et les acheteurs d'hydroxyde de cobalt lui fixent une limite. Le réactif est importé : délais et aléas de corridor s'appliquent.
Face à face
| Critère | Chaux (CaO / Ca(OH)2) | Soude caustique (NaOH) | Oxyde de magnésium (MgO) |
|---|---|---|---|
| Coût du réactif | Le plus bas, offre régionale | Le plus élevé, liquide ou paillettes importés | Intermédiaire, solide importé |
| Contrôle du pH | Grossier, formation de gypse | Très rapide, pics locaux | Progressif, auto-tamponné |
| Impureté dans le produit | Calcium, gypse | Sodium négligeable | Un peu de magnésium |
| Filtration et résidus | Charge solide la plus forte | Peu de solides, précipité fin | Solides denses, bonne décantation |
| Manutention | Poussiéreux, extinction exothermique | Liquide corrosif dangereux | Solide non dangereux |
| Usage typique | Élimination Fe/Al, produit basse teneur | Ajustement du pH, circuits sans calcium | Hydroxyde de cobalt commercialisable |
Une règle pratique
La plupart des opérations du Copperbelt finissent avec de la chaux pour l'élimination des impuretés, du MgO comme précipitant principal du cobalt et de la soude en petites quantités pour l'ajustement. La répartition des tonnages suit ensuite votre rapport fer/cobalt et les limites en calcium et magnésium de votre acheteur. Avant de changer de réactif, faites la précipitation sur votre propre solution avec la qualité exacte que vous comptez acheter : l'activité du MgO et la teneur en CaO disponible de la chaux varient d'une origine à l'autre, et une tonne moins chère qui demande 30 % de dosage en plus n'est pas moins chère.
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- Application of magnesium oxide in cobalt precipitation agent, Magnesium King, 2024.
- Selective precipitation of nickel and cobalt (US6409979B1), Google Patents, 2002.
- Replacing caustic soda with magnesium hydroxide for metal ion precipitation, Calix, 2023.
- Sole K.C., Tinkler O.S. — Copper solvent extraction: status, operating practices, and challenges in the African Copperbelt, Journal of the SAIMM, vol. 116 n°6, 2016.
- Geometallurgy of cobalt black ores in the Katanga Copperbelt (Ruashi Cu-Co deposit): a new proposal for enhancing cobalt recovery, Minerals (MDPI), vol. 12 n°3, 2022.
Les chiffres cités sont ceux publiés par les sources listées ci-dessus à la date de rédaction ; ils varient selon les sites et dans le temps. Cet article est une information générale, pas un conseil de procédé ni un avis juridique.
