Bilan matière et simulation de procédés pour la gestion de l’eau dans le traitement des minerais

L’eau est omniprésente dans une usine de traitement de minerais. Elle transporte des matières solides, sert de milieu aux réactions chimiques et quitte le site sous forme de produits, de résidus et d’effluents. Pour la gérer, une usine doit tout d’abord disposer d’un bilan hydrique fiable. La réconciliation de données transforme les mesures brutes en un ensemble cohérent de débits, sur lequel la simulation vient ensuite tester de nouveaux scénarios. Cet article, présenté par Étienne Braak lors du SIM 2026 (Congrès français de la Société des industries minières, à Châlons-en-Champagne), illustre cette démarche à partir de cas concrets d’usines.

Points clés

• La gestion de l’eau nécessite un bilan eau fiable.
• Le bilan observé reflète le fonctionnement actuel de l’usine. La réconciliation de données permet d’assurer la cohérence des chiffres relatifs à l’usine.
• Le bilan prévisionnel est issu d’une simulation. Il permet de tester de nouvelles configurations, telles qu’une augmentation du recyclage, avant toute modification sur site.
• Ensemble, ces deux bilans établissent un lien entre les données brutes de l’usine et les décisions opérationnelles et stratégiques.

Pourquoi la gestion de l’eau est importante dans le traitement des minerais

Le secteur minier et métallurgique dépend fortement de l’eau pour ses activités. Les procédés ne peuvent fonctionner sans eau. L’eau achemine le minerai d’une étape à l’autre, et c’est dans ce milieu que se déroulent la flottation, la lixiviation et les réactions des réactifs.

Les usines ont également besoin de quantités d’eau de plus en plus importantes. À mesure que la teneur des minerais diminue, les usines traitent davantage de tonnes de minerai pour produire la même quantité de métal. Plus de tonnes signifie davantage d’eau.

L’eau douce n’étant pas toujours disponible, les usines recyclent leurs eaux de traitement. Ce recyclage a une incidence sur les performances des procédés. Les substances dissoutes et les réactifs résiduels s’accumulent, ce qui peut modifier les résultats de la flottation.

De plus, trois types de contraintes pèsent sur l’usine :

Cadres du bilan eau

Un bilan eau n’est pas demandé de la même manière partout. Une équipe d’usine s’en sert pour gérer le circuit, une entreprise l’utilise pour comparer ses sites, et les investisseurs le consultent dans les rapports de développement durable. Chacune de ces parties prenantes travaille selon son propre cadre de référence, et chaque cadre a son propre périmètre, son niveau de détail et sa fréquence. Tous ces cadres ont un point commun : ils reposent sur un bilan eau. Le tableau présente les principaux éléments, niveau par niveau.

Logiciel de simulation de procédés USIM PAC
Schéma de procédé de gestion de l’eau projet ITERAMS

2. Modélisation de l’eau dans un logiciel de simulation de procédés tel que USIM PAC

Un simulateur traite l’eau sur quatre volets :

• Les modèles de séparation solide/liquide pilotent les quantités d’eau
• Les modèles de traitement de l’eau pilotent la qualité de l’eau
• Le circuit suit l’évolution de la qualité de l’eau d’une étape à l’autre
• Les modèles de procédés établissent un lien entre la qualité de l’eau et les performances des procédés

Le dernier point est le plus difficile. Il répond à la question que les usines se posent le plus : que se passe-t-il sur la récupération si l’on recycle davantage d’eau ? Ce point sera présenté au travers de deux études de simulation : la première avec une boucle longue où l’eau de procédé est traitée avant de revenir à l’usine, la seconde, une boucle courte, où l’eau revient directement après la séparation solide/liquide.

Bilan matière et simulation de procédés : l’apport de ces outils à la gestion de l’eau

Le bilan matière rend compte de l’état de l’usine à un moment donné. Il s’agit là du bilan observé. La simulation de procédés va plus loin et permet de tester de nouvelles configurations. Il s’agit là du bilan prédictif.

Utilisés ensemble, ils :

• Collecter des données sur les usines et les rendre exploitables pour la prise de décision
• Donnent une base solide pour le suivi des opérations
• Ouvrent des opportunités d’optimisation
• Améliorent la gestion des risques, pour les stocks et pour les changements planifiés des conditions d’exploitation

Ces deux outils établissent un lien entre les données brutes issues des usines et les décisions qui en découlent, tant au quotidien qu’au niveau stratégique. Les données sont regroupées en un seul et même endroit, ce qui facilite leur utilisation. Les opérations reposent ainsi sur une base solide pour le suivi, et de nouvelles possibilités d’optimisation apparaissent.

Cet article présente des études de cas issues d’usines réelles ainsi que les enseignements que nous en avons tirés. Il aborde également l’association de la simulation à l’analyse du cycle de vie (ACV), dans le cadre du projet Hydroshift.

Auteurs

• Étienne Braak, docteur en sciences. – CASPEO
• Stéphane Brochot, PhD. – CASPEO
• Marie-Véronique Durance – CASPEO

Étienne Braak présentera les méthodes et outils de CASPEO en matière de gestion de l’eau lors du SIM 2026. Le congrès SIM 2026, congrès -salon annuel de la Société de l’Industrie Minérale, est consacré à l’eau : « L’eau : ressource essentielle et enjeux stratégiques ». Il se tiendra du 6 au 9 octobre 2026 au Capitole, à Châlons-en-Champagne. La communication s’intitule : « Bilan et simulation : des outils pour la gestion intégrée de l’eau dans l’industrie minière ».