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. Elle transporte les solides, est le siège de réactions chimiques et quitte le site dans les produits, les résidus et les effluents. Bien la gérer exige avant tout une chose : des chiffres fiables. USIM PAC établit un bilan hydrique cohérent de l’usine à partir des données mesurées, puis l’utilise pour simuler des scénarios d’utilisation et de recyclage de l’eau. Un article présenté au congrès français de la Société de l’Industrie Minérale (SIM) 2026, à Châlons-en-Champagne (France).

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

Les procédés ne peuvent pas fonctionner sans eau. L’eau transporte le minerai d’une étape à l’autre, et c’est le milieu dans lequel se déroulent la flottation, la lixiviation et les réactions des réactifs.

La demande en eau suit une chaîne simple. À mesure que les teneurs du minerai diminuent, les usines traitent davantage de tonnes de minerai pour produire la même quantité de métal. Plus de tonnes signifie plus d’eau. Pour limiter les prélèvements d’eau douce, les usines recyclent leur eau de procédé. Le recyclage a un effet sur les performances du procédé. Les espèces dissoutes et les réactifs résiduels s’accumulent, et les résultats de flottation peuvent changer.

Trois types de contraintes pèsent sur l’usine :

Cadres de bilan hydrique

Un bilan hydrique est requis à plusieurs niveaux, chacun avec son propre cadre. Le périmètre, le niveau de détail et la fréquence diffèrent d’un niveau à l’autre. Tous ces cadres ont un point commun : ils reposent sur un bilan matière.

Du bilan matière au bilan hydrique

La comptabilité de l’eau est le suivi systématique de toute l’eau entrant, circulant et sortant d’un site. Elle couvre la quantité et la qualité. Elle est la base de la déclaration, de l’optimisation et du dialogue avec les parties prenantes.

Le bilan matière est ce qui rend la comptabilité de l’eau fiable. Il sert au reporting, mais surtout au pilotage de l’usine, puisqu’il donne une vision cohérente de tous les flux. À chaque nœud du schéma de procédé, les entrées sont égales aux sorties plus toute variation de stock. C’est vrai pour les solides, pour chaque minéral, pour chaque élément, et pour l’eau.

Les données brutes de l’usine ne ferment jamais le bilan. La réconciliation de données corrige chaque mesure dans la limite de son incertitude, et les mesures les moins fiables sont celles qui sont le plus corrigées. Elle estime aussi les flux qui ne sont pas mesurés. On obtient ainsi un jeu unique de flux cohérent.

À noter : l’algorithme de réconciliation de CASPEO est disponible dans les logiciels BILCO et USIM PAC.

Le même principe s’applique à l’eau. Cependant, les bilans hydriques soulèvent des difficultés que les bilans de solides rencontrent rarement. L’article explore les raisons, à partir d’un cas réel d’usine.

Néanmoins, pour un reporting hydrique à l’échelle du site, un bilan quantitatif sur un schéma de procédé simplifié suffit. Un bilan sur un schéma détaillé nécessite davantage d’hypothèses : c’est là que la simulation prend le relais.

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

Modéliser l’eau dans un logiciel de simulation de procédés

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 relient la qualité de l’eau aux performances du procédé.

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 : ce que les outils apportent

Le bilan matière donne l’état observé. La simulation explore de nouvelles configurations.

Utilisés ensemble, ils :

• Rassemblent les données de l’usine et les rendent exploitables
• 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

CASPEO au congrès SIM 2026

Etienne Braak présentera les méthodes et outils de CASPEO pour la comptabilité et la simulation de l’eau au SIM 2026. Le congrès SIM 2026, le congrès-exposition annuel de la Société de l’Industrie Minérale, la société française de l’industrie minérale, est dédié à l’eau : « L’eau : ressource essentielle et enjeux stratégiques ». Il aura lieu du 6 au 9 octobre 2026 au Capitole, Châlons-en-Champagne.

L’article d’Etienne est intitulé « Évaluation et simulation : outils pour une gestion intégrée de l’eau dans l’industrie minière ». La présentation montrera comment un bilan matière permet d’établir une comptabilité de l’eau robuste et de rendre fiables les chiffres de consommation publiés, et comment il calibre également les simulateurs pour tester des scénarios de recyclage et de traitement des effluents, au lieu d’essais coûteux en usine. La conférence présentera les défis de mise en œuvre et les résultats d’études de cas de recherche.