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 :
Contraintes de prélèvement
Le prélèvement d’eau est limité par la loi et par ce que les collectivités locales sont disposées à accepter
Contraintes de sécurité
L’eau stockée dans les installations de résidus miniers doit être maintenue sous contrôle
Contraintes environnementales
Les rejets doivent respecter les limites de volume et de qualité
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.
Gestion de l’eau du site
Suivi interne ; Global Industry Standard on Tailings Management (GISTM)
Exploiter le site, sécuriser les installations de stockage de résidus
Gestion de l’eau de l’entreprise
Minerals Council of Australia Water Accounting Framework (WAF) ; ICMM water reporting guidance
Déclarer les entrées, sorties et le recyclage de l’eau de manière cohérente
Durabilité de l’entreprise
Carbon Disclosure Project (CDP) ; Global Reporting Initiative (GRI)
Publier les performances liées à l’eau à destination des investisseurs et des parties prenantes
Usine ou opération unitaire
Études d’ingénierie des procédés
Optimiser un circuit ou un équipement
Du bilan matière au bilan hydrique
La comptabilité de l’eau consiste à suivre chaque litre qui entre sur un site, qui y circule et qui en sort, en tenant compte de sa qualité. Les sites en ont besoin pour établir leurs rapports, communiquer avec les parties prenantes et assurer le fonctionnement de l’usine. Pour être fiable, ce système doit s’appuyer sur un bilan hydrique.
Le principe est le même que pour un bilan matière des solides. À chaque nœud du schéma de traitement, ce qui entre sort, à quelques variations de stock près. Cela s’applique à chaque minéral, à chaque élément et à chaque volume d’eau.
La difficulté réside dans les données. Les mesures effectuées dans l’usine ne concordent jamais, ce qui empêche de boucler le bilan. La réconciliation de données permet de remédier à ce problème en corrigeant chaque valeur dans les limites de son incertitude, les corrections les plus importantes portant sur les mesures les moins fiables. Il permet également d’estimer les débits qui ne sont pas mesurés.
Cependant, les bilans hydriques posent des difficultés que les bilans matière rencontrent rarement. Cet article examine les raisons de ce phénomène à partir d’un cas concret d’usine.
Toutefois, pour un bilan hydrologique à l’échelle du site, un bilan quantitatif établi à partir d’un schéma de flux simplifié suffit. Un bilan établi à partir d’un schéma de flux 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
Du bilan observé au bilan prédictif : simulation de procédés
1. La configuration du simulateur pour un bilan eau
Le simulateur de CASPEO, USIM PAC, combine cinq éléments :
- La configuration de l’usine, sous forme de schéma de procédé
- Une description de la matière : minéraux, particules, eau et espèces dissoutes
- Des modèles de chaque opération unitaire
- Des données d’entrée, qui définissent les scénarios à tester
- Un ensemble d’algorithmes de calcul
USIM PAC fournit un bilan matière prévisionnel, le dimensionnement des opérations unitaires et les coûts énergétiques.
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 ».
Améliorez la gestion de l’eau dans votre usine de traitement des minerais avec USIM PAC
USIM PAC est un simulateur en régime permanent dédié au traitement des minerais. Un schéma de procédé regroupe à la fois le circuit du minerai et le circuit d’eau, du concassage à l’affinage ; ainsi, toute modification du recyclage a un impact tant sur le circuit d’eau que sur le circuit métallurgique. Découvrez comment la fonction de réconciliation intégrée transforme vos mesures brutes en un bilan cohérent, qui constitue le point de départ de la simulation.
Foire aux questions (FAQ) sur la gestion de l’eau dans les procédés de traitement des minerais
Qu’est-ce que la gestion de l’eau dans le traitement des minerais ?
La gestion de l’eau dans le traitement des minerais est le contrôle de la quantité et de la qualité de l’eau dans toute l’usine. Elle couvre les prélèvements, l’eau de procédé, le recyclage, la qualité de l’eau et les rejets. Elle repose sur une comptabilité de l’eau fiable pour fixer des objectifs et mesurer les progrès.
Qu'est-ce que le bilan hydrique dans les procédés de traitement des minerais ?
Un bilan hydrique est une représentation quantitative de l’ensemble de l’eau qui entre, circule et sort d’une usine de traitement des minerais. Il aide les exploitants à comprendre la consommation d’eau, son recyclage, ses pertes et son stockage tout au long du cycle d’exploitation. Un bilan hydrique fiable constitue le fondement d’une gestion efficace de l’eau, d’un reporting en matière de développement durable et de l’optimisation opérationnelle.
Pourquoi est-il important de disposer d'un bilan hydrique précis dans le cadre des activités minières ?
Un bilan hydrique précis aide les entreprises minières à réduire leur consommation d’eau douce, à améliorer le recyclage de l’eau, à identifier les pertes, à garantir le respect des normes environnementales et à prendre de meilleures décisions opérationnelles. L’eau devenant une ressource essentielle tant pour la production que pour la performance ESG, il est indispensable de comprendre comment elle circule au sein de l’usine.
Pourquoi le bilan hydrique d'une usine n'est-il pas toujours équilibré ?
Les écarts dans le bilan eau sont souvent dus à des incertitudes de mesure, à des flux non mesurés, à des pertes par évaporation, à l’eau retenue dans les matières solides, à des fuites ou à des données de procédés inexactes. USIM PAC utilise des techniques de bilan matière et de réconciliation de données pour établir un bilan hydrique cohérent et fiable à partir des mesures disponibles au sein de l’usine.
À noter : le moteur de réconciliation est également disponible en tant que logiciel autonome, BILCO.
En quoi la simulation de procédés peut-elle améliorer la gestion de l'eau ?
La simulation de procédés permet aux ingénieurs procédés d’évaluer différents scénarios d’exploitation avant de mettre en œuvre des changements au sein de l’usine. Grâce à USIM PAC, les entreprises peuvent simuler des stratégies de recyclage de l’eau, évaluer l’impact des variations de débit, analyser les options de récupération des eaux de résidus et identifier les possibilités de réduire la consommation d’eau tout en préservant les performances du procédé.
▶️ Cet article pourrait vous intéresser
Braak, E., Brochot, S. (2022) Bilan hydrique en traitement des minerais : intérêt de l’approche métallurgique, congrès SIM 2022 (France).
Comment l'USIM PAC soutient-elle les études sur le bilan hydrique et le recyclage de l'eau ?
USIM PAC modélise les matières solides et l’eau dans un même schéma de traitement et sur une plateforme unique, du concassage au raffinage. Il permet aux ingénieurs d’établir des bilans hydriques fiables, d’analyser la répartition de l’eau dans l’ensemble de l’usine, d’évaluer différents scénarios de recyclage et de quantifier l’impact des stratégies de gestion de l’eau tant sur la consommation des ressources que sur les performances opérationnelles.
▶️ Ce webinaire pourrait vous intéresser
Articles associés
Utilisation des données de minéralogie automatisée dans la simulation de procédés avec USIM PAC
La minéralogie quantitative automatisée mesure la composition, la taille et la libération de centaines de milliers de particules individuelles. La simulation de procédés prédit comment une usine...
CASPEO au Congrès de la Société de l’Industrie Minérale (SIM) 2026
Cette année, le 75e Congrès de la Société de l'Industrie Minérale 2026 se tiendra du 6 au 9 octobre à Châlons-en-Champagne. Venez découvrir l'approche de CASPEO sur la gestion de l'eau et des eaux...
CASPEO au congrès de la Société de l’Industrie Minérale 2025
Cette année, le 74e Congrès de la Société de l'Industries Minérale 2025, la SIM se tiendra du 15 au 17 octobre à Orléans. Venez découvrir l'approche de CASPEO sur l'exploitation minière durable ! Le...
Envie de nous parler de votre projet ?
Des questions sur vos procédés, sur nos logiciels de simulation de procédés, nos services ? Écrivez-nous pour en discuter ou convenir d'un rendez-vous.
Abonnez-vous à notre newsletter
CASPEO fournit des logiciels de simulation de procédés, des solutions de comptabilité métallurgique et des services de consulting pour les industries minières et métallurgiques à l'échelle mondiale. Grâce à une approche intégrée alliant analyse statistique des données, modélisation avancée des procédés et réconciliation par bilan matière, nous vous aidons à obtenir des données de qualité, indispensables pour gagner en efficacité, renforcer la durabilité, consolider votre gouvernance et réussir votre transformation digitale. Avec CASPEO, allez au-delà de la simulation de procédés.
Restons connectés !
Prenez des décisions éclairées
Conseils
Logiciels d’ingénierie
Obtenir un devis
Développez vos compétences
Formations
Blog
Demander une démo en direct
Besoin d'aide ?
Support en ligne
Nous contacter
Plan du site
2026 © CASPEO - Tous droits réservés




