Histoire de changement
Des chercheurs affirment que les résidus présents sur le site d’ une mine de nickel au Botswana contiennent des quantités exploitables de nickel, de cobalt et de cuivre, mais des…
Des chercheurs affirment que les résidus présents sur le site d’ une mine de nickel au Botswana contiennent des quantités exploitables de nickel, de cobalt et de cuivre, mais des essais à l’échelle pilote et une évaluation économique restent nécessaires.
Les résidus issus d’une mine de nickel au Botswana pourraient constituer une source secondaire de nickel, de cobalt et de cuivre, des métaux utilisés dans les batteries de véhicules électriques, selon des chercheurs de la Botswana International University of Science and Technology (BIUST) et de la Midlands State University (MSU) au Zimbabwe.
L’équipe estime que la mine, exploitée par la Tati Nickel Mining Company (TNMC), détient environ trois millions de tonnes de résidus de séparation magnétique qui pourraient être retraités.
Les résidus (tailings) désignent les matériaux restants après le traitement du minerai. Tirivaviri Mamvura, chercheur principal du projet et maître de conférences senior au Département de génie chimique, des matériaux et métallurgique de la BIUST, explique que des travaux supplémentaires sont nécessaires pour confirmer la récupération des métaux à l’échelle pilote et établir la viabilité économique du procédé.
Cette découverte pourrait offrir une source alternative de minéraux critiques à un moment où la transition mondiale vers les véhicules électriques et les énergies renouvelables accroît la demande en matériaux pour batteries.
Le projet, intitulé Valorisation des minerais de nickel-cobalt (Ni-Co) pour les applications en technologie des batteries, a été soutenu par l’Initiative des Organismes Subventionnaires de la Recherche Scientifique (IOSRS). Il vise à développer des méthodes économiquement viables de traitement des minerais de nickel à faible teneur, devenus de plus en plus difficiles et coûteux à exploiter pour les sociétés minières.
Selon Mamvura, l’analyse menée par l’équipe a révélé une opportunité de récupérer des métaux à partir de ce qui était auparavant considéré comme des déchets.
« Lorsque nous nous sommes rendus à la TNMC, notre objectif initial était d’analyser le gisement principal. Cependant, au cours de notre échantillonnage, le contexte historique et le volume considérable des résidus de séparation magnétique sont devenus évidents », a-t-il déclaré.
« Notre analyse a prouvé que ces résidus ne constituent pas des déchets, mais une source secondaire précieuse de nickel, de cobalt et de cuivre. »
Récupérer de la valeur à partir de minerais à faible teneur
Le nickel et le cobalt sont des composants importants des batteries lithium-ion utilisées dans les véhicules électriques et les systèmes de stockage d’énergie. Selon Mamvura, le nickel contribue à augmenter la densité énergétique des batteries, tandis que le cobalt contribue à leur stabilité et à leur sécurité.
Il a indiqué que la disponibilité décroissante des minerais sulfurés de nickel-cobalt à haute teneur a créé des difficultés économiques pour les opérations minières au Botswana et au Zimbabwe. Il a cité les difficultés financières rencontrées par la TNMC et la Bindura Nickel Corporation (BNC) au Zimbabwe, où le traitement des minerais à plus faible teneur s’est révélé coûteux.
La recherche s’est déroulée en quatre étapes, en commençant par la caractérisation des minerais sulfurés de nickel de la TNMC et des minerais oxydés de nickel de la BNC, afin d’établir leur composition minérale et leurs propriétés physiques.
Les chercheurs ont ensuite étudié des techniques de flottation, y compris la flottation par nanobulles et la flottation sélective, afin de séparer les minéraux de valeur du minerai.
L’équipe a également évalué le procédé Activox, dans lequel le minerai concentré est broyé en une poudre très fine, puis traité sous haute pression avec des produits chimiques permettant d’en extraire les métaux.
L’équipe a développé des modèles prédictifs à l’aide de méthodes statistiques, de réseaux de neurones artificiels et de systèmes d’inférence neuro-flous adaptatifs, afin d’identifier les conditions de broyage optimales.
Mamvura a indiqué que l’équipe a dû faire face à des difficultés importantes, notamment un accès limité aux échantillons de minerai et aux équipements au Zimbabwe, ainsi que la corrosion d’un réacteur utilisé lors de la lixiviation sous haute pression. Malgré cela, il a précisé que l’équipe est parvenue à plusieurs résultats significatifs.
Les essais de flottation ont permis d’obtenir des taux de récupération du cuivre allant jusqu’à 65 % et une récupération du nickel et du cobalt d’environ 29 % à partir d’échantillons de minerai brut.
Selon Mamvura, la caractérisation du minerai de nickel du Botswana a également permis d’identifier des possibilités de réduire les besoins de broyage par rapport au procédé Activox original, ce qui pourrait abaisser les coûts d’exploitation.
De la recherche en laboratoire à l’application industrielle
Mamvura a indiqué que ces résultats montrent le potentiel de retraitement des résidus historiques et d’amélioration de la rentabilité du procédé Activox.
Il a précisé que les travaux de l’équipe visant à optimiser le procédé Activox répondent aux problèmes de coûts qui avaient conduit à l’abandon de cette technologie à la TNMC.
Bien qu’une mise en œuvre industrielle à grande échelle n’ait pas encore eu lieu, Mamvura a indiqué que le projet a suscité un engagement direct avec la TNMC et d’autres parties prenantes.
Il a précisé que la réouverture de la mine sous une nouvelle direction a été annoncée, ce qui représente une opportunité pour de futurs essais et l’adoption des recommandations du projet.
L’équipe espère collaborer avec l’entreprise afin que ses recherches puissent fournir de nouvelles données sur le potentiel de retraitement des minerais et des résidus historiques de la mine, a-t-il indiqué.
Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour achever l’étape de lixiviation sous haute pression, confirmer la récupération des métaux à l’échelle pilote et démontrer la viabilité commerciale, a précisé Mamvura.
Un partenariat avec l’industrie ainsi que des investissements supplémentaires seront également nécessaires pour passer des expériences en laboratoire aux opérations pilotes puis commerciales.
Construire la chaîne de valeur africaine des batteries
Mamvura a indiqué que le Botswana et le Zimbabwe disposent tous deux de réserves importantes de nickel et de cobalt, et que le développement d’une capacité locale de valorisation permettrait aux deux pays de ne plus se limiter à l’exportation de matières premières.
« En développant une méthode économique de traitement des minerais à faible teneur et des résidus, nous créons une voie permettant de raffiner ces minéraux en métaux de qualité batterie directement en Afrique », a-t-il déclaré.
« Cela fait passer la chaîne de valeur de l’extraction à la transformation et à la fabrication, en conservant davantage de valeur économique sur le continent. »
Il a ajouté que ces travaux pourraient stimuler des industries en aval, telles que la fabrication de cellules de batteries, et que la vision à long terme consiste à contribuer aux chaînes de valeur régionales des batteries plutôt que de fournir des matières premières à des transformateurs situés à l’étranger.
La recherche renforce les compétences et la collaboration
Mamvura a indiqué que le projet a également renforcé les capacités de recherche et la collaboration entre les deux universités.
Il a soutenu deux assistants de recherche, une femme et un homme, qui ont acquis une expérience pratique en traitement des minéraux, en hydrométallurgie et en techniques de modélisation avancées.
L’une d’entre eux, Boitshepho Marakalala, a déclaré que le projet avait élargi sa compréhension des liens entre le traitement des minéraux, les technologies de batteries et la transition énergétique au sens large.
Son travail comprenait la collecte et la préparation d’échantillons, le concassage, le criblage, le broyage et la flottation, ainsi que des procédés en aval tels que l’extraction par solvant, la précipitation et la cristallisation, afin de récupérer des sels métalliques de haute pureté.
Elle a précisé que cette expérience l’a encouragée à aller au-delà de la récupération conventionnelle des métaux et à prendre en compte la qualité et l’adéquation des produits minéraux pour les applications énergétiques.
« L’apport le plus précieux de ce projet a été une vision plus large de mes compétences techniques. Il m’a aidée à me développer en tant que chercheuse indépendante et m’a montré comment le traitement des minéraux et la recherche sur les matériaux s’inscrivent dans des enjeux mondiaux plus vastes, tels que la sécurité des matériaux, l’approvisionnement en matières premières et la transition énergétique », a déclaré Marakalala.
Mamvura a indiqué que cette collaboration a également donné lieu à deux articles scientifiques en libre accès, et que les chercheurs principaux des deux universités se sont rendus visite afin d’échanger leurs connaissances.
Le financement soutient l’innovation locale
Mamvura a décrit le financement de l’IOSRS comme la pierre angulaire du projet. Il a précisé qu’il a permis de financer des équipements essentiels, notamment une unité de flottation à nanobulles et un réacteur autoclave, ainsi que des analyses d’échantillons auprès d’institutions partenaires dans des pays tels que l’Afrique du Sud et le Japon. Il a également permis aux chercheurs principaux du Botswana et du Zimbabwe de se rencontrer en personne.
Le financement a également permis à l’équipe de réexaminer et d’adapter une technologie protégée par brevet, Activox, aux conditions locales du minerai, a-t-il précisé, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles innovations et potentiellement à un nouveau brevet.
Il a indiqué que la présentation des résultats lors du Forum annuel de l’IOSRS en 2024 a permis de nouer des contacts avec d’autres chercheurs, et que l’équipe échange désormais avec d’autres groupes de recherche sur d’éventuels projets de collaboration.
Mamvura a précisé que si ces travaux aboutissent, ils pourraient contribuer à la relance et à la modernisation des opérations de traitement du nickel dans la région.
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Publié le 5 novembre 2026
Par Jackie Opara-Fatoye
