Faculté des Sciences

Faculté des Sciences
Gestion de l’Environnement
Contribution à la recherche d'un modèle de gestion d'un passif
environnemental issu d'un traitement métallurgique des minerais
sulfurés cuivre - zinc en République Démocratique du Congo
Dieudonné TSHIBANDA KABUMANA
Thèse présentée pour l’obtention du grade de Docteur en Sciences
Novembre 2012

Membres du jury
M. KUMMER Jacques Professeur, Université Libre de Bruxelles, Président
M. DEGREZ Marc Professeur, Université Libre de Bruxelles, Promoteur
M. BAULER Thomas Professeur, Université Libre de Bruxelles, Secrétaire
M. KONGOLO KITALA Pierre Professeur, Université de Lubumbashi, Co – promoteur
M. FRENAY Jean Professeur, Université de Liège,
Mme. MATTIELLI Nadine Professeur, Université Libre de Bruxelles.

RESUME
Ce travail traite d’un problème de pollution liée à la présence de métaux de base dans
des passifs environnementaux issus d’un traitement métallurgique des minerais sulfureux
cuivre – zinc provenant de la mine de Kipushi en République Démocratique du Congo.
L’objectif principal de ce travail a été d’arriver à proposer des scénarios de gestion
durable au passif environnemental de la filière présentant les risques environnementaux les
plus élevés. Pour cela, on a d’abord procédé à une identification des différents problèmes
environnementaux tout au long de la filière de traitement sur les quatre sites d’exploitation.
Ensuite on a prélevé des échantillons puis procéder par des tests de disponibilité à la
lixiviation à l’eau déminéralisée pour évaluer les fractions solubles des métaux de base
présents et aussi par des tests de conformité de mise en décharge afin de classer ces rejets
conformément à la directive européenne 2003/33/CE. Ainsi, les rejets Ex – UZK ont été
identifiés comme les plus dangereux de la filière au regard de cette directive, car les quantités
lixiviées de cuivre et de zinc dans ces rejets ont dépassé largement les limites fournies par la
directive, et donc ils ne peuvent même pas être mis en décharge de classe I sans traitement
métallurgique préalable pouvant permettre leur dépollution. Par contre, les autres rejets de la
filière, en l’occurrence les rejets de flottation de Kipushi et les scories de fusion pour matte de
cuivre, peuvent eux être acceptés en décharge de classe I, sans traitement préalable au regard
des limites fournies par la même directive.
Les procédés de lixiviation acide chaude et de digestion ont été proposés et retenus
comme scénarios de gestion durable à appliquer à ces rejets Ex – UZK, car ils se réalisent
tous deux en milieu acide sulfurique d’une part et d’autre part leur application et surtout leur
faisabilité en République Démocratique du Congo reste possible ; en outre ils aboutissent à
des nouveaux rejets contenant le fer sous forme d’hématite, pouvant être stocké aisément et
durablement dans la nature, ce qui est conforme au principe du développement durable.
Nous avons tenté de modéliser ces deux scénarios en discutant et comparant la
circulation des flux de matière dans les deux procédés, d’abord autour de chaque opération
métallurgique unitaire, et ensuite sur l’ensemble du procédé. Ainsi nous avons pu chiffrer tous
les flux entrant et sortant dans le système étudié, en considérant 1000 kg de rejets Ex –UZK

alimentés. Cette quantification nous a permis de comparer les coûts opératoires de ces deux
procédés.
Les résultats obtenus dans la présente étude sont encourageants et nous ont permis de
formuler des recommandations pour les études ultérieures éventuelles dont les résultats
pourront l’enrichir davantage, notamment sur les aspects technologiques, économiques et
environnementaux, de manière à faciliter les applications sur terrain.

ABSTRACT
This work deals with environmental liabilities consisting of base metals pollution due
to metallurgical processing of copper – zinc sulphide ores in Kipushi mine in Democratic
Republic of Congo.
The main objective of this work was to propose sustainable management scenarios for
the most important environmental liabilities from metallurgical sector. For this purpose,
liabilities were first identified on four metallurgical plants. Then, leaching tests with
deionized water were carried out to assess the soluble fractions of base metals. These effluents
were also classified according to the test described in european decision 2003/33/EC, which
determines the conformity of waste to landfill. Ex – UZK effluents are the most dangerous
from this sector, according to this directive, since the quantities of leached copper and zinc
were far beyond the limits : they cannot be sent to class I landfill without prior metallurgical
processing. However, other effluents like flotation wast and Lubumbashi slag originating
from melting for copper matte, are acceptable without prior treatment.
Hot acid leaching and digestion were proposed as sustainable management scenarios
for to these Ex – UZK waste because : both can be performed in sulfuric acid and they are
feasible in Democratic Republic of Congo. They also lead to an iron – rich waste consisting
of hematite that can be stored easily and sustainably in nature, which is consistent with the
principle of sustainable development.
We have modeled these two scenarios by discussing and comparing the flows in both
processes, first for each individual metallurgical unit process, and then for the whole chain of
value. So we could assess all the inputs and outputs of the studied system, expressed per ton
of Ex – UZK waste. The operating costs of both processes were calculated and compared.
The results are encouraging. Recommendations were proposed for further studies, in
order to investigate more deeply the technological, economical and environmental aspects, to
facilitate the final application.