Broyer, baigner dans le cyanure pour quelques pincées d'or

 

Le broyage en sortie de mine

Afin d'augmenter le rendement de la cyanuration, le minerai doit être finement broyé.
A la sortie de la mine, le minerai subit deux broyages. Le premier concassage consiste à obtenir des morceaux d'environ 5 centimètres de diamètre. Après séchage, ces derniers passent dans des broyeurs à cylindre et à boulets, sortes de gros tambours de machines à laver.
Après la Première Guerre Mondiale, le procédé de broyage sera complété par une étape dite de concentration. Cette phase vise à concentrer le minerai en éliminant un maximum de stériles. Il s'agit, en quelque sorte, d'un tamisage.  Aux premiers essais par tables à secousses succède une méthode par flottation. Cette concentration du minerai permet, de réduire certaines étapes, ainsi que d'en diminuer le coût par une utilisation moindre de produits comme le coke, les acides, etc..
Le minerai est ensuite conduit au grillage.

Le grillage du minerai

Le grillage consiste, comme son nom l'indique, à griller la roche. Ce procédé est généralement employé pour les minerais complexes, ce qui est le cas pour les mines d'or du Châtelet. L'objectif du grillage consiste à obtenir un produit plus ou moins poreux, et débarassé de certains éléments, parmi lesquels le soufre et l'arsenic. Cette porosité permet ainsi, lors de l'étape de cyanuration, de faciliter la mise en contact, puis la réaction chimique, entre l'or et le cyanure.
Plusieurs modèles de fours seront employés au cours de l'activité du site. Au four vertical dit de Blottefière employé dans la seconde usine en 1907 succédent, en 1908, des fours Merton. Au total, l'usine comprendra six fours de ce type, et gros consommateurs de coke.

  • anciennes mines d'or du Châtelet, vue d'ensemble du site en développement anciennes mines d'or du Châtelet, vue d'ensemble du site en développement
  • ancienne cuve épaississeuse. A côté, des vestiges de fûts destinés à recueillir des boues arséniées en vue de les revaloriser ancienne cuve épaississeuse. A côté, des vestiges de fûts destinés à recueillir des boues arséniées en vue de les revaloriser
  • les vestiges de fondations des fours Merton, à côté des chambres des suies les vestiges de fondations des fours Merton, à côté des chambres des suies
  • les fours Merton, mis en service en 1909 les fours Merton, mis en service en 1909
  • outre les cuves de cyanuration à gauche, cette vue montre, sur la droite du bâtiment central, le four de Bloteffière outre les cuves de cyanuration à gauche, cette vue montre, sur la droite du bâtiment central, le four de Bloteffière
  • anciennes mines d'or du Châtelet, Vestiges du bâtiment des tubes mills et des pachucas anciennes mines d'or du Châtelet, Vestiges du bâtiment des tubes mills et  des pachucas
  • anciennes mines d'or du Châtelet, les cuves de malaxages, au moment de leur construction, vers 1905 anciennes mines d'or du Châtelet, les cuves de malaxages, au moment de leur construction, vers 1905
  • les réservoirs de béton stockant le cyanure au premier plan et, à l'arrière plan, les cuves de malaxage les réservoirs de béton stockant le cyanure au premier plan et, à l'arrière plan, les cuves de malaxage
  • Forêt de piliers de bétons formée par l'alignement des cuves de malaxage Forêt de piliers de bétons formée par l'alignement des cuves de malaxage
  • les cuves, vues depuis le chemin traversant le site les cuves, vues depuis le chemin traversant le site
  • anciennes mines d'or du Châtelet, Les filtres Ridgway. anciennes mines d'or du Châtelet, Les filtres Ridgway.
  • L'usine. A gauche, au premier plan, les bâtiments où s'opérait la fusion. Sur la droite, les fours Merton. L'usine. A gauche, au premier plan, les bâtiments où s'opérait la fusion. Sur la droite, les fours Merton.
  • Vestiges d'échantillons oubliés dans les anciens bureaux de la société des mines d'or du Châtelet. Vestiges d'échantillons oubliés dans les anciens bureaux de la société des mines d'or du Châtelet.

Au cours du grillage, une partie du soufre contenue dans les minéraux sulfurés, la pyrite par exemple, sont brûlés. Leur libération dans l'atmosphère, avec de l'arsenic, ne va pas sans poser de problèmes sur l'environnement ambiant. Economiquement également car des particules d'or sont également disséminées. A la fois pour des questions de rendement, mais également de pollution, des dispositifs seront mis en place pour traiter à la fois les gaz et les suies.
Le minerai est ensuite acheminé vers les ateliers de cyanuration.

 

Le second broyage et la cyanuration

En plus de sa rareté, l'or est un métal à la fois physiquement très malléable et chimiquement très stable. Ainsi, seuls des traitements très particuliers, donc peu courants dans notre vie quotidienne, peuvent l'altérer. C'est le cas, notamment, des cyanures dits alcalins. 
A l'issue du grillage, le minerai subit un nouveau broyage, en présence d'une solution de cyanure. Cette étape se déroulait dans un appareillage dit tubes mills.
On obtient une pulpe qui est ensuite dirigée vers des cuves de réaction, construites en béton, où on la mélange avec  de l'eau et une solution de cyanure. La pulpe y est maintenue en suspension par un brassage mécanique constant, pouvant durer de 24 à 48 heures. En effet, la réaction chimique qui s'opère est lente. Cette réaction chimique, dite équation d'Elsner se décompose comme suit :

2 Au + 4 NaCN + 1/2 O2 + H20 -> 2 NaAu(CN)2 + 2NaOH

En langage moins "chimique" : 2 atomes d'or réagissent avec deux molécules de cynaure, une demi-molécule d''oxygène et de l'eau pour donner deux molécules d'aurocyanure et deux molécules de soude. 
Le taux de rendement atteindra les 95,9% en 1926.
A la fin du traitement par malaxage, la pulpe est dirigée vers un bâtiment où se trouvent un ensemble de filtres, dits filtres Ridgway. Ces derniers permettent de séparer les résidus stériles de la solution d'aurocyanure.

 

Le traitement de la liqueur aurifère et la fusion de l'or

La solution épurée est ensuite acheminée dans des cuves où on la mélange à des copeaux de zinc et une solution de cyanure libre, nécessaire pour que la réaction se déroule convenablement. Au cours de cette réaction, dite de cémentation, l'or se dépose sur les grains de zinc. Le produit obtenu, appelé un cément, est ensuite conduit à l'atelier de fusion, d'où sortiront les lingots d'or.
Malgré les filtrages réalisés, ce cément contient encore de nombreuses impuretés. Aussi, avant la fusion des lingots, plusieurs traitements sont appliqués, notamment par l'utilisation d'acide sulfurique. Au moment de la fusion, qui se déroule dans un four de graphite, on ajoute une série de fondants (substance qui facilite la fusion d'un autre corps), choisis en fonction de la composition du cément.

Le premier lingot d'or des mines du Châtelet fut fondu en 1906. A la cessation d'activité, en 1955, l'usine aura fondu environ 11 tonnes d'or. Pour ce faire, 584 737 tonnes de minerais auraient été extraits du sous-sol.
A la cessation d'activité de la mine on estime qu'environ 4,4 tonnes d'or ont été perdues, dans les poussières, les gaz, les suies. L'usine rejette également régulièrement de l'arsenic, et bien d'autres choses, qui ne sont pas sans répercussions sur les ouvriers et l'environnement ambiant.
Si le taux de rendement moyen de l'usine se situe aux alentours de 80%, les exploitants chercheront à perfectionner l'usine tout en cherchant à réduire ces impacts.