La société METALKOL, opérateur minier de la province du Lualaba, nous a mandatés pour la conception, la fabrication et l'installation de quatre pontons flottants sur le lac de retenue de son site hydrométallurgique. Ces structures permanentes servent de plateforme de travail pour la maintenance des pompes immergées qui alimentent le circuit de traitement du cobalt et du cuivre. Un projet mêlant ingénierie de précision, contraintes chimiques extrêmes et logistique en zone enclavée.
Contexte opérationnel : le site METALKOL
METALKOL exploite un gisement de cobalt-cuivre dans la province du Lualaba (ex-Katanga), l'une des zones minières les plus actives de la planète. Le procédé hydrométallurgique utilisé — lixiviation à l'acide sulfurique — génère des effluents acides qui sont stockés dans un lac de retenue de plusieurs hectares.
Les pompes immergées qui circulent ces effluents entre le lac et les bassins de traitement doivent être inspectées et entretenues régulièrement — ce qui implique de travailler directement sur le lac. Sans plateforme stable et sécurisée, les techniciens travaillaient depuis des embarcations pneumatiques instables, source de risques importants et de pertes d'efficacité.
L'objectif du programme était de fournir quatre pontons de travail permanents : stables, résistants aux effluents acides, durables sur au moins 15 ans, et repositionnables selon les besoins opérationnels.
Contraintes techniques : un cahier des charges exigeant
La conception de structures flottantes pour un lac de retenue acide en milieu industriel minier impose des contraintes que l'on ne rencontre pas dans la construction navale classique :
Stabilité sous charge variable
Les pompes de maintenance (moteurs électriques + pompes centrifuges) pèsent entre 200 et 800 kg selon le modèle. Le ponton doit rester horizontal à ±2° lors des opérations de levage et de repose, y compris en conditions de vent. La norme de référence est l'ISO 12217 (stabilité des embarcations légères), adaptée à notre usage industriel.
Résistance chimique à long terme
Le lac de retenue présente un pH de 2 à 3,5 selon les zones et les saisons, avec des concentrations en acide sulfurique libre de 5 à 15 g/L. Les matériaux de structure et de flottabilité doivent résister à ces conditions pendant 15 ans sans dégradation significative.
Durabilité sous UV et chaleur
Le Lualaba est à -10° de latitude, avec un ensoleillement intense. Les matériaux exposés doivent résister au vieillissement UV sur 15 ans.
Manutention avec les moyens du bord
METALKOL ne dispose pas de grue portuaire. Les pontons doivent pouvoir être mis à l'eau, repositionnés et extraits avec les engins de chantier présents sur site (grue mobile 25 t, chariot élévateur 10 t).
Analyse chimique du milieu : choisir les bons matériaux
Avant de dimensionner les pontons, nous avons prélevé des échantillons d'eau sur différentes zones du lac et fait réaliser une analyse chimique complète. Les résultats ont guidé le choix des matériaux :
Ce qui est exclu
- Acier inoxydable 304/316 : résistance insuffisante à l'acide sulfurique dilué à pH < 3 — risque de piqûres de corrosion
- Fibre de verre standard : résine époxy partiellement sensible aux acides forts en immersion prolongée
- Mousses polyuréthane : dégradation progressive en milieu acide, perte de flottabilité sur 3 à 5 ans
- Bois traité : aucune résistance durable en milieu acide
Le choix retenu : acier S355 galvanisé à chaud + PEHD haute densité
- Structure : acier S355 galvanisé à chaud (zinc 85 µm minimum). La galvanisation crée une barrière sacrificielle qui protège l'acier même si elle est éraflée. Durée de vie estimée : > 20 ans en immersion partielle acide si l'épaisseur de zinc est maintenue.
- Flottabilité : modules en PEHD (polyéthylène haute densité) grade chimique. Inerte aux acides dilués et concentrés, résistant aux UV, durée de vie > 20 ans.
La résistance chimique était le critère non-négociable. Nous avons envoyé des coupons de PEHD, d'acier galvanisé et d'inox 316 en immersion dans un échantillon du lac pendant 30 jours avant de valider les matériaux. L'inox a montré des piqûres dès la 3ème semaine. Le PEHD et l'acier galvanisé étaient intacts.
— Équipe ingénierie iKas Global
Conception et ingénierie structurale
Chaque ponton mesure 12 × 4 m pour une surface de travail utile de 45 m². La hauteur hors-tout est de 650 mm, dont 400 mm de tirant d'eau à charge nominale.
Structure porteuse
- Longerons principaux : HEA 160 en acier S355, galvanisés à chaud après fabrication
- Traverses secondaires : IPE 100, espacées de 600 mm
- Surface de travail : grille caillebotis acier electro-forgé à maille 30 × 10 mm, antidérapante, galvanisée
- Lisses de protection périmétrales : tube 50 × 50 × 3 mm, hauteur 1,0 m avec lisse intermédiaire à 0,50 m
- Barres de retenue d'outillage en bordure
- 4 points d'ancrage renforcés (anneaux de levage 5 t)
Système de flottabilité
- 8 modules PEHD par ponton (2 rangées de 4), fixés mécaniquement sous la charpente par boulonnerie inox A4
- Volume total de flottabilité par ponton : 3,2 m³ (densité PEHD : 0,95 kg/L)
- Capacité de charge théorique à niveau plan : 2 800 kg
- Charge maximale d'exploitation : 2 000 kg (réserve de flottabilité : 40 % au-dessus de la charge d'exploitation)
Calcul de stabilité
La stabilité transversale a été vérifiée selon le principe de la métacentre (méthode de Steiner) :
- Position du centre de gravité à vide (KG) : 0,32 m
- Métacentre transversal (KM) : 0,91 m
- Hauteur métacentrique GM = KM − KG : 0,59 m (seuil ISO 12217 pour usage industriel : 0,20 m)
Les simulations ont été réalisées pour 6 cas de charge : ponton vide, charge nominale centrée, charge excentrée 1/3, charge excentrée à bord, vent de 15 m/s, et combinaison charge excentrée + vent. Dans tous les cas, l'angle d'inclinaison reste inférieur à 4°.
Fabrication en atelier
La fabrication s'est déroulée dans notre atelier de Kinshasa en deux phases distinctes :
Phase 1 — Fabrication de la structure (3 semaines par ponton)
- Débit et mise en longueur des profils (scie à ruban + tronçonneuse plasma)
- Assemblage de la charpente par soudage MIG semi-automatique (fil ER70S-6, procédé 135)
- Contrôle dimensionnel (tolérances : ±3 mm sur les diagonales)
- Préparation de surface : sablage Sa 2,5 de l'ensemble de la structure
- Galvanisation à chaud en bain de zinc (température 450 °C) — épaisseur mesurée : 92 à 118 µm (objectif ≥ 85 µm)
- Pose de la grille caillebotis : fixation par boulonnerie inox A4, M12
- Pose des lisses périmétrales et des barres de retenue
Phase 2 — Assemblage des éléments de flottabilité (2 jours par ponton)
- Positionnement des 8 modules PEHD dans les alvéoles de la charpente
- Fixation mécanique par bride inox A4 + anti-vibratoire EPDM
- Test d'étanchéité des modules (immersion 48h dans bassin d'eau claire, vérification de l'absence de prise d'eau)
- Pesée de l'ensemble (pont-bascule 5 t)
- Test de mise à flot en bassin : mesure du tirant d'eau à vide et en charge nominale simulée (lest d'eau en jerricans)
Contrôle qualité et essais de réception
Les essais de réception comprenaient :
Contrôles dimensionnels
- Planéité de la surface de travail (règle de 3 m, tolérance 5 mm)
- Verticalité des lisses périmétrales (niveau à bulle, tolérance 1 %)
Essais de flottabilité
- Mesure du tirant d'eau à vide : 152 mm (objectif 155 ± 10 mm)
- Mesure du tirant d'eau à charge nominale (2 000 kg) : 398 mm (objectif 400 ± 15 mm)
- Freeboard minimum à charge nominale : 252 mm (spécification : ≥ 200 mm)
Essai d'inclinaison
- Application d'une masse excentrée de 400 kg à 3 m du centre
- Angle d'inclinaison mesuré : 3,2° (spécification : ≤ 5°)
Contrôle de la galvanisation
- Mesure d'épaisseur de zinc sur 200 points de mesure par ponton (magnétoscopie)
- Résultats : min 88 µm, max 124 µm, moyenne 104 µm
- Conformité à la norme ISO 1461
Transport et installation
Le transport depuis l'atelier de Kinshasa jusqu'au site METALKOL au Lualaba (environ 1 800 km) a nécessité une organisation spécifique :
Convoi exceptionnel
Chaque ponton (12 × 4 m, 2,4 t) a été transporté sur semi-remorque surbaissé avec escorte de sécurité. Les 4 pontons ont été convoyés en deux rotations de 2 unités.
Mise à l'eau
Une grue mobile de 25 t a été mobilisée sur site. La mise à l'eau s'est effectuée par grutage direct depuis le quai de chargement du lac, avec guidage manuel par 4 plongeurs équipés de combinaisons chimiques.
Ancrage
Chaque ponton est retenu par 2 corps-morts en béton de 500 kg, descendus par grue et ancrés dans le fond du lac (profondeur 4 à 6 m). Les chaînes d'ancrage inox Ø12 permettent un rayon de déplacement de 3 m autour de la position nominale, offrant une souplesse de positionnement pour la maintenance des pompes.
Retour d'expérience : 2 ans d'exploitation
Depuis leur mise en service, les quatre pontons ont été utilisés en conditions réelles de maintenance par les équipes METALKOL. Après deux ans d'exploitation :
- Aucun incident de stabilité : les pontons ont maintenu leur stabilité lors de toutes les opérations de levage, y compris lors d'une extraction d'urgence d'une pompe de 750 kg
- Pas de dégradation chimique visible : inspection annuelle confirmant l'intégrité de la galvanisation et l'absence d'attaque sur les modules PEHD
- Freeboard conforme : tirant d'eau à vide mesuré après 2 ans : 156 mm (vs 152 mm à la mise en service) — variation dans les tolérances, liée à la légère absorption d'eau superficielle du bois de l'abri déposé sur l'un des pontons
- Satisfaction des utilisateurs : les techniciens de maintenance signalent une nette amélioration des conditions de travail et une réduction du temps d'intervention de 30 % par rapport aux embarcations pneumatiques
Depuis l'installation des pontons, les opérations de maintenance se font dans des conditions incomparablement meilleures. Les techniciens ont une plateforme stable, ils peuvent utiliser leurs équipements normalement, et les risques de chutes à l'eau en milieu acide ont été éliminés.
— Responsable maintenance METALKOL
Perspectives et réplicabilité
Les pontons METALKOL sont devenus une référence pour nos interventions en milieu industriel acide. Le concept est directement réplicable sur d'autres sites miniers en RDC qui utilisent des procédés hydrométallurgiques similaires.
Les principales adaptations à prévoir pour d'autres sites sont :
- La re-caractérisation chimique du milieu (pH, concentrations, composition)
- Le recalcul de stabilité selon la taille des pompes à entretenir
- L'adaptation du système d'ancrage selon la bathymétrie du lac
iKas Global dispose désormais d'un dossier de conception de référence (plans type, gammes de fabrication, procédures d'essai) qui permet de répondre à ce type de besoin en 8 à 10 semaines.
