Dissertations / Theses: 'Hydrométallurgie'

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Saoud, El Mustapha. "Modélisation de l'extraction du cuivre et du cobalt en milieu chlorure par le chlorure de tri-iso-octylammonium." Lille 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LIL10090.

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Comel, Julien. "L’acide phytique : réactif de précipitation bio-sourcé pour une hydrométallurgie verte." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0067.

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Abstract:

Si de nombreux réactifs issus d’agro-ressources ont déjà été étudiés pour une utilisation potentielle en hydrométallurgie, très peu d’entre eux ont trouvé une application industrielle. Ces travaux étudient la possibilité d’utiliser l’acide phytique comme réactif de précipitation sélective. Cet acide qui constitue la principale source de phosphore présent dans les céréales, est considéré comme un agent antinutritionnel qui est éliminé par simple trempage à l’eau. La précipitation de cinq cations métalliques (Al³⁺, Fe³⁺, Pb²⁺, Cu²⁺ et Zn²⁺) a été étudiée, les trois premiers métaux étant souvent considérés comme indésirables en hydrométallurgie. Dans un premier temps, les formules des phytates métalliques ont été établies (Al₃C₆H9P₆O₂₄,7H₂O, Fe7C1₂H15P1₂O₄₈,15H₂O, Pb₆C₆H₆P₆O₂₄,10H₂O, Cu₆C₆H₆P₆O₂₄,8H₂O, Zn₆C₆H₆P₆O₂₄,6H₂O). Ensuite, la solubilité de ces composés a été déterminée dans l’eau à 20°C de manière à déterminer leur produit de solubilité puis à établir leur diagramme de solubilité conditionnelle permettant d’envisager deux cas d’étude possibles : la déferrisation des lixiviats de calcine (hydrométallurgie du zinc) et l’élimination de Fe³⁺, Al³⁺ et Pb²⁺ dans les lixiviats nitriques des cartes électroniques. Ces séparations ont été optimisées en utilisant la méthodologie des plans d’expériences. Dans les deux cas, seul le pH a une influence sur la précipitation. Dans le cas du mélange Fer/Zinc, il est possible d’éliminer plus de 99,6 % du fer trivalent en co-précipitant moins de 0,6 % du zinc. Dans le deuxième cas, une précipitation en deux étapes permet d’éliminer 100 % du fer, 99 % de l’aluminium, 98 % du plomb avec une perte de cuivre inférieur à 2 %. La séparation Fe/Zn a été étudiée au stade pilote. Les résultats ont permis de confirmer ceux obtenus au stade laboratoire. Une comparaison avec les trois principaux procédés industriels existant a montré que l’acide phytique permettait d’obtenir de meilleurs rendements d’élimination du fer et d’entrainer moins de zinc dans le précipité en conduisant à un déchet solide ayant un impact environnemental moindre que la jarosite considérée comme un déchet dangereux
Although many agro-resources reagents have already been studied for potential use in hydrometallurgy, very few have found industrial application. The possibility of using phytic acid as a selective precipitation reagent was investigated in this work. This acid, which is the main source of phosphorus present in cereals, is considered as an antinutritional agent, which is eliminated by simple water soaking. The precipitation of five metal cations (Al³⁺, Fe³⁺, Pb²⁺, Cu²⁺, and Zn²⁺) was studied, the first three metals being often considered undesirable in hydrometallurgy. First, the formulae of the metal phytates were established (Al₃C₆H9P₆O₂₄,7H₂O, Fe7C1₂H15P1₂O₄₈,15H₂O, Pb₆C₆H₆P₆O₂₄,10H₂O, Cu₆C₆H₆P₆O₂₄,8H₂O, Zn₆C₆H₆P₆O₂₄,6H₂O). Then, the solubility of these compounds was determined in water at 20°C to determine their solubility product and establish their conditional solubility diagram to consider two possible study cases: iron removal in calcine leachate (zinc hydrometallurgy) and removal of Fe³⁺, Al³⁺ and Pb²⁺ in nitric leachates from printed circuit board. These separations were optimized using design of experiment methodology. In both cases, only pH influences precipitation. In the case of the Iron/Zinc mixture, it is possible to remove more than 99,6 % of the trivalent iron with less than 0,6 % of the zinc co-precipitated. In the second case, a two-step precipitation allows to remove 100 % of the iron, 99 % of the aluminum, 98 % of lead with less than 2 % copper loss. Fe/Zn separation was studied at the pilot step. The results confirmed those obtained at the laboratory step. A comparison with the three main existing industrial processes demonstrated that phytic acid allowed to obtain better iron removal efficiency and reduced zinc in the precipitate, leading to solid waste with a less environmental impact than jarosite considered as hazardous waste

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Desnoyer, Christophe. "Analyse physico-chimique de dispersions liquide-liquide concentrées en electrolytes : application aux procédés d'extraction en hydrométallurgie." Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT001G.

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Abstract:

L'extraction liquide-liquide est une technique de separation de deux ou plusieurs composes chimiques. En hydrometallurgie, elle est mise en oeuvre dans des melangeurs-decanteurs, appareils constitues d'une chambre de melange ou a lieu la mise en contact des phases et d'un decanteur ou a lieu leur separation. Les problemes rencontres sur ce type d'appareils sont de plusieurs ordres. Il apparait premierement que l'on ne sait pas dimensionner de facon rationnelle, fiable et precise les decanteurs. Deuxiemement, la separation physique des phases n'est jamais completement efficace et on observe souvent un entrainement d'une partie de l'une des phases dans l'autre. Ce memoire presente les principaux resultats de l'etude engagee a ce sujet. Essentiellement trois points ont ete abordes : la caracterisation physique des phases engagees dans un processus d'emulsification, la caracterisation des dispersions et la decantation. Pour ce qui est de la caracterisation physique des phases, le travail a abouti a la creation d'un modele de calcul de la tension interfaciale entre les phases. Une technique experimentale a ete mise au point pour la caracterisation des dispersions, ce qui a permis d'affiner la connaissance de leur comportement. Enfin, la decantation a fait l'objet d'un important effort experimental, et des modelisations satisfaisantes ont ete obtenues sur la base de modeles de coalescence.

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Artese, Alexandre. "Caractérisation de ligands N,P pour le raffinage de l'uranium(VI) en milieu nitrique." Thesis, Montpellier, 2019. http://www.theses.fr/2019MONTS067.

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Abstract:

Les usines de raffinage des concentrés d’uranium naturel utilisent des procédés hydrométallurgiques pour amener l’uranium à une pureté dite « nucléaire ». Après dissolution dans de l’acide nitrique pour obtenir une solution aqueuse d’uranium(VI), des étapes d’extraction liquide-liquide sont utilisées pour purifier l’uranium. L’extractant phosphate de tri-n-butyle (ou TBP) utilisés lors de ces étapes présente cependant des inconvénients (accumulation de thorium, désextraction non concentrante, solubilité en phase aqueuse non négligeable). L’objectif de l’étude est d’explorer et d’étudier la capacité d’extractants bifonctionels N,P pour l’extraction sélective de l’uranium(VI) en milieu nitrique, et de comprendre les mécanismes entrant en jeu dans l’extraction de l’uranium(VI) ainsi que dans l’extraction de l’élément compétiteur zirconium(IV) par ces extractants.Comme les mécanismes à la base des procédés d'extraction liquide-liquide reposent non seulement sur les propriétés de complexation des molécules extractantes, mais aussi sur leur capacité à former des agrégats supramoléculaires du fait de leur nature amphiphile, les mécanismes d’extraction des ligands bifonctionels N,P ont été étudiés aux échelles moléculaire et supramoléculaire.La compréhension des mécanismes d’extraction a permis d’expliquer la différence de facteur de séparation U/Zr obtenue avec deux extractants amidophosphonates qui ne diffèrent que par la présence d’une chaine centrale alkyle. Il a été montré que cette différence s’explique par la capacité d’un de ces extractants N,P à s’auto-assembler et non par une différence d’affinités des fonctions coordinantes
Refining plants of natural uranium concentrates use hydrometallurgical processes to produce uranium with a so-called "nuclear" purity. After dissolution in nitric acid to obtain an aqueous solution of uranium(VI), solvent extraction process is used to purify uranium. The commonly used extractant tri-n-butyl phosphate (or TBP) present however some drawbacks (accumulation of thorium, non-concentrating back-extraction, significant solubility in an aqueous phase).The goal of the study is to explore the ability of new N, P bifunctional extractants for the selective extraction of uranium(VI) in nitric media, and to understand the mechanisms involved in the extraction of uranium(VI) as well as in the extraction of the competing element zirconium(IV).Mechanisms underlying solvent extraction processes being not only based on the chelating properties of the extractant molecules, but also on their capacity to form supramolecular aggregates because of their amphiphilic nature, the extraction mechanisms were studied at both molecular and supramolecular scales.Thanks to the understanding of the extraction mechanisms, the difference of separation factor U/Zr obtained with two amidophosphonates extractants which differ only in the presence of a central alkyl chain could be explained. It was shown that this difference takes its origin in the ability of one of the extractants N, P to self-assemble and not in different affinities of the coordinating functions

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Gouedard, Véronique. "Le lithium d'Echassières : développement d'un procédé de valorisation de la lépidolite par voie sulfurique." Orléans, 1987. http://www.theses.fr/1987ORLE2035.

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Abstract:

Mise au point d'une technique hydrometallurgique du traitement de la lepidolite afind e produire du carbonate de lithium. Etude des processus physicochimiques et thermodynamiques mis en jeu lors de la precipitation du carbonate de lithium

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Manfoumbi, Christian. "Précipitation des gels de silice en solution aqueuse sursaturée à forte acidité : mécanismes et mésostructures, application à la filtrabilité des pulpes dans les procédés hydrométallurgiques." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30251/document.

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Abstract:

La formation de gels de silice dans les procédés hydrométallurgiques est très souvent problématique pour la performance des étapes de séparation solide-liquide, en raison du colmatage des filtres. Ces étapes interviennent en aval des étapes de lixiviation visant à mettre en solution les éléments d'intérêts, notamment dans des milieux à forte acidité. Egalement mis en solution au cours de ces attaques acides, le silicium précipite alors sous forme d'oxyde de silicium et forme des gels extrêmement préjudiciables à la filtration. Dans le cadre d'une collaboration avec ERAMET Research, centre de recherche d'ERAMET, groupe minier français qui conçoit des procédés hydrométallurgiques, nous avons étudié l'influence des conditions de lixiviation d'un minerai spécifique sur la cinétique de dissolution du silicium ainsi que sur les mécanismes de précipitation de la silice en milieu acide. Nous avons montré qu'en-dessous d'une valeur de pH égale à 2, la silice polymérise pour former des gels suivant des mécanismes indépendants de la composition ionique de la solution. L'étude structurale des gels obtenus, réalisée par diffusion de rayonnement aux petits angles (SAXS) nous a conduit à proposer un modèle pour la mésostructure qui permet de comprendre leur impact sur les vitesses de filtration. Par la suite, des stratégies consistant à modifier la mésostructure des gels par des approches physiques ou physico-chimiques ont été considérées. Les résultats obtenus ont montré la possibilité d'utiliser à court terme ces stratégies pour améliorer la filtrabilité des gels de silice dans un procédé hydrométallurgique
The formation of silica gels in hydrometallurgical processes is very often problematic for the performance of the solid-liquid separation steps, due to clogging of the filters. These steps are carried out downstream of leaching aiming to solubilize the elements of interests, in particular in solutions with strong acidity. Also dissolved during acidic leaching, the silicon then precipitates in the form of silicon oxide and forms gels extremely detrimental to filtration. In collaboration with ERAMET Research, a research center of ERAMET, a french mining group that designs hydrometallurgical processes, we studied the influence of the leaching conditions of a specific ore on the dissolution kinetics of silicon as well as on the mechanisms of precipitation of silica in an acidic solution. We have shown that below a pH value of 2, silica polymerizes to form gels following mechanisms independent of the ionic composition of the solution. Based, on the structural study of the gels, carried out by small angle radiation scattering (SAXS) we proposed a model for the mesotructure, which explain the impact on filtration rates. Subsequently, strategies to modify the mesostructure of the gels by physical or physicochemical approaches were considered. The results have shown the potentialities of these strategies in the short term to improve the filterability of precipitated silica gels in a hydrométallurgical process

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Isildar, Arda. "Biological versus chemical leaching of electronic waste for copper and gold recovery." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1125/document.

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Abstract:

Le bien-être de notre société dépend directement de plusieurs métaux tels que les métaux communs, les métaux précieux et, de plus en plus, les terres rares (TR). L’utilisation de ces métaux s’est développée dans de nombreuses applications, notamment pour les équipements électriques et électroniques (EEE), et leur approvisionnement interrompu est un enjeu majeur. Les appareils électroniques modernes contiennent jusqu’à 60 métaux différents. Il y a un intérêt grandissant pour les sources secondaires de ces métaux, en particulier les déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE), afin de compenser des potentiels manques d’approvisionnement. Cette thèse de doctorat montre les avantages et les inconvénients des approches biologiques et chimiques, ainsi que des avancées et perspectives dans le développement de procédés viables for la récupération des métaux des DEEE. Un nouveau procédé for la récupération des métaux des DEEE est décrit et une évaluation économique est fournie. Les cartes de circuits imprimés (CCI) des ordinateurs de bureau, des ordinateurs portables, des téléphones mobiles et des serveurs de télécommunications ont été étudiées. Les CCI jetées contenaient des concentration en métaux dans la gamme (% du poids) cuivre (Cu) 17,6 - 39,0 / fer (Fe) 0,7 - 7,5 / aluminium (Al) 1,0 - 5,5 / nickel (Ni) 0,2 - 1,1 / zinc (Zn) 0,3 - 1,2 , ainsi que de l’or (Au) (en ppm) 21 - 320. Une analyse multicritère (AMC) utilisant la méthodologie du processus d’analyse hiérarchique (PAH) a été appliquée pour la sélection de la technologie de récupération des métaux la plus adaptée. Une preuve du concept d’extraction par une double étape de biolixiviation est fournie, dans laquelle 98,4% et 44,0% de cuivre et d’or, respectivement, ont été extrait. Cette procédure d’extraction à deux étapes a aussi été appliquée pour la lixiviation chimique des métaux des CCI. La lixiviation du Cu a été effectuée dans un mélange acide d’H2SO4 et d’H2O2, alors que l’Au a été extrait par du S2O32− dans un milieu NH4+, catalysé par CuSO4. Avec les conditions opératoires optimales, 99,2% et 92,2% de Cu et d’Au, respectivement, ont été extrait de ces matériaux. La récupération sélective du Cu du lixiviat de biolixiviation a été étudiée en utilisant la précipitation sulfurée et l’extraction électrolytique (electrowinning). Le Cu a été récupéré de manière sélective en 50 min sur la cathode à une densité de courant de 50 mA, avec une efficacité de 97,8% et une purité de 65,0%. L’analyse technico-économique et l’évaluation de la viabilité environnementale de la nouvelle technologie à un stade précoce de développement ont été étudiées
The well-being of the society depends on a number of metals, including base metals, precious metals and increasingly rare earth elements (REE). The usage of these metals increased in numerous applications, including electrical and electronic equipment (EEE), and their interrupted supply is at stake. There is an increasing interest in the secondary sources of these metals, particularly waste electrical and electronic equipment (WEEE) in order to compensate their potential supply deficit. This PhD thesis demonstrates the advantages and bottlenecks of biological and chemical approaches, as well as the advances and perspectives in the development of sustainable processes for metal recovery from WEEE. Furthermore, a novel process for the recovery of metals from WEEE is described, and a techno-economic assessment is given. Discarded printed circuit boards (PCB) from personal computers (PC), laptops, mobile phones and telecom servers were studied. Following an extensive literature review, a novel characterization and total metal assay method is introduced and applied to waste board materials. Discarded PCB contained metals in the range of (%, by weight): copper (Cu) 17.6 - 39.0, iron (Fe) 0.7 - 7.5, aluminum (Al) 1.0 - 5.5, nickel (Ni) 0.2 - 1.1, zinc (Zn) 0.3 - 1.2, as well as gold (Au) (in ppm) 21 - 320. In addition, multi-criteria analysis (MCA) using the analytical hierarchical process (AHP) methodology is applied for selection of the best-suited technology. A proof-of-concept for a two-step bioleaching extraction was given, in which 98.4% and 44.0% of the Cu and Au, respectively, were extracted. The two-step extraction concept was applied to the chemical leaching of metals from PCB. Cu leaching was carried in an acidic oxidative mixture of H2SO4 and H2O2, whereas Au leaching for carried out by S_2 O_3^(2-) in a NH_4^+ medium, catalyzed by CuSO4. Under the optimized parameters, 99.2% and 96.6% of Cu and Au, respectively, were extracted from the board material. Selective recovery of Cu from the bioleaching leachate using sulfidic precipitation and electrowinning was studied. Cu was selectively recovered on the cathode electrode at a 50 mA current density in 50 minutes, with a 97.8% efficiency and 65.0% purity. The techno-economic analysis and environmental sustainability assessment of the new technology at an early stage of development was investigated

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Perrin, Mathilde. "Récupération sélective de métaux à partir des mâchefers d'incinérateurs d'ordures ménagères." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2023. http://www.theses.fr/2023GRALI118.

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Abstract:

La thèse s’inscrit dans le cadre du projet Européen nommé Refina visant le développement des procédés innovants pour le traitement de la fraction fine de mâchefers provenant des incinérateurs de déchets ménagers. En effet, la fraction fine de ce résidu de l’incinération de nos ordures ménagères n’est pas valorisée en Europe principalement en raison de son contenu important en métaux lixiviables. En parallèle, la diminution surfaces disponibles pour son enfouissement, le coût de celui-ci ainsi que l’augmentation des consommations de métaux et de sable ont poussé à s’intéresser à ce résidu. Il présente, en effet, des concentrations en certains métaux, tels que le cuivre, proches des minerais à basse teneur aujourd’hui exploités (environ 0,3 wt%) et sa granularité est déjà réduite à celle d’un sable (inférieure à 2 mm).Les partenaires du projet ont travaillé sur trois grandes voies de valorisation de ce résidu pour étudier la faisabilité de réemploi de ce solide : la concentration physique des métaux, la valorisation du solide dans des bétons alvéolés et le développement d’un procédé hydrométallurgique pour la récupération des métaux d’intérêt. C’est cette dernière partie qui constitue ce projet de thèse. Après caractérisation du solide brut, le choix des métaux d’intérêt s’est porté en priorité sur le cuivre, puis le zinc. Dans le les fractions concentrées issues de séparation physique, la récupération du nickel et de l’argent pourraient être envisagés.Ainsi, en premier lieu, la fraction brute issue du procédé d’incinération a été traitée par voie hydrométallurgique avec des contraintes fortes concernant notamment les volumes importants à traiter ainsi qu’une abondance d’éléments accompagnateurs divers et de minéraux carbonatés. Dans une seconde partie de la thèse, le procédé hydrométallurgique a été adapté à l’emploi de matériaux préconcentrés en cuivre par voie physique en entrée du procédé développé dans la première partie de la thèse. Enfin, une dernière partie concerne l’analyse environnementale et économique du procédé complet développé dans le cadre du projet Refina. L’objectif de cette partie est d’estimer le les éventuelles bénéfices environnementales et économiques du procédé développé et également identifier les leviers d’amélioration. Le rendement de la lixiviation du cuivre et du zinc peut atteindre respectivement 90 et 70 % que ce soit à partir du mâchefer brut ou du mâchefer concentré. Ces éléments sont ensuite récupérés sous forme de cuivre métallique dont la pureté excède les 99,6 % avec l’argent comme impureté majeure et sous forme ZnAl2O4 pour le zinc. L’analyse environnementale et économique montre que la valorisation des mâchefers dans les bétons est la voie de valorisation la plus économiquement viable mais permet également de créer un réel impact positif sur l’environnement . La valorisation des métaux par voie hydrométallurgique en plus de la valorisation dans les bétons représente un coût économique plus important mais permet de générer davantage d’impacts positifs sur l’environnement notamment dans les catégories d’impacts liées à l’appauvrissement en ressources
The thesis is part of a European project called Refina focused on the development of innovative processes for the valorization of the fine fraction of municipal waste incinerator bottom ashes. Indeed, the fine fraction of this residue issued from the incineration of our household waste is not valorized in Europe, mainly due its high content in leachable metals. At the same time, the surface of sites available for its landfilling decreases and the landfill costs increase. Moreover, the increase in metals and sand consumption has prompted the interest in this residue, which presents concentrations of certain metals such as copper close to the currently mined low-grade ores (around 0.3 wt%).The project partners worked on three different alternatives of this fine fraction valorization in order to evaluate their feasibility: the physical concentration of metals, the valorization of the solid in lightweight concretes (LWC), and the development of a hydrometallurgical process for recovery of metals of interest. It is this latter part that constitutes the project of this thesis. After characterization of the raw solid, the choice of metals of interest was focused first on copper, followed by zinc. In the case of the concentrated fraction provided by the project partners, nickel and silver recovery could be envisaged too.Firstly, the raw fraction issued directly from the incineration facility was processed by hydrometallurgy with severe constraints regarding the volumes to be treated and the abundance of various accompanying elements and carbonate minerals. In the second part of the thesis, the hydrometallurgical process was adapted to the use of physically pre-concentrated materials at the entry of the process. Finally, the environmental and economic analysis of the complete process developed by all the partners within the Refina project was carried out. The aim is to assess the environmental and economic benefits of the process and identify the areas for improvement. Copper and zinc leaching yields as high as 90% and 70% have been reached respectively both for the raw or the concentrated bottom ashes. Both elements are then recovered under the form of copper metal with a purity of over 99.6%, silver being its major impurity, and as ZnAl2O4 for zinc. Environmental and economic analysis shows that the direct valorization of the fine fraction in concrete is the most economically viable method but has no significant positive impacts on the environment. On the contrary, the recovery of metals in addition to the use of the light mineral fraction in concrete represents a higher economic cost, but generates a greater positive impact on the environment, notably in the resource scarcity impact categories

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Noirot, Pierre-Antoine. "Logiciels d'étude et de prévision des extractions par solvants : application à la valorisation des solutions de chlorure de nickel." Lille 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LIL10129.

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Abstract:

L'extraction liquide-liquide des métaux connaît un développement spectaculaire lié à la nécessité de traiter des minerais toujours plus pauvres ou plus complexes, ainsi qu'à la demande de métaux de pureté croissante. Afin de maîtriser cette opération tout en réduisant les expérimentations préliminaires, un modèle général a été proposé pour la prédiction des équilibres de partage. Il s'appuie sur les phénomènes réels et ne présente aucune restriction quant aux mécanismes ou à la composition ionique de la phase aqueuse. Les paramètres caractéristiques sont les concentrations des réactants, les constantes thermodynamiques des espèces formées ainsi que les coefficients d'interaction nécessaires au calcul des coefficients d'activité. Des logiciels de simulation des données et d'affinement des paramètres inconnus ont été réalisés. Ils ont été appliqués à l'étude de l'extraction de Co2+, Cu2+ et Mn2+, en milieu chlorure (NiCl2, LiCl) par un système extractant composé de tri-iso-octylamine, d'un tiers solvant et d'un diluant hydrocarboné. Une représentation très fidèle des données expérimentales est obtenue, permettant des extrapolations d'une excellente fiabilité. Le modèle a été utilisé pour le calcul et l'optimisation des installations d'extraction à contre courant, grâce à un programme approprié. Divers agencements ont ainsi été testés, en vue de la séparation de Co2+, Cu2+ et de Mn2+, des solutions industrielles de chlorure de nickel.

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Ait, Maamar Rachid. "Systeme expert temps réel pour l'hydrométallurgie des non ferreux." Paris 13, 1996. http://www.theses.fr/1996PA132023.

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Abstract:

Ce mémoire est consacré au développement d'un système expert temps réel sur deux procédés d'hydrométallurgie du zinc. Nous présentons tout d'abord une description génétique des systèmes experts puis nous nous intéressons plus particulièrement aux systèmes experts temps réel. Connectes directement au procédé, ils nécessitent un couplage a un traitement préalable des données mesurées. Nous proposons alors des méthodes de détection, localisation et correction éventuelle de ces paramètres au moyen de tests statistiques et d'une validation des données par équilibrage de bilans. Nous détaillons ensuite les applications développées sur les deux sites de production. Nous montrons, dans différentes situations, qu'elles fournissent des résultats satisfaisants plusieurs dizaines d'heures avant l'obtention des mesures réalisées classiquement. Nous vérifions également que les diagnostics et solutions pressentis par le système sont en adéquation avec les raisonnements des experts

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Le, Meliner Maria Mendes Da Silva. "Caractérisation et valorisation de minerai de xénotime ((Y,TR) PO4) par voie hydrométallurgique." Lille 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LIL10135.

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Abstract:

Une caractérisation physico-chimique des échantillons de concentrés de zircon, columbo-tantalite et xénotime provenant des gisements d'étain situé à Pitinga-Amazonas (Brésil) a été effectuée. Cette étude a permis de proposer des modifications sur le schéma de valorisation classique qui sera mis en œuvre à Pitinga. Ce travail est particulièrement concerné par la valorisation des terres rares à partir du concentré de xénotime [(Y,TR) PO4]. Une étude de flottabilité des minéraux a permis de déterminer les conditions optimales pour obtenir un concentré de xénotime de haute pureté (60% Y2O3). Un protocole d'analyse des 18 éléments (terres rares, Y, Th, U et P) sur le concentré de xénotime par spectrométrie d'émission atomique dans un plasma à couplage inductif (I. C. P. ) a été développé et mis au point. L'étude structurale du xénotime a été aussi réalisée. L'ensemble des analyses a permis d'élaborer la formule chimique moyenne de ce minéral. Enfin, une étude de la valorisation des terres rares à partir d'un concentré de xénotime a été initiée. Elle a mis en évidence les conditions les plus favorables à une des terres rares par extraction liquide-liquide au niveau industriel a été effectué. L'ensemble de l'étude a permis de proposer un possible «flow sheet» de traitement du minerai de xénotime de Pitinga

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Bethmont, Valérie. "Utilisation de composés poly(oxygénés) du type macrocycle ou hémisépulcrand en hydrométallurgie nucléaire : étude de l'effet du diluant : approche supramoléculaire." Lyon 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LYO10016.

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Abstract:

L'application potentielle de tripodands oxygenes en hydrometallurgie nucleaire a oriente notre recherche vers une synthese de polyethers obeissant a des criteres economiques, ecologiques et de securite de plus en plus stricts. Une methode de synthese d'ethers par catalyse heterogene a ete mise au point. Des monoethers ont ete obtenus quantitativement (rendements isoles : de 50 a 95%) a partir d'alcools primaires ou secondaires et d'aldehydes ou de cetones en utilisant le palladium sur charbon. Les tripodands oxygenes sont selectivement obtenus par la methode de williamson (dans des conditions applicables a plus grande echelle) grace a l'action complementaire de la base (hydroxyde de potassium) et du tamis moleculaire (rendement isole : 30%). Les tripodands oxygenes forment une troisieme phase (micelles, precipitation) dans un procede d'extraction liquide/liquide. L'etude de l'effet du diluant sur l'extraction de cations par des polyethers peut permettre de trouver un substitut au chlroroforme, seul diluant efficace actuellement pour l'utilisation des ethers-couronnes. Dans les diluants chlores, la solvatation du complexe dch18c6cis-syn-cis(sr)(no#3)#2 est correlee a la charge atomique partielle des atomes d'hydrogene du diluant (methode semi-empirique am1). La liaison hydrogene entre un atome d'oxygene de l'anion nitrate et un atome d'hydrogene du diluant, possible d'apres la structure cristalline de dch18c6cis-syn-cis(sr)(no#3)#2 (diffraction des rayons x), est de force suffisante pour stabiliser le complexe dans les diluants chlores. L'etude de l'auto-association et du caractere donneur de liaisons hydrogenes des alcools (ir et rmn #1h et #5#9co) montre que le meilleur alcool solvate le complexe par son caractere donneur de liaisons hydrogenes. Le cyclohexanol, meilleur donneur de liaisons hydrogenes, a egalement des proprietes d'auto-association optimisees susceptibles de stabiliser l'interaction specifique (liaison hydrogene) complexe-alcool. L'affinite d'extraction du strontium par le dch18c6cis-syn-cis est amelioree d'un facteur 2 entre l'alcool lineaire (1-octanol) et l'alcool cyclique (cyclohexanol).

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Elamari, Khalid. "Traitement hydrométallurgique en milieux acides des boues d'électroaffinage du cuivre." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1993_ELAMARI_K.pdf.

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Abstract:

Les boues anodiques d'électroaffinage du cuivre, de la société Rio Tinto Minera (Espagne), contiennent 23,8% Cu; 11,8% Ba; 8,3% Ag; 8% Se; 3,7% Pb; 3,2% Sb; 2,9% As; 0,9% Te et 0,3% Au. Leur traitement hydrométallurgique en milieux acides, en présence ou non d'agents oxydants, a permis de montrer que: 1) Cu et As et une partie de Te sont dissous en milieu acide sulfurique, acide hexafluorosilicique, ou en milieu acide sulfurique sous pression d'oxygène. Ces attaques acides entrainent une perte de poids de 50%. Le résidu de lixiviation se retrouve donc enrichi en métaux précieux (Au et Ag) et en Se et Sb; 2) le mélange acide H2SiF6-HNO3 permet de réduire la masse des boues de plus de 2/3, par dissolution non sélective de Cu, As, Se, Te, Ag et une partie de Sb. Le solide résiduel est fortement enrichi en or. À partir des solutions de lixiviation sulfurique sous pression d'oxygène, le cuivre est récupéré par extraction par solvant (Lix 622), ou par évapocristallisation. Le sélénium est une partie du tellure peuvent être préalablement récupérés par cémentation sur le cuivre. Après cémentation sur du fer, permettant d'extraire Te ainsi que Cu et Se résiduels, on élimine par neutralisation-précipitation Fe, As, Sb. L'extraction des éléments contenus dans les solutions de lixiviation nitrofluoro-silicique est réalisée par: précipitation sélective de l'argent sous forme AgCl, cémentation partielle de Se et Te sur du cuivre, récupération du cuivre par extraction par solvant (Cyanex 301), cémentation de Se et Te résiduels sur du fer et élimination de Fe, As et Sb dans le résidu de neutralisation-précipitation

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Coilhac, Marie. "Etude expérimentale et modélisation d'un procédé de séparation de cobalt et de nickel par extraction liquide-liquide." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLC048.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est de modéliser et d’optimiser l’unité de séparation du cobalt et du nickel par extraction liquide-liquide d’un procédé hydrométallurgique. La méthodologie adoptée a consisté dans un premier temps à étudier et modéliser séparément les équilibres d’extraction de chaque métal présent dans la solution industrielle (cobalt, nickel, magnésium, manganèse et zinc), par l’acide phosphinique CYANEX® 272 dilué dans un mélange d’hydrocarbures inertes. Un modèle thermodynamique multi-élémentaire permettant de simuler l’extraction de mélanges des 5 métaux a ensuite été élaboré sur la base des équilibres d’extraction et des constantes apparentes associées ainsi obtenus. Dans un second temps, le modèle multi-élémentaire a été utilisé pour modéliser le procédé continu de séparation du cobalt et du nickel. Ce procédémulti-étagé à contre-courant comporte plusieurs étapes : l’extraction, le lavage, l’élution cobalt et l’élution zinc. Dans le modèle développé, les concentrations en métaux dans les deux phases, les pH dans les différents étages ainsi que la consommation en réactifs, sont calculés à l’aide d’une méthode itérative. Cet outil de simulation du procédé a permis d’identifier des conditions opératoires optimales, pour lesquelles le rendement d’extraction du cobalt de 95% visé est atteint avec une économie en soude tout à fait significative. Les conditions proposées ont ensuite été validées par des campagnes de tests en continu à l’échelle pilote
This thesis work aims at modelling and optimizing the step of cobalt and nickel separation by solvent extraction, for a hydrometallurgical process. The first stage of the adopted methodology consisted in studying and modelling separately the extraction equilibria of each metal present in the industrial feed solution (cobalt, nickel, magnesium, manganese and zinc) by the phosphinic acid CYANEX® 272 diluted in an inert hydrocarbon mixture. The resulting extraction reactions and their associated equilibrium constants are the basis of a multi-element thermodynamic model that simulates the batch extraction of mixtures of the 5 metals. The next stage of the study consisted in modelling the continuous process of cobalt and nickel separation, based on the multi-element thermodynamic model. This multi-stage process operated counter-currently includes different steps : extraction, scrubbing, cobalt stripping and zinc stripping. In the model developed, the metal concentrations in both phases, the pH in all the stages, and the reagent consumptions are calculated by an iterative method. This simulation tool allowed identifying optimal operational conditions, for which the cobalt extraction yield of 95% is reached with significant caustic soda savings. Then the proposed conditions have been validated through continuous pilot tests

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Djoudi, Neïla. "Conception, développement et mise au point d'un procédé hydrométallurgique de récupération du cobalt (II) issu de mines secondaires par précipitation." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0010.

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Abstract:

Le cobalt fait partie des cinquante métaux stratégiques, considérés comme essentiels pour l’industrie et qui sont au cœur d’enjeux économiques et géopolitiques mondiaux. C’est pourquoi, la recherche portant sur la récupération de ce métal critique, à partir de déchets industriels ou urbains, est particulièrement importante pour les années à venir. L’objet de la thèse porte sur le développement d’un procédé hydrométallurgique permettant de récupérer le cobalt à partir d’un lixiviat de batterie Li-ion par précipitation. La première partie de ces travaux s’est portée sur le choix de l’agent précipitant, celui-ci devant répondre à un certain nombre de critères tels qu’une haute efficacité de récupération du cobalt, un impact environnemental faible et un coût économique limité. Une étude comparative des agents a été effectuée, basée sur la littérature ainsi que sur des simulations des équilibres thermodynamiques réalisées sous Visual Minteq 3.0. Les résultats ont montré qu’il était possible de récupérer 99,8 % du cobalt, sous forme d’hydroxyde. Des expériences ont alors été conduites afin de valider les hypothèses émises et de comparer les résultats obtenus avec les simulations effectuées. Expérimentalement, plusieurs paramètres opératoires ont été étudiés afin de déterminer les conditions optimales de récupération du cobalt, en termes de rendement, de sélectivité et de filtrabilité du précipité. Certains paramètres tels que la sursaturation, peuvent influencer les propriétés du produit obtenu (taille des particules, des agglomérats, polymorphisme…). Le polymorphe retenu devra permettre d’obtenir les rendements les plus élevés et des temps de filtration les plus faibles. Par la suite, les recherches ont porté sur l’étude de milieux synthétiques complexes contenant du cobalt, du manganèse, se rapprochant ainsi des conditions réelles de lixiviats de batterie Li-ions, et conforme au schéma de procédé proposé. Enfin, à partir des résultats obtenus réacteur parfaitement agité en régime discontinu, des expérimentations ont été réalisées en mode continu. Il a été possible de déterminer les paramètres optimaux de récupération du cobalt et de les extrapoler à l’échelle pilote en réacteur à lit fluidisé, permettant d’envisager le procédé à plus grande échelle
Cobalt is one of the fifty strategic metals considered essential for the industry and which are at the heart of global economic and geopolitical issues. This is why, research into the recovery of this critical metal, from industrial or urban waste, are particularly important for the years to come. The subject of the thesis is the development of a hydrometallurgical process to recover cobalt from a Li-ion battery leachate by precipitation. The first part of the thesis focused on the precipitating agent choice, which must meet a certain number of criteria in order to recover cobalt efficiently. Based on these criteria, a comparative study of the different precipitating agents was carried out. It was based on the literature as well as on the simulations of thermodynamic equilibria carried out in Visual Minteq 3.0. The results showed that it was possible to recover 99.8% of cobalt, in the hydroxide form. Based on these results, experiments were conducted to validate the hypotheses put forward and to compare the results obtained with the simulations performed. Experimentally, several parameters were studied in order to determine the optimal conditions for cobalt recovery, in terms of yield, filterability and selectivity. Certain parameters such as supersaturation can influence the product obtained typology (particle size, agglomerate size, polymorphism...). The selected polymorph should allow to obtain the highest yields and the lowest filtration times. Subsequently, the research focused on the study of complex synthetic media containing cobalt and manganese, thus getting closer to the real conditions of Li-ion battery leachates, and appearing on the proposed process scheme. Experimental results were compared to simulations previously carried out. Finally, based on the results obtained in discontinuous mode, experiments were carried out in continuous mode. It was possible to determine the optimal parameters for cobalt recovery and to extrapolate them to the pilot scale in a fluidized bed reactor, allowing the process to be considered on a larger scale

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Xuan, Wen. "Développement d'un procédé hydrométallurgique pour le recyclage des électrodes positives de type NMC contenues dans les batteries lithium-ion usagées." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0074.

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Abstract:

Le stockage électrochimique de l'énergie est central pour la transition énergétique. Les batteries lithium-ion sont une des technologies privilégiées actuellement pour stocker l'énergie et la restituer réversiblement pour le véhicule électrique et de nombreuses autres applications. Dans le cadre de l'économie circulaire, ces batteries en fin de vie doivent être recyclées. L'hydrométallurgie est une des voies envisagées pour traiter les batteries et produire des matières premières pouvant être réutilisées pour fabriquer de nouvelles batteries. C'est dans ce contexte que ce travail de thèse s'est concentré sur le développement d'un procédé hydrométallurgique pour recycler des matériaux d'électrodes positives de type NMC (LiNixMnyCozO2) des batteries Li-ion. Après une présentation détaillée du contexte et des technologies de recyclages des batteries lithium-ion dans le premier chapitre du manuscrit, le deuxième chapitre concerne le développement de la première étape d'un procédé hydrométallurgique : la lixiviation. Dans ce cette partie, nous nous sommes attachés à comprendre les mécanismes de lixiviation de plusieurs types de NMC par l'acide chlorhydrique. Un nouveau mécanisme a ainsi pu être proposé. Il suggère que la réaction a lieu en deux étapes : une transformation de phase rapide conduisant à la formation d'une nouvelle phase déficiente en lithium suivie de la dissolution de cette nouvelle phase. Les cinétiques de lixiviation ont été décrites avec succès par plusieurs modèles cinétiques semi-empiriques. Les données expérimentales nous ont également permis de trouver les conditions opératoires optimales permettant de lixivier efficacement différents matériaux d'électrodes positives de type NMC par l'acide chlorhydrique à 4 mol L⁻¹. Le travail réalisé dans le troisième chapitre nous a permis de proposer un schéma de procédés reposant essentiellement sur des étapes d'extraction liquide-liquide et de précipitation pour extraire les métaux contenus dans le jus de lixiviation. Le cobalt(II) dissous dans de l'acide chlorhydrique à 7 mol L⁻¹ peut être extrait à température ambiante par 0,4 mol L⁻¹ d'Alamine® 336 dilué dans un kérosène modifié par du 1-dodécanol avec un rapport des volumes des phases O/A=2 à l'aide de quatre mélangeurs-décanteurs, puis désextrait par une solution de 0,1 mol L⁻¹ d'acide chlorhydrique. Le manganèse(II) peut être extrait à température ambiante par 0,7 mol L⁻¹ d'Alamine ® 336 dilué dans le kérosène également modifié par du 1-dodécanol à un rapport des volumes des phases O/A=2 à l'aide de deux mélangeurs-décanteurs, puis désextrait par une solution de 0,1 mol L⁻¹ d'acide chlorhydrique. Le nickel(II) a été précipité à pH 8 sans co-précipitation du lithium, ce qui permet de récupérer à la fin du procédé une solution contenant du lithium qui peut être précipitée en carbonate de lithium. Enfin, le dernier chapitre de cette thèse a cherché à évaluer l'intérêt potentiel de la précipitation par antisolvant pour son intégration dans un procédé de recyclage de batteries lithium-ion. Il s'avère que la précipitation par antisolvant à l'aide d'éthanol ou d'acétone ne peut pas être appliquée pour précipiter le cobalt(II), le nickel(II) , le manganèse(II) ou le lithium(I) en milieux chlorure. Par contre, ces éléments métalliques, à l'exception du lithium(I) peuvent être précipités lorsque la dissolution des électrodes de type NMC a été préalablement réalisée dans l'acide citrique. Après l'ajout de deux volumes d'acétone à un volume de jus de lixiviation obtenu par dissolution de NMC111 dans 1,5 mol L⁻¹ acide citrique à S/L = 20 g/L, 99 % de manganèse, 98 % de cobalt et 87 % de nickel en masse ont été récupérés sous forme solide après 120 heures alors que le lithium est resté en solution. Ce procédé ouvre la voie à la séparation du manganèse(II), du cobalt(II) et du nickel(II) par rapport au lithium(I). Le précipité peut être calciné à 900 °C pendant une heure pour produire des oxydes métalliques mixtes
Electrochemical energy storage is essential for energy transition. Currently, Lithium-ion batteries are one of the successful technologies to store and release energy reversibly for electric vehicles and many other applications. As a part of the circular economy, the spent lithium-ion batteries must be recycled. Hydrometallurgy is one of the solutions to process batteries and produce raw materials that can be reused to make new batteries. In this context, this PhD thesis focused on the development of a hydrometallurgical process for recycling NMC cathodic materials (LiNixMnyCozO2) contained in spent Li-ion batteries. After a detailed presentation of the context and the recycling technologies of lithium-ion batteries in the first chapter of the manuscript, the second chapter concerns the development of the first step of a hydrometallurgical process, i.e. the leaching operation. This part addresses the comprehension of the mechanisms of NMC leaching in hydrochloric acid. A new mechanism was proposed, which suggests that the reaction takes place in two steps: a fast phase transformation leading to the formation of a new lithium-deficient phase followed by the dissolution of this new phase which is the limiting step. Leaching kinetics have been successfully described by several semi-empirical kinetic models. The experimental data can be used to find optimal experimental conditions to efficiently leach NMC cathode materials in 4 mol L⁻¹ hydrochloric acid. In the third chapter, a new flowsheet implementing solvent extraction and precipitation stages was designed based on the results found in the second chapter. It was shown that cobalt(II) could be extracted at room temperature from 7 mol L⁻¹ hydrochloric acid by using 0.4 mol L⁻¹ Alamine® 336 diluted in kerosene modified by 1-dodecanol at a phase volume ration O/A=2 by means of four mixer settlers. Afterwards, cobalt(II) was stripped by 0.1 mol L⁻¹ hydrochloric acid. In a second step, manganese(II) could be extracted at room temperature by 0.7 mol L⁻¹ Alamine® 336 diluted in kerosene modified by 1-dodecanol at a phase volume ratio O/A=2 by means of two mixer settlers. Nickel(II) was precipitated at pH 8 without lithium co-precipitation. In the last chapter, the potentialities of antisolvent precipitation and its implementation into a lithium-ion battery recycling process was assayed. It turns out that antisolvent precipitation using ethanol or acetone cannot be applied to precipitate cobalt(II), nickel(II), manganese(II) or lithium(I) in acidic chloride media. Conversely, it was possible to precipitate all of the metals except for lithium(I) from a leaching solution produced from NMC dissolution in 1.5 mol L⁻¹ citric acid at S/L = 20 g/ L. After mixing two parts of acetone in one part of the leachate, 99 (wt)% of manganese, 98 (wt)% of cobalt and 87 (wt)% of nickel were recovered in the precipitate after 120 hours while the Li remained in solution. This process paves the way for the separation of manganese(II), cobalt(II) and nickel(II) from lithium(I). The precipitate was calcined at 900 °C for 1 hour to produce mixed metal oxides

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Deblonde, Gauthier. "Spéciation du niobium et du tantale en milieux basiques et développement d’un procédé hydrométallurgique pour la séparation niobium-tantale." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066761.

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Abstract:

Le niobium (Nb) et le tantale (Ta) sont deux éléments stratégiques pour les pays développés car ils sont difficilement substituables et utilisés dans de nombreux secteurs clés comme l’automobile, l’aéronautique, le nucléaire, le bâtiment, l’industrie pétrolière, l’imagerie médicale et l’électronique.La très grande similarité chimique du Nb et du Ta fait que les procédés industrialisés permettant leur séparation requièrent des milieux très complexants, comme les solutions d’acide fluorhydrique. Cependant, la toxicité et l’impact environnemental de ces solutions poussent les industriels à développer de nouveaux procédés. Les milieux alcalins peuvent être une alternative mais la chimie du Nb et du Ta à pH alcalin est encore peu connue à l’heure actuelle. Les objectifs de cette thèse étaient d’étudier la spéciation du Nb et du Ta dans les solutions aqueuses basiques et d’élaborer un procédé hydrométallurgique, sans fluor, pour la séparation niobium-tantale. Tout d’abord, de nouvelles données ont été acquises sur la spéciation du Nb et du Ta grâce à des mesures de solubilité, de spectrophotométrie UV-visible, de RMN du solide, de spectroscopie Raman et d’électrophorèse capillaire. Ensuite, les informations obtenues à partir de solutions aqueuses, synthétiques et industrielles, ont permis de développer un nouveau procédé d’extraction par solvant capable de séparer le Nb et le Ta et n’utilisant aucun réactif fluoré. Le procédé développé a également été testé et validé à l’échelle pilote (~ 1 L/h) sur des solutions industrielles. Enfin, l’étude technico-économique du procédé développé révèle que celui-ci sera rentable et compétitif par rapport aux procédés existants
Niobium (Nb) and tantalum (Ta) are two strategic elements for developed countries because of their unequalled properties and their use in several key sectors like the aerospace, fuel, building, nuclear, medical imaging or electronic industries. Due to their almost-identical chemical properties, the industrial processes currently used for the niobium-tantalum separation require strongly complexing media, like hydrofluoric acid. However, the high toxicity and the environmental footprint of these media force the industrials to develop new processes. In this regard, alkaline media represent a good alternative but the chemistry of Nb and Ta in such media is still poorly known. The objectives of this PhD thesis were to probe the speciation of Nb and Ta in alkaline aqueous solutions and to develop a new hydrometallurgical process able to perform the Nb-Ta separation. Firstly, new data were obtained on the speciation of Nb and Ta in alkaline media based on solubility measurements, UV-visible spectrophotometry, solid state NMR, Raman spectroscopy and capillary electrophoresis. Secondly, the information obtained from aqueous solutions (both synthetic and industrial) allowed us to develop an original solvent extraction process able to separate Nb and Ta without using any fluoride compound. This innovative process was tested at a pilot-scale (~ 1 L/h) on industrial solutions. The technical-economic evaluation of the developed process shows that this latter is profitable and economically competitive over the current industrial processes

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Tambwe, Kasong'a-Mwimba Dieudonné-Louis. "Etude et mise en oeuvre d'un procédé hydrometallurgique de valorisation des boues de lixiviation du zinc : cas des résidus des usines à zinc de Kolwezi, UZK, Générale des carrières et des mines, R.D. Congo." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2004. http://www.theses.fr/2004ECAP0939.

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Abstract:

Les boues ferritiques produites à l'état de lixiviation neutre de la métallurgie du zinc aux usines à zinc de Kolwezi de la gecamines, qui titrent entre 14 et 20% de zinc, ont été étudiées dans l'objectif principal de la récupération de ce métal en vue de son électrodépôt. La dissolution du zinc des boues a été optimisée en milieu sulfurique réducteur. Une première séparation des métaux a été réalisée par cémentation aux poudres de fer et de zinc. L'extraction liquide- liquide du zinc a ensuite été étudiée avec les systèmes D2EHPA et CYANEX 301 dissous dans le dodecane. Elle a permis, après desextraction, de produire un électrolyte de zinc répondant aux normes de l'electrodépôt industriel du zinc. Un procédé efficace et relativement simple a été dimensionné pour chacun de ces deux extractants, permettant de valoriser le zinc présent dans les résidus miniers.

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Chour, Zeinab. "Valorisation de terres rares à partir de plantes hyperaccumulatrices." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0142/document.

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Abstract:

En raison du risque d’un approvisionnement insuffisant en ressources primaires des terres rares et des impacts environnementaux générés par les zones minières, le concept de l’agromine paraît être une solution très prometteuse. Il permet d’extraire des métaux lourds à partir de sols pollués ou de friches industrielles, par une méthode respectueuse de l’environnement, grâce à la culture de plantes hyperaccumulatrices. Une fois la culture réalisée, des procédés hydrométallurgiques sont développés afin d’extraire des plantes les métaux ayant une valeur économique importante. Le présent travail vise à développer des procédés hydrométallurgiques pour l’extraction des terres rares à partir d’une plante hyperaccumulatrice appelée Dicranopteris dichotoma. Cette fougère est connue pour sa capacité à accumuler les terres rares, notamment les légères, dans sa partie aérienne. Différentes voies d’extraction, puis de séparation des terres rares des autres éléments, ont été étudiées. Dans un premier temps, des lixiviations de la biomasse sèche ont été mises en oeuvre. Les rendements de lixiviation selon la nature de l’extractant ont ainsi pu être comparés. Pour cette voie, une précipitation est ensuite effectuée, suivie d’une calcination pour obtenir les oxydes de terres rares. Dans un second temps, la lixiviation de la biomasse sèche a été intensifiée par un procédé d’échange d’ions au cours duquel les terres rares sont fixées sur la résine. Après avoir percolé sur la résine des solutions qui permettent d’éliminer des impuretés, l’élution permet d’obtenir une solution concentrée de terres rares. Enfin, une troisième voie d’extraction est réalisée à partir des cendres de D. dichotoma, après une étape de combustion. Cette voie repose sur une lixiviation alcaline des cendres permettant l’élimination des impuretés solubles dans ce milieu. Une dissolution du résidu est ensuite effectuée, suivie d’une précipitation sélective des terres rares. Les trois voies étudiées s’avèrent en fait complémentaires et la combinaison de certaines étapes peut s’avérer prometteuse, notamment pour éliminer certaines impuretés. L’étude de ces procédés et de leur combinaison mérite d’être poursuivie afin d’améliorer les rendements d’extraction et la pureté du produit final. Il s’agira ensuite de développer un procédé à l’échelle pilote puis industrielle
Due to the risk of primary resource supply of rare earths and the environmental impacts generated by mining areas, the concept of agromining seems to be a very promising solution. It allows the extraction of heavy metals from polluted soils or industrial wastelands, by an environmentally friendly method, thanks to the cultivation of hyperaccumulating plants. Once the culture is completed, hydrometallurgical processes are developed in order to extract from plants the metals having a significant economic value. The present work aims to develop hydrometallurgical processes for the extraction of rare earths from a hyperaccumulator plant called Dicranopteris dichotoma. This fern is known for its high ability to accumulate rare earths, especially light ones, in its aerial part. Different extraction and separation ways of rare earths from other elements have been studied. At first, leaching of dry biomass was implemented. The leaching yields according to the nature of extracting solutions could thus be compared. For this approach, precipitation is then performed, followed by calcination step to obtain rare earth oxides. In a second approach, the leaching of dry biomass was intensified by an ion exchange process during which, the rare earths are fixed on the resin. After percolating solutions on the resin in order to eliminate impurities, an elution step leads to obtain a concentrated solution of rare earths. Finally, a third extraction process is carried out from the ashes of D. dichotoma, after a combustion step. This approach is based on an alkaline leaching of the ash allowing the elimination of soluble impurities in this medium. The residue is then dissolved, followed by rare earths selective precipitation. These three approaches studied, are actually complementary and the combination of certain steps can be promising, especially to eliminate some impurities. The study of these processes and their combination deserves to be pursued in order to improve the extraction yields and the purity of final product. It will then develop a pilot scale and industrial process

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Paulo, João Bosco Araujo de. "Mise au point d'un nouveau mélangeur-décanteur à inversion de phase. Application à l'extraction du cuivre." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT019G.

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Abstract:

Ce travail porte sur la mise au point d'un nouveau type de melangeur-decanteur dit a inversion de phase, dans le but de developper un appareil plus compact notamment en cherchant a reduire le volume du compartiment destine a la separation des phases a ameliorer l'efficacite de separation. Le principe repose sur une inversion de phase produite au niveau d'un plateau perfore qui separe les chambres de melange et de decantation. Dans le melangeur, on fabrique une dispersion du type o/w. Quand elle passe a travers du plateau perfore, on forme alors des gouttes d'eau contenant des gouttelettes organiques dans le decanteur rempli de phase organique identique a celle qui a servi a fabriquer la dispersion primaire. Ainsi, on a fait un systeme o/w/o. Pendant leur sejour dans le decanteur et avant decantation, les gouttes porteuses liberent les gouttelettes emprisonnes qui, par rapport a un decanteur classique, ont beaucoup moins de chemin a parcourir avant d'atteindre leur homophase, les gouttes porteuses faisant alors office de micro-decanteurs. Par ce biais, on s'attend a une meilleure separation de phases et une reduction notable du volume des appareils. On s'est d'abord interesse a l'hydrodynamique en etudiant trois parametres: le rapport de debit phase organique/phase aqueuse qui regle la retention dans le melangeur, la charge specifique totale et la geometrie du plateau (taille des perforations) avec un systeme eau/kerosene. Le fonctionnement a ete caracterise par 2 techniques de mesures granulometriques: granulometrie laser et cellule photoelectrique sur prelevement capillaire. On a obtenu d'excellentes efficacites de separation pour des rapports de phase eleves (3/1) et des charges specifiques importantes (40 m3/m2. H). Ensuite pour ces conditions operatoires optimales on a opere avec transfert de matiere en realisant une extraction de cuivre a partir d'une solution a 1,5 g/l, a l'aide d'un reactif le lix984, dilue dans du kerosene. Les variables etudiees ont ete le ph a l'equilibre et la concentration en agent extractant. Un modele reactionnel est propose pour expliciter le mecanisme d'extraction. Globalement, on a atteint des efficacites de 86% par rapport a l'etage theorique

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Belfqueh, Sahar. "Développement d’un procédé éco-compatible de recyclage des terres rares issues des aimants permanents." Thesis, Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2022. http://theses.enscm.fr/interne/ENSCM_2022_BELFQUEH.pdf.

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Abstract:

Les terres rares (TRs) sont omniprésentes dans les objets technologiques du quotidien (téléphones mobiles, ordinateurs, …) et sont de plus en plus utilisées dans les technologies vertes (éoliennes, véhicules électriques, …). Ces métaux, de par leur importance, sont considérés comme critiques pour l’Europe qui détient très peu de gisements primaires. L’accès à ces TRs peut être envisagé au travers du recyclage de produits en fin de vie, en particulier par l’intermédiaire des aimants permanents de type NdFeB ou SmCo qui représentent environ 37%, en masse, du marché des TRs.Dans ce contexte, la présente thèse étudie le recyclage des TRs (Nd, Pr et Dy) provenant des aimants permanents de type NdFeB issus des disques durs d’ordinateurs par voie hydrométallurgique « éco-compatible » en considérant l’utilisation d’un acide organique lors du processus de lixiviation comme alternative aux acides minéraux, et un diglycolamide (N,N,N′,N′‐Tetraoctyl diglycolamide - TODGA) comme molécule extractante dans le processus d’extraction liquide-liquide comme alternative aux composés organophosphorés.Des études multiparamétriques ont été réalisées afin d’étudier la récupération sélective des TRs vis-à-vis des autres éléments présents dans ces aimants, en particulier le fer.Ainsi à partir des résultats obtenus, deux procédés alternatifs sont proposés.Le premier consiste en un grillage oxydant de la poudre d’aimants NdFeB suivi de deux lixiviations sélectives par l’acide acétique qui permettent, après les étapes de précipitation et de calcination, une séparation de l’oxyde Didymium (Nd2O3. Pr2O3), de l’oxyde de dysprosium (Dy2O3) et de l’oxyde de fer (Fe2O3) qui est non lixiviable dans l’acide acétique. La faisabilité de ce procédé a été démontrée sur des mélanges synthétiques d’oxydes ayant une composition identique à celle d’une poudre d’aimants NdFeB oxydée (lixiviation > 95%, pureté des oxydes >99,8%). Cependant, les conditions du grillage oxydant doivent être optimisés davantage pour reproduire les mêmes résultats sur la poudre d’aimant réelle.Le second procédé consiste en une lixiviation totale de la poudre d’aimant NdFeB brute par l’acide acétique suivi par une étape d’extraction liquide-liquide en utilisant le TODGA comme molécule extractante. Ainsi il a été montré que l’extraction quantitative de l’ensemble des TRs (Nd, Pr et Dy) avec une excellente sélectivité vis-à-vis des autres métaux présents dans le lixiviat (Fe, B, Co et Ni) est possible en deux étages d’extraction liquide-liquide. La désextraction quantitative de l’ensemble des TRs extraits a ensuite été possible en utilisant une solution d’EDTA. De plus, Une extraction multi-étagée en utilisant le TODGA suivi d’une désextraction à l’eau déionisée permet d’envisager la séparation du Didymium et du Dy
Rare earth elements (REEs) are omnipresent in high technology devices (smartphones, computers…) and are increasingly used in green technologies (wind power turbines, electric vehicles…). Due to their importance, these metals are considered critical for Europe, which has very few primary deposits. Access to these REEs can be considered through the recycling of end-of-life products, in particular through NdFeB or SmCo permanent magnets, which represent 37%, by weight, of the REEs market.In this context, this thesis studies the recycling of REEs, especially Nd, Pr and Dy from NdFeB permanent magnets, found in hard disk drives, through “eco-compatible” hydrometallurgical routes considering the use of organic acids in the leaching process as alternatives to the mineral acids, and the use of a diglycolamide (N,N,N′,N′‐Tetraoctyl diglycolamide - TODGA) as the extracting molecule as an alternative to organophosphorus compounds.Multiparametric studies were realized in order to evaluate the selective recovery of REEs from other elements present in these magnets, in particular iron.Thus, from the results obtained, two alternative methods are proposed.The first process consists in an oxidative roasting of the NdFeB magnet powder followed by two selective leaching steps that allow, after the steps of precipitation and calcination, the separation of Didymium oxide (Nd2O3. Pr2O3), dysprosium oxide (Dy2O3) and iron oxide (Fe2O3) which is non-leachable in acetic acid. The feasibility of this process has been demonstrated on synthetic mixtures of oxides having the same composition as an oxidized NdFeB magnet powder (leaching> 95%, oxide purity> 99.8%). However, the oxidative roasting conditions must be further optimized in order to reproduce the same results on the real NdFeB magnet powder.The second process starts with the complete leaching of the non-roasted NdFeB magnet powder followed by a solvent extraction step using the extracting molecule TODGA. Thereby, a two-stage solvent extraction allowed the extraction of all REEs (Nd, Pr and Dy) with excellent selectivity against other elements present in the acetic acid leachate (Fe, B, Co and Ni). The quantitative stripping of all extracted REEs was possible using an EDTA solution. In addition, a multi-stage solvent extraction, using TODGA, followed by a stripping step using water allowed the separation of Didymium and dysprosium

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Sandré, Anne-Laure. "Nouveau procédé de dissolution-précipitation pour l’exploitation de minerais nickélifères oxydés par voie hydrométallurgique : études cinétiques, modélisation et calcul de réacteurs." Thesis, Paris, ENMP, 2012. http://www.theses.fr/2012ENMP0037.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est de bâtir un modèle prédictif d'une unité industrielle continue de dissolution de minerai de nickel/ et précipitation de fer simultanées. La méthodologie adoptée consiste dans un premier temps à réaliser des expériences en réacteur fermé ou semi-fermé pour identifier et modéliser séparément les différents phénomènes en jeu, puis dans un second temps à construire un modèle d'unité continu les rassemblant tous. Ce travail a permis certaines avancées tant sur le système retenu que sur les méthodes et modèles adoptés. Tout d'abord la thermodynamique des solutions Na-Fe(III)-H2SO4 aux alentours de 100°C a été clarifiée et la constante de solubilité de la natrojarosite Na0,84H0,16Fe2,90(SO4)2(OH)5,7 a été déduite. Ensuite les paramètres influant sur les précipitations des jarosite de sodium et potassium ont été mis en évidence et leur cinétiques de croissance ont pu être déterminées grâce à l'utilisation originale de la méthode des caractéristiques. Puis les cinétiques de dissolution des minerais ont été obtenues, en prenant en compte différentes phases du minerai et leurs granulométries. Après avoir déduit tous les paramètres nécessaires, un modèle original, permettant de simuler une cascade de réacteur de dissolution/précipitation avec recyclage a été construit puis validé. Cet outil de conception, couplé à une étude technico-économique peut permettre d'optimiser le procédé
The goal of this thesis is to build a predictive model for a continuous industrial unit combining simultaneously nickel ore dissolution and iron precipitation. A two steps method was used. First experiments in batch or semi-batch reactors were done in order to understand and model separately the different phenomenon that take place. Then all the equations and associated constants were used to build a model. This work allowed some advances both on the system studied and on the methods used. First thermodynamics of Na-Fe(III)-H2SO4 solutions in the 70-100°C temperature range was clarified and natrojarosite solubility constant Na0,84H0,16Fe2,90(SO4)2(OH)5,7 was deduced. Secondly parameters acting on sodium and potassium jarosite precipitation were highlighted and their growth kinetics were deduced through an original use of caracterisctics method. Then ore dissolution kinetics were found, taking into account different ores phases and their granulometry. After deducing all the necessary parameters, an original model allowing to simulate a cascade of dissolution/precipitation reactors with recyling loop was build and validated. This conception tool, coupled with a technico-economic study allows the optimisation of such a process

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Billy, Emmanuel. "Application des liquides ioniques à la valorisation des métaux précieux par une voie de chimie verte." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00721825.

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Abstract:

À ce jour, la récupération de métaux précieux contenus dans les déchets d'équipements électriques et électroniques (DEEE) se fait par des procédés présentant un niveau de dangerosité certain du fait de l'utilisation de cyanure ou d'eau régale qui impactent l'environnement avec une toxicité notoire pour l'homme dans le cas des cyanures. C'est dans la perspective de répondre à ces enjeux environnementaux que le projet PEPITE a été construit en associant un industriel (RECUPYL®) le LEPMI avec le soutien de L'ADEME. L'objet du projet vise à récupérer les métaux précieux contenus dans les DEEE par un procédé utilisant des liquides ioniques (LIs). Les travaux ont permis de compiler une base de connaissance très utile sur les propriétés physicochimiques des liquides ioniques retenus. Nous avons également pu bâtir un schéma de traitement aussi efficace mais sans rejet de gaz toxiques ou d'effluents. Les résultats de nos travaux ont conduit à l'émergence d'une nouvelle voie de recyclage par chimie verte grâce à l'application des liquides ioniques. Enfin, cet avantage environnemental s'accompagne d'une viabilité économique en regard des procédés actuels.

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Guilpain, Mathilde. "Procédés innovants pour la valorisation du nickel directement extrait de plantes hyperaccumulatrices." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0179/document.

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Abstract:

L’agromine est une filière destinée à valoriser des métaux dispersés dans des sols ou autres matrices, à l’aide de plantes hyperaccumulatrices (HA). La première étape consiste à cultiver ces plantes pour obtenir des rendements élevés en métaux et la seconde, à produire des composés métalliques d’intérêt à partir de la biomasse. L’agromine a surtout été développée pour valoriser le nickel (Ni). Jusqu’à présent, la biomasse était brûlée pour concentrer le métal et éliminer les matières organiques. L’enjeu de cette recherche est de concevoir des procédés de récupération du Ni par extraction directe depuis la biomasse, sans brûler la plante. Il s’agit de comprendre les processus impliqués lors de l’extraction du Ni de la biomasse sèche à l’aide d’un solvant et déterminer les formes chimiques des espèces en solution. A partir de là seront mises en œuvre des opérations de séparation adaptées, pour isoler le Ni sous une forme intéressante pour des applications ultérieures. Les expériences de lixiviation à l’eau à 20 °C, menées avec deux HA contrastées, ont démontré qu’il était possible de transférer en solution jusqu’à 80% du Ni présent dans les tissus des plantes. Celui-ci est accompagné des ions majeurs et de composés organiques. L’analyse des composés et la modélisation des équilibres chimiques en solution ont montré que le Ni était complexé à plus de 95% par des ligands organiques, acides carboxyliques, porteurs du Ni dans la plante, ainsi que des complexants plus forts. A partir de ces résultats, des procédés de séparation ont été sélectionnés : la précipitation sélective et l’adsorption sur résine complexante. Ils ont permis de récupérer respectivement 75 et plus de 95% du nickel sous forme sulfure ou composé carboxylique. En revanche, la purification à l’aide de décanoate n’a pas permis d’isoler le Ni. Ainsi, ce travail a permis de mieux comprendre l’extraction du Ni directement à partir de plantes, la spéciation du Ni en solution multiconstituant en présence de ligands organiques, et de valoriser le nickel par des voies jusqu’alors inexplorées avec ce type de matière première
Agromining is a chain allowing the recovery of metals dispersed in soils or other matrices, using hyperaccumulator plants (HA). The first step is to grow these plants to achieve high yields of metals and the second to produce metal compounds of interest from the plant biomass. Agromining has mainly been developed to value nickel (Ni). Until now, biomass was burnt to concentrate the metal and remove organic matter. The challenge of this research is to design processes for Ni recovery by direct extraction from biomass, without burning the plant. It will allow a better understanding of the processes involved in the extraction of Ni from dry biomass using a solvent and the determination of the the speciation in the solution. Then, appropriate separation operations will be implemented to isolate the Ni in an interesting form for subsequent applications.Water leaching experiments, run at 20 ° C with two contrasted HAs, demonstrated that up to 80% of Ni could be transferred from the plant tissues to the solution. Ni is accompanied by major ions and organic compounds. The analysis of these compounds and the modeling of the chemical equilibria in solution showed that more than 95% of Ni was complexed by organic ligands, carboxylic acids (Ni carriers in the plant) as well as stronger complexing agents. From these results, separation processes were selected: selective precipitation and adsorption on complexing resin. They made it possible to recover respectively 75 and more than 95% of the nickel in sulphide or carboxylic compound forms. In contrast, purification with decanoate did not isolate the Ni.Thus, this work has made it possible to better understand the extraction of Ni directly from plants, the speciation of Ni in a multicomponent solution in the presence of organic ligands, and to valorize nickel by ways previously unexplored with this type of material

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Villemejeanne, Benoît. "Étude des milieux liquides ioniques et solvants eutectiques profonds pour une valorisation des métaux critiques à partir des déchets d’équipements électriques et électroniques." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0010.

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Abstract:

L’augmentation grandissante de la quantité de déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) sur Terre, associée à leurs grandes teneurs en métaux pousse de plus en plus les acteurs internationaux de la recherche académique ou industrielle à développer leur recyclage et en particulier la valorisation de la fraction métallique qu’ils contiennent. Le traitement de ces matières complexes (polymétalliques, composites…) s’appuie sur un grand nombre d’étapes successives dont des procédés pyrométallurgiques ou hydrométallurgiques peu respectueux des principes de la chimie verte en ce qui concerne la génération de déchets (effluents, fumées…) et la sécurité des travailleurs. Pour les métaux nobles comme l’or ou le palladium, des solutions acides concentrées ou des réactifs toxiques tels que les cyanures sont nécessaires pour récupérer le métal pur. Ce travail de thèse vise à rompre avec la chimie conventionnelle pratiquée depuis plus d’un siècle dans le domaine de la métallurgie extractive via l’utilisation de nouveaux types de solvants : les liquides ioniques (LI) et les solvants eutectiques profonds (DES). Associés à l’électrochimie, ils permettent de mettre en œuvre un procédé d’électrolixiviation/électrodéposition directe (EL-ECD) de dissolution du déchet à l’anode et de récupération simultanée du métal cible à la cathode. Une étude visant à comprendre l’impact de la nature de ces solvants ioniques sur les propriétés de solubilisation et d’oxydation des métaux précieux ou de transport de matière (viscosité, conductivité ionique) a été menée. Parmi de nombreux électrolytes, l’Ethaline (ChCl:EG 1:2) et les mélanges de liquides ioniques à cation imidazolium C4C1Im (NTf2)1-xClx, ont montré des propriétés intéressantes pour l’application visée. Une preuve de concept et une optimisation du procédé EL-ECD pour la récupération de Au et Pd en milieu mono-élémentaire dans les mélanges ChCl:EG a été réalisée. Les rendements faradiques et les vitesses de récupération obtenus permettent d’envisager une application pour de petites unités de traitement des DEEE
The growing increase of waste electrical and electronic equipments (WEEE) on Earth, associated with their high metal contents are driving academic or industrial international researchers to develop their recycling and in particular the recovery of the metal fraction they contain. The treatment of these complex materials (polymetallic, composites, etc.) is based on several successive stages including pyrometallurgical or hydrometallurgical processes that do not follow Green Chemistry principles (waste generation, worker safety). Indeed, concentrated acidic solutions or toxic reagents such as cyanides are necessary to recover pure noble metals such as gold (Au) or palladium (Pd). This PhD work aims to break with the conventional chemistry practiced for over a century in the field of extractive metallurgy with the using of new kind of solvents: ionic liquids (IL) and deep eutectic solvents (DES). The combination of these solvents with electrochemical techniques allows implementing an ElectroLixiviation-ElectroChemical Deposition process (EL-ECD) with waste dissolution at the anode and the simultaneous recovery of the target metal at the cathode without any solvent degradation. A screening was carried out to understand the impact of the nature of ionic solvents on precious metal oxidation properties and mass transport properties (viscosity, ionic conductivity). Among many electrolytes, Ethaline (ChCl:EG 1:2) and imidazolium-based ionic liquid mixtures C4C1Im (NTf2)1-xClx, present interesting properties for the aimed application. A proof of concept and an optimization of this process for Au and Pd recovery in a monometallic medium in ChCl:EG mixtures was carried out. Faradic yield and recovery rate reached are suitable for an application in small WEEE treatment units

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Zhang, Xin. "Procédé hydrométallurgique pour la valorisation du nickel contenu dans les plantes hyperaccumulatrices." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0172/document.

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Abstract:

Certaines plantes, dites hyperaccumulatrices, ont la capacité de se développer sur des sols riches en métaux et d’accumuler ces métaux à des concentrations élevées. L’incinération de la biomasse produit des cendres qui contiennent de 10 à 25% en masse de Ni. Ce travail s’inscrit dans la continuité d’une recherche menée par l’équipe depuis plusieurs années, qui a donné lieu notamment à un brevet sur la production du sel double sulfate de nickel et d’ammonium hexahydraté (ANSH) à partir de la biomasse d’Alyssum murale. Le manuscrit comprend d’abord une synthèse bibliographique sur la phytomine, allant des hyperaccumulateurs aux procédés de valorisation, essentiellement centrée sur le nickel. Ensuite, ont été comparées quinze plantes hyperaccumulatrices (des genres Alyssum, Leptoplax et Bornmuellera) provenant d’Albanie ou de Grèce, en vue de leur application pour la phytomine. Les teneurs en nickel ont été mesurées dans les différents organes des plantes et dans les cendres obtenues par combustion. Les trois genres ont de l’intérêt pour l’application, les plantes contiennent 1 à 3% en masse de nickel et les cendres 15 à 20 %. Le procédé hydrométallurgique de production d’ANSH a été étudié étape par étape en vue d’optimiser chaque étape pour produire un sel très pur tout en économisant matière et énergie et minimisant la production d’effluents et de déchets. Ce travail a conduit à l’amélioration du procédé de départ. Enfin, de nouvelles pistes ont été proposées pour conduire à de nouveaux procédés et produits du nickel. Les résultats obtenus et la dynamique actuelle autour de la phytomine montrent l’intérêt de cette approche et annoncent son développement imminent
Some plants, known as hyperaccumulators, are able to develop on metal containing soils and to accumulate these metals at high concentrations in shoots. Biomass incineration leads to ash containing 10 to 25 wt % nickels, greater than in some mineral ores. This work follows a research that has been carried out by the team for several years, which has resulted in a patent on the hydrometallurgical production of the double salt ammonium and nickel hexahydrate (ANSH) from the biomass of Alyssum murale. It aims at improving the synthesis method of this salt in order to upscale it at the pilot scale and explore new methods leading to new products. The manuscript begins with a bibliographic review on phytomining from hyperaccumulators to metal recycling processes, essentially focused on nickel. Then ca 15 hyperaccumulator plants (genus Alyssum, Leptoplax and Bornmuellera) collected in Greece or Albania have been compared, in the objective of phytomining. Nickel concentrations were measured in the plant organs and in the ashes after combustion. The three types of plants are of great interest for the technology, they contain 1 to 3 wt % of nickel and the ashes 15 to 20%. The hydrometallurgical process of ANSH production was investigated step by step to optimize each step to produce a salt of high purity, to decrease materials and energy consumption and to minimize effluent and waste production. The process was thus improved. Eventually, new ideas have been tested for new processes and nickel products. The obtained results and the current dynamics prove the interest of phytomining and announce its imminent development

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Gras, Matthieu. "Recyclage de métaux venant d'accumulateurs NiMH : développement d'extractions liquide-liquide sélectives à partir de liquides ioniques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAI053/document.

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Abstract:

Les accumulateurs nickel-hydrure métallique (NiMH) dominent actuellement le marché du stockage de l’énergie pour les véhicules hybrides. On estime à 1 milliard, le nombre de batteries NiMH produites chaque année. En fin de vie, le taux de recyclage de ces déchets électroniques reste faible, bien que la technologie NiMH contienne des quantités importantes de métaux onéreux et stratégiques. Deux grandes familles d’éléments chimiques coexistent sous forme de composés intermétalliques dans l’électrode négative: les métaux de transitions (TM) (Ni, Co, Mn et Fe) ainsi que les terres rares (REE) (La, Ce, Nd et Pr). Parmi les TM, le cobalt présente une criticité accrue. En effet, les minerais issus de réserves naturelles ne permettront pas de couvrir la demande croissante en cobalt liés au développement des technologies émergentes. Les REE produits à plus de 97 % en Chine sont au cœur des préoccupations de l’Union Européenne qui depuis 2010 pointe du doigt des techniques d’extractions dévastatrices pour l’environnement. C’est dans le but de répondre aux problématiques économiques et environnementales que le projet a été construit en associant l’entreprise de recyclage de batteries Recupyl® au laboratoire académique LEPMI grâce au financement du Labex CEMAM. L’objectif de ce travail est de proposer un procédé avec un faible impact environnemental pour le recyclage des métaux à partir de véritables accumulateurs NiMH. Pour cela, le remplacement de solvants volatiles organiques par des liquides ioniques, plus respectueux des principes de la ‘chimie verte’ sera étudié. En s’appuyant sur des procédés innovants d’extraction liquide-liquide et de récupération des éléments par hydrométallurgie et par électrochimie nous proposons une voie de valorisation des métaux présents dans ces batteries
Nickel-metal hydride (NiMH) batteries are currently dominating the market of energy storage in hybrid electric vehicles. 1 billion cells are estimated to be produced each year. In their end-of-life, these electronical wastes exhibit low recycling rates, despite the fact that NiMH batteries contain high amounts of valuable and strategic metals. Two main metal families coexist as an intermetallic compound in negative electrodes: transition metals (TM) (Ni, Co, Mn and Fe) and rare earth elements (REE) (La, Ce, Nd and Pr). Among TM, cobalt exhibits the highest criticality rate. Indeed, natural ores will not cover the increasing cobalt demand linked to emerging technologies. REE produced at more than 97 % in China are at the centre of European Union’s preoccupations. To tackle economic and environmental issues, this project, supported by the labex CEMAM is a partnership between the company Recupyl® and the academic laboratory LEPMI. It aims at investigating on low environmental impact routes for the recycling of metals present in real spent NiMH batteries. This requires the replacement of volatile organic compounds by ionic liquids, respecting the principles of ‘green chemistry’. Based on innovative extraction and recovery processes of elements by hydrometallurgy and electrochemistry, we propose a flowsheet for the valorisation of metals from those batteries

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Barbaroux, Romain. "Développement d'un procédé hydrométallurgique de récupération du nickel." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2010. http://www.theses.fr/2010INPL087N/document.

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Abstract:

Cette recherche s’inscrit dans le contexte de la conception d’une filière originale comprenant la phytoextraction du nickel par la plante hyperaccumulatrice Alyssum murale, endémique des sols de serpentine d’Albanie et de sa valorisation de ce nickel, l’objectif étant d’arriver à un produit à haute valeur ajoutée. Les sols de serpentine peuvent être considérés comme une ressource secondaire. Ils contiennent des concentrations élevées en nickel mais à des teneurs insuffisantes pour être exploités par l’industrie minière. La plante Alyssum murale peut extraire et concentrer le nickel dans ses tissus. Le nickel présent dans la biomasse a pu être solubilisé quasiment totalement à l’acide sulfurique, en réacteur fermé puis à contre-courant en trois étapes. Cette lixiviation a produit une solution contenant du nickel lié à des molécules organiques ainsi que d’autres métaux et composés organiques. Les procédés de raffinage directs comme la précipitation sélective ou l’électroplaquage n’ont pas permis d’isoler le nickel. Deux voies ont été explorées : (i) l’extraction par un solvant organique sélectif du nickel (Cyanex 272) suivie d’une contre extraction par une solution aqueuse et électrodéposition et (ii) la cristallisation d’un sel double à partir du lixiviat préparé après incinération de la biomasse. La première voie a permis d’obtenir le nickel métal sous forme de cathode, la seconde a conduit au sel double sulfate de nickel et d’ammonium. Les produits ont été caractérisés par différentes techniques. Une étude technico-économique a montré le fort potentiel économique de la production de sel double
This research has been done in the context of the design of an original method aiming at obtaining high added value products of nickel, combining phytoextraction and valorization. Phytoextraction is conducted with the hyperaccumulating plant Alyssum murale, endemic species of serpentine soils in Albania. Serpentine soils can be considered as secondary resources: they contain high concentrations of nickel, which are not high enough for conventional mining techniques. The plant Alyssum murale can extract and concentrate nickel in its tissues. Nickel present in the biomass could be almost totally solubilized in batch reactor and with a 3 step countercurrent process. This leaching produced a solution containing nickel bound to organic molecules and other metals and organic compounds as well. Direct separation processes (e.g. selective precipitation and electrowinning) did not enable us to obtain nickel. Two methods have been investigated: (i) extraction by an organic nickel –selective solvent (Cyanex 272), extraction by an aqueous solution and electrowinning and (ii) crystallization of a double salt, nickel ammonium sulfate, from a leaching solution obtained from biomass ashes. Nickel products were characterized by different techniques. A technico-economical study showed the high commercial potential of the double salt production

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Masmoudi, Abderrazak. "Recyclage du lithium issu des batteries usagées par extraction liquide-liquide dans un milieu liquide ionique." Thesis, Strasbourg, 2020. http://www.theses.fr/2020STRAE028.

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Abstract:

L’approvisionnement durable en lithium est indispensable pour le développement des appareils électriques modernes. Ces appareils sont basés sur les batteries lithium-ion (BLI) dont l’élément clé est le lithium. Le recyclage est un axe stratégique sur lequel repose l’approvisionnement en lithium d’une manière écologiquement et économiquement durable. Dans ce cadre, au cours de ce projet de thèse, nos efforts étaient dirigés vers l’étude du recyclage du lithium par extraction liquide-liquide (ELL). Des liquides ioniques (LIs) ont été utilisés pour remplacer les solvants organiques toxiques. Le présent travail possède un double objectif pratique et théorique : (i) le développement d’un nouveau système d’ELL du lithium en combinant extractant et LI et (ii) la compréhension des mécanismes d'extraction du lithium à partir de milieux aqueux (acides et basiques) par différents types d’extractants (neutres et acides) dilués dans des LIs. Nos résultats ont mis en évidence qu’il est relativement difficile de concevoir un système d’ELL capable d’extraire directement le lithium d’un lixiviat de BLI. Pour cela, nous avons proposé d’extraire le lithium à un pH alcalin, où la majorité des cations présents dans le lixiviat sont déjà éliminés. Le solvant d’extraction optimal dans ces conditions est : β-dicétone/LI. Nous avons démontré que ce système satisfait la plupart des exigences d’un système idéal pour l'extraction du lithium faisant intervenir un LI
A sustainable supply of lithium is essential for the development of modern electrical devices. These devices are based on lithium-ion batteries (LIB), the key element of these LIB is lithium. Recycling is a strategic axis on which the supply of lithium is based in an environmentally and economically sustainable manner. In this context, during this thesis project, our efforts were directed towards the study of lithium recycling by liquid-liquid extraction (LLE). Ionic liquids (ILs) have been used to replace toxic organic solvents. The present work has two practical and theoretical objectives: (i) the development of a new LLE system for the extraction of lithium by combining extractant and IL and (ii) the understanding of the mechanisms of lithium extraction from aqueous media (acids and bases) in an IL medium with different types of extractants (neutrals and acids). Our results showed that it is relatively difficult to design a LLE system capable of directly extracting lithium from a LIB leachate. For this reason, we proposed to extract lithium at alkaline pH, where most of the cations present in the leachate are already removed. The optimal extraction system under these conditions is that using β-diketone in LI. We have demonstrated that this extraction solvent meets most of the requirements of an ideal system for lithium extraction involving IL

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Ivanaj, Silvester. "Rôle de l'électrochimie au cours de la dissolution sélective des minerais et/ou des concentrés de chalcopyrite." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1995_IVANAJ_S.pdf.

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Abstract:

Les schémas actuels de traitement des minerais et des concentrés de chalcopyrite aboutissent à la formation du SO2 dont le rejet partiel ou complet dans l'atmosphère pose des problèmes pour l'environnement. Suite aux nouvelles réglementations sur l'environnement et à la pression de l'opinion publique, de nombreuses recherches se poursuivent afin de trouver d'autres alternatives qui auraient l'avantage de produire le soufre élémentaire. Dans ce contexte, cette étude porte sur la dissolution électrochimique sélective de la chalcopyrite à partir d'un minerai naturel et d'un concentré de flottation. Différents types de réacteurs électrochimiques et notamment un réacteur à lit granulaire E3P, une cellule à diaphragme poreux et une cellule à membrane échangeuse d'ions ont été testés. Des techniques de caractérisation physico-chimique telles que la DRX, le MEB, la Microscopie Optique, la Spectroscopie Raman, l'Analyse chimique, etc. , ont été utilisées pour caractériser les échantillons initiaux et les produits des réactions chimiques et/ou électrochimiques. L’oxydation du minerai dans le réacteur E3P permet une dissolution préférentielle des composés du fer autres que la chalcopyrite, tandis que la réduction favorise la solubilisation du fer de la chalcopyrite. Cependant, dans les deux cas, la cinétique est lente et le rendement faradique est faible. L’utilisation de la cellule à diaphragme poreux n'a pas sensiblement amélioré les résultats de la dissolution. Les meilleurs résultats ont été obtenus en utilisant la cellule électrochimique à membrane échangeuses d'ions. La dissolution de la chalcopyrite est essentiellement réalisée par les ions ferriques et cuivriques générés électrochimiquement in-situ. Un taux d'extraction de cuivre atteignant 98% a été obtenu. Dans les conditions optimales, les rendements faradiques sont proches de 100%. La chalcopyrite est dissoute sélectivement et la majorité du soufre est obtenue sous forme élémentaire

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Mocellin, Julien. "Ressources secondaires de métaux, valorisation par voie hydrométallurgique de résidus de sidérurgie pour la valeur en zinc, en manganèse et plomb." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0211/document.

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Abstract:

Entre le milieu du XIXème et du XXème siècle, le secteur sidérurgique a été l’une des principales sources de richesse en France. Toutefois, la production de ferromanganèse a généré une quantité considérable de déchets, notamment lors du lavage des fumées des hauts fourneaux. Ces boues d’épuration, riches en zinc (Zn), manganèse (Mn) et plomb (Pb) (5 à 40% en masse), ont été déposées dans des bassins de décantation en périphérie des sites sidérurgiques. Depuis la fermeture des usines, ces terrains sont restés en l’état et certains, comme à Pompey (Lorraine), ont été progressivement colonisés par la végétation. Compte tenu des risques sanitaires liés aux concentrations en métaux, une décontamination semble inévitable. Néanmoins, on prend conscience aujourd’hui de l’épuisement des ressources, et ces bassins apparaissent comme un gisement de ressources secondaires. Ce travail vise à développer un procédé hydrométallurgique pour extraire Zn, Mn et Pb de ces résidus, dans l’optique de récupérer ces métaux sous forme pure et revalorisable, tout en décontaminant ces sites. Tout d’abord, les expériences ont permis déterminer les conditions optimales (quantité d’acide, temps, température, ajout de réactifs, densité de pulpe) pour parvenir à extraire sélectivement Zn et Mn contenus dans les boues et former un résidu riche en Pb. Le Zn a été ensuite récupéré sous forme de ZnO ou ZnS par précipitation ou sous forme métallique par électrodéposition. Enfin, le Mn a été précipité sous forme de MnCO3 avec une concentration acceptable en impuretés. Une étude technico-économique a été réalisée pour évaluer l’intérêt de l’industrialisation du procédé
During the XIXth and XXth centuries, steel industry has been one of the main sources of wealth in France. However, ferromanganese manufacturing has produced huge quantities of wastes, for instance after blast-furnace gas washing. The residual sludge, containing high concentrations of zinc (Zn), manganese (Mn) and lead (Pb) (5 to 40 wt %), has been deposited in ponds, in the vicinity of steel-making plants. Since plant closure, these fields have been left untouched; some of them, like in Pompey (Lorraine) have been colonized by vegetation. These sites may be considered as a threat to health and environment and should be cleaned up. Nevertheless, with awareness of metal shortage, these ponds may be considered as deposits of secondary resources. This works aims at designing a hydrometallurgical process to extract Zn, Mn and Pb from these residues and recover them in a valuable form, while decontaminating the sites. At first, experiments have enabled us to determine the optimal conditions (acid concentration, duration, temperature, reactant addition, pulp density) to extract selectively Zn and Mn from the sludge and leave a Pb-rich residue. Then, Zn was recovered as ZnO or ZnS after precipitation or as Zn after electrowinning. Mn was recovered as MnCO3 at an acceptable purity. A technico-economic study has been done to assess the industrial interest of the process

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Joulié, Marion. "Mécanisme de dissolution de matériaux actifs d'électrodes de type LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 d'accumulateurs Li-ion en vue de leur recyclage." Thesis, Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2015. http://www.theses.fr/2015ENCM0011/document.

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La voie hydrométallugique représente une alternative pour la récupération des métaux de valeur tels que le nickel et le cobalt contenus dans les batteries Li-ion usagées. La première étape du procédé hydrométallurgique, l'étape de lixiviation a été optimisée grâce à l'étude du comportement du matériau actif d'électrode positive LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 (NMC) qui s'avère être le candidat idéal pour les batteries de véhicules électriques. Tout d'abord, l'étude des aspects thermodynamiques de la réaction de dissolution a permis de prédire le comportement du NMC dans divers acides. Puis, l'approche cinétique a conduit à l'élucidation du mécanisme se produisant lors de l'étape de lixiviation et à la mise en évidence de l'étape cinétiquement déterminante de la dissolution. Ce mécanisme a par la suite été généralisé aux autres matériaux couramment rencontrés dans les batteries Li-ion. L'impact d'agents réducteurs minéraux, organiques et métalliques pour promouvoir la dissolution du NMC a été évalué. Cette approche compare l'effet de réactifs à faible (acides sulfurique et chlorhydrique) et fort (acides citrique, oxalique et formique et peroxyde d'hydrogène) pouvoir réducteur ainsi que celui du cuivre et de l'aluminium provenant des collecteurs de courants des batteries Li-ion. Cette étude soulève le fort intérêt de l'emploi des collecteurs de courant présents de manière inhérente dans la fraction traitée par hydrométallurgie
Basic hydrometallurgical routes represent an alternative to recover valuable metals such as nickel and cobalt from spent Li-ion batteries. The first step of hydrometallurgical process, lixiviation step is optimized by studying the behaviour of LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 (NMC) positive electrode active material, due to its good performances which make it an adequate candidate for the electric vehicles. First of all, the study of thermodynamic aspects allows predicting the behaviour of NMC material in various acidic media. Then, the kinetic approach leads to define the mechanism occurring during the leaching step and to outline the rate-limiting step of the dissolution. The reductive effect of mineral, organic and metallic reducing agents to promote leaching of NMC material is evaluated. The approach comparatively evaluates the reducing power impact of weak (sulfuric and hydrochloric acids), strong reducing agents (citric, oxalic and formic acids and hydrogen peroxide) and copper and aluminum from Li-ion batteries current collectors. This work points out the strong interest to advantageously use current collectors inherently present in the fraction treated by hydrometallurgy

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Ruiz, Onofre Patricia Nathaly. "Evaluation of pyrochemistry in molten salts for recycling Li-ion batteries." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS346.

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Abstract:

Pour pallier la demande croissante de batteries Li-ion, il existe aujourd’hui le besoin urgent de recycler les composants de ces dispositifs. Recycler les matériaux cathodes qui contiennent des oxydes des métaux de transition est stratégique. Ces trois dernières années les recherches dans ce domaine ont augmenté de manière très significative. Dans le contexte du recyclage des batteries, il existe actuellement deux méthodes utilisées dans l’industrie : l’hydrométallurgie et la pyrométallurgie. L’objectif de ce projet a été de proposer une méthode alternative permettant de recycler les composants organiques et inorganique, en utilisant des mélanges de sels fondus comme milieu réactionnel. Les carbonates et chlorures fondus ont été choisis comme solvants pour leur efficacité dans le traitement des déchets. Le cobalt est un des matériaux critiques dans les batteries, rare sur la planète et toxique. Dans ce projet, nous avons étudié la dissolution et récupération du cobalt dans les carbonates et chlorures fondus. Des techniques électrochimiques (voltammetrie cyclique, chronoampérométrie) et la spectroscopie des rayons X ont été utilisés pour mener les investigations. Les résultats montrent une lente et faible dissolution du cobalt dans les carbonates fondus et il est présent sous la forme de Co (II). Les chlorures fondus ont été choisi comme deuxième alternative de solvant. La dissolution du cobalt et sa récupération ont été réussis dans ce milieu en ajoutant des additifs
To meet the increasing demands of lithium-ion batteries, there is an urgent need to recycle the batteries components. In particular, electrode materials containing transition metal oxides such as LiCoO2, LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2, and LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 are of strategic importance. Over the last three years, this field research has rocketed. In the frame of batteries recycling, there are two main methods that are used in industry nowadays: hydrometallurgy and pyrometallurgy. The aim of our research project is to propose an alternative method to recycle organic compounds and metals of electrode materials based on molten salts as reactive medium. Molten carbonates and molten chlorides have been chosen for their great efficiency on wastes treatment. Cobalt is one of the critical raw materials in batteries and it is rare on the Earth-crust and toxic for environment. In this work, we study cobalt dissolution and recovery in molten carbonates and chlorides. Electrochemical techniques (cyclic voltammetry, chronoamperometry) and X-Ray spectroscopy have been used for the investigations. Results show that a low and slow dissolution of cobalt is obtained in molten carbonates and in the form of Co (II). Molten chlorides have been used as a second alternative of solvent. Cobalt dissolution increase and its recovery have been achieved in this solvent when using additives

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Chour, Zeinab. "Valorisation de terres rares à partir de plantes hyperaccumulatrices." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0142.

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Abstract:

En raison du risque d’un approvisionnement insuffisant en ressources primaires des terres rares et des impacts environnementaux générés par les zones minières, le concept de l’agromine paraît être une solution très prometteuse. Il permet d’extraire des métaux lourds à partir de sols pollués ou de friches industrielles, par une méthode respectueuse de l’environnement, grâce à la culture de plantes hyperaccumulatrices. Une fois la culture réalisée, des procédés hydrométallurgiques sont développés afin d’extraire des plantes les métaux ayant une valeur économique importante. Le présent travail vise à développer des procédés hydrométallurgiques pour l’extraction des terres rares à partir d’une plante hyperaccumulatrice appelée Dicranopteris dichotoma. Cette fougère est connue pour sa capacité à accumuler les terres rares, notamment les légères, dans sa partie aérienne. Différentes voies d’extraction, puis de séparation des terres rares des autres éléments, ont été étudiées. Dans un premier temps, des lixiviations de la biomasse sèche ont été mises en oeuvre. Les rendements de lixiviation selon la nature de l’extractant ont ainsi pu être comparés. Pour cette voie, une précipitation est ensuite effectuée, suivie d’une calcination pour obtenir les oxydes de terres rares. Dans un second temps, la lixiviation de la biomasse sèche a été intensifiée par un procédé d’échange d’ions au cours duquel les terres rares sont fixées sur la résine. Après avoir percolé sur la résine des solutions qui permettent d’éliminer des impuretés, l’élution permet d’obtenir une solution concentrée de terres rares. Enfin, une troisième voie d’extraction est réalisée à partir des cendres de D. dichotoma, après une étape de combustion. Cette voie repose sur une lixiviation alcaline des cendres permettant l’élimination des impuretés solubles dans ce milieu. Une dissolution du résidu est ensuite effectuée, suivie d’une précipitation sélective des terres rares. Les trois voies étudiées s’avèrent en fait complémentaires et la combinaison de certaines étapes peut s’avérer prometteuse, notamment pour éliminer certaines impuretés. L’étude de ces procédés et de leur combinaison mérite d’être poursuivie afin d’améliorer les rendements d’extraction et la pureté du produit final. Il s’agira ensuite de développer un procédé à l’échelle pilote puis industrielle
Due to the risk of primary resource supply of rare earths and the environmental impacts generated by mining areas, the concept of agromining seems to be a very promising solution. It allows the extraction of heavy metals from polluted soils or industrial wastelands, by an environmentally friendly method, thanks to the cultivation of hyperaccumulating plants. Once the culture is completed, hydrometallurgical processes are developed in order to extract from plants the metals having a significant economic value. The present work aims to develop hydrometallurgical processes for the extraction of rare earths from a hyperaccumulator plant called Dicranopteris dichotoma. This fern is known for its high ability to accumulate rare earths, especially light ones, in its aerial part. Different extraction and separation ways of rare earths from other elements have been studied. At first, leaching of dry biomass was implemented. The leaching yields according to the nature of extracting solutions could thus be compared. For this approach, precipitation is then performed, followed by calcination step to obtain rare earth oxides. In a second approach, the leaching of dry biomass was intensified by an ion exchange process during which, the rare earths are fixed on the resin. After percolating solutions on the resin in order to eliminate impurities, an elution step leads to obtain a concentrated solution of rare earths. Finally, a third extraction process is carried out from the ashes of D. dichotoma, after a combustion step. This approach is based on an alkaline leaching of the ash allowing the elimination of soluble impurities in this medium. The residue is then dissolved, followed by rare earths selective precipitation. These three approaches studied, are actually complementary and the combination of certain steps can be promising, especially to eliminate some impurities. The study of these processes and their combination deserves to be pursued in order to improve the extraction yields and the purity of final product. It will then develop a pilot scale and industrial process

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Leclerc, Nathalie. "Recherche de protocoles de valorisation des poussières d'aciérie électrique par voie hydrométallurgique." Metz, 2001. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2001/Leclerc.Nathalie.SMZ0105.pdf.

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Abstract:

Les poussières d'aciérie électriques sont générées lors du recyclage de l'acier en four à arc électrique. La présence de métaux tels que le zinc, le plomb, le cadmium ou le chrome fait de ces poussières des déchets toxiques devant subir un traitement d'inertage permettant leur acceptation en centre d'enfouissement technique de classe I. La production mondiale annuelle de poussières constitue un gisement de zinc de 910 000 t. L'objectif du procédé étudié est d'extraire des poussières les métaux valorisables, en laissant intacte la matrice ferreuse qui pourra être valorisée vers la sidérurgie. Les formes minéralogiques des éléments majoritaires sont : Fe3O4, ZnO, ZnFe2O4, PbOHCl. Le procédé étudié s'appuie sur un traitement hydrométallurgique, basé sur la lixiviation sélective du zinc et du plomb. Dans un premier temps, on réalise une lixiviation douce utilisant un réactif complexant l'ion nitrilotriacétate N(CH2-COO)3 [exposant]3-, utilisé sous sa forme protonnée HNTA [exposant]2-. Le traitement d'un échantillonnage représentatif de poussières permet l'extraction de la totalité du zinc présent sous forme ZnO à température ambiante. Le taux de fer extrait est inférieur à 3 %. La récupération du zinc et du plomb dans le lixiviat est réalisée par précipitation de sulfures métalliques valorisables en métallurgie, le réactif lixiviant pouvant être recycle en début du procédé. Le test AFNOR X31-210 appliqué aux résidus solides confirme leur acceptation C. E. T. De classe I. Cependant, ils contiennent encore une quantité importante de zinc sous forme ZnFe2O4. Le ferrite de zinc est alors traité par du chlorure ferrique hexahydraté FeCl3, 6H2O. La réaction qui consiste en un échange de particules O [exposant]-2 / Cl [exposant]- permet de récupérer le zinc sous forme de ZnCl2 et le fer sous forme Fe2O3. La séparation des produits est obtenue par simple lixiviation aqueuse. La totalité de ZnFe2O4 est extraite pour un traitement à 150°C. Le résidu solide ultime, concentré en fer, peut être dirige vers la sidérurgie
Production of steel in the electric arc furnace generates a dust by-product containing non-ferrous metals. Due to the presence of significant amounts of leachable compounds of zinc, lead, cadmium, chromium and nickel , EAF dust is classified as hazardous waste. The quantity of EAF dust generated per year around the world represents a possible recovery of 910 000 tons of zinc. The objective of the process studied is to extract zinc and lead from EAF dust without destroy iron oxides matrix which can be recycle to the steel industry. The major mineralogical forms present in these waste are Fe3O4, ZnO, ZnFe2O4, PbOHCl. The process consists in an hydrometallurgical treatment of waste based on selective leaching of zinc and lead. At first, a leaching is carried out with a chelating agent, the nitrilotriacetate anion N(CH2-COO)3 [exposant]3- (NTA exposant]3), used under the protonated form HNTA [exposant]2-. The treatment of different EAF dust samples during an hour at room temperature with a molar solution of reagent allows the total leaching of ZnO. Iron level does not exceed 3 % in mass. The recovery of zinc and lead is performed by precipitation of metallic sulphides with a solution. The normalized leaching procedure AFNOR X31-210 applied to the leaching residues shows that all the samples meet acceptance tresholds in specialised landfill. However, the residues contain an important amount of zinc under ZnFe2O4 form. The extraction of the element requires the destruction of the ferrite structure. For this, ZnFe2O4 is treated by FeCl3, 6 H2O. The reaction consists in a particles exchange O [exposant]-2 / Cl [exposant]- allowing the recovery of zinc under ZnCl2 form and iron as hematite Fe2O3. The separation of this both products is obtained by simple aqueous leaching. The whole zinc is extracted for a treatment at 150°C. Ultimate solid residues, which have been concentrated in iron, can be orientated towards steel industry

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Omelchuk, Kateryna. "Etude physicochimique de nouveaux agents d’extraction pour la récupération du cobalt, du nickel et du manganèse en milieu chlorure par extraction liquide-liquide." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEC003.

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Abstract:

Les ressources minérales sont actuellement au centre des préoccupations de l’Europe comme l’illustre le programme Européen Horizon 2020 qui pour la première fois met la problématique des ressources au cœur des débats. Une des priorités est notamment de développer des procédés innovants capables d’extraire sélectivement des métaux à haute valeur ajoutée (métaux critiques ou stratégiques) à partir des gisements provenant des activités minières (ressources primaires) ou du recyclage (ressources secondaires). Par exemple, en ce qui concerne les ressources secondaires, le Parlement Européen a établi une directive en 2006 qui régularise la gestion des accumulateurs en fin de vie en interdisant notamment la mise en décharge ou l'incinération des déchets électroniques. Ceci force les producteurs de batteries à gérer la fin de vie de leurs produits et favorise l’émergence de travaux de Recherche et de Développement sur la conception de procédés de recyclage innovants. Ces procédés doivent avoir un impact minimal sur l'environnement tout en étant économiquement viables. En ce qui concerne les ressources primaires, l’exploitation de ressources de plus en plus complexes forcent les entreprises minières à élaborer de nouveaux procédés qui se doivent d’être efficaces, durables et le moins coûteux possible afin de rester compétitif malgré des cours de métaux très fluctuants. Par exemple, deux des challenges des prochaines années reposent sur le développement de procédés capables de séparer à moindre coût le cobalt, le nickel et le manganèse contenus dans les latérites ou bien le cobalt, le nickel, le manganèse et le lithium contenus dans les batteries lithium-ion usagées dont la production va augmenter exponentiellement ces prochaines décennies avec l’émergence du véhicule électrique. L’objectif de cette thèse est de comprendre les phénomènes physicochimiques impliqués dans l’extraction de ces métaux par de nouvelles molécules extractantes synthétisées au laboratoire afin de développer des modèles physicochimiques pouvant être intégrés dans les modèles d’optimisation des procédés hydrométallurgiques. Ces modèles pourront trouver des applications dans l’optimisation des procédés de séparation du cobalt, du nickel, du manganèse et du lithium contenus dans des ressources primaires et secondaires comme les latérites (pour l’ensemble des métaux cités précédemment à l’exception du lithium) ou les batteries lithium-ion (pour l’ensemble des métaux cités précédemment)
Cobalt and nickel are strategic metals from many applications including alloys manufacturing, electrode materials for lithium-ion batteries (LIBs), etc. Their recovery from spent materials is a good opportunity from economical and geopolitical viewpoints as these metals are expensive and recycling reduces considerably supply risks of cobalt and nickel, particularly in the forthcoming years during which cobalt and nickel demands will likely increase significantly with the emergence of electric vehicles. Therefore, recovery of cobalt and nickel from LiBs is strategic and development of efficient and economic processes is coming to the fore. Several research activities were carried out to recycle strategic metals from spent batteries by different methods such as pyrometallurgy, hydrometallurgy and biohydrometallurgy. Pyrometallurgical processes are however energy intensive and release gases like sulfur dioxide and carbon dioxide which are harmful to the environment. In recent past, metallurgical industry has been searching for hydrometallurgical processes due to some advantages such as possibility of treating low-grade resources, easier control of wastes and lower energy consumption. Hydrometallurgical processes are based on physical separation, leaching, purification, precipitation and in some cases electrowining. The demand for high purity metals and recent trends towards environmentally friendly technology has focused more attention onto solvent extraction because this technology is mature and permits to achieve high extraction efficiency at low operating costs. Cyanex 272 is a dialkyl phosphinic acid extractant widely used for the separation of cobalt from nickel to obtain high purity cobalt salts that can be reused to produce high-grade products for lithium-ion batteries. However, extraction occurs at pH close to 4 for cobalt and 6 for nickel and addition of alkaline solutions to adjust the pH is required. In order to decrease operating expenditure, the use of extracting agents capable to recover and separate cobalt, nickel, lithium and manganese at lower pH and in few stages is mandatory. The aim of this work is to study the influence of the chemical structure of various organophosphorus compounds synthesized at the laboratory scale on the extraction efficiency of cobalt and nickel vs. pH. In particular, the influence of branching, hydrophobicity and the presence of oxygen atoms in alkyl chains has been investigated for several organophosphorus compounds such as bis(1,3-dibutoxypropan-2-yl) phosphoric acid, bis(1,3-diisobutoxypropan-2-yl) phosphoric acid, bis(5,8,12,15-tetraoxanonadecan-10-yl) phosphoric acid and bis(undecan-6-yl) phosphoric acid

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Guilpain, Mathilde. "Procédés innovants pour la valorisation du nickel directement extrait de plantes hyperaccumulatrices." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0179.

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Abstract:

L’agromine est une filière destinée à valoriser des métaux dispersés dans des sols ou autres matrices, à l’aide de plantes hyperaccumulatrices (HA). La première étape consiste à cultiver ces plantes pour obtenir des rendements élevés en métaux et la seconde, à produire des composés métalliques d’intérêt à partir de la biomasse. L’agromine a surtout été développée pour valoriser le nickel (Ni). Jusqu’à présent, la biomasse était brûlée pour concentrer le métal et éliminer les matières organiques. L’enjeu de cette recherche est de concevoir des procédés de récupération du Ni par extraction directe depuis la biomasse, sans brûler la plante. Il s’agit de comprendre les processus impliqués lors de l’extraction du Ni de la biomasse sèche à l’aide d’un solvant et déterminer les formes chimiques des espèces en solution. A partir de là seront mises en œuvre des opérations de séparation adaptées, pour isoler le Ni sous une forme intéressante pour des applications ultérieures. Les expériences de lixiviation à l’eau à 20 °C, menées avec deux HA contrastées, ont démontré qu’il était possible de transférer en solution jusqu’à 80% du Ni présent dans les tissus des plantes. Celui-ci est accompagné des ions majeurs et de composés organiques. L’analyse des composés et la modélisation des équilibres chimiques en solution ont montré que le Ni était complexé à plus de 95% par des ligands organiques, acides carboxyliques, porteurs du Ni dans la plante, ainsi que des complexants plus forts. A partir de ces résultats, des procédés de séparation ont été sélectionnés : la précipitation sélective et l’adsorption sur résine complexante. Ils ont permis de récupérer respectivement 75 et plus de 95% du nickel sous forme sulfure ou composé carboxylique. En revanche, la purification à l’aide de décanoate n’a pas permis d’isoler le Ni. Ainsi, ce travail a permis de mieux comprendre l’extraction du Ni directement à partir de plantes, la spéciation du Ni en solution multiconstituant en présence de ligands organiques, et de valoriser le nickel par des voies jusqu’alors inexplorées avec ce type de matière première
Agromining is a chain allowing the recovery of metals dispersed in soils or other matrices, using hyperaccumulator plants (HA). The first step is to grow these plants to achieve high yields of metals and the second to produce metal compounds of interest from the plant biomass. Agromining has mainly been developed to value nickel (Ni). Until now, biomass was burnt to concentrate the metal and remove organic matter. The challenge of this research is to design processes for Ni recovery by direct extraction from biomass, without burning the plant. It will allow a better understanding of the processes involved in the extraction of Ni from dry biomass using a solvent and the determination of the the speciation in the solution. Then, appropriate separation operations will be implemented to isolate the Ni in an interesting form for subsequent applications.Water leaching experiments, run at 20 ° C with two contrasted HAs, demonstrated that up to 80% of Ni could be transferred from the plant tissues to the solution. Ni is accompanied by major ions and organic compounds. The analysis of these compounds and the modeling of the chemical equilibria in solution showed that more than 95% of Ni was complexed by organic ligands, carboxylic acids (Ni carriers in the plant) as well as stronger complexing agents. From these results, separation processes were selected: selective precipitation and adsorption on complexing resin. They made it possible to recover respectively 75 and more than 95% of the nickel in sulphide or carboxylic compound forms. In contrast, purification with decanoate did not isolate the Ni.Thus, this work has made it possible to better understand the extraction of Ni directly from plants, the speciation of Ni in a multicomponent solution in the presence of organic ligands, and to valorize nickel by ways previously unexplored with this type of material

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Ruiz, Vincent. "Récupération par voie hydrométallurgique du molybdène et du vanadium contenus dans des catalyseurs d'hydrotraitement usagés." Thesis, Metz, 2010. http://www.theses.fr/2010METZ024S.

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Abstract:

Les travaux réalisés, en partenariat Anjou Recherche (Veolia Environnement) et Euro Dieuze Industrie (SARP Industries) visent à établir un protocole de récupération du molybdène et du vanadium contenus dans des catalyseurs d’hydrotraitement usés. En premier lieu, la lixiviation oxydante directe d’un catalyseur CoMoS/Al2O3 a été testée. L'utilisation de peroxyde d’hydrogène permet la solubilisation conjointe de 89% du molybdène et 83% du cobalt contenus dans l’échantillon non broyé. La lixiviation du molybdène par une solution d’hypochlorite de sodium après broyage du catalyseur est sélective et totale. La mise en solution des deux métaux ciblés est aussi envisageable par lixiviation sodique après grillage oxydant. L’efficacité du traitement thermique conditionne alors les rendements de dissolution. Dans notre cas, le grillage industriel des catalyseurs n'est pas total. Il est alors possible de compléter la lixiviation sodique par une étape d’oxydation par NaClO. Enfin, l’étude des conditions de grillage a permis de montrer que 90% du molybdène contenus dans un catalyseur CoMo pouvaient être solubilisés par lixiviation sodique. Le molybdène et le vanadium contenus dans les lixiviats sodiques peuvent être récupérés sous forme de sels calciques. Après abattement du phosphore et de l’arsenic, il est possible de séparer les métaux valorisables par précipitation préférentielle de CaMoO4 à pH=7. Un vanadate de calcium est ensuite précipitable à pH=12. Il a ainsi été établi un protocole complet de valorisation des catalyseurs d’hydrotraitement usés, de la mise en solution du molybdène et du vanadium jusqu’à l’obtention de sels calciques directement utilisables en métallurgie
This work deals with industrial waste beneficiation and was performed with the support of the Centre de Recherche sur l’Eau of Veolia Environnement (Anjou Recherche) and Euro Dieuze Industrie (SARP Industries – Veolia Propreté). The feasibility of the molybdenum and vanadium recovery was studied from spent hydrotreating catalysts. Several leaching routes were investigated. First, oxidative leaching of a sulphided spent Co-Mo/Al2O3 catalyst was performed using hydrogen peroxide and sodium hypochlorite. H2O2 enables to leach up to 89 % of molybdenum and 83 % of cobalt from an unroasted sample without preliminary grinding. With NaClO, molybdenum recovery is selective and total but the sample must be grinded. Molybdenum and vanadium can also be recovered by oxidative roasting followed by alkaline leaching. In this case, thermal treatment effectiveness is the limiting factor. Industrial roasting of spent catalysts is usually not total. So, sodium hydroxide leaching of molybdenum can be completed by an oxidative leaching step using sodium hypochlorite. Improvement of roasting temperature and duration leads to a molybdenum recovery yield of 90 % by a single alkaline leaching step. The obtained leachates contain both valuable metals (molybdenum and vanadium) in addition of several unacceptable pollutants. After phosphorus and arsenic removal, molybdenum can be selectively precipitate as CaMoO4 at a pH value of 7. Calcium vanadate can later be recovered at a pH value of 12. So, a complete spent hydrotreating catalysts beneficiation process was proposed, from molybdenum and vanadium dissolution to calcium salt precipitation. This salt can easily be used in special steel metallurgy

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Piatnicki, Slawomir. "Lixiviation de minerais aurifères et électrolyse directe des solutions diluées sur une cathode volumique poreuse percolée pulsée : application aux petits gisements d'or." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1994. http://www.theses.fr/1994INPL040N.

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Abstract:

L'objectif de l'étude est l'application d'un procédé basé sur la lixiviation statique suivie de l'électrolyse directe (LSED) a la valorisation de petits gisements d'or, notamment les petits gisements amazoniens du brésil dont la production représente 75% de l'or produit dans ce pays, bien que compte tenu des techniques artisanales utilisées les taux de récupération de l'or ne dépassent pas 30 à 40% comme le montre l'état de l'art. Le procédé LSED a été appliqué à 3 minerais types différents quant aux métaux accompagnateurs et à la para genèse: il s'agit du minerai du chapeau de fer du gisement du rouez (France), du filon de quartz d'essakane (Burkina Faso) et du minerai sulfure complexe de volta grande (Brésil). Les taux de mise en solution varient de 70 à 90%. L'électrolyse directe effectuée sur les solutions de lixiviation diluées (3 à 8 mg au/l) permet d'atteindre des rendements d'électrodéposition très élevés, mais alors les rendements faradiques sont très bas et par conséquent les consommations énergétiques très élevées. L'analyse des dépôts électrolytiques au microscope électronique à balayage montre des structures non orientées, plurimétalliques et de morphologie variable. Le procédé LSED peut s'appliquer industriellement a un minerai d'or pauvre en métaux accompagnateurs, avec lixiviation en tas de 2000 t et en employant des électrolyseurs d'un volume unitaire de 1000 l minimum. Dans ce cas, après environ 7 h d'électrolyse directe, on peut récupérer 60% de l'or avec une consommation d'environ 800 kwh/kgau

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Pecheur, Olivia. "Compréhension des mécanismes synergiques pour l'extraction de l'uranium des mines de phosphates." Thesis, Versailles-St Quentin en Yvelines, 2014. http://www.theses.fr/2014VERS0031/document.

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Abstract:

Le procédé hydrométallurgique le plus utilisé pour extraire l'uranium VI des minerais phosphoriques met en jeu un mélange synergique de deux molécules extractantes : HDEHP et TOPO. Si les combinaisons synergiques sont connues dans le domaine de l'extraction liquide/liquide, les mécanismes qui pilotent la synergie d'extraction sont encore mal décrits. Une approche multi-échelle a été utilisée pour décrire ces mécanismes, combinant deux descriptions qui diffèrent par leur centre d'intérêt, respectivement l'ion pour l'approche moléculaire et les agrégats d'extractants pour l'approche supramoléculaire. Ces deux approches ont parallèlement été rationnalisées par des calculs de dynamique moléculaire. La description obtenue permet de rendre compte de la synergie via la structure des complexes et des agrégats formés pour différents ratios HDEHP/TOPO. De la même façon, des composés bifonctionnels, qui combinent deux fonctions extractantes au sein de la même molécule ont été étudiés et comparés au système HDEHP/TOPO pour identifier l'origine de l'augmentation des performances d'extraction et de sélectivité
Uranium VI is commonly extracted from phosphoric ores by a well-known process exploiting the synergistic mixture of two extractant molecules : HDEHP and TOPO. In the field of liquid-liquid extraction, synergistic combinations are common but the mechanisms at the origin of the synergy are not well understood. A multi-scale approach has been used to describe these mechanisms, combining two different descriptions : the molecular scale focuses on the ion point of view, while the supramolecular scale focuses on extractants' aggregation. These two approaches have been rationalized by molecular dynamics computations. The results allow describing the synergy through the structure of the complexes and aggregates. With the same approach, some bifunctional compounds, combining the two extracting sites in one molecule, have been studied and compared to the HDEHP/TOPO system in order to identify the origin of their increased capacities in extraction and selectivity

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Dissertations / Theses on the topic 'Hydrométallurgie'

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