Academic literature on the topic 'Traitement minerais'

Ce mémoire décrit des travaux de laboratoire visant à produire des solutions de terres rares (TR) purifiées à partir d’échantillons de deux gisements potentiels québécois. Ces solutions purifiées visent l’alimentation d’un circuit de séparation des éléments individuels de TR par extraction par solvant, qui permet leur valorisation. Le premier échantillon est un minerai silicaté, titrant 0,8 % TR, contenant de l’allanite comme porteur principal de TR. La lixiviation directe du minerai concassé, agité dans une solution d’acide sulfurique, à un dosage de 200 kg/t, permet de faire passer plus de 80 % des TR légères en solution. Une cinétique d’ordre 1 décrit le taux de lixiviation des TR légères. Le Fe et le Th peuvent être précipités par une oxydation suivie d’une neutralisation à un pH entre 3,5 et 5, puis séparés par filtration. Le deuxième minerai contient 1,5 % TR sous forme de bastnaésite et de monazite. La gangue est composée à 90 % de carbonates devant être rejetés pour éviter une surconsommation d’acide. Après un broyage à un P₈₀ de 33 μm, une flottation directe à 50 °C, utilisant 2000 g/t d’acide hydroxamique comme collecteur permet de récupérer 88 % des TR dans un concentré à 6,2 % TR ce qui dépasse la plupart des résultats obtenus jusqu’à présent avec ce minerai. La flottation des minéraux de TR suit une cinétique d’ordre 1 alors que la gangue est entraînée mécaniquement. Une conversion des minéraux en hydroxydes dans une solution de NaOH concentré chaud rend les TR plus solubles. Le solide ainsi obtenu peut être digéré au HCl jusqu’à un pH de 3, afin de lixivier sélectivement 95 % du lanthane, laissant 99,9 % du fer dans un résidu solide. Les travaux contribuent au développement de l’expertise québécoise dans le domaine de la métallurgie et de l’analyse des TR.<br>This thesis documents laboratory testwork aiming to produce Rare Earth Elements (REE) purified solutions from two potential ore sources from the Québec province. These solutions would eventually feed a solvent extraction circuit to separate and produce sellable REE. The first sample is a silicate-based ore and has a grade of 0.8 % total REE contained mainly in allanite, a REE hydroxy-silicate. Direct H₂SO₄ leaching of crushed ore, at a dosage of 200 kg/t solubilises more than 80% of the light REE. The extraction rate can be described by a first-order kinetic model. Fe and Th can be selectively precipitated and separated by an oxidation-precipitation reaction at a pH between 3.5 and 5, followed by a filtration, yielding a fairly pure solution. The second tested ore sample contains 1.5 % total REE, present as bastnaesite and monazite. The gangue is 90 % carbonaceous and should be rejected to minimize the acid consumption upon leaching. After grinding at a P₈₀ of 33 μm, direct flotation at 50 °C, using 2000 g/t of hydroxamic acid as the collector yields 88 % REE recovery at a grade of 6.2 % REE. The flotation of REE follows first order kinetic model, while the gangue is largely entrained to the concentrate. A conversion of the REE minerals to hydroxides in a hot concentrated NaOH solution renders them more soluble. Leaching the solids, with HCl to a pH of 3 solubilises 95%, of the lanthanum, while 99.9 % of the iron remains in the solid residue. This work contributes to the development of a Québec-based expertise in REE metallurgy, as well as solid and liquid REE analysis.

Un procédé innovant de production de fer par électrolyse d’une suspension d’oxydes de fer en milieu alcalin concentré est développé au centre de recherche d’ArcelorMittal de Maizières-lès-Metz. Ce procédé s’il atteignait la maturité industrielle permettrait de réduire significativement les émissions de dioxyde de carbone associées à l’industrie sidérurgique, en remplaçant le carbone utilisé comme agent réducteur dans les hauts-fourneaux par de l’électricité. Bien que ce procédé permette la production de fer à partir d’hématite commerciale (Fe2O3) à une densité de courant de l’ordre de 1000 A.m-2 avec une efficacité faradique supérieure à 80%, une dégradation des performances est systématiquement constatée lors de l’électrolyse de minerais de fer. Les impuretés majoritaires de ces minerais sont les oxydes et hydroxydes d’aluminium et de silicium, des composés solubles dans la soude concentrée. Ces composés pourraient donc être à l’origine de la baisse de réactivité observée lors de l’alimentation du procédé par des minerais de fer. Ainsi afin de tenter d’améliorer les performances de l’électrolyse alcaline à partir de minerais, des traitements de lixiviation alcaline sur un minerai défini ont été effectués dans cette thèse. La réactivité des minerais avant et après traitement a été comparée par chronoampérométrie. Bien que suite à l’élimination de ses composés alumineux, le minerai traité ait vu son rendement faradique réhaussé à environ 80% pour une valeur avant pré-traitement de 65%, sa densité de courant est restée deux fois moins élevée que celle de l’hématite pour une même tension électrique appliquée. Des expériences d’ajout d’ions aluminates et d’ions silicates lors de l’électrolyse d’hématite pure n’ont de plus eu pratiquement aucun effet indésirable sur son électrolyse. Les diverses expériences conduites dans cette thèse laissent supposer que les impuretés traitées n’ont que peu d’influence sur la réactivité des minerais. Le procédé est en revanche très sensible à la granulométrie des particules de minerais. Par ailleurs de forts phénomènes d’agglomération, qui n’ont pas lieu avec les oxydes de fer purs, ont été constatés lors de mesure de granulométrie du minerai étudié. Ainsi les expériences réalisées laissent supposer qu’un autre phénomène, probablement lié à la granulométrie secondaire des minerais en milieu alcalin concentré, soit à l’origine de la baisse de réactivité observée lors de leur électrolyse. Parallèlement une analyse thermodynamique avancée a été menée afin de déterminer les meilleures conditions théoriques de pression, de température et de concentration en NaOH pour effectuer l’électrolyse de l’hématite. La solubilité des composés de la gangue a été représentée avec des équations de Pitzer, et de nouveaux paramètres ont été calculés pour les interactions Na-SiO3-Al(OH)4. Cette étude thermodynamique a permis la conception et le pré-dimensionnement d’une étape de traitement des minerais par lixiviation alcaline<br>An innovative ironmaking process by alkaline electrolysis of suspended iron oxides is being developed at ArcelorMittal Global R&amp;D Maizières-lès-Metz. Were it to achieve industrial maturity, this process would permit a significant reduction of steelmaking CO2 emissions. Indeed, the use of carbon as a reducing agent in blast furnace would be replaced by electricity. Although this process enables iron production from commercial hematite (Fe2O3) at current density of 1000 A.m-2 with faradaic efficiency higher than 80%, these performances are systematically lower when using iron ore instead. The main impurities in these ores are aluminium and silicon oxides and hydroxides, these compounds are soluble in concentrated sodium hydroxide solutions. These compounds could be the source of the decrease in reactivity observed when feeding the process with iron ores. To raise the electrolysis performance with iron ores, alkaline leaching treatments were conducted on a defined iron ore. Reactivity of iron ores before and after treatment was compared by chronoamperometry. Although the elimination of aluminous compounds resulted in the ore gaining a faradaic yield increase to a value of 80%, compared with 65% before treatment, its current density remained twice as low as the one of hematite for a same applied voltage. Furthermore, complementary experiments of aluminate and silicate ions addition during pure hematite electrolysis did not have any deleterious effect on its electrolysis. Based on all the experiments undertaken in this PhD, it seems unlikely that siliceous and aluminous impurities hold an important effect on iron ore reactivity in alkaline electrolysis. The process is nonetheless very sensitive to iron ores granulometry. On this subject, strong agglomeration phenomena were witnessed when measuring iron ores granulometry but did not occur with pure iron oxides. Therefore, it would seem that other phenomena may be the main cause of reactivity loss, these phenomena may well be linked to secondary granulometry of iron ores in concentrated alkaline media. In parallel, an advanced thermodynamic analysis was carried out to describe the best theoretical conditions for pressure, temperature and NaOH concentration to realize hematite electrolysis. Gangue compounds solubility was represented with Pitzer equations, and new parameters were calculated for Na-SiO3-Al(OH)4 interactions. This thermodynamic study enabled the design and pre-sizing of a treatment step for iron ores by alkaline leaching

Les résidus de traitement dynamique, acide ou alcalin, de minerais d'uranium ont été étudiés sur trois sites miniers. Les sites ont été choisis en fonction de leurs caractéristiques différentes : âge des dépôts (sub-actuel à une trentaine d'années), nature du traitement (acide ou alcalin), origine du minerai (encaissants granitiques et métamorphiques, épisyénitiques ou sédimentaires). La réalisation de sondages spécifiques a permis d'étudier simultanément l'eau interstitielle et la fraction solide d'échantillons prélevés à des profondeurs déterminées. Cette étude a permis de distinguer les caractères minéralogiques et géochimiques hérités des minerais. A Ecarpière, l'évolution verticale montre le passage d'un minerai à encaissant granitique à un minerai à encaissant métamorphique. A Jouac, deux niveaux particuliers correspondent à l'exploitation du gîte du Piégut alors que la majorité des résidus proviennent du gîte du Bernardan. Les caractéristiques héritées du traitement conduisent à des eaux sulfatées calciques dans le cas d'un traitement à base d'acide sulfurique et de neutralisation à la chaux (Ecarpière et Jouac) et à des eaux carbonatées sodiques dans le cas d'un traitement à base de carbonate de sodium (Lodève). Dans ce dernier cas, une zonalité des eaux interstitielles résultent du changement de traitement en cours d'exploitation. Le spectre de concentrations des éléments traces en solution est directement lié à la nature du minerai exploité. [. . . ]

La these decrit la mise au point d'un appareillage de mesure, d'acquisition et de traitement des donnees, appele systeme pirana, qui permet le controle des parametres physico-chimiques en continu dans les milieux polyphasiques, tels la flottation. Un chapitre est consacre a l'ensemble analytique, base sur un filtre tangentiel original. Un chapitre traite du developpement d'un logiciel d'acquisition et de traitement des donnees sur micro-ordinateur. Des applications de ce systeme dans l'industrie minerale sont ensuite presentees; les moyens d'utiliser les mesures de parametres physico-chimiques, comme la concentration residuelle en collecteur, pour le controle automatique du procede, sont discutes. D'autres applications montrent l'adaptabilite du systeme a differents types d'industries. L'aspect economique de l'utilisation du systeme pirana est aussi aborde

Face à la contradiction consistant à traiter les variables régionalisées écologiques sans tenir compte de leurs propriétés spatiales, nous développons des méthodes géomatiques, utilisant des techniques informatiques, et géostatiques, appliquant la théorie des fonctions aléatoires. Après avoir introduit des éléments de géomatique et de géostatique, et précisé la nature spécifique de l'autocorrélation spatiale, nous introduisons les inférences design-basedet model-based. Á l'aide de fonctions aléatoires, nous étudions l'efficacité de l'échantillonnage, optimisons les prédicteurs et calculons des intervalles de prédiction. Nous proposons une procédure d'optimisation des classes de distances lors du calcul du variogramme. Nous examinons également l'utilisation de l'intégrale du variogramme, et justifions la modélisation du variogramme par ajustement aux moindres carrés pondérés. Nous discutons de la précision du variogramme dans les cadres design-based et model-based, et au sens du jackknife. L'optimisation de l'échantillonnage d'une population finie en vue de l'estimation de la moyenne spatiale ou du variogramme est examinée à l'aide de plusieurs heuristiques d'optimisation combinatoire et de simulations de fonctions aléatoires. Nous passons en revue plusieurs méthodes et recommandons les tests qui font explicitement référence à l'autocorrélation spatiale des variables régionalisées. Dans le cadre de la définition de l'association spatiale entre variables régionalisées, nous proposons une méthode hybride utilisant des quadtrees et une distance d'édition entre arborescences récursives. Enfin, nous étudions des mesures de la complexité spatiale, critiquons l'analyse fractale et proposons des méthodes alternatives, notamment une mesure de complexité topologique d'une carte en isolignes.

En france, l'extraction de l'uranium destine aux centrales nucleaires a engendre plus de 60 millions de tonnes de residus. Ils sont stockes en surface et contiennent encore 70% de l'activite initiale des minerais, due a la presence de descendants radioactifs de l'uranium 238, comme le thorium 230, le radium 226 et le plomb 210. En s'infiltrant dans les residus, l'eau peut provoquer la migration de ces radioelements jusqu'a atteindre la geosphere. Le flux de radioelements issus d'un stockage de residus miniers d'uranium depend des caracteristiques hydrodynamiques du site et des processus physico-chimiques controlant la mobilite des radioelements. Ces processus sont encore mal connus, en particulier, du fait de la grande diversite des minerais d'uranium traites et des procedes d'extraction appliques. Dans ce but, nous avons etudie le comportement geochimique du radium et de l'uranium residuel dans le site de lengenfeld en allemagne. A partir des analyses des residus, nous avons pu reconstituer l'historique du site. Il s'agit tres probablement d'un depot de residus resultant d'une attaque alcaline d'un melange de minerais granitiques et sedimentaires. Par ailleurs, ces analyses ont permis de determiner les phases minerales susceptibles de fixer les radioelements (argiles, phases carbonatees, oxy-hydroxydes metalliques). Pour certaines d'entre elles, nous avons pu mettre en evidence le mecanisme responsable de la fixation du radium et estimer la constante associee. L'application de codes geochimiques a l'ensemble des resultats a permis, d'une part, de montrer quelles etaient les phases controlant la composition de la solution et, d'autre part, d'effectuer une premiere modelisation de la repartition du radium entre la phase solide et la solution. A partir de ces donnees, un debut de prediction de l'evolution de la mobilite du radium au cours du temps a ete realisee pour le site de lengenfeld.

Les residus issus du traitement des minerais d'uranium contiennent du radium-226 en quantites relativement importantes. Ce radionucleide genere, par decroissance radioactive, un gaz lui-meme radioactif, le radon-222. L'inhalation du radon et de ses descendants constituant un risque sanitaire pour l'homme, les residus, stockes en surface, sont recouverts par une ou plusieurs couches de materiaux peu radioactifs. Afin d'estimer au mieux la voie aerienne de l'impact sur l'environnement des stockages de residus, en particulier pour le long terme, il est necessaire de determiner et de comprendre les mecanismes qui controlent l'emission du radon a la surface d'un milieu soumis aux contraintes meteorologiques. Un modele de migration du radon dans la zone insaturee des sols est developpe a cet effet. Il repose sur la modelisation des ecoulements d'air et d'eau dans le milieu poreux etudie, et sur la modelisation du transport de radon par diffusion dans les pores et advection dans la phase gazeuse de ce milieu. Le code traci (transport de radon dans la couche insaturee) calcule ainsi l'evolution dans le temps des teneurs en eau, des vitesses de darcy des fluides presents dans les pores, des concentrations de radon dans la phase gazeuse et des flux de radon a la surface du materiau, le tout en fonction des conditions meteorologiques. Ses resultats sont confrontes a des mesures realisees en continu dans un residu minier, ainsi que dans le materiau de couverture d'un site de stockage de residus. Les parametres d'entree des simulations sont choisis en fonction de la texture du materiau etudie. Au regard des incertitudes existant sur les mesures et sur les caracteristiques hydriques reeles des materiaux, les valeurs calculees par traci sont en bon accord avec les valeurs mesurees, au moins sur le long terme. L'analyse des resultats obtenus revele en outre une bonne comprehension de la plupart des phenomenes transitoires observes.

Le but de ce travail est d'évaluer la faisabilité et l'efficacité du recouvrement de résidus miniers uranifères à l'aide de produits naturels. Situé dans l'Aveyron, le stockage de Bertholène renferme des boues de traitement des eaux, du minerai désuranié issu des stalles d'attaque et différents stériles miniers. Ces derniers se caractérisent par la présence de sulfures (0,3%) à l'origine d'une acidification des eaux de percolation. Ce phénomène est favorisé par la minéralogie des produits, par leur forte granulométrie et par la présence de bactéries du genre Thiobacillus ferrooxidans. La couverture étudiée remplit initialement trois fonctions à savoir, le contrôle des entrées d'eau, le contrôle des entrées d'oxygène et des sorties de radon, le contrôle de la chimie des infiltrations. Ces trois fonctions ont été étudiées séparément au cours d'expérimentations spécifiques. Nous avons montré que, du fait de la géométrie du stockage et de la présence de produits néoformés, l'arrêt de l'oxydation des sulfures, soit par la mise en place de produits alcalins sous la couverture, soit en privant le système d'oxygène, n'était pas envisageable. Le contrôle des infiltrations serait réalisé par la mise en place d'une couverture capillaire intégrant une couche argileuse. L'expérimentation in situ permet d'envisager une limitation importante des infiltrations à l'échelle industrielle. Le suivi du pilote sur 33 mois met en évidence le bon fonctionnement du système capillaire. Il est montré notamment que la couche d'argile est protégée du gel et demeure saturée en permanence assurant ainsi sa fonction d'étanchéité et limitant la migration du radon vers l'atmosphère extérieure. En contrôlant les entrées d'eau dans le stockage, la couverture capillaire permet de minimiser les volumes des eaux polluées et de limiter le départ des polluants vers l'environnement.