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Développement d'un procédé hydrométallurgique de récupération du nickel à partir de la plante hyperaccumulatrice Alyssum murale.

Barbaroux, Romain (2010). Développement d'un procédé hydrométallurgique de récupération du nickel à partir de la plante hyperaccumulatrice Alyssum murale. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifiqu, Doctorat en sciences de la terre, 203 p.

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Résumé

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Ce projet s'inscrit dans une série de travaux conduits par les chercheurs de l'INRS-Eau, Terre et Environnement, de chercheurs de l'université de Nancy et, plus particulièrement, le LRGP et le LSE et des chercheurs de l'université de Tirana en Albanie. Le but de ce projet est le développement d'une filière originale d'extraction du nickel (Ni) par l'utilisation de la plante hyperaccumulatrice Alyssum murale, endémique des sols de serpentine d'Albanie et de la valorisation de ce nickel via la production d'un produit commercialisable sur le marché. Dans le cadre de ce projet, les travaux ont d'abord porté sur le choix du matériel d'extraction du Ni. Un premier choix s'est porté sur une solubilisation du Ni directement à partir de la masse sèche de la plante Alyssum murale. L'autre choix, déjà testé dans la littérature, s'est porté sur une solubilisation du Ni à partir des cendres de la plante Alyssum murale. L'autre partie de ce travail traitera des méthodes hydrométallurgiques utilisées pour traiter le lixiviat afin d'en extraire sélectivement le Ni sous une forme directement commercialisable. Les sols de serpentine issus de l'altération des roches ultramafiques contiennent de large concentration en métaux de valeur comme le nickel avec des teneurs variant entre 3 et 8 g/kg. Ce nickel n'est néanmoins pas en concentration suffisante pour être exploité par l'industrie minière et métallurgique qui demande des teneurs en nickel supérieures à 30 g/kg. La plante Alyssum murale peut extraire des sols de serpentine et concentrer dans ses tissus de fortes concentrations en Ni. Des essais de solubilisation du Ni ont été menés sur des graines de cette plante par le biais d'une lixiviation chimique utilisant un acide à faible coût: l'acide sulfurique. Les essais expérimentaux ont fait la démonstration de la lixiviation des graines broyées finement d'Alyssum murale dans une solution de H₂S0₄ 0.5 M à une température de 90°C pendant un temps de 120 min et permettait d'extraire 97.0 ± 6.8% du Ni total. L'utilisation d'un système de contre-courant à trois étapes permet avec les mêmes paramètres de lixiviation une solubilisation quasi-totale de 99.0 ± 0.3% du Ni contenu dans les graines d'Alyssum murale. Ainsi, une série de travaux a eu pour but de tester différentes techniques de raffinage du Ni à partir du lixiviat produit. Un mélange plus large des parties de la plante comprenant les fleurs et les feuilles a été choisi afin d'expérimenter les paramètres de la lixiviation. Le mélange de fleurs et de feuilles représentent alors une plus grande proportion de la biomasse pour Alyssum murale. Les procédés de raffinage comme la précipitation sélective ou l'électroplaquage n'ont pas permis une extraction sélective du Ni à partir du lixiviat de la plante. La coagulation et la floculation de la matière organique présente largement dans le Iixiviat d'Alyssum murale a révélé que le Ni ainsi que des ligands organiques sont liés dans des complexes. La récupération sélective du Ni à partir du lixiviat d'Alyssum murale a été menée grâce à l'utilisation d'une solution organique d'extraction à base d'un acide phosphonique bis (2.4.4-trimethylpentyle) (Cyanex 272). Les résultats ont montré que 72.4 ± 6.4% du Ni total contenu dans le lixiviat d'Alyssum murale pouvaient être récupéré sous la forme de cathode. Enfin, la suite des travaux s'est portée sur la solubilisation et le raffinage du nickel des cendres de la plante Alyssum murale. L'incinération de la masse sèche d'Alyssum murale a permis de récupérer 98.9 ± 0.1% du Ni total en produisant une cendre d'une teneur en Ni de 158 g Ni/kg. Une lixiviation de ces cendres par une solution H₂S0₄ 1.9 M à une température de 90°C pendant une durée de 240 min et avec un pourcentage de solides de 15% a permis de solubiliser 96.2% du Ni disponible dans ces cendres. Le raffinage et la valorisation de ce Ni ont été réalisés par une voie originale: la cristallisation d'un sel de sulfate double de Ni et d'ammonium. Le lixiviat des cendres concentré en Ni a été neutralisé à pH 5, puis son volume a été réduit d'un facteur 3 par évaporation. La cristallisation a été réalisée par ajout de sulfate d'ammonium à une température de 2°C. Le sel produit a été re-solubilisé dans une solution aqueuse concentrée en Ni et Mg. Cette solution a été purifiée de ces impuretés par cristallisation et filtration de MgF2. Le sel de sulfate double a alors été de nouveau cristallisé, puis récupéré par filtration. L'analyse de la teneur en métaux de ce sel a montré une teneur en Ni de 132 ± 3 g/kg. De plus, une analyse par DRX a permis de démontrer l'identité du composé (Ni(NH₄)₂(S0₄)₂•6H₂0). Les autres métaux comme le Fe ou le Mg sont présents à des teneurs traces. Une étude technico- économique a montré le fort potentiel économique de cette voie de production.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Simonnot, Marie-Odile; Mercier, Guy
Co-directeurs de mémoire/thèse: Blais, Jean-François
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: procédé hydrométallurgique; nickel; Alyssum murale; solution aqueuse
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 11 févr. 2014 16:18
Dernière modification: 09 nov. 2015 16:43
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1765

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