Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

FRANÇOIS BOSSÉ ÉVALUATION ET OPTIMISATION D'UN PROCÉDÉ D'EXTRACTION DES MÉTAUX

FRANÇOIS BOSSÉ ÉVALUATION ET OPTIMISATION D'UN PROCÉDÉ D'EXTRACTION DES MÉTAUX DU GROUPE DU PLATINE PAR CHLORURATION À SEC Mémoire présenté à la faculté des études supérieures de l'Université Laval pour l'obtention du grade de mabe ès sciences (M. Sc.) Département de chimie FACULTÉ DES SCIENCES ET DE GÉNIE UNNERSITÉ LAVAL 0 François Bossé 1996 iuauuriar uur ai y OIUIIUU I ~ ~ U C I I ~ L I U I SLUG 1-1 of Canada du Canada Acquisitions and Acquisitions et Bibliographie Services sew-ces bibliographiques 395 Wellington Street 395. nie Wellington Ottawa ON KI A O N 4 Ottawa ON K1A ON4 Canada Canada The author has granted a non- exclusive licence dowing the National Library of Canada to reproduce, ioan, distribute or sell copies of this thesis in rnicrofom, paper or electronic formats. The author retains ownership of the copyright in this thesis. Neither the thesis nor substantial extracts fkom it may be printed or otherwise reproduced without the author's permission. L'auteur a accorde une licence non exclusive permettant a la Bibliothèque nationale du Canada de reproduire, prêter, distn'buer ou vendre des copies de cette thèse sous la forme de microfiche/nIm, de reproduction sur papier ou sur format électronique. L'auteur conserve la propriété du droit d'auteur qui protège cette thèse. Ni la thèse ni des extraits substantiels de celle-ci ne doivent être imprimés ou autrement reproduits sans son autorisation, AVANT-PROPOS Je desire remercier mes deux directeurs de recherche, M. Claude Barbeau et M. Mario Bergeron (IMLS-Géoressources) . Je remercie également messieurs Éric Fraser et Jean-Eudes Côté de l'université Laval ainsi que messieurs Jules Bélanger et Jean-Pierre Richbourg de 1'INRS -G6oressources pou. leur grande collaboration face à ce projet. Je me dois aussi de remercier le Conseil de recherche en sciences naturelles et en génie du Canada pour son soutient financier. Finalement, un remerciement particulier à tous mes proches, qui m'ont appuyé au cours de la derni8re ann6e. INTRODUCTION ................................................ 1 CHGPlTLXE 1: GISEMENTS DE MÉTAUX DU GROUPE DU PLATINE .... - 4 .................................... 1 . 1 LE MERENSKY REEF 4 ............................................... 1.2 L'UG-2 - 7 1.2.1 LA CHROhaE. SOUS-PRODUIT VALORISABLE ..... 10 CHAPITRE 2: RECHERCHE SUR DES PROCÉDÉS POTENTIELS ................. D'EXTRACTION DES MGP DE L'UG-2 II 2.1 LEPROCÉDÉ MINTEK .................................. 12 2.1.1 LA FLOTTATION ................................ 12 2.1.2 L'ÉTAPE PYRO~&TALLURGIQUE ................. 13 2.1.3 ÉVALUATION DU PROCÉDÉ MINTEK ............. 14 .................. 2.2 LE PROCÉDÉ LALANCETTE-BERGERON 14 2.2.1 LA SOLUBILISATI[ONDES MGP ................... 15 2.2.2 LACHLORURATIONDES MGP ................... 1 6 2.2.3 ACTION DE LA CHLORURATION A SEC SUR LES MGP ETLA CHROMIIE ............................... 19 2.2.4 s C H ~ ~ A DE TRAITEMENT DU MINERAI PAR PROCÉDÉ LfiANcE'I'L'E-BERGERON .......*.. .. .......... -22 CHAPITRE 3: VALIDATION DES ÉTAPES IMPORTANTES DU PROCÉDÉ 2 6 3.1 L E PRÉTRAITEMENT .................................. -26 ................................. 3.2 LACHLORURATION . . 2 8 3.3 LE POSTRAITEMENT .............. .. .................. - 3 0 3.4 LA DIGESTION ................... .. .................. - 3 1 3 . 5 LA FILTRATION ....................................... 31 ............................................. 3.6 ANALYSE 32 3 . 6 . 1 TRAITEMENT PAR PYROANALYSE ............... - 3 2 .............................. 3.6.2 DOSAGE DES MGP 35 3.6.3 LA TECHNIQUE DE L'ICP-MS ..................... 35 3.6.4 CONDITIONS D'ANALYSE DES MGP .............. - 3 8 3 . 6 . 5 PERFORMANCE ANALYTIQUE ................... - 3 9 3.6.6 ANALYSE DU FER ETDU CHROME ............... - 4 3 3.6.7 DOSAGE PAR SPECTROSCOPIE D'ÉMISSION ATOMIQUE AU PLASMA ........................ - 4 3 IV CHAPITRE 4: RÉSULTATS ET DISCUSSION ....................... -45 ...... 4.1 TENEURS EN MGP DANS L'ÉCHANTTLLON DE L'UG.2 45 ... 4.2 OPTLhlZISATION DES PARAM&- DE CHLORURATION -48 4.2.1 VÉRIFICATION DU POTENTIEL DE LA ................................ CHLORURAT1:ON 48 ......... 4.2.2 IMPORTANCE DU CHLORURE DE SODIUM 49 4.2.3 OPTIMISATION DE LA TEMPÉATURE DE -0RURATTON ................................ 50 ..... 4.2.4 OPTIMISATION DU TEMPS DE CHLORURATXON 53 ..... 4.2.5 CONDITTONS OPTIMALES DE CHIBRURATION 55 ............................. 4.3 ÉTUDE DE CHAQUE MGP -55 4.3.1 LEPLATINE ............................. .... .. -56 ................................. 4.3.2 LE PALLADIUM 58 4.3.3 LE RHODIUM .................................. -60 4.3.4 LE RUTHI%WM ................................ -60 4.3.5 L'IRIDIUM ..................................... 63 . ............. 4-4 IMPORTANCE DU FER ET DU CHROME .. .. - 6 5 BIBLIOGRAPHE .. ............................................. 76 LISTE DES TABLEAUX I I I Proportions (% des divers MGP) et résemes (106 kg) des minerais de métaux du groupe du pIatine en Afiiqye du Sud ................ . 5 .. Caractéristiques des principaux gisements de MGP dans le monde. 9 Caractéristiques des chlorures métalliques .................... 20 Conditions d'opération sur ICP-MS ........................ 39 Pente (m), ordonnée à I'origine @) et coefficient de corrélation ( r Z ) pour des droites d'étalonnage des principaux MGP et de l'or, de même qu'écart-type (0) et la limite de détection (LD) ............... . 4 1 Teneurs certifiées et obtenues (ppm) et récupération (%) pour deux chlomtions de 150 m i n u t e s de 10,OO grammes du standard ............................................ SARM-7. 42 VI ......................... W Conditions d'opérations en SEAP - 4 4 wI Teneur e n MGP (ppm) de 1'UG-2 d'après la méthode de pyroanalyse NiS ................................................. 47 IX Teneurs de MGP (ppm) de 1'UG-2 à partir des essais d e chIoruration .......................................................... 47 X Récupérations des MGP (ppm), par pyroanalyse et par traitement avec ousanschlore .......................................... 48 XII Récupérations du platine pour divers essais aux conditions spécifiées. ........................................... 57 XIII Récupérations du palladium pour divers essais aux conditions spécifiées. ............................................ 59 XXV Récupérations du rhodium pour divers essais aux conditions spécifiées. ............................................ 61 XV Récupérations du mthenium pour divers essais aux conditions ............................................ spécifiées. 62 XVI Récupérations de l'indium pour divers essais aux conditions spécifiées. ............................................ 64 LISTE DES FIGURES ...................................... Carte du complexe 8 .......... Schéma de traitement du procéde Lalancette-Bergeron 24 ............ Schéma du procédé de validation et d'optimisation -27 ........ Représentation schhatique du montage de chlonuation 29 .......... Représentation sch6rnatisée d'un système d'ICP-MS -37 Pourcentages de récupération des MGP de 1'UG-2 en f o n c t i o n de l a .............. température de chloruration ( s a n s ajout de NaCl) 51 Pourcentages de récupération des MGP de 1'UG-2 en fonction de l a ............. tempérahm de chloruration (avec ajout de NaC1) - 5 2 Pourcentages de récupération des MGP de 1'UG-2 en fonction du .................................. temps de chlonuation -54 Teneurs e n fer et en chrome dans les solutions en fonction de la ............................. température de c h I o r u r a t i o n -66 1 0 Teneurs en fer et en chrome dans les solutions en fonction du temps de chlonirattion ii 6 6 0 ° C ................................ -67 11 Énergies libres de Gibbs pour les réactions de chloruration de Cr203 etdeFe0 ............................................ 68 INTRODUCTION Les métaux du groupe du platine (comprenant le platine, le palladium, le rhodium, l'iridium, l e ruthénium et l'osmium) présentent un intérêt économique et scientifique très important dû à leurs propriétés chimiques particulières. On connaît l'importance des propriétés catalytiques du platine et du palladium, le premier étant utilisé pour I'oxydation de l'ammoniac en oqde nitrique, pour le reformage pétrolier et pour le contrôle des émissions automobiles tandis que l e second est employé dans tous les procédés industriels d'hydrogénation et de déshydrogénation. L e rhodium, le rhénium et l'osmium sont aussi utilises comme catalyseurs tandis que l'iridium et le ruthénium servent principalement à former des alliages pour des applications hautement spécialisées. Cet intérêt pour les métaux du groupe du platine (MGPL) a provoqué l Dans tout le texte, le sigle MGP sera utilisé en lieu de métaux du groupe du platine. 2 une croissance de la demande mondiale de ces métaux, qui atteint près de 200 tonnes par année. Des sommes importantes sont dépensées chaque année dans l'exploration minière en vue de découvrir de nouveaux gisements exploitables commercialement. Les principaux pays producteurs de MGP sont I'A£iique du Sud (45%), 17ex-URSS (45%) et le Canada (8%). C'est seulement en Afiique du Sud que des gisements sont exploités directement pour les MGP, les autres producteurs o b t i e k t les MGP comme sous-produits de l'exploitation du cuivre et du nickel. I i existe cependant d'importantes résewes d'un minerai riche en ces élements et qui est grandement sous-exploité à cause de la difnculté de son traitement. I l s'agit de la chromite platinifere sud-africaine [Cabri L , 19811. On tonnait peu de façons de traiter ce m i n e r a i et les volumes traités sont très faibles vermaak C. Fe 19951. Cette richesse inexploitée entraîne les sociétés rninières sud-africaines à investir dans des recherches pour trouver des solutions aux problèmes de traitement de ce minerai. Un nouveau procédé, applicable à l'extraction des MGP de la chromite platiniferre a récemment Eait l'objet d'un brevet [Lalancette J. M. et Bergeron M. 199q. Les aspects innovateurs de ce procédé consistent en - l'application industriefle de connaissances classiques provenant de la chimie analytique des métaux précieux fàïsant appel à une approche hydrométallurgique plutôt que pyrométallurgique. La méthode hydrométallurgique est basée sur l'action du chlore à sec sur le minerai. Sous des conditions propices, le chlore permettrait d'extraire les MGP de la chromite et de les récupérer dans une s o uploads/Science et Technologie/ mq-25505.pdf