BOURSE DE THESE
Conception, développement et mise au point d’un procédé hydrométallurgique de récupération du Cobalt (II) issu de mines secondaires par précipitation
Lieu: Nancy
Description de la problématique de recherche :
Alors que la demande en métaux connaît une croissance notable, les ressources, quant à elles, sont limitées et les minerais primaires voient leur teneur en métaux extractibles diminuer. Les recherches actuelles portent sur la récupération de métaux issus de :
- mines primaires pauvres en métaux extractibles,
- mines secondaires, issues du recyclage, dans lesquelles les métaux d’intérêt sont incorporés dans une matrice complexe (polymères, différents métaux, céramiques…).
Les enjeux de la recherche sur la récupération de métaux dits « critiques » tels que le cobalt, sont particulièrement importants pour les années à venir, où leur « criticité » est amenée à s’accentuer en raison des besoins croissants de la société.
Thématique
Récupération de métaux ; Recyclage
Domaine
Hydrométallurgie
Objectif
Un premier verrou scientifique à lever, cible la composition complexe des lixiviats. En effet, ils contiennent un mélange de nombreux métaux, qu’il s’agit de séparer afin de leur donner une valeur ajoutée. Ces mélanges sont différents de ceux obtenus à partir de ressources primaires, et demandent donc de nouveaux développements pour leur purification. La précipitation est un procédé de séparation de premier ordre dans le domaine de l’hydrométallurgie.
Contexte
La faible concentration (< 1g/L) en métaux contenus dans les lixiviats constitue un des verrous principaux à leur récupération. Ainsi, les procédés faisant intervenir des réacteurs de précipitation à forte charge solide, tels que le réacteur à lit fluidisé ou le réacteur-décanteur, sont parfaitement adaptés à la précipitation de cations métalliques.
Méthode
La thèse débutera par une recherche bibliographique sur les anions permettant de former un sel avec le Cobalt (II) répondant aux critères suivants :
- très peu soluble (Ks < 10-5)
- aisément filtrable,
- sélectif : l’anion utilisé doit précipiter avec le métal d’intérêt et non avec les autres cations métalliques présents dans la matrice initiale,
- n’aboutissant pas à la formation de produits secondaires polluants, nocifs, etc.
Une cartographie des procédés existants, en fonction des cations métalliques présents dans le milieu à traiter sera effectuée.
La seconde partie de la thèse portera sur l’étude de la précipitation du Cobalt dans une solution synthétique contenant uniquement du Cobalt(II), en réacteur parfaitement mélangé, puis en réacteur-décanteur ou en réacteur à lit fluidisé.
Par la suite, les recherches porteront sur l’étude de milieux synthétiques complexes comprenant un ensemble de cations métalliques, se rapprochant ainsi des conditions réelles de lixiviats de mines secondaires.
Enfin, si nécessaire, l’étude des techniques complémentaires à la récupération du Cobalt (II) par précipitation sera envisagée, telles que :
- les procédés sur résines échangeuses d’ions,
- les procédés d’électrodéposition / électrocoagulation.
En effet, ces techniques permettent de traiter les effluents dont la teneur en Cobalt (II) est très faible (inférieure à la solubilité du sel étudié) et ainsi de récupérer presque 100% du métal d’intérêt.
Résultats attendus
Les travaux de la thèse permettront le développement et la mise au point d’un procédé de récupération du Cobalt (II) par précipitation.
Références bibliographiques :
- Bourgeois, « Tendance des marchés, Propriété industrielle : stratégie d’acteurs et thématiques d’innovation », 8 décembre 2015, Biocitech, Séminaire Recyclage des métaux critiques, CVT AllEnvi
- Sellami, « Conception, mise en œuvre, développement et modélisation de réacteurs de précipitation utilisant des lits fluidisés », Thèse GPP, Nancy : ENSIC, 2008, 255 p.
- M. Joulié, « Mécanisme de dissolution de matériaux actifs d’électrodes de type LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 d’accumulateurs Li-ion en vue de leur recyclage », Thèse CSMP, Montpellier : ENSCM, 2015, 200 p.
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Lieu où se déroulera la thèse
Unité de recherche : Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (LRGP) – UMR 7274
Acronyme de l’unité, équipe et adresse de travail du doctorant :
LRGP – Axe Procédés Produits et Matériaux
1 rue Grandville / BP 20 451
54001 Nancy cedex
Personnes à contacter (envoyer CV et lettre de motivation)
- Madame LE PAGE MOSTEFA Marie
- Téléphone : 03 83 17 53 98
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