Valorization of rare earth elements by membrane processes (HREE)
Valorisation des éléments de terres rares par procédés membranaires (ETR lourds)
Résumé
This thesis integrates the general framework of the scientific research theme of the laboratory of hydrometallurgy and molecular inorganic chemistry ex valorization of ores of the USTHB. The work concerns the valorization of heavy rare earth elements (HREE) contained in secondary resources, in particular mining by-products and end-of-life electronic equipment, by innovative and low-cost processes. This work deals with the feasibility of separation techniques for the recovery of heavy rare earth elements (HREE) from an industrial waste resulting from the exploitation of phosphate ores of "Djebel Onk" in the eastern region of Tebessa in Algeria and electronic waste after leaching leading to solutions enriched in rare earth elements followed by an extraction using organophosphorus extractants and/or membrane processes. Samples labelled T1 to T7 of apatite ore from Djebel Onk (Tébessa, Algeria) were provided by the company Somiphos. Based on the analyses that were performed on all samples, sample T1 was selected in this study as containing the highest content of REEs. The solid residues were first leached with three different inorganic acids (HNO3, H2SO4, and H3PO4) at various concentrations and leaching times in an attempt to achieve the optimal parameters. The results of the leaching tests show a very high yield of REEs with HNO3 acid of 3N concentration during 24h, then a liquid-liquid extraction was implemented with two exctactants TOPO and D2EHPA and micro flotation tests using sodium oleate and alkylhydroxylamine as collectors under different conditions. Significant phosphate recovery rates were obtained. In addition, a series of membranes were synthesized or modified (NF270, NF90, NP030 and SB90) with the prospect of being used for rare earth separation. All the elaborated membranes have been characterized. The results obtained allow us to propose a protocol to valorize the REEs contained in the secondary resources. The NF90 membrane modified by PEI/PDA for 48h allowed the best purification yields to be obtained.
Cette thèse intègre le cadre général de la thématique de recherche scientifique du laboratoire d’hydrométallurgie et chimie inorganique moléculaire ex valorisation des minerais de l’USTHB. Le travail concerne la valorisation des éléments de terres rares lourds (ETRLs) contenus dans les ressources secondaires notamment les sous-produits miniers et les équipements électroniques en fin de vie par des procédés innovants et peu coûteux. Ce travail porte sur la faisabilité des techniques de séparation pour la valorisation des éléments de terres rares lourds (ETRLs) à partir d'un déchet industriel issu de l'exploitation des minerais de phosphate de "Djebel Onk" dans la région de Tébessa à l’Est de l’Algérie et les déchets électroniques après lixiviation menant à des solutions enrichies en éléments de terres rares suivie d’une extraction en utilisant des extractants organophosphorés et/ou des procédés membranaires. Des échantillons libellés de T1 jusqu’à T7 du minerai d'apatite provenant de Djebel Onk (Tébessa, Algérie) ont été fournis par la société Somiphos. D’après les analyses qui ont été effectuées sur tous les échantillons, l'échantillon T1 a été sélectionné dans cette étude car contenant la plus forte teneur en ETRs. Les résidus solides ont été d'abord lixiviés avec trois différents acides inorganiques (HNO3, H2SO4 et H3PO4) à des concentrations et des temps de lixiviation variés dans le but d’atteindre les paramètres optimaux. Les résultats des essais de lixiviation montrent un rendement très élevé d’ETRs avec l’acide HNO3 de concentration 3N durant 24h, ensuite une extraction liquide-liquide a été mise en œuvre avec deux exctactants TOPO et D2EHPA et des essais de micro flottaison en utilisant l’oléate de sodium et l’alkylhydroxylamine comme collecteurs dans différentes conditions. D’importants taux de récupération des phosphates ont été obtenus. Par ailleurs, une série de membranes ont été synthétisées ou modifiées (NF270, NF90, NP030 et SB90) dans la perspective d’être utilisées pour la séparation entre terres rares. Toutes les membranes élaborées ont été caractérisées. Les résultats obtenus permettent de proposer un protocole valorisant les ETRs contenus dans les ressources secondaires. La membrane NF90 modifiée par PEI/PDA pendant 48h a permis l’obtention des meilleurs rendements de purification.
Origine : Version validée par le jury (STAR)