Développement d'un procédé hydrométallurgique de récupération du nickel

Development of a hydrometallurgical process for nickel recovery

• Auteur / Autrice : Romain Barbaroux
• Direction : Marie-Odile Nicolas-Simonnot, Guy Mercier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et des produits
• Date : Soutenance le 10/12/2010
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL en cotutelle avec Université du Québec
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences du génie chimique (Nancy)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Odile Nicolas-Simonnot, Guy Mercier, Pierre Le Cloirec, Roland Leduc, Jean-François Blais, Jean-Louis Morel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Le Cloirec, Roland Leduc

Mots clés

Mots clés contrôlés

Brassicacées

Nickel -- Mines (sites d'extraction)

Phytorestauration

Métallophytes

Mots clés libres

Phytoextraction

Alyssum murale

Nickel

Lixiviation

Électrodéposition

Cristallisation

Sel de sulfate double de nickel et d’ammonium

Phytomining

Alyssum murale

Nickel

Leaching

Electrowinning

Crystallization

Double salt nickel ammonium sulfate

Résumé

Cette recherche s’inscrit dans le contexte de la conception d’une filière originale comprenant la phytoextraction du nickel par la plante hyperaccumulatrice Alyssum murale, endémique des sols de serpentine d’Albanie et de sa valorisation de ce nickel, l’objectif étant d’arriver à un produit à haute valeur ajoutée. Les sols de serpentine peuvent être considérés comme une ressource secondaire. Ils contiennent des concentrations élevées en nickel mais à des teneurs insuffisantes pour être exploités par l’industrie minière. La plante Alyssum murale peut extraire et concentrer le nickel dans ses tissus. Le nickel présent dans la biomasse a pu être solubilisé quasiment totalement à l’acide sulfurique, en réacteur fermé puis à contre-courant en trois étapes. Cette lixiviation a produit une solution contenant du nickel lié à des molécules organiques ainsi que d’autres métaux et composés organiques. Les procédés de raffinage directs comme la précipitation sélective ou l’électroplaquage n’ont pas permis d’isoler le nickel. Deux voies ont été explorées : (i) l’extraction par un solvant organique sélectif du nickel (Cyanex 272) suivie d’une contre extraction par une solution aqueuse et électrodéposition et (ii) la cristallisation d’un sel double à partir du lixiviat préparé après incinération de la biomasse. La première voie a permis d’obtenir le nickel métal sous forme de cathode, la seconde a conduit au sel double sulfate de nickel et d’ammonium. Les produits ont été caractérisés par différentes techniques. Une étude technico-économique a montré le fort potentiel économique de la production de sel double

This research has been done in the context of the design of an original method aiming at obtaining high added value products of nickel, combining phytoextraction and valorization. Phytoextraction is conducted with the hyperaccumulating plant Alyssum murale, endemic species of serpentine soils in Albania. Serpentine soils can be considered as secondary resources: they contain high concentrations of nickel, which are not high enough for conventional mining techniques. The plant Alyssum murale can extract and concentrate nickel in its tissues. Nickel present in the biomass could be almost totally solubilized in batch reactor and with a 3 step countercurrent process. This leaching produced a solution containing nickel bound to organic molecules and other metals and organic compounds as well. Direct separation processes (e.g. selective precipitation and electrowinning) did not enable us to obtain nickel. Two methods have been investigated: (i) extraction by an organic nickel –selective solvent (Cyanex 272), extraction by an aqueous solution and electrowinning and (ii) crystallization of a double salt, nickel ammonium sulfate, from a leaching solution obtained from biomass ashes. Nickel products were characterized by different techniques. A technico-economical study showed the high commercial potential of the double salt production.