Compréhension des mécanismes synergiques pour l'extraction de l'uranium des mines de phosphates

Comprehension of synergistic mechanisms for uranium extraction from phosphate mines

• Auteur / Autrice : Olivia Pecheur
• Direction : Fabienne Testard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie théorique, physique, analytique
• Date : Soutenance le 06/11/2014
• Etablissement(s) : Versailles-St Quentin en Yvelines
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale sciences et technologies de Versailles (2010-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire Interdisciplinaire sur l'Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (Gif-Sur-Yvette, Essonne) - Laboratoire Ions aux Interfaces Actives (L2IA) - Laboratoire du Tri ionique par les Systèmes Moléculaires auto-assemblés (LTSM)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire sur l'Organisation Nanométrique et Supramoléculaire / LIONS - Laboratory of Interactions Ligand-Actinide / LILA
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Cadot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thomas Zemb, Alexandre Chagnes, Sandrine Dourdain, Dominique Guillaumont
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christoph Hennig, Christophe Déjugnat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interfaces liquide-liquide

Uranium -- Mines (sites d'extraction)

Hydrométallurgie

Phosphates -- Mines (sites d'extraction)

Mots clés libres

Uranium VI

TOPO

Synergie

Micelles diverses

HDEHP

Extraction liquide-liquide

Agrégation

Approche multi-échelle

Uranium VI

TOPO

Synergy

HDEHP

Liquid-liquid extraction

Aggregation

Résumé

Le procédé hydrométallurgique le plus utilisé pour extraire l'uranium VI des minerais phosphoriques met en jeu un mélange synergique de deux molécules extractantes : HDEHP et TOPO. Si les combinaisons synergiques sont connues dans le domaine de l'extraction liquide/liquide, les mécanismes qui pilotent la synergie d'extraction sont encore mal décrits. Une approche multi-échelle a été utilisée pour décrire ces mécanismes, combinant deux descriptions qui diffèrent par leur centre d'intérêt, respectivement l'ion pour l'approche moléculaire et les agrégats d'extractants pour l'approche supramoléculaire. Ces deux approches ont parallèlement été rationnalisées par des calculs de dynamique moléculaire. La description obtenue permet de rendre compte de la synergie via la structure des complexes et des agrégats formés pour différents ratios HDEHP/TOPO. De la même façon, des composés bifonctionnels, qui combinent deux fonctions extractantes au sein de la même molécule ont été étudiés et comparés au système HDEHP/TOPO pour identifier l'origine de l'augmentation des performances d'extraction et de sélectivité.

Uranium VI is commonly extracted from phosphoric ores by a well-known process exploiting the synergistic mixture of two extractant molecules : HDEHP and TOPO. In the field of liquid-liquid extraction, synergistic combinations are common but the mechanisms at the origin of the synergy are not well understood. A multi-scale approach has been used to describe these mechanisms, combining two different descriptions : the molecular scale focuses on the ion point of view, while the supramolecular scale focuses on extractants' aggregation. These two approaches have been rationalized by molecular dynamics computations. The results allow describing the synergy through the structure of the complexes and aggregates. With the same approach, some bifunctional compounds, combining the two extracting sites in one molecule, have been studied and compared to the HDEHP/TOPO system in order to identify the origin of their increased capacities in extraction and selectivity.