Soutenance de thèse de Okechukwu Vincent DICKSON

Composition du jury

    •    Mme Fabienne ESPITALIER : IMT Mines Albi, Centre RAPSODEE UMR CNRS 5302 - Directrice de thèse
    •    M. Hervé MUHR : Université de Lorraine - Rapporteur
    •    Mme Murielle BERTRAND : Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Rapporteure
    •    M. Christophe COQUELET : IMT Mines Albi, Centre RAPSODEE UMR CNRS 5302 - Co-directeur de thèse
    •    M. Thomas DELEAU : IMT Mines Albi, Centre RAPSODEE UMR CNRS 5302 - Co-encadrant de thèse
    •    M. Patrice PARICAUD : ENSTA - Institut Polytechnique de Paris - Examinateur
    •    M. Damien GOETZ : Mines Paris-PSL - Examinateur
    •    M. Julien LOMBART : Prony Resources New Caledonia - Co-encadrant de thèse

 

Résumé

La volonté politique de réduire l'utilisation des combustibles fossiles et de remplacer les véhicules actuels par des véhicules électriques implique l’essor du marché des batteries. Afin de garantir une performance optimale de ces batteries, il est essentiel de contrôler la pureté des métaux produits dont les éléments Nickel (Ni) et Cobalt (Co) en font partie. En Nouvelle-Calédonie, les gisements latéritiques représentent 20 à 25 % des ressources mondiales de nickel. La société Prony Resources New Caledonia (Prony Resources NC) y exploite un procédé hydrométallurgique pour produire un co-précipité de nickel et de cobalt sous forme d'hydroxydes à partir d'une mine à ciel ouvert située sur le plateau de Goro. Afin d'être un acteur majeur sur le marché des batteries, Prony NC souhaite optimiser l'ensemble du procédé et plus particulièrement, dans le cadre de cette thèse, l'étape de lixiviation du minerai. Cette dernière intervient après des étapes de prétraitement et de mise en suspension du minerai. Elle consiste en la dissolution de différents éléments par attaque acide de la pulpe dans des conditions de pression et de température élevées dans un autoclave HPAL (High Pressure Acid Leaching). La qualité de cette opération dépend fortement de l'apport de minerai et d’acide, ce qui entraîne des ajouts d'acide variables au cours d'une même campagne de production. Au cours de cette étape, divers éléments (dont le nickel et le cobalt) passent en solution. Le nickel et le cobalt sont récupérés en aval de cette étape. Cependant, la formation de solides, due principalement à la précipitation de fer et de l'aluminium est observée sur les parois et les différentes parties internes (agitateurs…) de l'autoclave (croûte). Cette précipitation, bien qu'inévitable, doit être contrôlée afin de ne pas perturber la campagne de production. En effet, si trop de croûte est formée, la campagne de production est arrêtée afin de l’éliminer. Cet arrêt sur des durées souvent très longues, nécessitant souvent des moyens importants, a des conséquences néfastes sur la rentabilité de l'ensemble du procédé et des impacts sur la consommation d'énergie et donc sur l'environnement. Afin de comprendre l'impact de cette étape sur le fonctionnement de l'usine, cette thèse pluridisciplinaire étudie la sensibilité de la lixiviation au ratio massique minerai/liquide, et à la concentration en acide. Un dispositif expérimental batch permettant de travailler à température constante et de prélever des échantillons de suspension a été conçu et utilisé. À partir des essais expérimentaux, un modèle prenant en compte l'équilibre des espèces en solution, la lixiviation des éléments (Ni, Co, Fe et Al) et la précipitation de minéraux à base de Fe et de Al a été développé.
 

Mots-clés

Nickel et Cobalt, Précipitation, Lixiviation, Hydrométallurgie, Thermodynamique, Cinétique.