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

En Nouvelle-Calédonie, la société Prony Resources New Caledonia (Prony NC) développe et utilise un procédé hydrométallurgique pour produire un co-précipité de nickel et de cobalt sous forme d'hydroxyde à partir d'une mine à ciel ouvert située sur le plateau de Goro. Les gisements latéritiques représentent 20 à 25 % des ressources mondiales de nickel ressources mondiales de nickel. Le marché des batteries est en plein essor en raison de la volonté politique de réduire l'utilisation des combustibles fossiles et de remplacer les véhicules actuels par des véhicules électriques. Afin de garantir une performance optimale de ces batteries, il est essentiel de contrôler la pureté des métaux produits. Il existe deux procédés connus, la pyrométallurgie et l'hydro-métallurgie. En raison des caractéristiques du gisement du site industriel, Prony NC a choisi un procédé hydro-métallurgique. Afin d'être un acteur majeur sur le marché des batteries, Prony NC souhaite maîtriser l'ensemble du processus et plus particulièrement, dans le cadre de cette thèse, l'étape de lixiviation elle-même. L'étape de lixiviation intervient après les 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 Autoclave). La qualité de cette opération dépend fortement de l'apport solide et notamment de sa teneur en magnésium, ce qui entraîne des ajouts d'acide variables au cours d'une même campagne de production (entre 100 et 160 jours). Au cours de cette étape, divers éléments  (dont le nickel et le cobalt) entrent en solution. Certains éléments modifient leur structure minérale après dissolution et précipitation (principalement le fer et l'aluminium). Le nickel et le cobalt sont récupérés en aval de l'étape de lixiviation. Cependant, la formation de solides sous forme de croûtes compactes est observée sur les parois de l'autoclave. Cette formation de solides, bien qu'inévitable, doit être contrôlée afin de ne pas pertuber la campagne de production. En effet, si trop de solide est formé, la campagne de production est arrêtée afin d'éliminer la croûte formée dans les autoclaves. Cette étape nécessite souvent des moyens importants. Cela a des conséquences importantes sur la rentabilité de l'ensemble du procédé et des impacts sur la consommation d'énergie et les impacts sur l'environnement. Afin de comprendre l'impact de cette étape sur le fonctionnement de l'usine (encroûtement et pureté du liquide sortant), cette thèse pluridisciplinaire étudie la sensibilité de la cinétique de lixiviation au ratio massique minerai/liquide, et concentration en acide. Une étude cinétique par lots en laboratoire, à température contrôlée avec suivi du pH et de l'ORP, des concentrations en nickel et cobalt et autres métaux a été conçue et développée. Cette étude propose un modèle prenant en compte l'équilibre des espèces en solution et la cinétique de la lixiviation.
 

Mots-clés

Nickel et Cobalt, Précipitation, Lixiviation, Hydrométallurgie,T hermodynamique, Cinétique.