EP4065739A1 - Procédé de récupération d'or et/ou d'un ou de platinoïdes présents dans une phase aqueuse acide - Google Patents

Procédé de récupération d'or et/ou d'un ou de platinoïdes présents dans une phase aqueuse acide

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EP4065739A1
EP4065739A1 EP21705595.3A EP21705595A EP4065739A1 EP 4065739 A1 EP4065739 A1 EP 4065739A1 EP 21705595 A EP21705595 A EP 21705595A EP 4065739 A1 EP4065739 A1 EP 4065739A1
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EP
European Patent Office
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phase
ionic liquid
group
extraction
aqueous phase
Prior art date
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Pending
Application number
EP21705595.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Stéphane PELLET-ROSTAING
Guilhem ARRACHART
Raphaël TURGIS
Manuel LEJEUNE
Micheline Draye
Stéphanie MICHEL
Sophie LEGEAI
Fanny MARY
Christian Thomas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TND
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National Polytechnique de Lorraine
Ecole Nationale Superieure de Chimie de Montpellier ENSCM
Universite de Montpellier
Universite Savoie Mont Blanc
Original Assignee
TND
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National Polytechnique de Lorraine
Ecole Nationale Superieure de Chimie de Montpellier ENSCM
Universite de Montpellier
Universite Savoie Mont Blanc
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Filing date
Publication date
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    • C22B11/04—Obtaining noble metals by wet processes
    • C22B11/042—Recovery of noble metals from waste materials
    • C22B11/046—Recovery of noble metals from waste materials from manufactured products, e.g. from printed circuit boards, from photographic films, paper or baths
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • It relates more specifically to a process for extracting this or these metals M which comprises bringing the acidic aqueous phase into contact with a particular phase immiscible with water.
  • the invention also relates to a process for recovering this or these metals M chosen from gold and metals of the platinum group which implements the extraction process which has just been mentioned.
  • the present invention finds an application in particular in the treatment of industrial waste, such as waste electrical and electronic equipment, with a view to recovering the metal or metals M which are present therein.
  • the metals of the platinum group also called platinoids, refer to the elements of the periodic table which are platinum (Pt), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir), ruthenium (Ru) and rhodium (Rh).
  • Gold which is characterized by exceptional physical and chemical properties, is also a key material for innovative technologies. Because of its electrical and thermal conductivity, its resistance to corrosion and its ease of shaping and / or forming alloys, gold is widely used in the field of electricity and electronics. , for example in contacts, connectors or even films used in components of electrical and electronic equipment.
  • the hydrometallurgical method is more and more topical to extract and recover the noble metals such as platinoids, gold and silver (Ag) contained in these different wastes.
  • the dissolving step generally uses a concentrated acidic aqueous solution, such as a solution comprising hydrochloric acid, nitric acid or aqua regia, to achieve complete dissolution of the waste. comprising these platinoids.
  • a concentrated acidic aqueous solution such as a solution comprising hydrochloric acid, nitric acid or aqua regia
  • the acidic aqueous solution containing the dissolved metallic elements is then brought into contact with an organic phase comprising an extractant to obtain the extraction of these metallic elements.
  • document WO 2016/008932 proposes a process for the selective extraction of palladium contained in an acidic aqueous solution further comprising nitric acid. and other metal cations.
  • the extraction described in document [1] comprises in particular a step of bringing the acidic aqueous solution into contact with an organic phase comprising a malonamide containing no sulfur atom as extractant, and an organic diluent or solvent. , such as n-heptane or toluene.
  • a malonamide containing no sulfur atom as extractant and an organic diluent or solvent.
  • an organic diluent or solvent such as n-heptane or toluene.
  • N, N'-dimethyl-N, N'-dioctylhexylethoxymalonamide is more particularly preferred.
  • the dissolution step can be carried out by means of hydrochloric acid and the actual extraction is carried out by means of organic phases comprising, as extractant, an amine or a compound comprising sulfur and / or an amide group, this extractant being diluted in a non-polar organic solvent such as an aliphatic solvent.
  • a non-polar organic solvent such as an aliphatic solvent.
  • the organic solvents which are used as a mixture with these extractants known to extract palladium and gold can be volatile and flammable, which constitutes a significant drawback in terms of industrial and environmental safety.
  • Ionic liquids which are salts having a melting point of less than or equal to 100 ° C and often even lower. at room temperature.
  • Ionic liquids which typically consist of an organic cation and an organic or inorganic anion, are characterized by high thermal stability, near zero vapor pressure, very low flammability as well as easy recycling, which presents real advantages in terms of industrial implementation.
  • the acidic aqueous solutions from which the platinoids have been extracted comprise at most 2 mol / L of nitric acid.
  • the aim of the present invention is therefore to overcome the operating limitations mentioned above and to provide a process making it possible to efficiently extract gold and / or one or more platinoids, in particular palladium, present in an aqueous phase.
  • acid formed by an aqueous solution comprising an inorganic acid, in particular nitric acid regardless of the concentration of inorganic acid in this solution and, in particular in the case of nitric acid, that this concentration falls within in the intervals described in documents [1] and [2] or else it is greater than or equal to 3 mol / L.
  • this process must also be able to make it possible to extract the gold and / or the platinoid (s) with a marked selectivity with respect to the other metals and impurities which are also present in the acidic aqueous solution.
  • Another aim of the present invention is to provide a process making it possible to efficiently recover gold and / or one or more platinoids, in particular palladium, present in an acidic aqueous phase comprising such an inorganic acid.
  • This recovery process must, moreover, be able to be carried out in a reduced number of stages and to be implemented under conditions which are as gentle as possible, so as to reduce the health and environmental risks.
  • phase A2 is chosen from:
  • phase A21 comprising a malonamide and an ionic liquid L1
  • phase A22 comprising a functionalized ionic liquid LIF comprising a malonamide group.
  • phase A2 is chosen from:
  • phase A21 comprising a malonamide and an ionic liquid L1
  • phase A22 comprising a functionalized ionic liquid LIF comprising a malonamide group
  • recovery step (2) is chosen from:
  • phase A2 which comprises a malonamide, either mixed with an ionic liquid (phase A21), or as a functional group of an ionic liquid (phase A22), makes it possible to extract and, where appropriate, to recover, with a high-performance yield, gold and / or one or more platinoids, and in particular palladium, from an acidic aqueous phase A1 which contains it or them, whether this acidic aqueous phase comprises nitric acid or another inorganic acid, such as sulfuric acid, under conditions of industrial safety and optimized environmental safety by using ionic liquids.
  • the extraction and recovery processes according to the invention are characterized by extraction performance and, consequently, recovery performance which is in particular much higher than that which can be achieved with an extraction process such as than that described by document [1] which uses an organic phase comprising a malonamide and an organic solvent.
  • the processes according to the invention also make it possible to extract and recover gold and / or the platinoid (s), and palladium in particular, which are present in an acidic aqueous phase with remarkable selectivity towards vis-à-vis other metals and impurities also present in this acidic aqueous phase A1, in particular vis-à-vis copper and silver.
  • phase A2 is a phase denoted A21 which comprises a malonamide and an ionic liquid denoted L1.
  • the extractant is formed by the malonamide, the ionic liquid L1 providing the function of diluent or solvent.
  • the malonamide of phase A21 corresponds to the following formula (I): in which
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represent, independently of one another: a hydrocarbon group, saturated or unsaturated, linear or branched, comprising from 1 to 20 carbon atoms and optionally one or more heteroatoms; or a hydrocarbon-based group, saturated or unsaturated, comprising one or more rings of 3 to 8 carbon atoms, said group possibly being branched and / or comprising one or more heteroatoms; and
  • hydrocarbon group saturated or unsaturated, linear or branched, comprising from 1 to 20 carbon atoms and optionally one or more heteroatoms;
  • a saturated or unsaturated hydrocarbon group comprising one or more rings of 3 to 8 carbon atoms, said group possibly being branched and / or comprising one or more heteroatoms.
  • hydrocarbon group saturated or unsaturated, linear or branched, comprising from 1 to 20 carbon atoms and optionally one or more heteroatoms
  • hydrocarbon group, saturated or unsaturated, comprising one or more rings of 3 to 8 carbon atoms, said group possibly being branched and / or comprising one or more heteroatoms any hydrocarbon group comprising one or more rings, each ring comprising between 3 and 8 carbon atoms in total and, where appropriate, a linear or branched hydrocarbon chain.
  • This or these rings and / or the hydrocarbon chain when it is present, can be saturated or, on the contrary, comprise one or more double or triple bonds, and can comprise one or more heteroatoms or be substituted by one or more heteroatoms or with one or more substituents comprising a heteroatom;
  • any atom other than a carbon atom or a hydrogen atom any atom other than a carbon atom or a hydrogen atom, this atom being, for example, a nitrogen atom, an oxygen atom or a phosphorus atom .
  • the malonamide of phase A21 corresponds to formula (I) in which
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represent, independently of one another, an alkyl group comprising from 1 to 10 carbon atoms;
  • R 5 represents a hydrogen atom, an alkyl group comprising from 4 to 16 carbon atoms or an alkoxy group comprising from 4 to 10 carbon atoms.
  • DMDBTDMA N, N'-dimethyl-N, N'-dibutyltetradecylmalonamide
  • DMDOHEMA N, N'-dimethyl-N, N'-dioctylhexylethoxymalonamide
  • DMDOHxMA N, N'-dimethyl-N, N'-dioctylhexylmalonamide
  • DDOHpMA N, N'-dimethyl-N, N'-dioctylheptylmalonamide
  • the functionalized ionic liquid LIF performs not only the function of organic solvent or diluent but also that of extractant.
  • phase A22 can be constituted by the functionalized ionic liquid LIF, that is to say, that it can comprise only the functionalized ionic liquid LIF.
  • the functionalized ionic liquid LIF comprises an organic cation, an anion as well as a malonamide group.
  • the acidic aqueous phase A1 is a solution resulting from the acid attack, typically by one or more inorganic acids, of a natural ore or an urban ore comprising one or more metals M chosen from gold (Au) and the metals of the platinum group such as platinum (Pt), palladium (Pd), osmium (Os) , iridium (Ir), ruthenium (Ru) and rhodium (Rh).
  • a natural ore or an urban ore comprising one or more metals M chosen from gold (Au) and the metals of the platinum group such as platinum (Pt), palladium (Pd), osmium (Os) , iridium (Ir), ruthenium (Ru) and rhodium (Rh).
  • the acidic aqueous phase A1 comprises at least one inorganic acid chosen from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid and hydrochloric acid.
  • the inorganic acid of the aqueous acidic phase A1 is nitric acid.
  • the acidic aqueous phase A1 has a total molar concentration of inorganic acid (s) of at least 0.1 mol / L, advantageously of at least 1 mol / L.
  • the metal or metals M are chosen from palladium and gold.
  • step (2 ′′) of back-extraction of the metal (s) M and step (2 ′) of electrodeposition of the metal (s) M are particularly efficient and make it possible to recover quantitatively the or the metals M which have been previously extracted from the acidic aqueous phase A1.
  • the recovery step (2) is chosen from:
  • the extraction step (1) is implemented with a phase A2 formed by a phase A21 and the recovery step (2) is performed by the implementation of a back-extraction step (2 "), it is possible to recover, from the acidic aqueous phase A1 in which they are contained, one or more metals M chosen from Au, Pt, Pd, Os, Ir, Ru and Rh, with the exclusion of palladium alone.
  • steps (1) and (2 ") implementing a phase A21, it is possible to recover either a (single) metal M chosen from Au, Pt, Os, Ir, Ru and Rh , or at least two M metals chosen from Au, Pt, Pd, Os, Ir, Ru and Rh.
  • the palladium can be back-extracted together with one or more of these other M metals.
  • phase A2 contacting phase A2 'with an aqueous phase A3, whereby, after phase separation, a phase A2" and an aqueous phase A3' comprising the metal (s) M are obtained; then (2 "b) a collection of phase A3 '.
  • Figure 2 illustrates the influence of the molar concentration of nitric acid (denoted [HNO3] and expressed in mol / L) in an acidic aqueous phase A1 comprising Pd on the distribution coefficient of this Pd (denoted by D Pd ) when this Pd is extracted from said acidic aqueous phase A1 by means of an A21 phase comprising 0.1 M of DMDOHEMA in [EOPip] NTf 2 .
  • FIG. 3 illustrates the influence of the molar concentration of DMDOHEMA (denoted [DMDOHEMA] and expressed in mmol / L or mM) in a phase A21 comprising, in addition, [EBPip] NTf 2 or [EOPip] NTf 2 as ionic liquid , on the distribution coefficient of Pd (denoted by D Pd ) during extractions of this Pd from an acidic aqueous phase A1 in which it is contained by means of said phase A21.
  • DMDOHEMA denoted molar concentration of DMDOHEMA
  • FIG. 6 is a histogram showing the evolution of the distribution coefficients of Pd, Ag and Cu (respectively denoted D Pd , D Ag and D Cu ) as a function of the initial mass concentrations of Pd, Ag and Cu (respectively denoted [Pd], [Ag] and [Cu] and expressed in mmol / L or mM) present in an acidic aqueous phase A1 when these Pd, Ag and Cu are extracted therefrom by means of an A21 phase comprising 0.1 M of DMDOHEMA in [EBPip] NTf 2 .
  • the residue is then washed with 50 mL of reverse osmosis water and then extracted with 100 mL of ethyl acetate.
  • the organic phase is washed with 100 mL of an aqueous HCl solution (1 N) and then twice with 100 mL of reverse osmosis water before to be dried over magnesium sulfate MgS04.
  • the residue is purified by chromatography on a silica column, first with cyclohexane (100) then with a cyclohexane / ethyl acetate mixture (60/40).
  • the N, N, N ', N'-tetrabutylmalonamide (6.17 g; 0.019 mol; 1 eq.) are introduced as well as 20 mL of 2-methyltetrahydrofuran under argon.
  • the malonamide solution is also placed at 0 ° C, then added very slowly to the solution of NaH by cannula.
  • the resulting solution is stirred at 0 ° C. under argon until the evolution of gas has completely disappeared.
  • Dibromobutane (12.24 g; 0.056 mol; 3 eq.) Is then added.
  • the mixture is allowed to return to ambient temperature and is heated at 80 ° C.
  • the 2- (4-bromobutyl) - N, N, N ', N'-tetrabutylmalonamide obtained is in the form of a very slightly yellow oil (8.73 g; 0.018 mol; yield of 94%).
  • N-ethylpiperidine (4.28 g; 5.2 mL; 0.037 mol; 2 eq.)
  • 2- (4-bromobutyl) - N, N, N ', N' -tetrabutylmalonamide (8.73 g; 0.018 mol; 1 eq.)
  • acetonitrile 25 mL
  • the mixture is then heated under argon for 48 to 72 h, the progress of the reaction being followed by thin layer chromatography (TLC) plate.
  • TLC thin layer chromatography
  • the residue is taken up in 25 ml of reverse osmosis water.
  • the aqueous solution is then washed three times with 50 ml of diethyl ether and then heated to 75 ° C. in the presence of activated carbon (10% by weight). After cooling, the mixture is filtered through Celite and the solution obtained is used directly in the anion metathesis step.
  • the L1NTF2 salt (5.10 g; 0.018 mmol; 1 eq.) Is added to the previous solution. After 3 h of stirring, the two-phase mixture is transferred to a separating funnel. The organic phase is washed three times with 50 ml of reverse osmosis water (silver nitrate test on the washing waters).
  • the 1- (6- (dibutylamino) -5- (dibutylcarbamoyl) -6-oxohexyl) -1-ethylpiperidin-1-ium bis- (trifluoromethanesulfonyl) imide obtained is an ionic liquid functionalized LIF which is in the form of a very viscous colorless oil (11.43 g; 0.014 mol; yield of 82%).
  • the efficiency of extraction, or back-extraction is evaluated by determining the percentage of extraction, or back-extraction, which is calculated from the distribution coefficient of the species in solution.
  • This measurement of the distribution coefficient of the species in solution is carried out by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (in English, Inductively Coupled Plasma - Optic Emission Spectrometry or ICP-OES).
  • [M] A1 ' concentration of the metallic element M in the aqueous phase A1' after extraction (in mg / L)
  • [M] A1 concentration of the metallic element M in the acidic aqueous phase A1 before extraction (in mg / L)
  • V A1 V A1 ' volume of the aqueous phase A1 or A1' (in mL)
  • V A2 V A2 ' volume of phase A2 or A2' (in mL)
  • [M] A2 ' concentration of the metallic element M in phase A2' after extraction and before back-extraction (in mg / L)
  • the acidic aqueous phases A1 are prepared by dissolving the following metal salts, which are introduced directly into an acid solution comprising the inorganic acid under consideration (nitric acid or sulfuric acid) in deionized water:
  • DMDOHEMA N, N'-dimethyl-N, N'-dioctylhexylethoxymalonamide
  • the extractions are carried out by bringing the acidic aqueous phase A1 into contact with the A2 phase considered in a volume ratio between the acidic aqueous phase A1 and the A2 phase (V A1 / V A2 ) of between 0.1 and 100, in particular of the order of 1 or 2.
  • Phases A1 and A2 are brought into contact for 1 h at 25 ° C. then centrifuged for 5 min at 4000 rpm at 20 ° C. then separated.
  • the extraction kinetics show that thermodynamic equilibrium is reached after 30 min.
  • the de-extractions are carried out by bringing phase A2 'into contact with aqueous phase A3 in a volume ratio between aqueous phase A3 and phase A2' (V A3 / V A2 ' ) which is between 0.1 and 100, in particular of the order of 1 to 5.
  • Phases A2 ′ and A3 are brought into contact and kept under stirring for 1 h at 25 ° C. then centrifuged for 5 min at 4000 rpm at 20 ° C. then separated. The extraction kinetics show that thermodynamic equilibrium is reached after 30 min.
  • the extracting properties of the A2 phases (A21 and A22) and de-extracting of the A3 phases were evaluated by measuring the distribution coefficients of the species in solution, by optical emission spectrometry by inductively coupled plasma (in English, Inductively Coupled Plasma - Optic Emission Spectrometry or ICP-OES).
  • the water content of the deposit solutions was determined by coulometric Karl Fischer assay using a reference coulometer 831 KF from the company Metrohm.
  • the reference electrode developed in the laboratory is a reference Ag + I / Ag (0.01 M AgCF 3 SO 3 in BMICF 3 SO 3 ). This electrode has the advantage of keeping a fixed potential, unlike the pseudo-references conventionally used in an ionic liquid medium.
  • the counter electrode is a glassy carbon electrode.
  • the tests were carried out on three substrates: mainly on vitreous carbon (Cv), titanium (Ti) and 304L stainless steel (stainless steel) but also on Al, Ni, Cu and Fe, in potentiostatic mode.
  • Cv vitreous carbon
  • Ti titanium
  • 304L stainless steel stainless steel
  • the cyclic voltammetry was carried out with a speed of 5 mV / s, starting from the free potential towards cathode potentials.
  • the quantities of Coulomb applied for the deposits are 1 C / cm 2 , the area of each electrode being 0.5 cm 2 .
  • the morphology of the deposits was analyzed using a reference scanning electron microscope (SEM) Vega3 from the company Tescan and the chemical analysis EDX with the reference software Esprit 1.9.
  • SEM scanning electron microscope
  • the identification of the species present in the phases studied is carried out using the Bragg-Brentano geometry diffractometer of reference D8 ADVANCE from the company Bruker.
  • the diffractograms are analyzed using EVA software from Bruker.
  • Example A Extraction and recovery of Pd from an acidic aqueous phase A1 with an A21 phase comprising a malonamide and an ionic liquid U
  • FIG. 5 shows that the saturation of phase A21 is not reached, even for an initial mass concentration of Pd of 8 g / L.
  • Phase A1 500 ppm or 1000 ppm Pd in 3M nitric acid solution
  • the Pd can be back-extracted from phase A2 'by bringing this phase A2' into contact with an aqueous phase A3, whereby one obtains, after phase separation, a phase A2 "and an aqueous phase A3 'comprising the metal (s) M.
  • the aqueous phase A3 can advantageously comprise a complexing agent.
  • This complexing agent can be a sulfur-based compound such as a thiourea, a thiosulphate or a metabisulphite, or a polycarboxylic acid such as oxalic acid, hydroxyethylene diamine triacetic acid (HEDTA), ethylene diamine acid. tetra acetic (EDTA) or diethylene triamine penta acetic acid (DTPA).
  • the recovery of the Pd can be obtained by bringing the aqueous phase A3 of back-extraction into contact with the phase A2 'considered in a volume ratio between the aqueous phase A3 and the phase A2' (V A3 / V A2 ' ) of between 1 and 5.
  • Example C Extraction and recovery of Pd and Au from an acidic aqueous phase A1 comprising another metallic element by an A21 phase comprising a malonamide and an ionic liquid U
  • Example D Extraction and recovery of Pd from an acidic aqueous phase A1 comprising other metallic elements by an A22 phase comprising a functionalized ionic liquid LIF and an ionic liquid U D.1 Extraction of Pd
  • Phase A22 0.1 M TSIL mixed with [EBPip] NTf 2 or [EOPip] NTf 2
  • Example E Extraction and recovery of Pd and Au from an acidic aqueous phase A1 comprising another metallic element by a phase A22 comprising a functionalized ionic liquid LIF and an ionic liquid LI

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Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé de récupération d'un ou de plusieurs métaux M choisis parmi l'or et les métaux du groupe du platine contenus dans une phase aqueuse acide A1, ce procédé comprenant les étapes suivantes : (1) une extraction du ou des métaux M de la phase aqueuse acide A1, cette étape comprenant les étapes (1a) et (1b) suivantes : (1a) une mise en contact de la phase aqueuse acide A1 avec une phase A2 non miscible à l'eau, moyennant quoi on obtient, après séparation de phases, une phase aqueuse A1' et une phase A2' comprenant le ou les métaux M; puis (1b) une collecte de la phase A2'. (2) une récupération du ou des métaux M présents dans la phase A2' telle qu'obtenue à l'issue de l'étape (1b). La phase A2 est choisie parmi une phase A21 comprenant un malonamide et un liquide ionique LI, et une phase A22 comprenant un liquide ionique fonctionnalisé LIF comprenant un groupe malonamide et l'étape (2) de récupération est choisie parmi : (2') une électrodéposition, et (2") une désextraction, à l'exclusion de la récupération du seul palladium en tant que métal M lorsque la phase A2 est constituée par la phase A21.

Description

Procédé de récupération d'or et/ou d'un ou de platinoïdes présents dans une phase aqueuse acide
Domaine technique
La présente invention se rapporte au domaine de l'extraction d'un ou de plusieurs métaux, notés M, choisis parmi l'or et les métaux du groupe du platine, ce ou ces métaux M étant contenus dans une phase aqueuse acide.
Elle se rapporte plus précisément à un procédé d'extraction de ce ou ces métaux M qui comprend la mise en contact de la phase aqueuse acide avec une phase particulière non miscible à l'eau.
L'invention se rapporte également à un procédé de récupération de ce ou ces métaux M choisis parmi l'or et les métaux du groupe du platine qui met en œuvre le procédé d'extraction qui vient d'être mentionné.
La phase aqueuse acide dont peuvent être extraits, ou à partir de laquelle peuvent être récupérés, ce ou ces métaux M peut notamment être une solution résultant de l'attaque acide d'un minerai naturel ou urbain comprenant ce ou ces métaux M.
La présente invention trouve en particulier une application dans le traitement de déchets industriels, tels que des déchets d'équipement électriques et électroniques, en vue de valoriser le ou les métaux M qui y sont présents.
État de la technique antérieure
Les métaux du groupe du platine, également dénommés platinoïdes, désignent les éléments du tableau périodique que sont le platine (Pt), le palladium (Pd), l'osmium (Os), l'iridium (Ir), le ruthénium (Ru) et le rhodium (Rh).
Ces platinoïdes, qui ont des propriétés chimiques très voisines, sont à l'origine d'un grand nombre de technologies innovantes parmi lesquelles la catalyse hétérogène, la catalyse homogène et les énergies renouvelables. C'est dans le secteur de la catalyse automobile que l'utilisation des platinoïdes, et en particulier du palladium, est la plus importante. Le palladium est également omniprésent dans l'industrie électrique et électronique puisqu'il est utilisé dans les cartes-mères, les condensateurs multicouches et autres circuits imprimés des composants destinés aux équipements électriques et électroniques.
L'or (Au), qui se caractérise par des propriétés physiques et chimiques exceptionnelles, est également un matériau clé pour les technologies innovantes. Du fait de sa conductivité électrique et thermique, de sa résistance à la corrosion et de sa facilité à mettre en forme et/ou à former des alliages, l'or est très largement utilisé dans le domaine de l'électrique et de l'électronique, par exemple dans les contacts, les connecteurs ou encore les films mis en œuvre dans les composants d'équipements électriques et électroniques.
Pour des raisons évidentes, la récupération de l'or et des platinoïdes, qui sont notamment contenus dans de tels composants, présente un intérêt indéniable, tant sur le plan économique, au regard du coût élevé de ces métaux, que sur le plan environnemental.
De manière plus générale, le recyclage des déchets de production de ces composants ainsi que celui des déchets d'équipements électriques et électroniques, encore appelés "DEEE" ou "D3E", constituent une source non conventionnelle et alternative d'accès à l'or et aux platinoïdes, qui s'inscrit dans une démarche économique et de développement durable.
Si la voie pyrométallurgique est toujours utilisée, on observe que la voie hydrométallurgique est de plus en plus d'actualité pour extraire et récupérer les métaux nobles que sont les platinoïdes, l'or et l'argent (Ag) contenus dans ces différents déchets.
La récupération des métaux nobles par la voie hydrométallurgique comprend une étape de dissolution des déchets de production et D3E puis une ou plusieurs étapes de séparation, en particulier par extraction liquide/liquide, des éléments métalliques.
Dans le cas des platinoïdes, l'étape de dissolution utilise généralement une solution aqueuse acide concentrée, telle qu'une solution comprenant de l'acide chlorhydrique, de l'acide nitrique ou de l'eau régale, pour obtenir une dissolution complète des déchets comprenant ces platinoïdes. La solution aqueuse acide contenant les éléments métalliques dissous est ensuite mise en contact avec une phase organique comprenant un extractant pour obtenir l'extraction de ces éléments métalliques.
De nombreux extractants du type amines, cétones et dérivés soufrés ou encore phosphorés ont été proposés pour extraire le palladium dissous dans une solution d'acide nitrique. Toutefois, ces extractants ne sont pas totalement satisfaisants en termes de performance et de sélectivité d'extraction du palladium vis-à-vis d'autres cations métalliques. De plus, la stabilité en milieu nitrique de certains extractants est limitée.
Pour remédier à ces inconvénients, le document WO 2016/008932, référencé [1] dans la suite de la présente description, propose un procédé d'extraction sélective du palladium contenu dans une solution aqueuse acide comprenant, en outre, de l'acide nitrique et d'autres cations métalliques. L'extraction décrite dans le document [1] comprend notamment une étape de mise en contact de la solution aqueuse acide avec une phase organique comprenant un malonamide ne contenant pas d'atome de soufre en tant qu'extractant, et un diluant ou solvant organique, tel que du n-heptane ou du toluène. Parmi les différents malonamides décrits, le N,N'-diméthyl- N,N'- dioctylhexyléthoxymalonamide (DMDOHEMA) est plus particulièrement préféré.
Bien que le document [1] indique que l'extraction du palladium d'une solution aqueuse acide comprenant jusqu'à 3 mol/L d'acide nitrique est performante et sélective, on observe que seuls 50 % du Pd initialement présent dans une solution aqueuse comprenant 1 mol/L d'acide nitrique et 9 autres cations métalliques sont extraits au moyen d'une phase organique comprenant 0,3 mol/L de DMDOHEMA dans du n- heptane, ce qui correspond à un coefficient de distribution du palladium DPd égal à 1. De surcroît, on observe une diminution significative de la sélectivité de l'extraction du palladium vis-à-vis du néodyme SPd/Nd à partir d'une solution aqueuse acide comprenant 2 mol/L d'acide nitrique et plus.
Dans le cas de l'or, l'étape de dissolution peut être réalisée au moyen d'acide chlorhydrique et l'extraction proprement dite est mise en œuvre au moyen de phases organiques comprenant, comme extractant, une amine ou un composé comprenant du soufre et/ou un groupe amide, cet extractant étant dilué dans un solvant organique non polaire tel qu'un solvant aliphatique. Or, les solvants organiques qui sont mis en œuvre en mélange avec ces extractants connus pour extraire le palladium et l'or peuvent être volatiles et inflammables, ce qui constitue un inconvénient non négligeable en termes de sécurité industrielle et environnementale.
Comme alternative à l'emploi de solvants organiques traditionnels en tant que solvants d'extraction, il est aujourd'hui proposé d'utiliser des liquides ioniques qui sont des sels possédant une température de fusion inférieure ou égale à 100 °C et souvent même inférieure à la température ambiante. Les liquides ioniques, qui sont typiquement constitués d'un cation organique et d'un anion organique ou inorganique, se caractérisent par une grande stabilité thermique, par une tension de vapeur quasi nulle, par une très faible inflammabilité ainsi que par un recyclage aisé, ce qui présente de réels avantages en termes de mise en œuvre industrielle.
L'extraction de platinoïdes et/ou d'or contenus dans des solutions aqueuses acides au moyen de phases comprenant des liquides ioniques a déjà été envisagée à ce jour.
Ainsi, la publication de K. Sasaki et al. (" Extraction of Pd(ll), Rh(lll) and Ru(lll) from HNO3 aqueous solution to betainium bis(trifluoromethanesulfony)imide ionic liquid ", Dalton Transactions, 2014, 43(15), 5648-5651), ci-après référencée [2], se rapporte à l'extraction du palladium, du rhodium et du ruthénium contenus dans des solutions aqueuses comprenant également de l'acide nitrique, au moyen de trois liquides ioniques hydrophobes différents, en l'espèce le bis-(trifluorométhanesulfonyl)imide de bétaïnium [Hbet]NTf2, le bis- (trifluorométhanesulfonyl)imide de triméthylpropylammonium [TMPA]NTf2 et le bis- (trifluorométhanesulfonyl)imide de choline [choline]NTf2.
On observe toutefois que, dans la publication [2], les solutions aqueuses acides dont ont été extraits les platinoïdes comprennent tout au plus 2 mol/L d'acide nitrique.
La publication d'I.G.B.N. Makertihartha et al. ("Solvent extration of gold using ionic liquid based process", AIP Conférence Proceedings, 2017, 030008, 1-8), ci- après référencée [3], recense les liquides ioniques qui ont été décrits par la littérature pour une extraction liquide/liquide de l'or. Selon la publication [3], le paramètre qui est important pour optimiser les performances d'extraction au moyen de liquides ioniques est le choix de l'anion et du cation formant le liquide ionique.
Si, comme le rapporte la publication [3], le potentiel d'extraction de certains liquides ioniques a pu être démontré, on observe que dans le cas où l'or est extrait de solutions aqueuses acides, ces solutions comprennent toutes de l'acide chlorhydrique.
Le but de la présente invention est donc de pallier les limitations opératoires mentionnées ci-dessus et de proposer un procédé permettant d'extraire de manière performante l'or et/ou un ou plusieurs platinoïdes, en particulier le palladium, présents dans une phase aqueuse acide formée par une solution aqueuse comprenant un acide inorganique, notamment de l'acide nitrique et ce, quelle que soit la concentration d'acide inorganique dans cette solution et, en particulier dans le cas d'acide nitrique, que cette concentration s'inscrive dans les intervalles décrits dans les documents [1] et [2] ou bien qu'elle soit supérieure ou égale à 3 mol/L.
En plus d'être performant, ce procédé doit également pouvoir permettre d'extraire l'or et/ou le ou les platinoïdes avec une sélectivité marquée vis-à-vis des autres métaux et impuretés qui sont également présents dans la solution aqueuse acide.
Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé permettant de récupérer de manière performante l'or et/ou un ou plusieurs platinoïdes, en particulier le palladium, présents dans une phase aqueuse acide comprenant un tel acide inorganique. Ce procédé de récupération doit, en outre, pouvoir être conduit en un nombre réduit d'étapes et être mis en œuvre dans des conditions qui soient les plus douces possibles, de manière à réduire les risques sanitaires et environnementaux.
Exposé de l'invention
Les buts précédemment énoncés ainsi que d'autres sont atteints, en premier lieu, par un procédé d'extraction d'un ou de plusieurs métaux M choisis parmi l'or et les métaux du groupe du platine contenus dans une phase aqueuse acide A1, ce procédé comprenant les étapes (la) et (lb) successives suivantes :
(la) une mise en contact de la phase aqueuse acide A1 avec une phase A2 non miscible à l'eau, moyennant quoi on obtient, après séparation de phases, une phase aqueuse A1' et une phase A2' comprenant le ou les métaux M ; puis
(lb) une collecte de la phase A2'.
Dans le procédé d'extraction selon l'invention, la phase A2 est choisie parmi :
- une phase A21 comprenant un malonamide et un liquide ionique Ll, et
- une phase A22 comprenant un liquide ionique fonctionnalisé LIF comprenant un groupe malonamide.
Les buts précédemment énoncés ainsi que d'autres sont atteints, en deuxième lieu, par un procédé de récupération d'un ou de plusieurs métaux M choisis parmi l'or et les métaux du groupe du platine contenus dans une phase aqueuse acide A1, ce procédé comprenant les étapes (1) et (2) successives suivantes :
(1) une extraction du ou des métaux M de la phase aqueuse acide A1 par un procédé d'extraction tel que défini ci-dessus et précisé dans la suite de la présente description ; et
(2) une récupération du ou des métaux M présents dans la phase A2' telle qu'obtenue à l'issue de l'étape (1).
Dans le procédé de récupération selon l'invention, la phase A2 est choisie parmi :
- une phase A21 comprenant un malonamide et un liquide ionique Ll, et
- une phase A22 comprenant un liquide ionique fonctionnalisé LIF comprenant un groupe malonamide, et l'étape (2) de récupération est choisie parmi :
(2') une électrodéposition, et (2") une désextraction, à l'exclusion de la récupération du seul palladium en tant que métal M lorsque la phase A2 est formée par la phase A21.
Les caractéristiques communes aux procédés d'extraction et de récupération qui font l'objet de la présente invention vont être décrites ci-après.
Le choix d'une phase A2 qui comprend un malonamide, soit en mélange avec un liquide ionique (phase A21), soit en tant que groupe fonctionnel d'un liquide ionique (phase A22), permet d'extraire et, le cas échéant, de récupérer, avec un rendement performant, l'or et/ou un ou plusieurs platinoïdes, et en particulier le palladium, d'une phase aqueuse acide A1 qui le ou les contient, que cette phase aqueuse acide comprenne de l'acide nitrique ou un autre acide inorganique tel que l'acide sulfurique et ce, dans des conditions de sécurité industrielle et de sécurité environnementale optimisées grâce à la mise en œuvre de liquides ioniques.
En particulier, les procédés d'extraction et de récupération selon l'invention se caractérisent par des performances d'extraction et, par conséquent, de récupération qui sont notamment bien supérieures à celles que l'on peut atteindre avec un procédé d'extraction tel que celui décrit par le document [1] qui utilise une phase organique comprenant un malonamide et un solvant organique.
Les procédés selon l'invention permettent, en outre, d'extraire et de récupérer l'or et/ou le ou les platinoïdes, et le palladium en particulier, qui sont présents dans une phase aqueuse acide avec une remarquable sélectivité vis-à-vis d'autres métaux et impuretés également présents dans cette phase aqueuse acide A1, en particulier vis-à- vis du cuivre et de l'argent.
Dans une première variante des procédés selon l'invention, la phase A2 est une phase notée A21 qui comprend un malonamide et un liquide ionique noté Ll.
En d'autres termes, dans cette phase A21, l'extractant est formé par le malonamide, le liquide ionique Ll assurant la fonction de diluant ou solvant.
Dans un mode de réalisation de cette première variante des procédés selon l'invention, le malonamide de la phase A21 répond à la formule (I) suivante : dans laquelle
- R1, R2, R3 et R4 représentent, indépendamment les uns des autres : un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes ; ou un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, comprenant un ou plusieurs cycles de 3 à 8 atomes de carbone, ledit groupe pouvant être ramifié et/ou comprendre un ou plusieurs hétéroatomes ; et
- R5 représente :
. un atome d'hydrogène ;
. un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes ; ou
. un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, comprenant un ou plusieurs cycles de 3 à 8 atomes de carbone, ledit groupe pouvant être ramifié et/ou comprendre un ou plusieurs hétéroatomes.
Dans ce qui précède et dans ce qui suit, on entend :
- par " groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes ", tout groupe formé d'une chaîne hydrocarbonée, linéaire ou ramifiée, qui comprend entre 1 et 20 atomes de carbone au total, dont la chaîne peut être saturée ou, au contraire, comporter une ou plusieurs doubles ou triples liaisons et dont la chaîne peut être interrompue par un ou plusieurs hétéroatomes ou substituée par un ou plusieurs hétéroatomes ou par un ou plusieurs substituants comprenant un hétéroatome ; - par " groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, comprenant un ou plusieurs cycles de 3 à 8 atomes de carbone, ledit groupe pouvant être ramifié et/ou comprendre un ou plusieurs hétéroatomes" , tout groupe hydrocarboné comprenant un ou plusieurs cycles, chaque cycle comprenant entre 3 et 8 atomes de carbone au total et, le cas échéant, une chaîne hydrocarbonée linéaire ou ramifiée. Ce ou ces cycles et/ou la chaîne hydrocarbonée, lorsqu'elle est présente, peuvent être saturés ou, au contraire, comporter une ou plusieurs doubles ou triples liaisons, et peuvent comprendre un ou plusieurs hétéroatomes ou être substitués par un ou plusieurs hétéroatomes ou par un ou plusieurs substituants comprenant un hétéroatome ; et
- par ''hétéroatome'', tout atome autre qu'un atome de carbone ou qu'un atome d'hydrogène, cet atome étant, par exemple, un atome d'azote, un atome d'oxygène ou encore un atome de phosphore.
En outre, l'expression ''entre ... et ..." qui vient d'être utilisée pour définir les intervalles et qui est utilisée dans la suite de la présente demande, doit être comprise comme définissant non seulement les valeurs de l'intervalle, mais également les valeurs des bornes de cet intervalle.
Dans un mode de réalisation avantageux, le malonamide de la phase A21 répond à la formule (I) dans laquelle
- R1, R2, R3 et R4 représentent, indépendamment les uns des autres, un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone ; et
- R5 représente un atome d'hydrogène, un groupe alkyle comprenant de 4 à 16 atomes de carbone ou un groupe alkoxy comprenant de 4 à 10 atomes de carbone.
Le malonamide de la phase A21 peut notamment être :
- le N,N,N',N'-tétrahexylmalonamide (THEMA),
- le N,N'-diméthyl-N,N'-dibutyltétradécylmalonamide (DMDBTDMA),
- le N,N'-diméthyl-N,N'-dioctylhexyléthoxymalonamide (DMDOHEMA),
- le N,N'-diméthyl-N,N'-dioctyloctylmalonamide (DMDOOMA),
- le N,N'-diméthyl-N,N'-dioctylhexylmalonamide (DMDOHxMA), - le N,N'-diméthyl-N,N'-dioctylheptylmalonamide (DMDOHpMA), ou
- le N,N'-diméthyl-N,N'-dibutyldodécylmalonamide (DMDBDDEMA).
De préférence, le malonamide est choisi parmi le THEMA et le DMDOHEMA qui répondent respectivement aux formules semi-développées suivantes :
En plus du malonamide, la phase A21 comprend un liquide ionique Ll.
Si dans un mode de réalisation privilégié de la première variante des procédés selon l'invention, la phase A21 ne comprend qu'un seul liquide ionique Ll, rien n'interdit que cette phase A21 comprenne deux, trois, voire plus, liquides ioniques Ll. Comme on l'a vu précédemment, le liquide ionique Ll comprend un cation organique et un anion. Du point de vue de la nomenclature, le cation est noté entre crochets et indiqué en premier.
Dans un mode de réalisation particulier, le cation organique du liquide ionique Ll comprend un groupement azoté choisi dans le groupe constitué par un ammonium quaternaire, cyclique ou non cyclique, un phosphonium, un pipéridinium, un pyridinium, un pyrrolidinium, un pipérazinium et un imidazolium, étant précisé que ces groupements azotés sont respectivement symbolisés par "A", "P", "Pip", "Py", "Pyr", "Piperaz" et "IM".
Dans un mode de réalisation avantageux, le cation organique du liquide ionique Ll comprend un groupement azoté choisi dans le groupe constitué par un pipéridinium, un pyridinium, un pyrrolidinium, un pipérazinium et un imidazolium. Dans un mode de réalisation préféré, le cation organique du liquide ionique U est choisi dans le groupe constitué par un dialkylpipéridinium, un alkylpyridinium, un N,N'-dialkylpipérazinium et un N,N'-dialkylimidazolium.
Dans un mode de réalisation particulier, l'anion du liquide ionique U est un anion organique.
Dans un mode de réalisation avantageux, l'anion du liquide ionique U est choisi parmi le bis- (trifluorométhanesulfonyl)imide, symbolisé par "NTf2", l'hexafluorophosphate, noté "PF6", et le bis-(fluorosulfonyl)imide, noté "N(S02F)2" ou "FSI". Dans un mode de réalisation préféré, l'anion du liquide ionique U est le bis-(trifluorométhanesulfonyl)imide NTf2, également appelé bis-trifluorosulfonimidure.
À titre d'exemples de liquides ioniques Ll, on peut citer les composés suivants :
- le bis-(trifluorométhanesulfonyl)imide d'éthylbutylpipéridinium, symbolisé par [EBPip]NTf2, de formule : lebis- (trifluorométhanesulfonyl)imide d'éthyloctylpipéridinium, symbolisé par [EOPip]NTf2, de formule : - lebis- (trifluorométhanesulfonyl)imide de N-octyl- N- méthylimidazolium, symbolisé par [OMIM]NTf2, de formule :
Dans une seconde variante des procédés selon l'invention, la phase A2 est une phase appelée A22 qui comprend un liquide ionique que l'on peut qualifier de liquide ionique fonctionnalisé, noté LIF, puisque ce liquide ionique LIF comprend un groupe fonctionnel, en l'espèce un groupe malonamide.
En d'autres termes, dans cette phase A22, le liquide ionique fonctionnalisé LIF assure non seulement la fonction de solvant ou diluant organique mais également celle d'extractant.
Dans un mode de réalisation de cette seconde variante des procédés selon l'invention, la phase A22 peut être constituée par le liquide ionique fonctionnalisé LIF, c'est-à-dire, qu'elle peut ne comprendre que le liquide ionique fonctionnalisé LIF.
Dans un autre mode de réalisation, la phase A22 peut comprendre le liquide ionique fonctionnalisé LIF en mélange avec un ou plusieurs liquides ioniques Ll.
Le liquide ionique fonctionnalisé LIF comprend un cation organique, un anion ainsi qu'un groupe malonamide.
Dans un mode de réalisation particulier, le cation organique du liquide ionique fonctionnalisé LIF comprend un groupement azoté choisi dans le groupe constitué par un pipéridinium, un pyridinium, un pyrrolidinium, un pipérazinium et un imidazolium.
Dans un mode de réalisation avantageux, le cation organique du liquide ionique fonctionnalisé LIF est choisi dans le groupe constitué par un dialkylpipéridinium, un alkylpyridinium, un N,N'-dialkylpipérazinium et un N,N'-dialkylimidazolium.
Dans un mode de réalisation particulier, l'anion du liquide ionique fonctionnalisé LIF est choisi parmi le bis- (trifluorométhanesulfonyl)imide, l'hexafluorophosphate et le bis(fluorosulfonyl)imide.
Dans un mode de réalisation avantageux, l'anion du liquide ionique fonctionnalisé LIF est le bis-(trifluorométhanesulfonyl)imide NTf2. Dans un mode de réalisation particulier, le groupe malonamide du liquide ionique fonctionnalisé LIF de la phase A22 répond à la répond à la formule (II) suivante : dans laquelle
- R1, R2, R3 et R4 représentent, indépendamment les uns des autres :
. un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes ; ou . un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, comprenant un ou plusieurs cycles de 3 à 8 atomes de carbone, ledit groupe pouvant être ramifié et/ou comprendre un ou plusieurs hétéroatomes ; et
- R' représente un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, comprenant de 2 à 12 atomes de carbone et éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes, le groupe malonamide étant relié par une liaison covalente (matérialisée par le trait en pointillé) au cation organique du liquide ionique fonctionnalisé LIF.
Le liquide ionique fonctionnalisé LIF comprenant le groupe malonamide peut être synthétisé selon le schéma réactionnel suivant : En référence à ce schéma réactionnel, la première étape consiste à synthétiser le malonamide par réaction du malonate de diéthyle avec une amine secondaire. L'alkylation du malonamide est ensuite réalisée à partir d'un composé dibromé. Le malonamide alkylé ainsi obtenu est ensuite mis en réaction avec une amine, telle que le méthylimidazole ou l'éthylpipéridine, pour former l'amine quaternaire. Le liquide ionique fonctionnalisé LIF est ensuite obtenu par échange de l'anion halogénure (Br) par l'anion bis-(trifluorométhanesulfonyl)imide NTf2-.
À titre d'exemple de liquides ioniques fonctionnalisé LIF, on peut citer le composé suivant : - lebis- (trifluorométhanesulfonyl)imide de 1-(6-(dibutylamino)-5-
(dibutylcarbamoyl)-6-oxohexyl)-1-éthylpipéridin-1-ium, de formule :
Dans un mode de réalisation des procédés d'extraction et de récupération selon l'invention, selon leur première ou seconde variante, la phase aqueuse acide A1 est une solution résultant de l'attaque acide, typiquement par un ou plusieurs acides inorganiques, d'un minerai naturel ou d'un minerai urbain comprenant un ou plusieurs métaux M choisis parmi l'or (Au) et les métaux du groupe du platine que sont le platine (Pt), le palladium (Pd), l'osmium (Os), l'iridium (Ir), le ruthénium (Ru) et le rhodium (Rh). Par "minerai urbain", on entend la source qui provient notamment du recyclage de déchets industriels et domestiques tels que des déchets d'équipements électriques et électroniques, encore appelés "DEEE" ou "D3E". Dans un mode de réalisation particulier, la phase aqueuse acide A1 comprend au moins un acide inorganique choisi dans le groupe constitué par l'acide nitrique, l'acide sulfurique et l'acide chlorhydrique.
Dans un mode de réalisation avantageux, la phase aqueuse acide A1 comprend au moins l'acide nitrique.
Dans un mode de réalisation préféré, l'acide inorganique de la phase aqueuse acide A1 est l'acide nitrique.
Dans un mode de réalisation particulier, la phase aqueuse acide A1 présente une concentration molaire totale en acide(s) inorganique(s) d'au moins 0,1 mol/L, avantageusement d'au moins 1 mol/L.
La concentration molaire totale en acide(s) inorganique(s) est, préférentiellement, comprise entre 3 mol/L et 7 mol/L.
Dans un mode de réalisation plus particulièrement avantageux des procédés selon l'invention, le ou les métaux M sont choisis parmi le palladium et l'or.
Comme déjà mentionné précédemment, la présente invention se rapporte, en deuxième lieu, à un procédé de récupération d'un ou de plusieurs métaux M choisis parmi l'or et les métaux du groupe du platine contenus dans une phase aqueuse acide A1, ce procédé de récupération comprenant les étapes (1) et (2), successives suivantes :
(1) une extraction du ou des métaux M de la phase aqueuse acide A1 par un procédé d'extraction tel que défini ci-dessus, cette étape (1) d'extraction comprenant les étapes (la) et (lb) successives suivantes :
(la) une mise en contact de la phase aqueuse acide A1 avec une phase A2 non miscible à l'eau, moyennant quoi on obtient, après séparation de phases, une phase aqueuse A1' et une phase A2' comprenant le ou les métaux M ; puis
(lb) une collecte de la phase A2' ; et
(2) une récupération du ou des métaux M présents dans la phase A2' telle qu'obtenue à l'issue de l'étape (lb). Dans le procédé de récupération selon l'invention, la phase A2 est choisie parmi :
- une phase A21 comprenant un malonamide et un liquide ionique Ll, et
- une phase A22 comprenant un liquide ionique fonctionnalisé LIF comprenant un groupe malonamide, et l'étape (2) de récupération est choisie parmi :
(2') une électrodéposition, et
(2") une désextraction, à l'exclusion de la récupération du seul palladium en tant que métal M lorsque la phase A2 est formée par la phase A21.
Dans ce procédé de récupération selon l'invention, l'étape (1) d'extraction est réalisée par le procédé d'extraction tel que défini ci-avant, étant précisé que les caractéristiques avantageuses et préférentielles de cette étape (1) d'extraction, telles que celles relatives aux métaux M et aux compositions de la phase aqueuse acide A1 ainsi que des phases A21 et A22, peuvent être prises seules ou en combinaison.
Les Inventeurs ont mis en évidence le fait que tant l'étape (2") de désextraction du ou des métaux M que l'étape (2') d'électrodéposition du ou des métaux M sont particulièrement performantes et permettent de récupérer quantitativement le ou les métaux M qui ont été préalablement extraits de la phase aqueuse acide A1.
Comme indiqué précédemment, l'étape (2) de récupération est choisie parmi :
(2') une électrodéposition, et
(2") une désextraction, à l'exclusion de la récupération du seul palladium en tant que métal M lorsque la phase A2 est formée par la phase A21.
Ainsi, lorsque l'étape (2) de récupération est réalisée par la mise en œuvre d'une étape (2') d'électrodéposition, on peut récupérer, à partir de la phase aqueuse acide A1 dans laquelle ils sont contenus, un ou plusieurs métaux M choisis parmi Au, Pt, Pd, Os, Ir, Ru et Rh et ce, quelle que soit la phase A2 mise en œuvre dans l'étape (1) d'extraction, que cette étape (1) d'extraction soit formée par une phase A21 comprenant un malonamide et un liquide ionique U ou par une phase A22 comprenant un liquide ionique fonctionnalisé LIF comprenant un groupe malonamide. Lorsque l'étape (1) d'extraction est mise en œuvre avec une phase A2 formée par une phase A22 et l'étape (2) de récupération est réalisée par la mise en œuvre d'une étape (2") de désextraction, on peut également récupérer un ou plusieurs métaux M choisis parmi Au, Pt, Pd, Os, Ir, Ru et Rh à partir de la phase aqueuse acide A1 dans laquelle ce ou ces métaux M sont contenus.
Lorsque l'étape (1) d'extraction est mise en œuvre avec une phase A2 formée par une phase A21 et l'étape (2) de récupération est réalisée par la mise en œuvre d'une étape (2") de désextraction, on peut récupérer, à partir de la phase aqueuse acide A1 dans laquelle ils sont contenus, un ou plusieurs métaux M choisis parmi Au, Pt, Pd, Os, Ir, Ru et Rh, à l'exclusion du palladium seul. En d'autres termes, dans cette configuration particulière d'étapes (1) et (2") mettant en œuvre une phase A21, il est possible de récupérer soit un (seul) métal M choisi parmi Au, Pt, Os, Ir, Ru et Rh, soit au moins deux métaux M choisis parmi Au, Pt, Pd, Os, Ir, Ru et Rh. Ainsi, dans cette configuration, le palladium peut être désextrait conjointement avec un ou plusieurs de ces autres métaux M.
En particulier, et comme on le verra dans les exemples décrits ci-après, le procédé de récupération selon l'invention permet d'extraire conjointement ou de déposer conjointement, de co-extraire ou de co-déposer, l'or et le palladium.
Ce constat est d'autant plus surprenant que l'étape (2") de désextraction tout comme l'étape (2') d'électrodéposition peuvent être directement conduites avec la phase A2' telle qu'obtenue à l'issue de l'étape (lb), que cette phase A2' comprenne encore un malonamide et un liquide ionique provenant de la phase A21 ou bien un liquide ionique fonctionnalisé LIF comprenant un groupe malonamide et, le cas échéant, un liquide ionique provenant de la phase A22.
Le procédé de récupération selon l'invention présente donc un avantage de mise en œuvre particulièrement intéressant sur le plan industriel, avec un nombre d'étapes qui est particulièrement limité dans le cas où l'étape (2) de récupération est formée par une étape (2') d'électrodéposition. Dans un mode de réalisation particulier, l'étape (2") de désextraction du procédé de récupération selon l'invention comprend les étapes (2"a) et (2"b) successives suivantes :
(2"a) une mise en contact de la phase A2' avec une phase aqueuse A3, moyennant quoi on obtient, après séparation de phases, une phase A2" et une phase aqueuse A3' comprenant le ou les métaux M ; puis (2"b) une collecte de la phase A3'.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture des exemples qui suivent et qui se rapportent à la synthèse d'un liquide ionique fonctionnalisé LIF comprenant un groupe malonamide ainsi qu'à des essais qui mettent en évidence l'aptitude des phases A21 et A22 à extraire le palladium et/ou l'or de phases aqueuses acides A1 dans lesquelles ils sont présents.
Il est précisé que ces exemples, qui sont notamment décrits en relation avec les figures 1 à 8 annexées, ne sont donnés qu'à titre d'illustration des objets de l'invention et ne constituent en aucun cas une limitation de ces objets.
Brève description des dessins
La figure 1 illustre l'influence de la concentration molaire d'acide nitrique (notée [HNO3] et exprimée en mol/L) dans une phase aqueuse acide A1 comprenant du palladium Pd sur le coefficient de distribution de ce Pd (noté DPd) lorsque ce Pd est extrait de ladite phase aqueuse acide A1 au moyen d'une phase A21 comprenant 0,1 M de DMDOHEMA dans [EBPip]NTf2.
La figure 2 illustre l'influence de la concentration molaire d'acide nitrique (notée [HNO3] et exprimée en mol/L) dans une phase aqueuse acide A1 comprenant du Pd sur le coefficient de distribution de ce Pd (noté DPd) lorsque ce Pd est extrait de ladite phase aqueuse acide A1 au moyen d'une phase A21 comprenant 0,1 M de DMDOHEMA dans [EOPip]NTf2.
La figure 3 illustre l'influence de la concentration molaire de DMDOHEMA (notée [DMDOHEMA] et exprimée en mmol/L ou mM) dans une phase A21 comprenant, en outre, [EBPip]NTf2 ou [EOPip]NTf2 comme liquide ionique, sur le coefficient de distribution du Pd (noté DPd) lors d'extractions de ce Pd d'une phase aqueuse acide A1 dans laquelle il est contenu au moyen de ladite phase A21.
La figure 4 illustre l'influence de la concentration massique de Pd (notée [Pd] et exprimée en g/L) contenu dans une phase aqueuse acide A1 sur le coefficient de distribution de ce Pd (noté DPd) lorsque ce Pd est extrait de ladite phase aqueuse acide A1 au moyen d'une phase A21 comprenant 0,1 M de DMDOHEMA dans [EBPip]NTf2.
La figure 5 illustre l'évolution de la concentration massique de Pd extrait (notée [Pd]extr et exprimée en g/L) d'une phase aqueuse acide A1 en fonction de la concentration massique de Pd initiale (notée [Pd]mi et exprimée en g/L) présente dans cette phase aqueuse acide A1 lorsque ce Pd en est extrait au moyen d'une phase A21 comprenant 0,1 M de DMDOHEMA dans [EBPip]NTf2.
La figure 6 est un histogramme traduisant l'évolution des coefficients de distribution du Pd, de l'Ag et du Cu (respectivement notés DPd, DAg et DCu) en fonction des concentrations massiques de Pd, Ag et Cu initiales (respectivement notés [Pd], [Ag] et [Cu] et exprimées en mmol/L ou mM) présentes dans une phase aqueuse acide A1 lorsque ces Pd, Ag et Cu en sont extraits au moyen d'une phase A21 comprenant 0,1 M de DMDOHEMA dans [EBPip]NTf2.
La figure 7 illustre les courbes obtenues en voltampérométrie cathodique traduisant l'évolution de la densité de courant (notée j et exprimée en mA.cm-2) en fonction du potentiel (noté E et exprimé en V vs Ag+l/Ag) appliqué, sous atmosphère inerte, à un système comprenant la cathode de carbone vitreux dans deux solutions de Pd de référence, l'une comprenant 0,5 g/L de Pd dans [EBPip]NTf2 (courbe représentée par une ligne continue) et l'autre comprenant 0,5 g/L de Pd dans un mélange de 0,1 M de DMDOHEMA dans [EBPip]NTf2 (courbe représentée par une ligne discontinue).
La figure 8 illustre les courbes obtenues en voltampérométrie cathodique traduisant l'évolution de la densité de courant (notée j et exprimée en mA.cm- 2) en fonction du potentiel (noté E et exprimé en V vs Ag+I/Ag) appliqué, sous atmosphère inerte, au système comprenant la cathode de carbone vitreux dans la solution de référence comprenant 0,5 g/L de Pd dans un mélange de 0,1 M de DMDOHEMA dans [EBPip]NTf2 (courbe représentée par une ligne discontinue) et dans une phase A2' comprenant le Pd issu d'extractions réalisées au moyen d'une phase A21 particulière (courbe représentée par une ligne continue).
Exposé détaillé de modes de réalisation particuliers 1. Synthèse d'un liquide ionique fonctionnalisé LIF comprenant un groupe malonamide
Le liquide ionique fonctionnalisé LIF comprenant un groupe malonamide qui a été synthétisé est le bis-(trifluorométhanesulfonyl)imide de 1-(6-(dibutylamino)-5- (dibutylcarbamoyl)-6-oxohexyl)-1-éthylpipéridin-1-ium. Ce liquide ionique a été synthétisé à partir du N,N,N',N'- tétrabutylmalonamide par la mise en œuvre des étapes 1.1. à 1.3. décrites ci-dessous.
1.1. Synthèse du N,N,N',N'-tétrabutylmalonamide
La réaction mise en œuvre pour la synthèse du N,N,N',N'- tétrabutylmalonamide est la suivante :
Le protocole opératoire suivi pour la synthèse du N,N,N',N'- tétrabutylmalonamide est le suivant : dans un réacteur micro-ondes en téflon, on introduit le malonate de diéthyle (21,10 g ; 20 mL ; 0,131 mol ; 1 éq.) et la dibutylamine (68,10 g ; 89 mL ; 0,526 mol ; 4 éq.). Le mélange est ensuite chauffé à 180 °C sous micro- ondes pendant 2 h (tout d'abord à 550 W pendant 15 min puis à 300 W pendant 1 h 45). Après refroidissement, la solution incolore est transférée dans un ballon et l'excès de dibutylamine est distillé sous vide. Le résidu est ensuite lavé avec 50 mL d'eau osmosée puis extrait avec 100 mL d'acétate d'éthyle. La phase organique est lavée avec 100 mL d'une solution aqueuse HCl (1 N) puis à deux reprises avec 100 mL d'eau osmosée avant d'être séchée sur du sulfate de magnésium MgS04. Après évaporation, le résidu est purifié par chromatographie sur colonne de silice, d'abord par du cyclohexane (100) puis par un mélange cyclohexane/acétate d'éthyle (60/40).
Le N,N,N',N'-tétrabutylmalonamide obtenu se présente sous la forme d'une huile très légèrement jaune (30,79 g ; 0,094 mol ; rendement de 72 %).
Les données de caractérisation du N,N,N',N'-tétrabutylmalonamide sont les suivantes :
RMN 1H (CDCI3 ; 400,13 MHz ; 25 °C) δ (ppm) : 0,90 (t, 6H, 3J = 7,3 Hz, NCH2CH2CH2CH3) ; 0,94 (t, 6H, 3J = 7,3 Hz, NCH2CH2CH2CH3) ; 1,25-1,36 (m, 8H, NCH2CH2CH2CH3) ; 1,48-1,58 (m, 8H, NCH2CH2CH2CH3) ; 3,28-3,35 (m, 8H, NCH2CH2CH2CH3) ; 3,43 (s, 2H,
NC(O)CH2C(O)N).
1.2. Synthèse du 2-(4-bromobutyl)- N,N,N',N'-tétrabutylmalonamide
La réaction mise en œuvre pour la synthèse du 2-(4-bromobutyl)- N,N,N',N'-tétrabutylmalonamide est la suivante :
Le protocole opératoire suivi pour la synthèse du 2-(4-bromobutyl)- N,N,N',N'-tétrabutylmalonamide est le suivant : dans un premier ballon de 100 mL, on introduit de l'hydrure de sodium NaH (60 % dans l'huile) (0,499 g ; 0,028 mol ; 1,1 éq.) préalablement lavé à trois reprises avec 20 mL de cyclohexane anhydre, puis avec 80 mL de 2-méthyltétrahydrofurane fraîchement distillé. Le mélange est ensuite placé à 0 °C. Dans un second ballon, on introduit le N,N,N',N'-tétrabutylmalonamide (6,17 g ; 0,019 mol ; 1 éq.) ainsi que 20 mL de 2-méthyltétrahydrofurane sous argon. La solution de malonamide est également placée à 0 °C, puis ajoutée très lentement à la solution de NaH par canule. À la fin de l'ajout, la solution résultante est agitée à 0 °C sous argon jusqu'à la disparition complète de dégagement gazeux. Le dibromobutane (12,24 g ; 0,056 mol ; 3 éq.) est ensuite ajouté. On laisse revenir le mélange à température ambiante et on le chauffe à 80 °C pendant 24 h sous argon. Après refroidissement, on ajoute 2 mL d'éthanol et on concentre le mélange à l'évaporateur rotatif. Le résidu obtenu est dissout dans 100 mL d'acétate d'éthyle. La phase organique est lavée à trois reprises avec 100 mL d'eau osmosée. L'acétate d'éthyle est évaporé et l'huile obtenue est purifiée par chromatographie sur colonne de silice, d'abord par du cyclohexane (100) puis par un mélange cyclohexane/acétate d'éthyle (90/10).
Le 2-(4-bromobutyl)- N,N,N',N'-tétrabutylmalonamide obtenu se présente sous la forme d'une huile très légèrement jaune (8,73 g ; 0,018 mol ; rendement de 94 %).
Les données de caractérisation du 2-(4-bromobutyl)- N,N,N',N'- tétrabutylmalonamide sont les suivantes :
RMN 1H (CDCI3 ; 400,13 MHz ; 25 °C) δ (ppm) : 0,82 (t, 6H, 3J = 7,3 Hz, NCH2CH2CH2CH3) ; 0,87 (t, 6H, l/ = 7,3 Hz, NCH2CH2CH2CH3) ; 1,16-1,28 (m, 8H, NCH2CH2CH2CH3) ; 1,36-1,47 (m, 10H, NCH2CH2CH2CH3 et CH2CH2CH2CH2Br) ; 1,80 (m, 4H, CH2CH2CH2CH2Br et CH2CH2CH2CH2Br) ; 3,09-3,20 (m, 8H, NCH2CH2CH2CH3) ; 3,32 (t, 2H, CH2CH2CH2CH2Br, 3J = 6,8 Hz) ; 3,41 (t, 1H, NC(O)CHC(O)N, 3J = 6,6 Hz).
1.3. Synthèse du bis-(trifluorométhanesulfonyl)imide de l-(6- (dibutylamino)-5-(dibutylcarbamoyl)-6-oxohexyl)-1-éthylpipéridin-1- ium
La réaction mise en œuvre pour la synthèse du bis- (trifluorométhanesulfonyl)imide de l-(6-(dibutylamino)-5-(dibutylcarbamoyl)-6- oxohexyl)-1-éthylpipéridin-1-ium est la suivante :
Dans un ballon de 100 mL, on introduit la N-éthylpipéridine (4,28 g ; 5,2 mL ; 0,037 mol ; 2 éq.), le 2-(4-bromobutyl)- N,N,N',N'-tétrabutylmalonamide (8,73 g ; 0,018 mol ; 1 éq.) et l’acétonitri le (25 mL). Le mélange est ensuite chauffé sous argon pendant 48 à 72 h, l'avancement de la réaction étant suivi par plaque de chromatographie sur couche mince (CCM). On laisse ensuite refroidir et on évapore sous vide l'excès de N- éthylpipéridine et l'acétonitrile. On reprend le résidu avec 25 mL d'eau osmosée. La solution aqueuse est ensuite lavée à trois reprises avec 50 mL d'éther diéthylique puis chauffée à 75 °C en présence de charbon actif (10 % en poids). Après refroidissement, le mélange est filtré sur célite et la solution obtenue est engagée directement dans l'étape de métathèse d'anions. On ajoute à la précédente solution le sel L1NTF2 (5,10 g ; 0,018 mmol ; 1 éq.). Après 3 h d'agitation, le mélange biphasique est transféré dans une ampoule à décanter. La phase organique est lavée à trois reprises avec 50 mL d'eau osmosée (test au nitrate d'argent sur les eaux de lavages). On ajoute ensuite l g de charbon actif (env. 10 % en poids) et on chauffe le mélange à 75 °C pendant une nuit. Après refroidissement, le mélange est passé sur de l'alumine neutre. On évapore le solvant puis on sèche le liquide ionique fonctionnalisé LIF à 80 °C sous vide pendant 24 h.
Le bis- (trifluorométhanesulfonyl)imide de 1-(6-(dibutylamino)-5- (dibutylcarbamoyl)-6-oxohexyl)-1-éthylpipéridin-1-ium obtenu est un liquide ionique fonctionnalisé LIF qui se présente sous la forme d'une huile incolore très visqueuse (11,43 g ; 0.014 mol ; rendement de 82 %). Les données de caractérisation dubis- (trifluorométhanesulfonyl)imide de 1-(6-(dibutylamino)-5-(dibutylcarbamoyl)-6-oxohexyl)-1-éthylpipéridin-1-ium sont les suivantes :
RMN 1H (CDCI3 ; 400,13 MHz ; 25 °C) d (ppm) : 0,84 (t, 6H, 3J = 7,3 Hz, NCH2CH2CH2CH3) ; 0,88 (t, 6H, 3V = 7,3 Hz, NCH2CH2CH2CH3) ; 1,18-1,30 (m, 11H, NCH2CH2CH2CH3 et NCH2CH3) ; 1,37 (q, 2H, (CH2CH2CH2CH2CH2)cyde, l/ = 8,0 Hz) ; 1,40-1,51 (m, 8H, NCH2CH2CH2CH3) ; 1,59-1,68 (m, 4H, CH2CH2CH2CH2N) ; 1,78-1,86 (m, 6H,
(CH2CH2CH2CH2CH2)Cycie et CH2CH2CH2CH2N) ; 3,11-3,15 (m, 6H, CH2CH2CH2CH2N et (CH2CH2CH2CH2CH2)cycie) ; 3,18-3,27 (m, 8H, NCH2CH2CH2CH3) ; 3,31 (q, 2H, NCH2CH3, 3J = 7,1 Hz) ; 3,46 (t, 1H, NC(O)CHC(O)N, 3J = 6,2 Hz).
RMN 19 F (CDCI3 ; 376,49 MHz ; 25 °C) d (ppm) : -78,74 (s, CF3)
2. Modalités d'évaluation des propriétés extractantes et désextractantes
L'efficacité d'extraction, ou de désextraction, est évaluée par la détermination du pourcentage d'extraction, ou de désextraction, qui est calculé à partir du coefficient de distribution des espèces en solution.
Cette mesure du coefficient de distribution des espèces en solution est réalisée par spectrométrie d'émission optique par plasma à couplage inductif (en anglais, Inductively Coupled Plasma - Optic Emission Spectrometry ou ICP-OES).
Le coefficient de distribution d'un élément métallique M, noté DM, entre la phase A2' et la phase aqueuse acide A1' est déterminé par l'équation suivante : avec [M]A2' = concentration de l'élément métallique M dans la phase A2' après extraction (en mg/L)
[M]A1' = concentration de l'élément métallique M dans la phase aqueuse A1' après extraction (en mg/L)
[M]A1 = concentration de l'élément métallique M dans la phase aqueuse acide A1 avant extraction (en mg/L)
VA1' = VA1 = volume de la phase aqueuse A1' ou A1 (en mL) VA2' = VA2 = volume de la phase A2' ou A2 (en mL)
Le pourcentage d'extraction, noté E (%), est déterminé par l'équation suivante : avec [M]A2· = concentration de l'élément métallique M dans la phase A2' après extraction (en mg/L)
[M]AI - concentration de l'élément métallique M dans la phase aqueuse acide A1 avant extraction (en mg/L)
DM = coefficient de distribution de l'élément métallique M
VA1 = VA1' volume de la phase aqueuse A1 ou A1' (en mL)
VA2 = VA2' volume de la phase A2 ou A2' (en mL)
Le pourcentage de désextraction, noté Désex (%), est déterminé par l'équation suivante : avec [M]A3, = concentration de l'élément métallique M dans la phase aqueuse A3' après désextraction (en mg/L)
[M]A2' = concentration de l'élément métallique M dans la phase A2' après extraction et avant désextraction (en mg/L)
La sélectivité de l'extraction du métal Ml vis-à-vis du métal M2, notée SMI/M2, est déterminée par l'équation suivante : avec DM1 = coefficient de distribution de l'élément métallique M1, et DM2 = coefficient de distribution de l'élément métallique M2.
3. Protocoles opératoires Protocole de préparation des phases aqueuses acides A1
Les phases aqueuses acides A1 sont préparées par dissolution des sels métalliques suivants, qui sont directement introduits dans une solution acide comprenant l'acide inorganique considéré (acide nitrique ou acide sulfurique) dans de l'eau permutée:
- pour Pd : Pd(NO3)2, XH2O
- pourAu : AuCl3
- pourAg : AgNO3
- pour Cu : Cu(NO3)2, 2,5H2O
Phases A21
Des essais d'extraction et de récupération ont été réalisés au moyen de différentes phases A21 comprenant un malonamide et un liquide ionique U choisis parmi les composés listés ci-après :
Malonamides
- le N,N'-diméthyl-N,N'-dioctylhexyléthoxymalonamide (DMDOHEMA)
- le N,N,N',N'-tétrahexylmalonamide (THEMA)
Liquides ioniques U
- lebis-(trifluorométhanesulfonyl)imide d'éthylbutylpipéridinium [EBPip]NTf2
- lebis-(trifluorométhanesulfonyl)imide d'éthyloctylpipéridinium [EOPip]NTf2
Phases A22
Des essais d'extraction et de récupération ont été réalisés au moyen de différentes phases A22 comprenant un liquide ionique fonctionnalisé LIF et un liquide ionique U choisis parmi les composés listés ci-après :
Liquide ionique fonctionnalisé LIF
- lebis- (trifluorométhanesulfonyl)imide de l-(6-(dibutylamino)-5- (dibutylcarbamoyl)-6-oxohexyl)-1-éthylpipéridin-1-ium dont la synthèse a été décrite ci-dessus et qui sera désigné parTSIL
Liquides ioniques U
- lebis-(trifluorométhanesulfonyl)imide d'éthylbutylpipéridinium [EBPip]NTf2
- lebis-(trifluorométhanesulfonyl)imide d'éthyloctylpipéridinium [EOPip]NTf2 Protocoles d'extraction et de désextraction
Les extractions sont réalisées par mise en contact de la phase aqueuse acide A1 avec la phase A2 considérées dans un rapport volumique entre la phase aqueuse acide A1 et la phase A2 (VA1/VA2) compris entre 0,1 et 100, en particulier de l'ordre de 1 ou 2. Les phases A1 et A2 sont mises en contact pendant 1 h à 25 °C puis centrifugées durant 5 min à 4000 t/min à 20 °C puis séparées. Les cinétiques d'extraction montrent que l'équilibre thermodynamique est atteint après 30 min.
Les désextractions sont réalisées par mise en contact de la phase A2' avec la phase aqueuse A3 dans un rapport volumique entre la phase aqueuse A3 et la phase A2' (VA3 / VA2') qui est compris entre 0,1 et 100, en particulier de l'ordre de 1 à 5. Les phases A2' et A3 sont mises en contact et maintenues sous agitation pendant 1 h à 25 °C puis centrifugées durant 5 min à 4000 t/min à 20 °C puis séparées. Les cinétiques d'extraction montrent que l'équilibre thermodynamique est atteint après 30 min.
Évaluation des propriétés d'extraction et de désextraction
Les propriétés extractantes des phases A2 (A21 et A22) et désextractantes des phases A3 ont été évaluées par la mesure des coefficients de distribution des espèces en solution, par spectrométrie d'émission optique par plasma à couplage inductif (en anglais, Inductively Coupled Plasma - Optic Emission Spectrometry ou ICP-OES).
Protocoles d'électrodéposition
Les mesures électrochimiques et les expériences d'électrodéposition ont été menées, dans certains cas, en atmosphère inerte (argon, H2O, O2 < 1 ppm), dans une boîte à gants (BAG) commercialisée sous la dénomination Labstar par la société MBraun.
Lorsque les mesures ont été réalisées hors BAG, la teneur en eau des solutions de dépôt a été déterminée par dosage coulométrique Karl Fischer au moyen d'un coulomètre de référence 831 KF de la société Metrohm.
Les différents essais, menés de 60 °C à 110 °C, ont été réalisés avec un montage classique à 3 électrodes reliées à un potentiostat de référence SP-300 de la société BioLogic. L'électrode de référence élaborée au laboratoire est une électrode de référence Ag+I/Ag (0,01 M d'AgCF3SO3 dans BMICF3SO3). Cette électrode présente l'avantage de garder un potentiel fixe, contrairement aux pseudo-références classiquement utilisées en milieu liquide ionique. La contre-électrode est une électrode de carbone vitreux.
Les essais ont été effectués sur trois substrats : principalement sur carbone vitreux (Cv), titane (Ti) et inox 304L (Inox) mais également sur Al, Ni, Cu et Fe, en mode potentiostatique.
Les voltampérométries cycliques ont été effectuées avec une vitesse de 5 mV/s, en partant du potentiel libre vers des potentiels cathodiques. Les quantités de Coulomb appliquées pour les dépôts sont de 1 C/cm2, la surface de chaque électrode étant de 0,5 cm2.
La morphologie des dépôts a été analysée à l'aide d'un microscope électronique à balayage (MEB) de référence Vega3 de la société Tescan et l'analyse chimique EDX avec le logiciel de référence Esprit 1.9.
L'identification des espèces présentes dans les phases étudiées est réalisée à l'aide du diffractomètre en géométrie Bragg-Brentano de référence D8 ADVANCE de la société Bruker. La longueur d'onde l utilisée est celle correspondant à la raie Kα1 du cuivre soit λ = 1,5405 Å. L'exploitation des diffractogrammes est effectuée à l'aide du logiciel EVA de la société Bruker.
4. Résultats expérimentaux
Exemple A : Extraction et récupération de Pd d'une phase aqueuse acide A1 par une phase A21 comprenant un malonamide et un liquide ionique U
A.1 Extraction du Pd
A.1.1 Pour déterminer l'influence de la concentration molaire d'acide inorganique dans la phase aqueuse acide A1 sur les performances d'extraction, une série d'extractions a été réalisée par mise en contact des phases A1 et A21 (avec un rapport VAI/VA2I = 1) suivantes :
Phase A1 : 500 ppm de Pd dans une solution d'acide nitrique de concentration variable, s'établissant entre 0,1 M et 7 M Phase A21 : 0,1 M de DMDOHEMA en tant que malonamide
[EBPip]NTf2 ou [EOPip]NTf2 en tant que liquide ionique U Il est précisé que l'unité "M" mentionnée ci-dessous et ci-après correspond à l'abréviation de l'unité du Système International "mol/L".
En se reportant aux figures 1 et 2, qui illustrent l'évolution du coefficient de distribution DPd en fonction de la concentration molaire d'acide nitrique dans la phase aqueuse acide A1, on observe que l'extraction du Pd par un mélange comprenant, d'une part, du DMDOHEMA et, d'autre part, soit [EBPip]NTf2 soit [EOPip]NTf2 comme liquide ionique, est obtenue avec des coefficients de distribution DPd qui sont très nettement supérieurs à 1. Ces coefficients de distribution DPd atteignent même un maximum de 32 pour le mélange DMDOHEMA + [EBPip]NTf2 et de 18 pour le mélange DMDOHEMA + [EOPip]NTf2 pour une concentration en acide nitrique [HNO3] de 3 M.
On peut en particulier observer que les performances d'extraction d'une phase A21 comprenant un malonamide dilué dans un liquide ionique U sont très largement supérieures à celle d'une phase comprenant ce même malonamide dilué dans un solvant organique.
En effet, à titre de comparaison, l'extraction du Pd d'une même phase aqueuse acide A1 comprenant 3 M d'acide nitrique au moyen d'une phase organique formée par un mélange comprenant 0,1 M de DMDOHEMA et de l'heptane conduit à un coefficient de distribution DPd d'une valeur de 0,62.
A.1.2 Pour déterminer l'influence de la concentration molaire de malonamide dans la phase A2, en l'espèce A21, sur les performances d'extraction, une série d'extractions a été réalisée par mise en contact des phases A1 et A21 (avec un rapport VAI/VA2I = 1) suivantes :
Phase A1 : 500 ppm de Pd dans une solution d'acide nitrique 3 M
Phase A21 : DMDOHEMA de concentration variable, s'établissant entre 5 mM et
100 mM, en tant que malonamide [EBPip]NTf2 ou [EOPip]NTf2 en tant que liquide ionique U Comme le montre la figure 3, la performance d'extraction du Pd à partir de la phase aqueuse acide A1 comprenant 500 ppm de Pd dans 3 M d'acide nitrique se caractérise par des coefficients de distribution DPd sont supérieurs à 1, même dans les cas où les extractions sont conduites avec de très faibles concentrations de DMDOHEMA, en l'espèce à partir de 15 mM.
On observe également une performance d'extraction un peu plus marquée lorsque le malonamide DMDOHEMA est dilué dans le [EBPip]NTf2 en tant que liquide ionique Ll.
A.1.3 Pour déterminer l'influence de la concentration massique de Pd contenu dans la phase aqueuse acide A1 sur les performances d'extraction, une série d'extractions a été réalisée par mise en contact des phases A1 et A21 (avec un rapport VAI/VA2I = 1) suivantes :
Phase A1 : Pd de concentration variable, s'établissant entre 0,5 g/L et 8 g/L, dans une solution d'acide nitrique 3 M Phase A21 : 0,1 M de DMDOHEMA et [EBPip]NTf2
Comme le montre la figure 4, la performance d'extraction est obtenue avec des coefficients de distribution DPd qui sont supérieurs à 1, même dans le cas où la concentration initiale en Pd est très élevée, typiquement de 8 g/L.
La figure 5 montre que la saturation de la phase A21 n'est pas atteinte, même pour une concentration massique initiale de Pd de 8 g/L.
L'extraction du Pd contenu la phase aqueuse acide A1 au moyen de la phase A21 comprenant un malonamide et un liquide ionique, en l'espèce le DMDOHEMA et [EBPip]NTf2, est performante, même dans le cas où la phase aqueuse acide A1 comprend une concentration massique élevée en Pd.
A.1.4 Pour évaluer les performances d'extraction d'une phase A21 comprenant un malonamide autre que le DMDOHEMA, en l'espèce le THEMA, une série d'extractions a été réalisée par mise en contact des phases A1 et A21 (avec un rapport VAI/VA2I = 1) suivantes :
Phase A1 : 500 ppm ou 1000 ppm de Pd dans une solution d'acide nitrique 3 M
Phase A21 : 0,25 M ou 0,5 M de THEMA en tant que malonamide [EBPip]NTf2 ou [EOPip]NTf2 en tant que liquide ionique Ll Les valeurs calculées des coefficients de distribution du Pd DPd ainsi que les pourcentages d'extraction E (%) sont reportées dans le tableau 1 ci-dessous. [Table 1]
Tableau 1 Comme le montrent les données du Tableau 1, l'extraction du Pd par une phase A21 comprenant, d'une part, du THEMA et, d'autre part, soit [EBPip]NTf2 soit [EOPip]NTf2 comme liquide ionique, est obtenue avec des coefficients de distribution DPd qui sont également bien supérieurs à 1, avec une performance plus marquée lorsque le malonamide THEMA est en mélange avec le [EOPip]NTf2 comme liquide ionique Ll. A.2 Récupération du Pd
Le Pd qui a été extrait par les différentes phases A21 comprenant DMDOHEMA ou THEMA comme malonamide et un liquide ionique Ll est contenu dans la phase A21'. Le Pd peut alors être récupéré de cette phase A2' soit par désextraction soit par voie électrochimique, en l'espèce par électrodéposition. A.2.1 Par désextraction
Le Pd peut être désextrait de la phase A2' par une mise en contact de cette phase A2' avec une phase aqueuse A3, moyennant quoi on obtient, après séparation de phases, une phase A2" et une phase aqueuse A3' comprenant le ou les métaux M.
La phase aqueuse A3 peut avantageusement comprendre un agent complexant. Cet agent complexant peut être un composé à base de soufre tel qu'une thiourée, un thiosulfate ou un métabisulfite, ou un acide polycarboxylique tel que l'acide oxalique, l'acide hydroxyéthylène diamine tri acétique (HEDTA), l'acide éthylène diamine tétra acétique (EDTA) ou l'acide diéthylène triamine penta acétique (DTPA).
La phase aqueuse A3 peut notamment être formée par une solution de thiourée à une concentration de 0,1 mol/L, ou encore par une solution d'acide diéthylène triamine penta acétique (DTPA) à une concentration 0,5 M.
La récupération du Pd peut être obtenue par mise en contact de la phase aqueuse A3 de désextraction avec la phase A2' considérées dans un rapport volumique entre la phase aqueuse A3 et la phase A2' (VA3 / VA2') compris entre 1 et 5.
Ainsi, pour le système THEMA/LI, une désextraction quantitative a pu être mise en évidence avec une solution de 0,1 M de thiourée et un rapport volumique VA3/VA2' de 5.
A.2.2 Par voie électrochimique
Une étude préliminaire menée sur une solution de [EBPip]NTf2 en atmosphère inerte montre la possibilité de déposer du Pd pour des potentiels compris entre -0,5 V vs Ag+I/Ag et -1,5 V vs Ag+I/Ag, avec des dépôts homogènes de Pd à E = -0,7 V vs Ag+I/Ag dans le cas du Cv, et à E = -IV vs Ag+I/Ag dans le cas du Ti et de l'inox 304L.
La figure 7 illustre la partie cathodique des voltampérogrammes obtenus (T = 60 °C, v = 5 mV/s, substrat Cv, atmosphère inerte) :
- dans une première solution de Pd de référence comprenant 0,5 g/L de PdCl2 dans [EBPip]NTf2, et
- dans une deuxième solution de Pd de référence comprenant 0,5 g/L de PdCl2 dans un mélange comprenant 0,1 M de DMDOHEMA et [EBPip]NTf2.
En référence aux courbes de la figure 7, on observe que la présence de DMDOHEMA dans une phase comprenant du Pd et le liquide ionique [EBPip]NTf2 engendre un décalage de la vague de réduction du Pd vers des potentiels plus négatifs, caractéristiques de la formation d'un complexe métallique entre le Pd(ll) et le DMDOHEMA. Il est à noter que ce décalage est observé quel que soit le substrat (Cv, Ti ou inox 304L).
En présence de DMDOHEMA, il est possible de déposer du Pd pour des potentiels allant de E = -0,5 V vs Ag+I/Ag à E = -1,7 V vs Ag+I/Ag, avec des dépôts homogènes de Pd obtenus à E = -0,9 V vs Ag+I/Ag dans le cas du Cv, et à E = -1,4 V vs Ag+I/Ag dans le cas du Ti et de l'inox 304L.
La figure 8 illustre la partie cathodique des voltampérogrammes obtenus (T = 60 °C, v = 5 mV/s, substrat Cv, atmosphère inerte) :
- dans la deuxième solution de Pd de référence comprenant 0,5 g/L de PdCI2 dans [EBPip]NTf2, et
- dans une phase A2' telle qu'issue des extractions décrites au point A.1 ci-dessus et conduites à partir d'une solution aqueuse acide A1 comprenant 0,5 g/L de Pd, au moyen de la phase A21 comprenant 0,1 M de DMDOHEMA et [EBPip]NTf2.
La figure 8 montre la présence du signal de réduction vers -I V vs Ag+I/Ag lors du balayage vers des potentiels négatifs qui traduit le fait qu'après l'étape d'extraction, le dépôt de Pd est possible et ce, sans que la qualité de ce dépôt ne soit impactée.
Le Pd peut être déposé sur les 3 substrats en appliquant un potentiel correspondant au pic le plus négatif confirmé par une analyse chimique EDX.
Une analyse MEB des dépôts obtenus montre que leur morphologie est différente en fonction du substrat utilisé, des dépôts craquelés étant obtenus dans le cas du Ti.
Des études identiques menées avec [EOPip]NTf2 à la place de [EBPip]NTf2 montrent que la variation de la longueur de la chaîne alkyle n'influe pas sur la possibilité de récupérer du Pd par électrodéposition et ce, que ce soit sur les substrats Cv, Ti et inox 304L. Exemple B : Extraction et récupération de Pd d'une phase aqueuse acide A1 comprenant d'autres éléments métalliques par une phase A21 comprenant un malonamide et un liquide ionique U
B.1 Extraction de Pd
B.1.1 La sélectivité de l'extraction du Pd vis-à-vis d'autres cations métalliques, notamment de cations métalliques qui sont susceptibles d'être présents dans des solutions aqueuses acides telles qu'obtenues à partir de déchets de production et/ou de déchets d'équipements électriques et électroniques D3E, est appréciée en réalisant une série d'extractions par mise en contact de phases A1 contenant Pd, Ag et Cu avec la phase A21 (avec un rapport VAI/VA2I = 1) suivantes :
Phase A1 : [Pd] = 5 mM, [Cu] variable (5, 50 et 500 mM) et [Ag] variable (5 et
50 mM) dans une solution d'acide nitrique 3 M Phase A21 : 0,1 M de DMDOHEMA et [EBPip]NTf2
En se reportant à l'histogramme de la figure 6, on observe que l'extraction du Pd au moyen de la phase A21 comprenant le mélange DMDOHEMA et [EBPip]NTf2 s'effectue, non seulement de manière performante en présence d'autres éléments métalliques, mais également de manière particulièrement sélective vis-à-vis de ces autres éléments métalliques, ici Ag et Cu.
Ce constat est observé même dans le cas où ces autres éléments métalliques sont présents en une concentration massique qui est 10 fois, voire 100 fois, supérieure à celle du Pd.
B.1.2 Les performances d'extraction d'une phase A21 comprenant, d'une part, du DMDOHEMA comme malonamide et, d'autre part, soit [EBPip]NTf2 soit [EOPip]NTf2 comme liquide ionique, ont été évaluées au moyen d'une série d'extractions réalisée par mise en contact des phases A1 et A21 (avec un rapport VA1/ VA21 = 1) suivantes :
Phase A1 : [Ag] = 6677 mg/L, [Cu] = 29734 mg/L et [Pd] = 483 mg/L dans une solution d'acide nitrique 3 M
Phase A21 : 0,1 M de DMDOHEMA en mélange avec [EBPip]NTf2 ou [EOPip]NTf2 Les résultats du Tableau 2 montrent que le Pd est extrait de manière performante et sélective vis-à-vis de Cu et d'Ag et ce, quel que soit le liquide ionique mis en œuvre dans la phase A21.
Les valeurs calculées des coefficients de distribution de Pd, Ag et Cu (DM), leurs pourcentages d'extraction respectifs E (%) et les sélectivités d'extraction de Pd vis-à-vis des autres éléments (SPCI/M) sont reportées dans le tableau 2 ci-dessous :
Tableau 2
Les résultats du tableau 2 montrent que le Pd est extrait de manière performante et sélective vis-à-vis de Cu et Ag, quel que soit le liquide ionique U mis en œuvre dans la phase A21.
B.2 Désextraction de Pd
Le Pd peut être désextrait des phases A2' issues des extractions conduites au paragraphe B.1.1 avec [Pd] = 5 mM, [Ag] = 50 mM et [Cu] = 500 mM, par une mise en contact de ces phases A2' avec les phases aqueuses A3 (avec un rapport VA3 / VA2' = 1) suivantes :
- une solution de thiourée à 0,1 M, et
- une solution de DTPA à 0,5 M. Les valeurs calculées des pourcentages de désextraction Désex (%) sont reportées dans le tableau 3 ci-dessous.
Tableau 3
Exemple C : Extraction et récupération de Pd et Au d'une phase aqueuse acide A1 comprenant un autre élément métallique par une phase A21 comprenant un malonamide et un liquide ionique U
C.1 Extraction conjointe de Pd et Au
C.1.1 Pour évaluer les performances d'extraction conjointe de Pd et Au au moyen d'une phase A21 comprenant un malonamide et un liquide ionique Ll, une série d'extractions a été réalisée par mise en contact des phases A1 et A21 (avec un rapport VAI/VA2I = 1) suivantes :
Phase A1 : Au, Cu et Pd, dans les concentrations indiquées dans le tableau 4 ci- dessous, dans une solution d'acide nitrique 3 M Phase A21 : 0,1 M de DMDOHEMA en tant que malonamide [EBPip]NTf2 ou [EOPip]NTf2 en tant que liquide ionique Ll
Les valeurs calculées des coefficients de distribution de Pd, Au et Cu (DM), leurs pourcentages d'extraction respectifs E (%) et les sélectivités d'extraction de Pd et Au vis-à-vis des autres éléments (SPd/M et SAu/M) sont reportées dans le tableau 4 ci- dessous :
Tableau 4
Comme le montre le tableau 4, Au et Pd sont extraits conjointement (co-extraits) avec une sélectivité légèrement plus prononcée pour Au. Les performances d'extraction et de sélectivité de Pd et Au par rapport au Cu sont meilleures avec la phase A21 comprenant le DMDOHEMA et [EBPiP]NTf2 comme liquide ionique Ll.
C.1.2 Pour évaluer les performances d'extraction conjointe de Pd et Au au moyen d'une phase A21 comprenant un malonamide et un liquide ionique Ll, une série d'extractions a été réalisée par mise en contact des phases A1 et A21 (avec un rapport VAI/VA2I = 1) suivantes : Phase A1 : Au, Cu et Pd, dans les concentrations indiquées dans le tableau 5 ci- dessous, dans une solution d'acide sulfurique 0,1 M Phase A21 : 0,1 M de DMDOHEMA en tant que malonamide
[EBPip]NTf2 ou [EOPip]NTf2 en tant que liquide ionique Ll Les valeurs calculées des coefficients de distribution de Pd, Au et Cu (DM), leurs pourcentages d'extraction respectifs E (%) et les sélectivités d'extraction de Pd et Au vis-à-vis des autres éléments (SPd/M et SAu/M) sont reportées dans le tableau 5 ci- dessous :
Tableau 5
Comme le montre le tableau 5, l'extraction au moyen de la phase A21 comprenant un malonamide et un liquide ionique U est performante, avec une extraction préférentielle pour Au. Si les performances d'extraction sont moins élevées que celles obtenues, au paragraphe C.1.1 ci-dessus, à partir d'une phase aqueuse acide A1 comprenant de l'acide nitrique (3 M), on observe néanmoins que le cuivre est très peu extrait et que l'on a des sélectivités de Pd et Au vis-à-vis du Cu qui sont intéressantes pour co-extraire ces deux métaux précieux d'une solution aqueuse acide comprenant, en outre, du cuivre. C.2 Récupération de Pd et Au
C.2.1 Par voie électrochimique
Des essais d'électrodéposition ont été menés à partir des phases A2' telles qu'issues des extractions réalisées au paragraphe C.1 ci-dessus.
Dans l'ensemble de ces essais, un dépôt métallique a été obtenu et ce, que ce soit sur Cv, Ti ou inox 304L.
Les analyses MEB et EDX des dépôts obtenus montrent qu'il s'agit de co- dépôts Pd-Au. C.2.2 Par désextraction
* Pd et Au peuvent être désextraits des phases A2' issues des extractions conduites au paragraphe C.1.1 par une mise en contact de ces phases A2' avec les phases aqueuses A3 (avec un rapport VA3 / VA2' = 1) suivantes : - une solution de thiourée à 0,1 M, et une solution de DTPA à 0,5 M.
Les valeurs calculées des pourcentages de désextraction Désex (%) pour Pd et Au sont reportées dans le tableau 6 ci-dessous.
Tableau 6 * Pd et Au peuvent être désextraits des phases A2' issues des extractions conduites au paragraphe C.1.2 par une mise en contact de ces phases A2' avec les phases aqueuses A3 suivantes : une solution de thiourée à 0,1 M, et une solution de DTPA à 0,5 M. Les valeurs calculées des pourcentages de désextraction Désex (%) pour
Pd et Au sont précisées dans le tableau 7 ci-dessous.
Tableau 7 Exemple D : Extraction et récupération de Pd d'une phase aqueuse acide A1 comprenant d'autres éléments métalliques par une phase A22 comprenant un liquide ionique fonctionnalisé LIF et un liquide ionique U D.1 Extraction de Pd
Les performances d'extraction d'une phase A22 comprenant, d'une part, du TSIL et, d'autre part, soit [EBPip]NTf2 soit [EOPip]NTf2 comme liquide ionique, ont été évaluées au moyen d'une série d'extractions réalisée par mise en contact des phases A1 et A22 (avec un rapport VA1 / VA22 = 1) suivantes : Phase A1 : [Ag] = 6677 mg/L, [Cu] = 29734 mg/L et [Pd] = 483 mg/L dans une solution d'acide nitrique 3 M
Phase A22 : 0,1 M de TSIL en mélange avec [EBPip]NTf2 ou [EOPip]NTf2
Les valeurs calculées des coefficients de distribution de Pd, Ag et Cu (DM), leurs pourcentages d'extraction respectifs E (%) et les sélectivités d'extraction de Pd vis-à-vis des autres éléments (SPCI/M) sont reportées dans le tableau 8 ci-dessous :
Tableau 8 Il ressort des données du tableau 8 que les extractions réalisées au moyen de la phase A22 comprenant du TSIL dans un liquide ionique U sont inférieures à celles réalisées au moyen d'une phase A21 comprenant du DMDOHEMA dans le même liquide ionique Ll. On peut toutefois noter que plus de 80 % du Pd initialement présent dans la phase aqueuse acide A1 peut être extrait par une seule mise en contact avec cette phase A22. Comme précédemment, cette extraction est sélective du Pd vis-à-vis de Cu et Ag.
D.2 Désextraction de Pd
Le Pd peut être désextrait des phases A2' issues des extractions conduites au paragraphe D.1 par une mise en contact de ces phases A2' avec les phases aqueuses A3 (avec un rapport VA3 / VA2' = 1) suivantes : une solution de thiourée à 0,1 M, et une solution de DTPA à 0,5 M.
Les valeurs calculées des pourcentages de désextraction Désex (%) sont reportées dans le tableau 9 ci-dessous.
Tableau 9
Exemple E : Extraction et récupération de Pd et Au d'une phase aqueuse acide A1 comprenant un autre élément métallique par une phase A22 comprenant un liquide ionique fonctionnalisé LIF et un liquide ionique LI
E.1 Extraction conjointe de Pd et Au Pour évaluer les performances d'extraction conjointe de Pd et Au au moyen d'une phase A22 comprenant, d'une part, du TSIL et, d'autre part, soit [EBPip]NTf2 soit [EOPip]NTf2 comme liquide ionique, une série d'extractions a été réalisée par mise en contact des phases A1 et A22 (avec un rapport VA1 / VA22 = 1) suivantes : Phase A1 : Au, Cu et Pd, dans les concentrations indiquées dans le tableau 10 ci- dessous, dans une solution d'acide nitrique 3 M Phase A22 : 0,1 M de TSIL en mélange avec [EBPip]NTf2 ou [EOPip]NTf2
Les valeurs calculées des coefficients de distribution de Pd, Au et Cu (DM), leurs pourcentages d'extraction respectifs E (%) et les sélectivités d'extraction de Pd et Au vis-à-vis des autres éléments (SPd/M et SAu/M) sont reportées dans le tableau 10 ci- dessous :
Tableau 10
En référence aux tableaux 4 et 10, on observe que les performances d'extraction obtenues au moyen de la phase A22 comprenant le TSIL dans un liquide ionique U sont comparables à celles obtenues au moyen d'une phase A21 comprenant du DMDOHEMA dans le même liquide ionique Ll. E.2 Désextraction conjointe de Pd et Au
Les Pd et Au peuvent être désextraits des phases A2' issues des extractions conduites au paragraphe E.1 par une mise en contact de ces phases A2' avec les phases aqueuses A3 (avec un rapport VA3 / VA2' = 1) suivantes : - une solution de thiourée à 0,1 M, et une solution de DTPA à 0,5 M.
Les valeurs calculées des pourcentages de désextraction Désex (%) pour Pd et Au sont reportées dans le tableau 11 ci-dessous.
Tableau 11
BIBLIOGRAPHIE
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Claims

Revendications
1. Procédé de récupération d'un ou de plusieurs métaux M choisis parmi l'or et les métaux du groupe du platine contenus dans une phase aqueuse acide A1, ce procédé comprenant les étapes (1) et (2) successives suivantes :
(1) une extraction du ou des métaux M de la phase aqueuse acide A1, cette étape (1) d'extraction comprenant les étapes (la) et (lb) successives suivantes :
(la) une mise en contact de la phase aqueuse acide A1 avec une phase A2 non miscible à l'eau, moyennant quoi on obtient, après séparation de phases, une phase aqueuse A1' et une phase A2' comprenant le ou les métaux M ; puis
(lb) une collecte de la phase A2' ; et
(2) une récupération du ou des métaux M présents dans la phase A2' telle qu'obtenue à l'issue de l'étape (lb), caractérisé en ce que la phase A2 est choisie parmi :
- une phase A21 comprenant un malonamide et un liquide ionique Ll, et
- une phase A22 comprenant un liquide ionique fonctionnalisé LIF comprenant un groupe malonamide, et en ce que l'étape (2) de récupération est choisie parmi :
(2') une électrodéposition, et
(2") une désextraction, à l'exclusion de la récupération du seul palladium en tant que métal M lorsque la phase A2 est formée par la phase A21.
2. Procédé de récupération selon la revendication 1, dans lequel la phase A22 est constituée par le liquide ionique fonctionnalisé LIF, seul ou en mélange avec un liquide ionique Ll.
3. Procédé de récupération selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le liquide ionique fonctionnalisé LIF comprend un cation organique et un anion, le cation organique étant choisi dans le groupe constitué par un pipéridinium, un pyridinium, un pyrrolidinium, un pipérazinium et un imidazolium.
4. Procédé de récupération selon la revendication 3, dans lequel l'anion du liquide ionique fonctionnalisé LIF est choisi parmi le bis- (trifluorométhanesulfonyl)imide, l'hexafluorophosphate et le bis(fluorosulfonyl)imide et est, avantageusement, lebis-(trifluorométhanesulfonyl)imide.
5. Procédé de récupération selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le groupe malonamide du liquide ionique fonctionnalisé LIF de la phase A22 répond à la répond à la formule (II) suivante : dans laquelle
- R1, R2, R3 et R4 représentent, indépendamment les uns des autres :
. un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes ; ou
. un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, comprenant un ou plusieurs cycles de 3 à 8 atomes de carbone, ledit groupe pouvant être ramifié et/ou comprendre un ou plusieurs hétéroatomes ; et
- R' représente un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, comprenant de 2 à 12 atomes de carbone et éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes, le groupe malonamide étant relié par une liaison covalente (matérialisée par le trait en pointillé) au cation organique du liquide ionique fonctionnalisé LIF.
6. Procédé de récupération selon la revendication 1, dans lequel le malonamide de la phase A21 répond à la formule (I) suivante : dans laquelle
- R1, R2, R3 et R4 représentent, indépendamment les uns des autres :
. un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes ; ou
. un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, comprenant un ou plusieurs cycles de 3 à 8 atomes de carbone, ledit groupe pouvant être ramifié et/ou comprendre un ou plusieurs hétéroatomes ; et
- R5 représente : un atome d'hydrogène ;
. un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, linéaire ou ramifié, comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes ; ou
. un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, comprenant un ou plusieurs cycles de 3 à 8 atomes de carbone, ledit groupe pouvant être ramifié et/ou comprendre un ou plusieurs hétéroatomes.
7. Procédé de récupération selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le liquide ionique U comprend un cation organique et un anion, ledit cation organique comprenant un groupement azoté choisi dans le groupe constitué par un ammonium quaternaire, cyclique ou non cyclique, un phosphonium, un pipéridinium, un pyridinium, un pyrrolidinium, un pipérazinium et un imidazolium.
8. Procédé de récupération selon la revendication 7, dans lequel le cation organique du liquide ionique U est choisi dans le groupe constitué par un pipéridinium, un pyridinium, un pyrrolidinium, un pipérazinium et un imidazolium et, préférentiellement, dans le groupe constitué par un dialkylpipéridinium, un alkylpyridinium, un N,N'-dialkylpipérazinium et un N,N'-dialkylimidazolium.
9. Procédé de récupération selon la revendication 7 ou 8, dans lequel l'anion du liquide ionique U est choisi parmi lebis- (trifluorométhanesulfonyl)imide, l'hexafluorophosphate et le bis(fluorosulfonyl)imide et est, avantageusement, le bis- (trifluorométhanesulfonyl)imide.
10. Procédé de récupération selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l'étape (2") de désextraction comprend :
(2"a) une mise en contact de la phase A2' avec une phase aqueuse A3, la phase aqueuse A3 comprenant avantageusement un agent complexant, moyennant quoi on obtient, après séparation de phases, une phase A2" et une phase aqueuse A3' comprenant le ou les métaux M ; puis (2"b) une collecte de la phase A3'.
11. Procédé de récupération selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la phase aqueuse acide A1 est une solution résultant de l'attaque acide d'un minerai naturel ou urbain comprenant le ou lesdits métaux M.
12. Procédé de récupération selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel la phase aqueuse acide A1 comprend au moins un acide inorganique choisi dans le groupe constitué par l'acide nitrique, l'acide sulfurique et l'acide chlorhydrique, l'acide inorganique étant, de préférence, l'acide nitrique.
13. Procédé de récupération selon la revendication 12, dans lequel la phase aqueuse acide A1 présente une concentration molaire totale en acide(s) inorganique(s) d'au moins 0,1 mol/L, avantageusement d'au moins 1 mol/L et est, préférentiellement, comprise entre 3 mol/L et 7 mol/L.
14. Procédé d'extraction ou de récupération selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel le ou les métaux M sont choisis parmi le palladium et l'or.
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