EP4511519A1 - Procédé d'irrigation au moyen d'une mousse d'un substrat poreux et ses utilisations - Google Patents

Procédé d'irrigation au moyen d'une mousse d'un substrat poreux et ses utilisations

Info

Publication number
EP4511519A1
EP4511519A1 EP23725284.6A EP23725284A EP4511519A1 EP 4511519 A1 EP4511519 A1 EP 4511519A1 EP 23725284 A EP23725284 A EP 23725284A EP 4511519 A1 EP4511519 A1 EP 4511519A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
foam
foaming
aqueous
porous substrate
irrigation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23725284.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas Durupt
Sylvain Faure
Fabien FRANCES
Agnès GRANDJEAN
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.)
Orano Mining SA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Orano Mining SA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Orano Mining SA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP4511519A1 publication Critical patent/EP4511519A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B60/00—Obtaining metals of atomic number 87 or higher, i.e. radioactive metals
    • C22B60/02—Obtaining thorium, uranium, or other actinides
    • C22B60/0204—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium
    • C22B60/0217—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes
    • C22B60/0221—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes by leaching
    • C22B60/0226—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes by leaching using acidic solutions or liquors
    • C22B60/0234—Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by wet processes by leaching using acidic solutions or liquors sulfurated ion as active agent

Definitions

  • the present invention relates to the general field of porous substrates.
  • the present invention proposes a method making it possible to irrigate a porous substrate through its surface in a homogeneous manner and this, by implementing, in contact with the surface, a layer of aqueous foam which has a liquid fraction (or fraction of gas) and height controlled.
  • Such a process is of particular interest for irrigating porous substrates such as ores, agricultural or horticultural land, with a view to providing them with an aqueous solution (water or additive water) allowing, depending on the desired application:
  • heap leaching also known as “Heap Leaching”
  • Heap Leaching is used in particular to leach so-called “low grade” ore.
  • Ores with a high uranium content are treated by leaching in reactors.
  • Leaching in reactors is also used on urban mines, during the recycling of industrial, metallurgical and electronic waste in order to separate/recycle strategic metals particularly sought after by the mining industry. new technologies for their electronic, magnetic, optical and catalytic properties.
  • This waste can be a source of precious metals such as, for example, gold, silver, platinum and palladium.
  • Current industrial processes based on hydrometallurgy present a first pre-treatment step via coarse grinding then selective grinding or physical sorting, making it possible to separate plastic compounds from metal compounds.
  • a reactor leaching stage then follows, requiring the use of a large quantity of reagents and large reactor volumes.
  • Alternative biological leaching processes are also being studied in order to minimize the environmental impact. However, these processes have a low yield and require a long action time.
  • Heap leaching has been used for processing low-grade uranium ores since the 1950s and involves crushing the ore before placing it in a heap and then irrigating it with an acidic leach solution. Leaching yields are low, around 50 to 70%.
  • the most commonly used heap leaching process consists, first of all, of forming the heap by crushing the ore then agglomerating it in concentrated sulfuric acid into “pralines” of several hundred pm to a few tens of mm before to form a pile several meters high. It is then watered, drop by drop, with a diluted sulfuric acid solution corresponding to the “leaching solution”.
  • the pile is watered for several months with the acid leaching solution using a drip system fed by “pipes” placed directly on the pile.
  • the space between pipes is several tens of cm, generally between 50 and 80 cm.
  • the average time to cross the different piles is generally between 3 and 6 days.
  • the leach solution loaded with elements of interest (uranium in this case) is finally collected by drainage in a basin before undergoing a series of other treatments aimed at concentrating then purifying the uranium, and also recycling the acid for reuse it at the top of the heap.
  • Ghorbani et al report the importance of heap permeability during leaching [1].
  • the ore pile can be compared by analogy to a layer of soil (porous medium). Inside a porous medium such as sand or soil, the speed of water flow or permeation depends on the geometry of the pores of the soil but also on the differences in hydraulic load present inside the soil.
  • Darcy's law is the relationship that relates the hydraulic head (pressure) to the flow velocity of water in a one-dimensional flow. This law is written in the form (I):
  • V ki (I) with “V” corresponding to the flow speed, “i” to the hydraulic gradient which is equal to “- dh/dx” (one-dimensional flow in the direction Ox), and “k” to the coefficient of proportionality also called “permeability coefficient”.
  • the first limitation observed industrially on heap leaching of the most permeable ores is that the irrigation of the acid solution by drip is not homogeneous. On the surface, the pile is best watered near the pipes and there are unwatered “dry” areas on the surface between the pipes. In addition, preferential percolation paths in the porosity of the pile are formed.
  • US patent 4,080,419 proposes a process for leaching a fragmented ore using foam generated in situ [2]. More particularly, a non-ionic surfactant such as 4-nonylphenyl-polyethylene glycol (TergitolTM NPX) is added to the leaching solution which is dispersed in the pile before air is added, in an upward manner, by means of what foam is generated.
  • a non-ionic surfactant such as 4-nonylphenyl-polyethylene glycol (TergitolTM NPX) is added to the leaching solution which is dispersed in the pile before air is added, in an upward manner, by means of what foam is generated.
  • US patent 4,080,419 [2] also envisages using a high density foam, obtained using CO2 or halogenated hydrocarbon vapors (column 5, last paragraph).
  • the foam is sprayed directly on the surface of the pile then, thanks to its high density, diffuses inside the coarse pile with high porosity.
  • patent application US 2013/045052 [4] contemplates using foam in the treatment of an excavation deposit in order to reduce water contamination and facilitate the recovery of valuable constituents. After the dispersion of the foam on the excavation deposit, means such as drilling are used to inject the latter into the deposit whereby it spreads, in the latter, in an ascending, descending and circumferential manner. The process described in patent application US 2013/045052 [4] therefore requires particularly mechanical means to promote the injection of the foam into the deposit.
  • the inventors set themselves the goal of proposing a process that responds to the technical problems of irrigation processes in general. More particularly, these problems include inhomogeneities in surface treatment and difficulties in controlling irrigation liquid quantities/flows, whether for ore heap leaching or soil treatment.
  • the method of the invention must therefore guarantee above all a homogeneous treatment of the surface of the substrate and provide a controlled irrigation flow adapted to the application.
  • the irrigation flow of said process induces a sufficient contact time of the solution with the substrate thus favoring the recovery of elements of interest present in the pile or the inactivation of polluting elements of a soil or even the contribution of elements of agronomic interest to a soil.
  • the present invention makes it possible to achieve the goal set by the inventors. Indeed, the latter offer a process that is easy to implement and has a low environmental impact because it does not require expensive technical devices or dangerous reagents, thanks to which, for example, it is possible to efficiently recover elements of interest in the context of heap leaching, while minimizing the quantities of effluent to be treated subsequently.
  • the inventors have shown that it is possible to improve the irrigation of a pile making it possible to optimize the irrigation yield and, therefore, the recovery or extraction yield of the elements of interest. contained in the latter.
  • This improvement is obtained by using a foam consisting of a dispersion of air bubbles in an aqueous foaming solution whose liquid fraction and the height used are controlled.
  • irrigation with a layer of aqueous foam as implemented in the invention, deposited homogeneously over the entire surface of the pile, guarantees uniform distribution of the irrigation flow on the surface of the pile. And avoid areas that are not watered, particularly in the case of ores or divided solids from urban mining waste.
  • the properties of the foam used in the present invention can be used not only in heap leaching processes but also in agriculture, agronomy and horticulture.
  • the “foam technique” allows homogeneous treatment of the surface of the soil in which a controlled supply of water on the first centimeters of the soil such as, for example, the first 10 to 30 centimeters, saves the water used and guarantees a homogeneous and efficient supply of elements of agronomic interest.
  • the improvement in yield obtained via the process according to the invention corresponds to the improvement in agricultural or horticultural production yield for a quantity of water supplied.
  • the irrigation foam used in the invention can also be used to decontaminate in-situ soil contaminated to a given depth by biological agents such as, for example, bacteria, viruses, fungi and toxins. , or by chemical agents such as, for example, organophosphorus compounds and organic solvents.
  • the present invention relates to an irrigation process consisting of depositing, on a porous substrate such as, for example, a leaching pile or soil, a layer of foam of suitable formulation with a thickness greater than 5 cm ( terminal not included) and a liquid fraction less than or equal to 15% by volume.
  • the present invention relates to a method for irrigating a porous substrate comprising the steps consisting of:
  • a foam consisting of a dispersion of air bubbles in an aqueous foaming solution, said foam comprising a liquid fraction less than or equal to 15% by volume
  • porous substrate in the context of the present invention a homogeneous supply, by infiltration or percolation, of a liquid into the porous substrate. More particularly, the foam with controlled humidity and height, implemented within the framework of the process according to the invention covers and completely wets the surface of the porous substrate and the gravity drainage in the foam therefore irrigates, in a homogeneous manner, the porous substrate.
  • porous substrate is meant a substrate in particulate, fragmentary and/or lumpy form. The constituents of this substrate are aggregates of organic and/or inorganic elements, resulting from natural processes or grinding, crushing and/or agglomeration processes such as agglomeration with sulfuric acid to form pralines of ores. The pores of such a porous substrate correspond to the empty spaces present between the aggregates of elements constituting it. The size of these aggregates can range from a few micrometers to several centimeters.
  • the porous substrate irrigated by the process according to the invention is chosen from the group consisting of earth such as bare earth for agricultural activity, cultivated agricultural land, a green space, a stadium or field for sporting activity or a garden horticultural; sand; broken or fractured geological rock formations; ore; ore concentrates; coal ; mining tailings; mining waste; slag; industrial, metallurgical and electronic waste; products containing strategic metals, such as, for example, nickel, cobalt and manganese, resulting from the recycling of lithium batteries also known by the English expression “black-mass” and one of their mixtures.
  • earth such as bare earth for agricultural activity, cultivated agricultural land, a green space, a stadium or field for sporting activity or a garden horticultural
  • sand broken or fractured geological rock formations
  • ore ore concentrates
  • coal mining tailings
  • mining waste slag
  • industrial, metallurgical and electronic waste products containing strategic metals, such as, for example
  • the irrigated porous substrate can be in the form of a pile prepared prior to the implementation of the method according to the invention and this, by any technique known to those skilled in the art.
  • This embodiment is particularly suitable for the porous substrate capable of containing one or more elements of interest such as metals and ores such as, for example, gold, silver, uranium, platinum, palladium, lithium, nickel, cobalt, manganese, aluminum, zinc, copper, rare earths, niobium, tantalum, scandium and chromium.
  • the first step of the process according to the invention consists of preparing an aqueous foam of controlled humidity from a foaming solution.
  • the foaming solution used to prepare the aqueous foam used in the process according to the invention comprises, as solvent, water, thus justifying the name of aqueous foaming solution.
  • water we mean mains water, deionized water or even distilled water.
  • the aqueous foam used in the process according to the invention can be a neutral, acidic or basic foam, in particular depending on the possible additional active ingredient(s) that it can contain.
  • the aqueous foaming solution used to prepare the aqueous foam used in the process according to the invention comprises at least one foaming organic surfactant.
  • organic surfactant is meant an organic molecule comprising a lipophilic (apolar) part and a hydrophilic (polar) part.
  • fuoaming organic surfactant is meant an organic surfactant as previously defined also having a hydrophilic/lipophilic balance (or HLB for “Hydrophilic-Lipophilic Balance”) of between 3 and 8.
  • HLB hydrophilic/lipophilic balance
  • the aqueous foaming solution constituting the aqueous foam used in the invention may comprise a single foaming organic surfactant or a mixture of at least two foaming organic surfactants chosen from non-ionic foaming surfactants, anionic foaming surfactants, cationic foaming surfactants, amphoteric surfactants, Bolaforme type structural surfactants, Gemini type structural surfactants and polymeric surfactants.
  • the aqueous foaming solution used in the context of the present invention comprises a single foaming organic surfactant or a mixture of at least two foaming organic surfactants chosen from non-ionic foaming surfactants, anionic foaming agents and cationic foaming surfactants.
  • at least two surfactants are chosen from the same family or from two different families chosen from non-ionic foaming surfactants, anionic foaming surfactants and cationic foaming surfactants.
  • anionic foaming surfactants and the cationic foaming surfactants which can be used in the invention, in international application WO 2016/202879 [6].
  • said at least one foaming organic surfactant contained in the foaming aqueous solution used in the context of the present invention is at least one non-ionic foaming organic surfactant.
  • the aqueous foaming solution used in the context of the present invention comprises a single non-ionic foaming surfactant or a mixture of at least two non-ionic foaming surfactants.
  • non-ionic (or neutral) surfactants are compounds whose surfactant properties, in particular hydrophilicity, are provided by uncharged functional groups such as an alcohol, an ether, an ester or even an amide, and may contain heteroatoms such as nitrogen or oxygen. Due to the low hydrophilic contribution of these functions, non-ionic surfactant compounds are most often polyfunctional.
  • the non-ionic foaming surfactants are chosen in particular from alkyl alkoxylates; fatty alcohol alkoxylates; fatty amine alkoxylates; fatty acid alkoxylates; oxoalcohol alkoxylates; alkylphenol alkoxylates; alkyl ethoxylates; fatty alcohol ethoxylates; fatty amine ethoxylates; fatty acid ethoxylates; oxoalcohol ethoxylates; alkylphenol ethoxylates such as, for example, octylphenol and nonylphenol ethoxylates; alcohols, oc-diols, polyethoxylated and poly-propoxylated alkylphenols having a fatty chain comprising, for example, from 8 to 18 carbon atoms, the number of ethylene oxide or propylene oxide groups possibly being in particular from 2 to 50; complex polymers of polyethylene and polypropylene oxide groups
  • said at least one foaming organic surfactant contained in the foaming aqueous solution used in the process according to the invention is chosen from the group consisting of alkylpolyglucosides, ethoxylated fatty alcohols and their mixtures.
  • non-ionic foaming surfactants which can be used in the context of the present invention, it is possible to use one or more alkylpolyglucosides and/or one or more ethoxylated fatty alcohols and, in particular, one or more alkylpolyglucosides from the family Glucopon® such as “Glucopon® 215 CS” marketed by the company BASF and/or one or more C8-C11 ethoxylated fatty alcohols for the lipophilic part and comprising 8 units derived from ethylene oxide in the hydrophilic part of formula: CH3-(CH2)8-IO-(OC2H4)SOH marketed by the company FEVDI.
  • Glucopon® 215 CS marketed by the company BASF
  • C8-C11 ethoxylated fatty alcohols for the lipophilic part and comprising 8 units derived from ethylene oxide in the hydrophilic part of formula: CH3-(CH2)8-IO-(OC2H4)SOH marketed by the
  • the aqueous foaming solution constituting the aqueous foam used in the process according to the invention comprises or is made up of:
  • the irrigation process of the invention is a simple process of watering the porous substrate, i.e. a process making it possible to supply, in a homogeneous manner, water to the porous substrate.
  • the aqueous foaming solution constituting the aqueous foam used in the process according to the invention may comprise, in addition to at least one foaming organic surfactant as previously defined and water, at least one organic, gelling or viscosing agent.
  • such an organic, gelling or viscosing agent is a biodegradable and pseudo-plastic agent making it possible to further stabilize the aqueous foam and slow down the drainage and permeation flows through the porous substrate.
  • the organic, gelling or viscosifying agent(s) that the aqueous foaming solution may contain is/are, more particularly, chosen from water-soluble polymers, hydrocolloids, heteropolysaccharides such as as, for example, polyglucosidic polymers with branched trisaccharide chains, cellulose derivatives and polysaccharides such as polysaccharides containing glucose as the sole monomer.
  • the organic, gelling or viscosifying agent(s) which can be used in the context of the present invention is/are chosen from the group consisting of xanthan gum, carboxymethylcellulose and their mixture.
  • said at least one organic, gelling or viscosing agent ie the organic, gelling or viscosing agent, or the mixture of at least two organic agents , gelling or viscosifying agents, is present, per liter of solution, in one quantity between 0.5 and 8 g, in particular between 1 and 5 g and, in particular, between 1.5 and 3 g.
  • the aqueous foaming solution constituting the aqueous foam used in the process according to the invention comprises or is made up of:
  • the irrigation process of the invention is also a simple process for watering the porous substrate, i.e. a process making it possible to homogeneously supply water to the porous substrate.
  • the aqueous foaming solution constituting the aqueous foam used in the process according to the invention may not contain any organic, gelling or viscosity agent.
  • the aqueous foaming solution constituting the aqueous foam used in the process according to the invention may comprise, in addition to at least one foaming organic surfactant as previously defined, water and optionally at least one organic, gelling or viscosifying agent, as previously defined, at least one active ingredient.
  • active ingredient is meant a chemically or biologically active ingredient, in particular capable of facilitating the recovery, detoxification/decontamination and/or immobilization of at least one element of interest as previously defined and/or capable of improve agricultural or horticultural production and yields either directly or by acting on an external factor that affects this production.
  • any active ingredient having any of the abilities listed above can be used in the context of the present invention.
  • This active ingredient may be soluble in the aqueous foaming solution. Alternatively, it may be insoluble in the latter, the mixture between the active ingredient and the aqueous foaming solution forming thus a dispersion.
  • the other components of the latter such as the foaming organic surfactant(s) and possibly the organic, gelling or viscosing agent(s) must be chosen. so as not to be decomposable by the active ingredient(s).
  • the active ingredient that the aqueous foaming solution may contain is capable of facilitating the recovery, detoxification and/or immobilization of at least one element of interest as previously defined.
  • the active ingredients which can be used for this purpose are in particular those described in US patent 4,080,419 [2], US patent 6,099,615 [3] and patent application US 2013/045052 [4] and, in particular, those described in Table II of patent application US 2013/045052 [4].
  • the active ingredient that the aqueous foaming solution used in the invention may contain is chosen from the group consisting of thiourea, a thiosulfate, a cyanide such as sodium cyanide, a bicarbonate such as sodium bicarbonate.
  • the active ingredient that may contain the aqueous foaming solution used in the invention is sulfuric acid in combination with one or more sulfate salts of a metal chosen from the group consisting of magnesium sulfate , iron sulfate and aluminum sulfate.
  • the experimental part illustrates such an active ingredient which can be used in particular to recover uranium.
  • the foaming aqueous solution is a leaching solution.
  • the active ingredient that the aqueous foaming solution may contain is chosen from the group consisting of fertilizers, biocides and phytosanitary products.
  • this active ingredient is chosen from the group consisting of fertilizers, fertilizers, urease and nitrification inhibitors, insecticides, repellents, herbicides, fungicides, bactericides such as, for example, peroxide hydrogen and bleach, sporicides, algaecides, germination inhibitors and chelants/complexants.
  • the foaming aqueous solution is a useful solution for the treatment of soil as previously defined.
  • the aqueous foaming solution constituting the aqueous foam used in the process according to the invention consists of or comprises:
  • the aqueous foaming solution constituting the aqueous foam used in the process according to the invention consists of or comprises:
  • aqueous foam used in the process according to the invention has controlled humidity and therefore controlled expansion.
  • a foam is often characterized by its expansion (F) defined, under normal conditions of temperature and pressure, by the following formula (II):
  • the humidity of a foam or liquid fraction (e) corresponds to the inverse of its expansion and is therefore defined by the Volüquide/olfoam ratio.
  • the expressions “humidity”, “liquid fraction” or “quantity of liquid” are equivalent herein and are usable interchangeably. These values are expressed in volume relative to the total volume of the foam.
  • the aqueous foam used in the invention has a liquid fraction (or sometimes called humidity) less than or equal to 15% by volume and in particular between 5% and 15% by volume which corresponds to an expansion greater than or equal to 6 .67 and in particular between 6.67 and 20.
  • the volume of liquid (Voliiquid) in the formula above corresponds to the volumes of the different compounds mixed initially to prepare the aqueous foaming solution and, in particular, to the sum of the volume of the foaming organic surfactant(s), of the volume of the possible organic, gelling or viscosing agent(s) , any active ingredient(s) and the volume of water.
  • the preparation of the aqueous foam used in the invention comprises a first step consisting of mixing together the water, the foaming organic surfactant(s), the possible foaming agent(s), s) organic agent(s), gelling agent(s) or viscosity agent(s), and any active ingredient(s), before generating the foam.
  • This mixing can be carried out by adding the components all at once, in groups or one after the other.
  • it can be envisaged to prepare a first solution by mixing together the water, the foaming organic surfactant(s) and the possible organic agent(s), gelling agent(s) or viscosity agent(s), and to only add the active ingredient(s) to this solution just before generating the foam.
  • the second step of this preparation process consists of generating the foam.
  • This step can be carried out by any foam generation system of the prior art known to those skilled in the art.
  • the invention finds its interest in the use of a generator of foam which makes it possible to control the humidity of the foam generated. This humidity control is accomplished by measuring the flow rate of solution and mixed air.
  • the formulations of the invention easily make it possible to obtain a foam with this latter type of generator whose humidity is less than or equal to 15% by volume and in particular between 5% and 15% by volume.
  • the second step of the process according to the invention consists of applying, to the surface of the porous substrate, the foam prepared during the first step. This application is carried out in the form of a layer more than 5 cm thick.
  • surface is meant the boundary between the interior and exterior of the porous substrate, this exterior corresponding here to the atmosphere surrounding the substrate.
  • the surface to which the aqueous foam is applied is the upper part of the pile and possibly the upper part of the slopes of the pile.
  • the foam preparation and application steps can be carried out one after the other or simultaneously.
  • the steps of preparation and application of the foam are implemented simultaneously.
  • the foam is generated near and in particular above the surface of the porous substrate and is distributed over the latter by gravity. It is also possible to generate and apply the foam at different points on the surface of the porous substrate.
  • the experimental part below illustrates the technical means that can be used to do this.
  • the thickness of the layer of aqueous foam used in the process according to the invention is substantially uniform, excluding the edges of this layer.
  • this thickness is between 5 cm and 30 cm and in particular between 5 and 10 cm. In these ranges, the “5 cm” terminal is not included, while the “30 cm” and “10 cm” terminals can be included.
  • the application of the aqueous foam can be repeated, whereby the foam is renewed in batches discontinuously or continuously on the surface of the porous substrate.
  • this renewal ensures an average permeation/percolation flow at the outlet of the pile.
  • flow means of permeation/percolation at the outlet of the pile we mean a flow of 3 to 75 L/(hm 2 ).
  • the foam layer can also be continuously renewed at a suitable flow rate so as to maintain the constant thickness.
  • the application of the aqueous foam in a layer of thickness greater than 5 cm to the surface of the porous substrate can be carried out at flow rates of 3 to 75 L/(hm 2 ) and in particular of 5 to 50 L/( hm 2 ).
  • the third step of the process according to the invention consists of maintaining the assembly, i.e. the porous substrate and the foam applied to the latter in the state i.e. without forcing, in particular mechanically, the penetration of the foam inside the substrate. porous. To the naked eye, the porous substrate and the foam applied to it are maintained in a static state.
  • the present invention relates to a method for recovering at least one element of interest contained in a porous substrate in the form of a pile, said method comprising
  • the porous substrate is typically chosen from the group consisting of earth as previously defined; sand; broken or fractured geological rock formations; ore; ore concentrates; of coal ; mining tailings; mining waste; slag; industrial, metallurgical and electronic waste; products containing strategic metals from the recycling of lithium batteries and one of their mixtures.
  • said element of interest is advantageously chosen from metals and ores and in particular chosen from the group consisting of gold, silver, uranium, platinum, palladium, lithium, nickel, cobalt, manganese, aluminum, zinc, copper, rare earths, niobium, tantalum, scandium and chromium.
  • the aqueous foaming solution used to prepare the foam used during the irrigation step comprises at least one active ingredient capable of facilitating the recovery, detoxification and/or immobilization of at least one element of interest as previously defined.
  • the step of recovering the permeation or percolation flow leaving the heap and its treatment in order to recover one or more elements of interest is a classic step in hydrometallurgy processes and in particular those involving a prior heap leaching step.
  • the permeation or percolation flow can be designated by the term “leachate”.
  • the element(s) of interest are found in ionic form, dissolved in the leachate.
  • the treatment of leachate with a view to recovering one or more elements of interest uses techniques known to those skilled in the art and generally involves a purification step followed by a possible hydrolysis step.
  • the purification step allows the separation of the different elements of interest from each other and from the other constituents present in the leachate such as the foaming surfactant(s), the active ingredient(s) and possibly the organic, gelling or viscosing agents.
  • Different techniques can be used for this purification such as, for example, liquid/liquid extraction using a solvent, solid/liquid extraction, extraction on resin, cementation or precipitation.
  • the foaming surfactant(s) and possibly the organic, gelling or viscosing agents at the head of the process to generate a new aqueous foam, particularly useful in an irrigation process as defined in the present invention.
  • the present invention relates to a particular aqueous foam used in the process according to the invention.
  • the latter consists of a dispersion of air bubbles in a foaming aqueous solution consisting of:
  • said foam having a liquid fraction less than 15% by volume i.e. an expansion greater than 6.67.
  • the aqueous foam according to the invention consists of a dispersion of air bubbles in an aqueous foaming solution consisting of two elements which are:
  • said foam having a liquid fraction less than 15% by volume i.e. an expansion greater than 6.67.
  • the aqueous foam according to the invention consists of a dispersion of air bubbles in an aqueous foaming solution consisting of three elements which are:
  • said foam having a liquid fraction less than 15% by volume, ie an expansion greater than 6.67.
  • the particular aqueous foam according to the present invention is clearly distinguished from the foams described in international applications WO 2004/008463 [5] and WO 2016/202879 [6] by the absence of organic, gelling or viscosing agent. .
  • Figure 1 presents a schematic of the setup for studying the infiltration into the pile of drainage solution from a batch of foam.
  • Figure 2 shows the influence over time of the foam height on the flow.
  • Figure 3 presents a test in successive batches with a foam with a liquid fraction of 5% and a height of 5 cm (4 batches) and 10 cm (1 batch) in column.
  • Figure 4 shows the variation of the permeate volume over time with 10 cm of ore and foams with a liquid fraction of 10% and a height of 10 to 30 cm.
  • Figure 5 presents the comparison of the uranium extraction yield for foam tests (columns Cl to C5) according to the process according to the invention and dropwise tests (columns Cl and C-2) according to the prior art with Cl: Glucopon 2 g/L, 5 batches of 30 cm of foam and 2 batches of 60 cm; C2: Glucopon 10 g/L, 5 batches of 30 cm of foam and 2 batches of 60 cm; C3: Glucopon 10 g/L, 4 batches of 10 cm; C4: Glucopon 10 g/L, 9 batches of 5 cm; C5: Glucopon 10 g/L, 2 batches of 10 cm and 2 batches 5 cm; Cl and C-2: classic drip irrigation with geotextile distributor on the pile.
  • Figure 6 shows the partial covering of the NE 34 sand pile with foam through an ejection point with an internal diameter of 8 mm.
  • Figure 7 shows the recovery, on real ore, of the foam via ejection by pipe flush with contact with the pile.
  • Figure 8 shows the covering of the pile by foam ejected at 4 points on the surface of the sand pile 50 cm apart.
  • Figure 9 shows the evolution of the flow as a function of time for a continuous test over 2 hours of foam injection on sand.
  • Figure 10 presents a schematic diagram of the gradient in liquid fraction within a foam dome supplied continuously after two hours.
  • Example 1 Irrigation with an acidic leaching foam of a sand and kaolinite model pile agglomerated in a column, in discontinuous batches.
  • the foaming lixiviant solution of the example comprises “Glucopon® 215 CS” marketed by the company BASF (hereinafter Glucopon), stable in sulfuric acid medium (5 to 10 g/L) and the concentrations of acid and sulfate salts used are:
  • a given volume of leaching acid foam containing air bubbles (batch of foam with a given height 5 to 60 cm) is generated from this solution by a static ball generator which makes it possible to control the liquid fraction of the foam (5 to 10% most often, or 90 to 95% air).
  • the volume of foam is deposited directly on 12 cm of a model pile (sand and kaolinite mixture) pre-agglomerated in sulfuric acid in a liquid/solid ratio of 8% by volume, contained in a glass column of 10 cm in diameter (i.e. 7.8 x 10' 3 m 2 ).
  • Tests show that the foam deposited by a supply pipe directly on the pile “leans”, under the effect of its own weight, on the pile and wets it homogeneously.
  • Tests of foam batches of variable height and liquid fraction carried out on a model pile of sand and kaolinite agglomerated in a column, made it possible to measure the maximum flow obtained during a batch of foam and the average flow obtained during successive batches.
  • the permeation flow induced by the batch of foam increases with time, passing through a maximum (slope at the inflection point of the curves Figure 2).
  • a low liquid fraction (ie 5%) with batches of foam with a height of either 5 ⁇ 2 cm or 10 ⁇ 2 cm allows, for example, to obtain maximum flows of the order 19 ⁇ 8 L/h/m 2 and 29 ⁇ 6 L/h/m 2 . These maximum flows correspond to the maximum of each of the slopes in Figure 3.
  • the graph in Figure 3 shows a succession of four batches of 5 cm and one batch of 10 cm.
  • the average flows are calculated over an average duration of 45 min, for each of the 5 batches, which represents the time when the foam remains stable.
  • Example 2 Leaching of real uranium ore in a column process (effect of surfactant content and foam height).
  • a test campaign with leaching foams was carried out on agglomerated uranium ore (500 ppm U).
  • Five leach columns with a diameter of 10 cm contain approximately 1 kg of ore each, or 12 cm in height.
  • the solution foaming lixiviant includes Glucopon stable in sulfuric acid medium (2 or
  • Uranium concentration measurements in the permeates were carried out by X-ray fluorescence and by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy or ICP/AES (for “Inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy”).
  • the protocol used is as follows: upstream of the irrigation test, the ore is pre-agglomerated with a 3M sulfuric acid solution in a liquid/solid ratio of 8% (unsaturated ore) then introduced into the column .
  • the foam is then generated directly on the surface of the pile using an air foam generator using a 2-2.3 mm ball tube (flow rate of 1 to 2 L/min) connected to the network of pressurized air. This method makes it possible to control the liquid fraction (5 to 10%) and the height (5 to 60 cm) of the moss on the surface of the pile.
  • Leaching by layer of foam directly deposited on the uranium pile is carried out discontinuously by replacing, every 45 to 60 min, the layer of foam of a previous given height and having drained with a layer of fresh foam.
  • the average flows calculated over one hour per batch are in the range of 7 to 28 L/(hm 2 ) and the maximum flows vary between 33 and 90 L/(hm 2 ).
  • a reduction in the concentration to 2 g/L of Glucopon could also be carried out in order to reduce the cost of the process associated with the use of the surfactant.
  • THE behavior of the foam at 2 g/L in Glucopon is similar to that of the foam at 10 g/L with an average flow of 31 L/(hm 2 ) and a maximum flow of 86 L/(hm 2 ).
  • the leaching efficiency of uranium by the foam at 10% liquid fraction was notably measured for the 2 surfactant concentrations (2 and 10 g/L) after 5 batches of foam of height 30 cm and two batches of height 60 cm (column 1 and 2 respectively) making it possible to achieve a quantity of liquid relative to the ore greater than 1 (Figure 5).
  • the extraction yields of foamed uranium are greater than 50% for a liquid supply greater than the initial quantity of solid (L/S >1) ( Figure 5), and can even reach 65% for foamed foam. 10 g/L surfactant.
  • the foam extracts the uranium quickly from the first centimeters of the pile (10 to 14 cm) thanks to homogeneous irrigation of the pile over the first centimeters.
  • Example 3 Recovery of foam from a pile of sand using a vertical ejection pipe.
  • Three kilograms of NE 34 sand are placed on absorbent paper at the bottom of a mason's sieve with a diameter of 45 cm in order to constitute a pile of 0.16 m 2 with a thickness of 3-4 cm.
  • a neutral Glucopon foam with 10% liquid fraction is deposited Tl via a flexible pipe of 8 mm internal diameter fixed above the center of the sieve at a height of 10 cm ( Figure 6).
  • the foam generation flow rate is 2 L/min for 2 min and makes it possible to generate 4 liters of foam which flows and gradually covers the pile, without touching the edges of the sieve. After 2 min, the final disk of foam has a radius of 20 cm and the foam therefore does not rest on the edges of the sieve.
  • the average thickness of foam deposited is approximately 6 ⁇ 1 cm. This result shows the possibility of easily covering the pile with a foam thickness of 5 cm.
  • Example 4 Recovery of foam on real ore by ejection through a pipe flush with the pile.
  • Figure 7 illustrates the contribution of the sulfated acid foam of Example 2 at an expansion of 10 and a thickness of 5 cm to a pile of real uranium ore with a diameter of 40 cm via a horizontal flush pipe at the pile contact.
  • the covering forms a foam disk whose radius increases over time at a speed of approximately 7 cm/minute.
  • the foam layer heals easily on the surface to eliminate hollows or possible air pockets.
  • Example 5 Covering a foam on the surface of a pile with a surface area greater than 2 m 2 .
  • a neutral foam (Glucopon 10 g/L) with a liquid fraction of 10% is applied on an area of 1.5 x 1.5 m 2 of piles of white sand with a grain size of less than 2 mm.
  • the experiments are carried out in a specific stainless steel tank with a frame and a grid supporting the pile of sand (5 to 10 cm)
  • the foam is ejected from the generator onto the pile at 4 points 50 cm apart ( Figure 8, representative spacing of pipes for industrial drip irrigation).
  • the four foam domes formed end up completely covering the 2 m2 surface with a layer of foam of 5 to 15 cm depending on the flow conditions and liquid fraction of the foam.
  • the continuous foam supply tests are carried out with an ejection flow rate of 1 L/min per supply point in order to reduce the average height of the foam at
  • the maximum flow reaches a plateau and the dimensions of the foam barely change.
  • the flow of 8 L/(hm 2 ) is calculated here with the total visual surface area of the dome.
  • the final dome measures approximately 120 cm resulting from the junction of 4 domes of 60 cm in diameter with an average maximum height of 25 cm by simple geometric measurement.
  • the dome is made up of a layer of the wettest moss on the surface of the pile then a gradient in liquid fraction over the thickness of the layer where the driest moss is found at the periphery ( Figure 10).
  • the actual dimensions of the final dome wetting are obtained by destroying the dry foam on the surface of the dome using compressed air.
  • the “wet core” remains stable under air flow.
  • the parameters of the stabilized foam are an average height of fresh foam around 10 cm with a wetting diameter of 45 cm with an injection of 1 L/min per injector. Under these conditions, the maximum stabilized flow increases from 8 L/(hm 2 ) to 14 L/(hm 2 ).
  • Continuous supply tests (50 cm spacing) show that a flow rate of 2 L/min in foam with 3.5% liquid fraction allows total coverage with the most complete wetting of the surface, with a flow of 10 L /(hm 2 ). Adjustments to the liquid fraction, the injection flow rate and the arrangement of the injectors thus make it possible to manage both the coverage and the height of foam on the surface of the pile as well as the permeation flow leaving the pile.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé pour irriguer un substrat poreux comprenant les étapes consistant à préparer une mousse consistant en une dispersion de bulles d'air dans une solution aqueuse moussante, ladite mousse comprenant une fraction liquide inférieure ou égale à 15% en volume, à répandre, sur la surface du substrat poreux, une couche de la mousse ainsi préparée, l'épaisseur de la couche étant supérieure à 5 cm, puis à maintenir l'ensemble pendant un temps suffisant pour qu'au moins une partie du liquide contenu dans la mousse s'infiltre dans le substrat poreux. La présente invention concerne également l'utilisation de ce procédé pour récupérer un élément d'intérêt contenu dans un substrat poreux et une mousse aqueuse particulière.

Description

PROCÉDÉ D'IRRIGATION AU MOYEN D'UNE MOUSSE D'UN SUBSTRAT POREUX ET SES UTILISATIONS
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne le domaine général des substrats poreux.
En effet, la présente invention propose un procédé permettant d'irriguer un substrat poreux par sa surface de façon homogène et ce, en mettant en œuvre, au contact de la surface, une couche de mousse aqueuse qui présente une fraction liquide (ou fraction de gaz) et une hauteur contrôlées.
Un tel procédé présente un intérêt particulier pour irriguer des substrats poreux tels que des minerais, des terres agricoles ou horticoles, en vue de leur apporter une solution aqueuse (eau ou eau additivée) permettant selon l'application souhaitée :
• le traitement du substrat par lixiviation en tas ou en colonne, permettant la solubilisation ou l'entrainement de matières valorisables (minerais, métaux stratégiques ou polluants recyclables/valorisables) ;
• le simple arrosage au sens de l'apport d'eau homogène et contrôlé sur une profondeur donnée du substrat ;
• le traitement nutritif ou curatif ou décontaminant dans le cas de sols végétalisés ou non.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Pour le traitement de minerais, dont par exemple le minerai d'uranium, la lixiviation en tas également désignée par l'expression anglaise « Heap Leaching » est notamment utilisée pour lixivier le minerai dit à « faible teneur ». Les minerais à forte teneur en uranium sont, quant à eux, traités par lixiviation en réacteurs.
La lixiviation en réacteurs est également utilisée sur les mines urbaines, lors du recyclage des déchets industriels, métallurgiques et électroniques afin de séparer/recycler des métaux stratégiques particulièrement recherchés par l'industrie des nouvelles technologies pour leurs propriétés électroniques, magnétiques, optiques et catalytiques. Ces déchets peuvent être source de métaux précieux tels que, par exemple, or, argent, platine et palladium. Les procédés industriels actuels basés sur l'hydrométallurgie présentent une première étape de pré-traitement via un broyage grossier puis un broyage sélectif ou un tri physique, permettant de séparer les composés plastiques, des composés métalliques. S'ensuit alors une étape de lixiviation en réacteurs, nécessitant l'utilisation d'une grande quantité de réactifs et de larges volumes de réacteurs. Des procédés alternatifs de lixiviation par voie biologique sont également à l'étude afin de minimiser l'impact environnemental. Toutefois ces procédés ont un faible rendement et nécessitent un temps d'action long.
La lixiviation en tas a été utilisée pour le traitement des minerais d'uranium à basse teneur à partir des années 1950 et consiste à concasser le minerai avant de le placer en tas puis de l'irriguer avec une solution acide de lixiviation. Les rendements de lixiviation sont peu élevés de l'ordre de 50 à 70%.
Le procédé de lixiviation en tas le plus utilisé consiste, tout d'abord, à constituer le tas en concassant le minerai puis à l'agglomérer dans l'acide sulfurique concentré en « pralines » de plusieurs centaines de pm à quelques dizaines de mm avant de constituer un tas de plusieurs mètres de hauteur. Il est alors arrosé, en goutte à goutte, par une solution d'acide sulfurique diluée correspondant à la « solution de lixiviation ».
Le tas est arrosé pendant plusieurs mois avec la solution de lixiviation acide grâce à un système de goutte à goutte alimenté par des « canalisations » déposées directement sur le tas. Industriellement, l'espace entre les canalisations est de plusieurs dizaines de cm, généralement compris entre 50 et 80 cm.
L'uranium pré-dissout, lors de la phase d'agglomération du minerai, dans l'acide concentré, est lixivié par la solution d'acide diluée qui s'infiltre et percole doucement de manière gravitaire dans la porosité du tas. Le temps moyen pour traverser les différents tas est généralement compris entre 3 et 6 jours. La solution de lixiviation chargée en éléments d'intérêt (uranium dans ce cas) est enfin collectée par drainage dans un bassin avant de subir une série d'autres traitements visant à concentrer puis purifier l'uranium, et également à recycler l'acide pour le réutiliser au sommet du tas. Ghorbani et al rapportent l'importance de la perméabilité du tas lors de la lixiviation [1]. On rappelle que la vitesse d'écoulement de la solution de lixiviation dans le tas doit être, d'une manière générale, suffisamment faible pour permettre la réaction entre la solution et les minéraux cibles et en même temps suffisamment rapide pour éviter l'accumulation d'eau à la surface du tas entraînant la formation de flaques.
Par ailleurs, la perméabilité locale est souvent inhomogène dans le tas, des chemins préférentiels peuvent se former au sein du tas conduisant à une percolation accélérée des solutions à travers, certaines zones du tas n'étant jamais lixiviées. Cette variation de la perméabilité peut provenir d'un effet de compaction du tas mais est le plus souvent reliée à la nature du minerai et, en particulier, à la présence de fines particules d'argiles ou d'origine végétale ou organique. Le tas de minerai peut être par analogie comparé à une couche de sol (milieu poreux). A l'intérieur d'un milieu poreux du type sable ou sol, la vitesse d'écoulement de l'eau ou perméation dépend de la géométrie des pores du sol mais aussi des différences de charge hydraulique présentes à l'intérieur du sol. La loi de Darcy est la relation qui lie la charge (pression) hydraulique à la vitesse d'écoulement de l'eau dans un écoulement unidimensionnel. Cette loi s'écrit sous la forme (I) :
V = ki (I) avec « V » correspondant à la vitesse d'écoulement, « i » au gradient hydraulique qui est égal à « - dh/dx » (écoulement unidimensionnel suivant la direction Ox), et « k » au coefficient de proportionnalité également appelé « coefficient de perméabilité ».
Deux limitations principales sur le rendement d'extraction pour un procédé d'irrigation type « goutte à goutte » par canalisations ont été identifiées.
La première limitation constatée industriellement sur la lixiviation en tas de minerais les plus perméables est que l'irrigation de la solution acide par le goutte à goutte n'est pas homogène. En surface, le tas est mieux arrosé à proximité des canalisations et il existe des zones « sèches » non arrosées à la surface entre les canalisations. De plus, des chemins préférentiels de percolation dans la porosité du tas se forment.
La seconde limitation est observée sur les minerais dits « colmatants » : la présence de nombreuses fines particules et, en particulier, des particules d'argiles induit l'apparition de phénomènes de colmatage et crée des chemins préférentiels à l'intérieur du tas. Elles provoquent également la formation de flaques de solution à la surface du tas, qui peuvent induire des pertes de solution de lixiviation par évaporation.
Des procédés de lixiviation utilisant des mousses ont également été décrits dans l'art antérieur.
Le brevet US 4,080,419 propose un procédé de lixiviation d'un minerai fragmenté en utilisant une mousse générée in situ [2]. Plus particulièrement, un agent tensioactif non-ionique comme du 4-nonylphényl-polyéthylène glycol (Tergitol™ NPX) est ajouté à la solution de lixiviation qui est dispersée dans le tas avant que de l'air ne soit ajouté, de manière ascensionnelle, moyennant quoi de la mousse est générée. A noter cependant que le brevet US 4,080,419 [2] envisage également d'utiliser une mousse de forte densité, obtenue en utilisant du CO2 ou des vapeurs d'hydrocarbures halogénés (colonne 5, dernier paragraphe). Selon un mode de mise en œuvre particulier, la mousse est pulvérisée directement à la surface du tas puis, grâce à sa forte densité, diffuse à l'intérieur du tas grossier à forte porosité.
Dans le brevet US 6,099,615 [3], une solution contenant un agent tensioactif ou un agent moussant est mise en contact avec le minerai et de la mousse est formée pendant que le minerai est écrasé, convoyé ou aggloméré i.e. avant la formation du tas. Ce traitement préalable est utilisé pour favoriser la perméabilité du tas et éviter la formation de chemins préférentiels dans ce dernier.
De même, la demande de brevet US 2013/045052 [4] envisage d'utiliser une mousse dans le traitement d'un dépôt d'excavation afin de réduire la contamination de l'eau et faciliter la récupération de constituants de valeur. Après la dispersion de la mousse sur le dépôt d'excavation, des moyens tels que des forages sont utilisés pour injecter cette dernière au sein du dépôt moyennant quoi elle s'épand, dans ce dernier, de manière ascendante, descendante et circonférentielle. Le procédé décrit dans la demande de brevet US 2013/045052 [4] nécessite donc des moyens notamment mécaniques pour favoriser l'injection de la mousse dans le dépôt.
Enfin, les Demanderesses ont déjà proposé des mousses de décontamination ou désinfectantes comprenant, toutes, un agent tensioactif moussant et un agent gélifiant ou viscosant et ce, respectivement dans la demande internationale WO 2004/008463 [5] et dans la demande internationale WO 2016/202879 [6].
Les inventeurs se sont fixé pour but de proposer un procédé répondant aux problèmes techniques des procédés d'irrigation en général. Plus particulièrement, ces problèmes sont notamment les inhomogénéités de traitement des surfaces et les difficultés de contrôle des quantités/débits liquides d'irrigation, que ce soit pour la lixiviation en tas de minerai ou le traitement des sols. Le procédé de l'invention doit donc garantir avant tout un traitement homogène de la surface du substrat et apporter un flux d'irrigation contrôlé adapté à l'application. Le flux d'irrigation dudit-procédé induit un temps de contact suffisant de la solution avec le substrat favorisant ainsi la récupération d'éléments d'intérêt présents dans le tas ou l'inactivation des éléments polluants d'un sol ou encore l'apport d'éléments à intérêt agronomique à un sol.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
La présente invention permet d'atteindre le but que se sont fixé les inventeurs. En effet, ces derniers proposent un procédé facile à mettre en œuvre et à faible impact environnemental car ne nécessitant ni dispositifs techniques coûteux, ni réactifs dangereux, grâce auquel, par exemple, il est possible de récupérer efficacement des éléments d'intérêt dans le cadre d'une lixiviation en tas, tout en minimisant les quantités d'effluents à traiter par la suite.
Plus particulièrement, les inventeurs ont montré qu'il est possible d'améliorer l'irrigation d'un tas permettant d'optimiser le rendement d'irrigation et, de ce fait, le rendement de récupération ou d'extraction des éléments d'intérêt contenus dans ce dernier. Cette amélioration est obtenue en utilisant une mousse consistant en une dispersion de bulles d'air dans une solution aqueuse moussante dont la fraction liquide et la hauteur utilisée sont contrôlées.
Pour les tas les plus perméables, l'irrigation par une couche de mousse aqueuse telle que mise en œuvre dans l'invention, déposée de manière homogène sur toute la surface du tas garantit une répartition homogène du flux d'irrigation à la surface du tas et évite les zones non arrosées, notamment, dans le cas des minerais ou solides divisés issus de déchets de mines urbaines.
De même, pour les tas peu perméables, les débits d'irrigation sont parfois trop élevés au niveau du point d'injection et des flaques se forment à la surface allant jusqu'à inonder la totalité de la surface. L'irrigation par une couche de mousse permet, notamment en fonction de sa fraction liquide et de sa hauteur, de moduler le flux d'irrigation en contrôlant le drainage gravitaire au sein de la mousse et ainsi d'éviter la formation de flaques sur le tas.
Tous ces avantages sont obtenus sans qu'il soit nécessaire de forcer la pénétration de la mousse dans le tas notamment par des moyens d'injection tel que des tuyaux, des canalisations et des forages.
A ce propos, il convient de noter qu'il n'était pas du tout évident de mettre en œuvre une mousse consistant en une dispersion de bulles d'air dans une solution aqueuse moussante compte-tenu de l'enseignement du brevet US 4,080,419 [2] qui envisage d'utiliser une mousse obtenue en utilisant du CO2 ou des vapeurs d'hydrocarbures halogénés et apte à présenter, grâce à sa forte densité, un mouvement descendant rapide suite à son dépôt à la surface du tas. Les inventeurs ont montré qu'un mouvement descendant du liquide contenu dans la mousse peut être obtenu avec une mousse à bulles d'air en sélectionnant une fraction liquide et une hauteur d'utilisation appropriée.
De façon remarquable, les propriétés de la mousse mise en œuvre dans la présente invention sont utilisables non seulement dans les procédés de lixiviation en tas mais également en agriculture, agronomie et horticulture.
En effet, pour les applications sur l'arrosage des sols en agriculture, agronomie et horticulture ou pour le traitement nutritif ou curatif de ces sols, les procédés par aspersion ou en anglais « sprinkler » ou par goutte à goutte via des canalisations sont consommateurs d'eau et l'irrigation est, comme pour la lixiviation en tas du minerai, le plus souvent inhomogène. L'irrigation par la « technique mousse » selon l'invention permet un traitement homogène de la surface du sol dans lequel un apport d'eau maîtrisé sur les premiers centimètres du sol comme, par exemple, les 10 à 30 premiers centimètres, permet d'économiser l'eau utilisée et garantit un apport homogène et efficace en éléments d'intérêt agronomique. Dans ce cas de figure, l'amélioration du rendement obtenu via le procédé selon l'invention correspond à l'amélioration du rendement de production agricole ou horticole pour une quantité d'eau apportée.
Enfin, la mousse d'irrigation mise en œuvre dans l'invention peut également être utilisée pour décontaminer in-situ un sol contaminé sur une profondeur donnée par des agents biologiques comme, par exemple, des bactéries, des virus, des champignons et des toxines, ou par des agents chimiques comme, par exemple, des composés organophosphorés et des solvants organiques.
De façon générale, la présente invention concerne un procédé d'irrigation consistant à déposer, sur un substrat poreux tel que, par exemple, un tas pour lixiviation ou un sol, une couche de mousse de formulation adaptée avec une épaisseur supérieure à 5 cm (borne non-incluse) et une fraction liquide inférieure ou égale à 15% en volume.
En d'autres termes, la présente invention concerne un procédé pour irriguer un substrat poreux comprenant les étapes consistant à :
- préparer une mousse consistant en une dispersion de bulles d'air dans une solution aqueuse moussante, ladite mousse comprenant une fraction liquide inférieure ou égale à 15% en volume,
- répandre, sur la surface du substrat poreux, une couche de la mousse ainsi préparée, l'épaisseur de la couche étant supérieure à 5 cm, puis
- maintenir l'ensemble pendant un temps suffisant pour qu'au moins une partie du liquide contenu dans la mousse s'infiltre dans le substrat poreux.
Par « pour irriguer un substrat poreux », on entend dans la cadre de la présente invention un apport homogène, par infiltration ou percolation, d'un liquide dans le substrat poreux. Plus particulièrement, la mousse à humidité et hauteur contrôlées, mise en œuvre dans le cadre du procédé selon l'invention recouvre et mouille totalement la surface du substrat poreux et le drainage gravitaire dans la mousse irrigue donc, de manière homogène, le substrat poreux. Par « substrat poreux », on entend un substrat se présentant sous forme particulaire, fragmentaire et/ou grumeleuse. Les constituants de ce substrat sont des agrégats d'éléments organiques et/ou inorganiques, issus de procédés naturels ou de procédés de broyage, de concassage et/ou d'agglomération telle qu'une agglomération avec de l'acide sulfurique pour former des pralines de minerais. Les pores d'un tel substrat poreux correspondent aux espaces vides présents entre les agrégats d'éléments le constituant. La taille de ces agrégats peut aller de quelques micromètres à plusieurs centimètres.
Typiquement, le substrat poreux irrigué par le procédé selon l'invention est choisi dans le groupe constitué par de la terre comme une terre nue pour activité agricole, une terre agricole cultivée, un espace vert, un stade ou terrain pour activité sportive ou un jardin horticole ; du sable ; des formations rocheuses géologiques brisées ou fracturées ; du minerai ; des concentrés de minerai ; du charbon ; des résidus miniers ; des déchets miniers ; des scories ; des déchets industriels, métallurgiques et électroniques ; des produits contenant des métaux stratégiques, comme, par exemple, du nickel, du cobalt et du manganèse, issus du recyclage des batteries au lithium également connus sous l'expression anglaise « black-mass » et un de leurs mélanges.
Dans un mode de réalisation particulier, le substrat poreux irrigué peut se présenter sous forme d'un tas préparé préalablement à la mise en œuvre du procédé selon l'invention et ce, par toute technique connue de l'homme métier. Ce mode de réalisation est notamment adapté au substrat poreux susceptible de contenir un ou plusieurs éléments d'intérêt comme des métaux et des minerais tels que, par exemple, de l'or, de l'argent, de l'uranium, du platine, du palladium, du lithium, du nickel, du cobalt, du manganèse, de l'aluminium, du zinc, du cuivre, des terres rares, du niobium, du tantale, du scandium et du chrome.
La première étape du procédé selon l'invention consiste à préparer une mousse aqueuse d'humidité contrôlée à partir d'une solution moussante.
La solution moussante utilisée pour préparer la mousse aqueuse mise en œuvre dans le procédé selon l'invention comprend, comme solvant, de l'eau justifiant ainsi l'appellation de solution aqueuse moussante. Par « eau », on entend l'eau de distribution, l'eau désionisée ou encore l'eau distillée. Avantageusement, la mousse aqueuse mise en œuvre dans le procédé selon l'invention peut être une mousse neutre, acide ou basique et ce, notamment en fonction du ou des éventuel(s) ingrédient(s) actif(s) additionnel(s) qu'elle peut contenir.
La solution aqueuse moussante utilisée pour préparer la mousse aqueuse mise en œuvre dans le procédé selon l'invention comprend au moins un agent tensioactif organique moussant.
Par « tensioactif organique », on entend une molécule organique comportant une partie lipophile (apolaire) et une partie hydrophile (polaire). Par « tensioactif organique moussant », on entend un tensioactif organique tel que précédemment défini présentant en outre un équilibre hydrophile/lipophile (ou HLB pour « Hydrophilic-Lipophilic Balance ») compris entre 3 et 8. Pour rappel, la valeur HLB d'un tensioactif peut facilement être obtenue grâce à la formule de Davies [7] et aux tables de HLB pour différents groupes chimiques, disponibles pour l'homme du métier.
En particulier, la solution aqueuse moussante constituant la mousse aqueuse mise en œuvre dans l'invention peut comprendre un seul agent tensioactif organique moussant ou un mélange d'au moins deux agents tensioactifs organiques moussants choisi(s) parmi les tensioactifs moussants non-ioniques, les tensioactifs moussants anioniques, les tensioactifs moussants cationiques, les tensioactifs amphotères, les tensioactifs de structure de type Bolaforme, les tensioactifs de structure de type Gemini et les surfactants polymériques.
Plus particulièrement, la solution aqueuse moussante mise en œuvre dans le cadre de la présente invention comprend un seul agent tensioactif organique moussant ou un mélange d'au moins deux agents tensioactifs organiques moussants choisi(s) parmi les tensioactifs moussants non-ioniques, les tensioactifs moussants anioniques et les tensioactifs moussants cationiques. Dans les mélanges de tensioactifs organiques moussants, au moins deux tensioactifs sont choisis dans la même famille ou dans deux familles différentes choisie(s) parmi les tensioactifs moussants non-ioniques, les tensioactifs moussants anioniques et les tensioactifs moussants cationiques. L'homme du métier trouvera des informations quant aux tensioactifs moussants anioniques et aux tensioactifs moussants cationiques utilisables dans l'invention, dans la demande internationale WO 2016/202879 [6].
Plus particulièrement encore, ledit au moins tensioactif organique moussant contenu dans la solution aqueuse moussante mise en œuvre dans le cadre de la présente invention est au moins un agent tensioactif organique moussant non-ionique. En d'autres termes, la solution aqueuse moussante mise en œuvre dans le cadre de la présente invention comprend un seul agent tensioactif moussant non-ionique ou un mélange d'au moins deux agents tensioactifs moussants non-ioniques.
Pour rappel, les tensioactifs non-ioniques (ou neutres) sont des composés dont les propriétés tensioactives, notamment l'hydrophilie, sont apportées par des groupements fonctionnels non chargés tels qu'un alcool, un éther, un ester ou encore un amide, et peuvent contenir des hétéroatomes tels que l'azote ou l'oxygène. En raison de la faible contribution hydrophile de ces fonctions, les composés tensioactifs non-ioniques sont le plus souvent polyfonctionnels. Dans le cadre de la présente invention, les tensioactifs moussants non-ioniques sont notamment choisis parmi les alcoxylates d'alkyles ; les alcoxylates d'alcools gras ; les alcoxylates d'amines grasses ; les alcoxylates d'acides gras ; les alcoxylates d'oxoalcools ; les alcoxylates d'alkylphénols ; les éthoxylates d'alkyles ; les éthoxylates d'alcools gras ; les éthoxylates d'amines grasses ; les éthoxylates d'acides gras ; les éthoxylates d'oxoalcools ; les éthoxylates d'alkylphénols comme, par exemple, les éthoxylates d'octylphénol et de nonylphénol ; les alcools, les oc-diols, les alkylphénols polyéthoxylés et poly-propoxylés ayant une chaîne grasse comportant, par exemple, de 8 à 18 atomes de carbone, le nombre de groupes oxydes d'éthylène ou oxydes de propylène pouvant être notamment de 2 à 50 ; les polymères complexes d'oxydes de polyéthylène et de polypropylène ; les copolymères d'oxyde d'éthylène et de propylène ; les copolymères blocs d'oxydes de polyéthylène et de polypropylène comme, par exemple, les copolymères triblocs POE-POP-POE ; les alcools gras éthoxylés ; les condensats d'oxyde d'éthylène et de propylène sur des alcools gras ; les amides gras polyéthoxylés ayant, de préférence, de 2 à 30 moles d'oxyde d'éthylène ; les éthers polyéthoxylés ayant, de préférence, de 2 à 30 moles d'oxyde d'éthylène ; les monoesters (monolaurate, monomyristate, monostéarate, monopalmitate, monooléate, etc.) et polyesters d'acides gras et du glycérol ; les amides gras polyglycérolés comportant en moyenne de 1 à 5 et, plus spécialement, de 1,5 à 4 groupes glycérol ; les esters d'acide gras du sorbitan oxyéthylénés comportant de 2 à 30 moles d'oxyde d'éthylène ; les monoesters (monolaurate, monomyristate, monostéarate, monopalmitate, monooléate, etc.) et polyesters d'acides gras et du sorbitane, les monoesters de polyoxyéthylène sorbitane ; les esters d'acides gras du sucrose ; les esters d'acides gras du polyéthylèneglycol ; les alkylpolyglucosides ; les dérivés de N-alkyl glucamine et les oxydes d'amines tels que les oxydes d'alkyl(Cio-Ci4) amines ou les oxydes de N- acylaminopropylmorpholine ; les polyols (tensioactifs dérivés de sucres) en particulier les alkylates de glucose tels que par exemple l'hexanate de glucose ; les tensioactifs dérivant de glucoside (laurate de sorbitol) ou de polyols tels que les éthers d'alcools glycérolés ; les alcanolamides et leurs mélanges.
Avantageusement, ledit au moins un agent tensioactif organique moussant contenu dans la solution aqueuse moussante mise en œuvre dans le procédé selon l'invention est choisi dans le groupe constitué par les alkylpolyglucosides, les alcools gras éthoxylés et leurs mélanges. Ainsi, à titre de tensioactifs moussants non-ioniques utilisables dans le cadre de la présente invention, il est possible d'employer un ou plusieurs alkylpolyglucosides et/ou un ou plusieurs alcools gras éthoxylés et, en particulier, un ou plusieurs alkylpolyglucosides de la famille des Glucopon® comme le « Glucopon® 215 CS » commercialisé par la société BASF et/ou un ou plusieurs alcools gras éthoxylés en C8-C11 pour la partie lipophile et comprenant 8 motifs issus d'oxyde d'éthylène en partie hydrophile de formule : CH3-(CH2)8-IO-(OC2H4)SOH commercialisé par la société FEVDI.
Dans la solution aqueuse moussante constituant la mousse aqueuse mise en œuvre dans le procédé selon l'invention, ledit au moins un agent tensioactif organique moussant i.e. l'agent tensioactif organique moussant ou le mélange d'au moins deux agents tensioactifs organiques moussants est présent, par litre de solution, en une quantité comprise entre 0,1 et 10 g, notamment entre 1 et 9 g, en particulier, 2 et 8 g et, plus particulièrement, entre 3 et 7 g. Ainsi, dans un mode de réalisation particulier, la solution aqueuse moussante constituant la mousse aqueuse mise en œuvre dans le procédé selon l'invention comprend ou est constituée de :
- un ou plusieurs agents tensioactifs organiques moussants tels que précédemment définis et
- de l'eau.
Dans ce mode de réalisation particulier, le procédé d'irrigation de l'invention est un simple procédé d'arrosage du substrat poreux i.e. un procédé permettant d'apporter, de façon homogène, de l'eau au substrat poreux.
Dans un autre mode de réalisation particulier, la solution aqueuse moussante constituant la mousse aqueuse mise en œuvre dans le procédé selon l'invention peut comprendre, en plus d'au moins un agent tensioactif organique moussant tel que précédemment défini et d'eau, au moins un agent organique, gélifiant ou viscosant.
Avantageusement, un tel agent organique, gélifiant ou viscosant, est un agent biodégradable et pseudo-plastique permettant de stabiliser davantage la mousse aqueuse et ralentir les flux de drainage et de perméation à travers le substrat poreux.
Le ou les agent(s) organique(s), gélifiant(s) ou viscosant(s) que peut contenir la solution aqueuse moussante est/sont, plus particulièrement, choisi(s) parmi les polymères hydrosolubles, les hydrocolloïdes, les hétéropolysaccharides tels que, par exemple, les polymères polyglucosidiques à chaînes ramifiées trisaccharidiques, les dérivés cellulosiques et les polysaccharides tels que les polysaccharides contenant du glucose comme seul monomère. A titre d'exemples particuliers, le ou les agent(s) organique(s), gélifiant(s) ou viscosant(s), utilisable(s) dans le cadre de la présente invention est/sont choisi(s) dans le groupe constitué par la gomme xanthane, la carboxyméthylcellulose et leur mélange.
Dans la solution aqueuse moussante constituant la mousse aqueuse mise en œuvre dans le procédé selon l'invention, ledit au moins un agent organique, gélifiant ou viscosant i.e. l'agent organique, gélifiant ou viscosant, ou le mélange d'au moins deux agents organiques, gélifiants ou viscosants, est présent, par litre de solution, en une quantité comprise entre 0,5 et 8 g, notamment entre 1 et 5 g et, en particulier, entre 1,5 et 3 g.
Ainsi, dans un mode de réalisation particulier, la solution aqueuse moussante constituant la mousse aqueuse mise en œuvre dans le procédé selon l'invention comprend ou est constituée de :
- un ou plusieurs agents tensioactifs organiques moussants tels que précédemment définis,
- un ou plusieurs agents organiques, gélifiants ou viscosants, tels que précédemment définis, et
- de l'eau.
Dans ce mode de réalisation particulier, le procédé d'irrigation de l'invention est également un simple procédé d'arrosage du substrat poreux i.e. un procédé permettant d'apporter, de façon homogène, de l'eau au substrat poreux.
En variante, la solution aqueuse moussante constituant la mousse aqueuse mise en œuvre dans le procédé selon l'invention peut ne contenir aucun agent organique, gélifiant ou viscosant.
Dans un autre mode de réalisation particulier, la solution aqueuse moussante constituant la mousse aqueuse mise en œuvre dans le procédé selon l'invention peut comprendre, en plus d'au moins un agent tensioactif organique moussant tel que précédemment défini, de l'eau et éventuellement d'au moins un agent organique, gélifiant ou viscosant, tel que précédemment défini, au moins un ingrédient actif.
Par « ingrédient actif », on entend un ingrédient chimiquement ou biologiquement actif, notamment apte à faciliter la récupération, la détoxification/décontamination et/ou l'immobilisation d'au moins un élément d'intérêt tel que précédemment défini et/ou apte à améliorer la production et les rendements agricoles ou horticoles soit directement, soit en agissant sur un facteur externe qui affecte cette production.
Tout ingrédient actif présentant l'une quelconque des aptitudes listées ci-dessus est utilisable dans le cadre de la présente invention. Cet ingrédient actif peut être soluble dans la solution aqueuse moussante. En variante, il peut être insoluble dans cette dernière, le mélange entre l'ingrédient actif et la solution moussante aqueuse formant ainsi une dispersion. De même, il est évident qu'en fonction du ou des ingrédients actifs présents dans la solution aqueuse moussante, les autres composants de cette dernière comme le ou les tensioactifs organiques moussants et éventuellement le ou les agents organiques, gélifiants ou viscosants, devront être choisis de façon à ne pas être décomposables par le ou les ingrédients actifs.
Dans un premier mode de réalisation particulier, l'ingrédient actif que peut contenir la solution aqueuse moussante est apte à faciliter la récupération, la détoxification et/ou l'immobilisation d'au moins un élément d'intérêt tel que précédemment défini. Les ingrédients actifs utilisables à cet effet sont notamment ceux décrits dans le brevet US 4,080,419 [2], le brevet US 6,099,615 [3] et la demande de brevet US 2013/045052 [4] et, en particulier, ceux décrits dans le Tableau II de la demande de brevet US 2013/045052 [4]. En particulier, l'ingrédient actif que peut contenir la solution aqueuse moussante mise en œuvre dans l'invention est choisi dans le groupe constitué par la thiourée, un thiosulfate, un cyanure tel que du cyanure de sodium, un bicarbonate tel que du bicarbonate de sodium, un oxydant tel que du chlore et un acide tel que l'acide sulfurique éventuellement associé à des sels de sulfate. Plus particulièrement, l'ingrédient actif que peut contenir la solution aqueuse moussante mise en œuvre dans l'invention est de l'acide sulfurique en combinaison avec un ou plusieurs sels de sulfate d'un métal choisis dans le groupe constitué par le sulfate de magnésium, le sulfate de fer et le sulfate d'aluminium. La partie expérimentale illustre un tel ingrédient actif qui est notamment utilisable pour récupérer de l'uranium.
Dans ce premier mode de réalisation particulier, la solution aqueuse moussante est une solution de lixiviation.
Dans un second mode de réalisation particulier, l'ingrédient actif que peut contenir la solution aqueuse moussante est choisi dans le groupe constitué par les engrais, les biocides et les produits phytosanitaires. En particulier, cet ingrédient actif est choisi dans le groupe constitué par les engrais, les fertilisants, les inhibiteurs d'uréase et de nitrification, les insecticides, les répulsifs, les herbicides, les fongicides, les bactéricides comme, par exemple, du peroxyde d'hydrogène et de l'eau de Javel, les sporicides, les algicides, les inhibiteurs de germination et les chélatants/complexants. Dans ce second mode de réalisation particulier, la solution aqueuse moussante est une solution utile pour le traitement d'une terre telle que précédemment définie.
L'homme du métier saura déterminer, sans effort inventif, la quantité du ou des ingrédient(s) actif(s) à utiliser dans la solution aqueuse moussante en fonction de la nature de ce ou ces dernier(s) et de l'effet escompté.
Dans un mode de réalisation particulier, la solution aqueuse moussante constituant la mousse aqueuse mise en œuvre dans le procédé selon l'invention est constituée de ou comprend :
- un ou plusieurs agents tensioactifs organiques moussants tels que précédemment définis,
- un ou plusieurs ingrédients actifs, tels que précédemment définis, et
- de l'eau.
Dans un autre mode de réalisation particulier, la solution aqueuse moussante constituant la mousse aqueuse mise en œuvre dans le procédé selon l'invention est constituée de ou comprend :
- un ou plusieurs agents tensioactifs organiques moussants tels que précédemment définis,
- un ou plusieurs agents organiques, gélifiants ou viscosants, tels que précédemment définis,
- un ou plusieurs ingrédients actifs, tels que précédemment définis, et
- de l'eau.
Comme précédemment évoqué, la mousse aqueuse mise en œuvre dans le procédé selon l'invention présente une humidité contrôlée et donc un foisonnement contrôlé. Pour rappel, une mousse est souvent caractérisée par son foisonnement (F) défini, dans les conditions normales de température et de pression, par la formule (II) suivante :
F = (Volgaz + VO I |jquide)/VO I liquide = Vol mousse /Volliquide — l/S (I I )
Par conséquent, l'humidité d'une mousse ou fraction liquide (e) correspond à l'inverse de son foisonnement et est donc définie par le rapport Volüquide/ olmousse. Les expressions « humidité », « fraction liquide » ou « quantité de liquide » sont équivalentes dans la présente et sont utilisables de façon interchangeable. Ces valeurs s'expriment en volume par rapport au volume total de la mousse.
La mousse aqueuse mise en œuvre dans l'invention présente une fraction liquide (ou parfois appelée humidité) inférieure ou égale à 15% en volume et notamment comprise entre 5% et 15% en volume ce qui correspond à un foisonnement supérieur ou égal à 6,67 et notamment comprise entre 6,67 et 20. A noter que le volume de liquide (Voliiquide) dans la formule ci-dessus correspond aux volumes des différents composés mélangés initialement pour préparer la solution aqueuse moussante et, en particulier, à la somme du volume du ou des agent(s) tensioactif(s) organique(s) moussant(s), du volume du ou des éventuel(s) agent(s) organique(s), gélifia nt(s) ou viscosant(s), du ou des éventuel(s) ingrédient(s) actif(s) et du volume d'eau.
La préparation de la mousse aqueuse mise en œuvre dans l'invention comprend une première étape consistant à mélanger ensemble l'eau, le ou les agent(s) tensioactif(s) organique(s) moussant(s), le ou les éventuel(s) agent(s) organique(s), gélifiant(s) ou viscosant(s), et le ou les éventuel(s) ingrédient(s) actif(s), avant génération de la mousse. Ce mélange peut être effectué par ajout des composants en une seule fois, par groupe ou les uns après les autres. Dans une forme de mise en œuvre particulière, il peut être envisagé de préparer une lère solution en mélangeant ensemble l'eau, le ou les agent(s) tensioactif(s) organique(s) moussant(s) et le ou les éventuel(s) agent(s) organique(s), gélifiant(s) ou viscosant(s), et de n'ajouter à cette solution le ou les ingrédient(s) actif(s) que juste avant de générer la mousse.
La seconde étape de ce procédé de préparation consiste à générer la mousse. Cette étape peut être réalisée par tout système de génération de mousse de l'art antérieur et connu de l'homme du métier. Il s'agit de tout dispositif assurant le mélange gaz-liquide, notamment par agitation mécanique, par barbotage, par mélangeur statique contenant des billes ou non, par générateur de mousse à tube à microbilles, des dispositifs décrits dans la demande internationale WO 2016/202879 [6], ou encore tout autre dispositif notamment les systèmes à buses d'aspersion ou les systèmes par lances à Venturi permettant des débits importants généralement compris entre 1 et 1000 m3/h. Plus particulièrement, l'invention trouve son intérêt dans l'utilisation d'un générateur de mousse qui permet de maîtriser l'humidité de la mousse générée. Ce contrôle de l'humidité s'effectue en mesurant le débit de solution et d'air mélangé. Les formulations de l'invention permettent aisément d'obtenir une mousse avec ce dernier type de générateur dont l'humidité est inférieure ou égale à 15% en volume et notamment comprise entre 5% et 15% en volume.
La deuxième étape du procédé selon l'invention consiste à appliquer, à la surface du substrat poreux, la mousse préparée lors de la première étape. Cette application est réalisée sous forme d'une couche de plus de 5 cm d'épaisseur.
Au sens de la présente invention, par « surface » il faut entendre la frontière entre l'intérieur et l'extérieur du substrat poreux, cet extérieur correspondant ici à l'atmosphère environnant le substrat. Lorsque le substrat poreux se présente sous forme d'un tas, la surface sur laquelle est appliquée la mousse aqueuse est la partie supérieure du tas et éventuellement la partie supérieure des pentes du tas.
Les étapes de préparation et d'application de la mousse peuvent être mises en œuvre l'une après l'autre ou simultanément. Dans un mode de réalisation particulier, les étapes de préparation et d'application de la mousse sont mises en œuvre simultanément. Dans ce mode de réalisation, la mousse est générée à proximité et notamment au-dessus de la surface du substrat poreux et se répartit sur cette dernière par gravité. Il est également possible de générer et d'appliquer la mousse en différents points au niveau de la surface du substrat poreux. La partie expérimentale ci-après illustre des moyens techniques utilisables pour ce faire.
L'épaisseur de la couche de mousse aqueuse mise en œuvre dans le procédé selon l'invention est sensiblement uniforme, exclusion faite des bords de cette couche. Avantageusement, cette épaisseur est comprise entre 5 cm et 30 cm et notamment entre 5 et 10 cm. Dans ces gammes, la borne « 5 cm » est non-incluse, alors que les bornes « 30 cm » et « 10 cm » peuvent être incluses.
Par ailleurs, l'application de la mousse aqueuse peut être répétée, moyennant quoi la mousse est renouvelée par batchs en discontinu ou en continu à la surface du substrat poreux. Lorsque le substrat poreux se présente sous forme de tas, ce renouvellement permet d'assurer un flux moyen de perméation/percolation en sortie du tas. Par « flux moyen de perméation/percolation en sortie du tas », on entend un flux de 3 à 75 L/(h.m2). Pour deux batchs consécutifs, il est possible d'appliquer de la mousse aqueuse en une couche d'épaisseur identique ou différente mais supérieure à 5 cm. La couche de mousse peut également être renouvelée en continu à un débit adapté de manière à maintenir l'épaisseur constante.
Typiquement, l'application de la mousse aqueuse en une couche d'épaisseur supérieure à 5 cm à la surface du substrat poreux peut être réalisée à des débits de 3 à 75 L/(h.m2) et notamment de 5 à 50 L/(h.m2).
La troisième étape du procédé selon l'invention consiste à maintenir l'ensemble i.e. le substrat poreux et la mousse appliquée sur ce dernier en l'état i.e. sans forcer, notamment de façon mécanique, la pénétration de la mousse à l'intérieur du substrat poreux. A l'œil nu, le substrat poreux et la mousse appliquée sur ce dernier sont maintenus à l'état statique.
Dans de telles conditions, seul le liquide contenu dans la mousse aqueuse appliquée à la surface du substrat poreux s'infiltre, par drainage gravitaire, dans ce dernier. Cette infiltration se fait majoritairement de manière descendante et circonférentielle dans le substrat poreux.
Il est évident que le liquide contenu dans la mousse qui s'infiltre dans le substrat poreux correspond à la solution aqueuse moussante utilisée pour préparer cette mousse. Par conséquent, les différents éléments contenus dans cette solution aqueuse moussante se retrouvent dans le liquide qui s'infiltre dans le substrat poreux.
De plus, la présente invention concerne un procédé pour récupérer au moins un élément d'intérêt contenu dans un substrat poreux se présentant sous forme d'un tas, ledit procédé comprenant
- l'irrigation du substrat poreux selon un procédé tel que précédemment défini, et
- la récupération du flux de perméation en sortie du tas et son traitement afin de récupérer ledit au moins un élément d'intérêt.
Dans ce procédé, le substrat poreux est typiquement choisi dans le groupe constitué par de la terre telle que précédemment définie ; du sable ; des formations rocheuses géologiques brisées ou fracturées ; du minerai ; des concentrés de minerai ; du charbon ; des résidus miniers ; des déchets miniers ; des scories ; des déchets industriels, métallurgiques et électroniques ; des produits contenant des métaux stratégiques issus du recyclage des batteries au lithium et un de leurs mélanges.
De même, ledit élément d'intérêt est avantageusement choisi parmi les métaux et les minerais et notamment choisi dans le groupe constitué par l'or, l'argent, l'uranium, le platine, le palladium, le lithium, le nickel, le cobalt, le manganèse, l'aluminium, le zinc, le cuivre, les terres rares, le niobium, le tantale, le scandium et le chrome.
De plus, la solution aqueuse moussante utilisée pour préparer la mousse mise en œuvre lors de l'étape d'irrigation comprend au moins un ingrédient actif apte à faciliter la récupération, la détoxification et/ou l'immobilisation d'au moins un élément d'intérêt tel que précédemment défini.
L'étape de récupération du flux de perméation ou de percolation en sortie du tas et son traitement afin de récupérer un ou plusieurs éléments d'intérêt est une étape classique des procédés d'hydrométallurgie et notamment ceux impliquant une étape préalable de lixiviation en tas. A cet effet, il convient de noter que le flux de perméation ou de percolation peut être désigné par le terme « lixiviat ». Dans ce dernier, le ou les éléments d'intérêt se trouvent sous forme ionique, dissous dans le lixiviat.
Le traitement du lixiviat en vue de la récupération d'un ou plusieurs éléments d'intérêt fait appel à des techniques connues de l'homme du métier et implique généralement une étape de purification suivie d'une éventuelle étape d'hydrolyse.
L'étape de purification permet la séparation des différents éléments d'intérêt entre eux et entre les autres constituants présents dans le lixiviat tels que le ou les agents tensioactifs moussants, le ou les ingrédients actifs et éventuellement les agents organiques, gélifiants ou viscosants. Différentes techniques sont utilisables pour cette purification comme, par exemple, une extraction liquide/liquide par un solvant, une extraction solide/liquide, une extraction sur résine, une cémentation ou une précipitation. Suite à cette purification, il est possible de recycler le ou les agents tensioactifs moussants et éventuellement les agents organiques, gélifiants ou viscosants en tête de procédé pour générer une nouvelle mousse aqueuse notamment utile dans un procédé d'irrigation tel que défini dans la présente invention. Enfin, la présente invention concerne une mousse aqueuse particulière mise en œuvre dans le procédé selon l'invention. Cette dernière consiste en une dispersion de bulles d'air dans une solution aqueuse moussante constituée par :
- un agent tensioactif organique moussant notamment tel que précédemment défini ou un mélange d'agents tensioactifs organiques moussants notamment tels que précédemment définis,
- éventuellement un ingrédient actif notamment tel que précédemment défini ou un mélange d'ingrédients actifs notamment tels que précédemment définis, et
- de l'eau, ladite mousse présentant une fraction liquide inférieure à 15% en volume i.e. un foisonnement supérieur à 6,67.
Dans une première forme de mise en œuvre, la mousse aqueuse selon l'invention consiste en une dispersion de bulles d'air dans une solution aqueuse moussante constituée par deux éléments que sont :
- un agent tensioactif organique moussant notamment tel que précédemment défini ou un mélange d'agents tensioactifs organiques moussants notamment tels que précédemment définis, et
- de l'eau, ladite mousse présentant une fraction liquide inférieure à 15% en volume i.e. un foisonnement supérieur à 6,67.
Dans une seconde forme de mise en œuvre, la mousse aqueuse selon l'invention consiste en une dispersion de bulles d'air dans une solution aqueuse moussante constituée par trois éléments que sont :
- un agent tensioactif organique moussant notamment tel que précédemment défini ou un mélange d'agents tensioactifs organiques moussants notamment tels que précédemment définis,
- un ingrédient actif notamment tel que précédemment défini ou un mélange d'ingrédients actifs notamment tels que précédemment définis, et
- de l'eau, ladite mousse présentant une fraction liquide inférieure à 15% en volume i.e. un foisonnement supérieur à 6,67.
De par sa composition, la mousse aqueuse particulière selon la présente invention se distingue clairement des mousses décrites dans les demandes internationales WO 2004/008463 [5] et WO 2016/202879 [6] par l'absence d'agent organique, gélifiant ou viscosant.
Tout ce qui a été précédemment décrit sur les agents tensioactifs organiques moussants, sur les ingrédients actifs et sur leurs quantités respectives ainsi que sur le foisonnement dans le cadre de la mousse aqueuse mise en œuvre dans le procédé d'irrigation selon l'invention s'applique également à la mousse aqueuse selon l'invention.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture des exemples ci-après donnés à titre illustratif et non limitatif et faisant référence aux figures annexées.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La Figure 1 présente une schématisation du montage pour l'étude de l'infiltration dans le tas de la solution de drainage provenant d'un batch de mousse.
La Figure 2 présente l'influence dans le temps de la hauteur de mousse sur l'écoulement.
La Figure 3 présente un essai en batchs successifs avec une mousse à fraction liquide de 5% et de hauteur de 5 cm (4 batchs) et de 10 cm (1 batch) en colonne.
La Figure 4 présente la variation du volume de perméat dans le temps avec 10 cm de minerai et des mousses à fraction liquide de 10% et de hauteur de 10 à 30 cm.
La Figure 5 présente la comparaison du rendement d'extraction de l'uranium pour des essais mousses (colonnes Cl à C5) conformes au procédé selon l'invention et des essais en goutte à goutte (colonnes C-l et C-2) selon l'art antérieur avec Cl : Glucopon 2 g/L, 5 batchs de 30 cm de mousse et 2 batchs de 60 cm ; C2 : Glucopon 10 g/L, 5 batchs de 30 cm de mousse et 2 batchs de 60 cm ; C3 : Glucopon 10 g/L, 4 batchs de 10 cm ; C4 : Glucopon 10 g/L, 9 batchs de 5 cm ; C5 : Glucopon 10 g/L, 2 batchs de 10 cm et 2 batchs de 5 cm ; C-l et C-2 : irrigation classique en goutte à goutte avec géotextile répartiteur sur le tas.
La Figure 6 présente le recouvrement partiel du tas de sable NE 34 par de la mousse par un point d'éjection de diamètre interne de 8 mm.
La Figure 7 présente le recouvrement, sur minerai réel, de la mousse via une éjection par tuyau affleurant au contact du tas.
La Figure 8 présente le recouvrement du tas par de la mousse éjectée en 4 points de la surface du tas de sable distants de 50 cm.
La Figure 9 présente l'évolution du flux en fonction du temps pour un essai continu sur 2 h d'injection de mousse sur sable.
La Figure 10 présente une schématisation du gradient en fraction liquide au sein d'un dôme de mousse alimenté en continu au bout de deux heures.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Les exemples ci-après concernent :
- l'irrigation par une mousse sur de faible surface de tas, en colonne de 10 cm de diamètre sur du sable, des modèles de tas de minerai ou sur du minerai réel d'uranium ;
- la lixiviation de l'uranium par ce procédé « mousse » sur minerai réel ; et
- l'irrigation par recouvrement d'un tas de surface plus important : tamis de maçon 45 cm ou dispositif de 2,25 m2.
Dans la partie expérimentale ci-après et dans les figures correspondantes, lorsqu'il est fait référence à une mousse de 5 cm d'épaisseur, il faut comprendre que cette mousse présente une épaisseur légèrement supérieure à 5 cm, c'est-à-dire une épaisseur de l'ordre de 5,2 cm i.e. 5,2 cm ± 0,1 cm.
Exemple 1 : Irrigation par une mousse lixiviante acide d'un tas modèle sable et kaolinite aggloméré en colonne, en batchs discontinus.
La solution moussante lixiviante de l'exemple (solution préférée) comprend du « Glucopon® 215 CS » commercialisé par la société BASF (ci-après Glucopon), stable en milieu acide sulfurique (5 à 10 g/L) et les concentrations en acide et sels de sulfates utilisées sont :
- Acide sulfurique à 10 g/L,
- Sulfate de magnésium MgSO4 à 30 g/L (soit 6 g/l de Mg),
- Sulfate de fer à 55 g/L (soit 20 g/L de Fe), et
- Sulfate d'aluminium à 190 g/L (soit 15 g/L d'AI)
Un volume de mousse acide lixiviante donné contenant des bulles d'air (batch de mousse d'une hauteur donnée 5 à 60 cm) est généré à partir de cette solution par un générateur statique à billes qui permet de contrôler la fraction liquide de la mousse (5 à 10% le plus souvent, soit 90 à 95% d'air).
Le volume de mousse est déposé directement sur 12 cm d'un tas modèle (mélange sable et kaolinite) pré-aggloméré dans de l'acide sulfurique dans un rapport liquide/solide de 8% en volume, contenu dans une colonne en verre de 10 cm de diamètre (soit 7,8 x 10’ 3 m2). Les essais montrent que la mousse déposée par un tuyau d'alimentation directement sur le tas « s'appuie », sous l'effet de son propre poids, sur le tas et le mouille de manière homogène.
Le montage expérimental schématisé à la Figure 1 permet de mesurer, grâce à une balance, la masse de solution qui traverse le tas en fonction du temps, afin de calculer le flux de perméation à chaque instant due à l'irrigation par la mousse (courbes dérivées).
Les essais de batchs de mousse de hauteur et fraction liquide variables, effectués sur un tas modèle de sable et kaolinite aggloméré en colonne ont permis de mesurer le flux maximum obtenu lors d'un batch de mousse et le flux moyen obtenu lors de batchs successifs.
A. Exemple de flux maximum.
Le flux de perméation induit par le batch de mousse augmente avec le temps, passe par un maximum (pente au point d'inflexion des courbes Figure 2).
Une fraction en liquide faible (i.e. 5%) avec des batchs de mousse de hauteur soit de 5 ± 2 cm, soit de 10 ± 2 cm permet, par exemple, d'obtenir des flux maximaux de l'ordre de 19 ± 8 L/h/m2 et de 29 ± 6 L/h/m2. Ces flux maximums correspondent au maximum de chacune des pentes de la Figure 3.
Aux erreurs expérimentales près, la mousse de hauteur double génère une pression hydraulique à l'interface doublée qui double le flux de perméation (loi de Darcy). Une mousse de Glucopon de hauteur de 5 cm et 5% en liquide permet d'obtenir les flux maximaux les plus faibles. D'autres essais (non fournis ici) montrent aussi la proportionnalité du flux de perméation avec la fraction liquide de la mousse.
B. Exemples de flux moyens.
Trois batchs successifs de 5 à 10 cm de mousse à 5% en fraction liquide ont été réalisés sur plusieurs heures en conditions de lixiviation sur tas aggloméré, après un premier batch de 30 cm de hauteur de mousse appelé « batch de saturation » qui permet de saturer complètement le tas et d'obtenir un tas percolant (hauteur de 30 cm pour apporter assez de liquide en un batch).
Le graphique de la Figure 3 présente une succession de quatre batchs de 5 cm et d'un batch de 10 cm. Les flux moyens sont calculés sur une durée moyenne de 45 min, pour chacun des 5 batchs, qui représente le temps où la mousse reste stable.
On remarque d'abord un comportement des batchs similaire au cours du temps lorsqu'ils se succèdent sur le même tas ; autour des 20 L/(h.m2) pour le flux maximal sans apparition de flaque. Le flux moyen de perméation obtenu en semi-continu est de 4,4 L/(h.m2) sur trois fois 45 min pour 3 batchs de mousse de hauteur de 5 cm et de fraction liquide à 5%. Ces flux moyens de perméation sont compatibles avec les flux industriels obtenus en goutte à goutte de l'ordre de 5 L/(h.m2).
Exemple 2 : Lixiviation de minerai réel d'uranium en procédé colonne (effet de la teneur en tensioactif et de la hauteur de mousse).
Une campagne d'essais avec les mousses de lixiviation a été effectuée sur un minerai d'uranium (500 ppm U) aggloméré. Cinq colonnes de lixiviation de diamètre 10 cm contiennent environ 1 kg de minerai chacune, soit 12 cm de hauteur. La solution moussante lixiviante comprend du Glucopon stable en milieu acide sulfurique (2 ou
10 g/L) et les concentrations en acide et sels de sulfates utilisées sont :
- Acide sulfurique à 10 g/L ;
- Sulfate de magnésium MgSO4 à 30 g/L (6 g/l de Mg)
- Sulfate de fer à 55 g/L (20 g/L de Fe),
- Sulfate d'aluminium à 190 g/L (15 g/L d'AI).
Les mesures de concentration en uranium dans les perméats ont été effectuées par fluorescence X et par spectroscopie d'émission atomique à plasma à couplage inductif ou ICP/AES (pour « Inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy »).
Le protocole utilisé est le suivant : en amont de l'essai d'irrigation, le minerai est pré-aggloméré par une solution d'acide sulfurique 3M dans un rapport liquide/solide de 8% (minerai non saturé) puis introduit dans la colonne. La mousse est alors générée directement en surface du tas à l'aide d'un générateur de mousse à l'air par tube à billes de 2-2,3 mm (débit de 1 à 2 L/min) connecté au réseau d'air comprimé. Cette méthode permet de contrôler la fraction liquide (5 à 10%) et la hauteur (5 à 60 cm) de la mousse en surface du tas.
La lixiviation par couche de mousse directement déposée sur le tas d'uranium est effectuée de façon discontinue en remplaçant, toutes les 45 à 60 min, la couche de mousse d'une hauteur donnée précédente et ayant drainé par une couche de mousse fraîche.
Pour plusieurs expériences effectuées par exemple à 10 g/l de Glucopon et une mousse de foisonnement F fixé et égal à 10 (soit 10% de fraction liquide, le foisonnement étant égal à l'inverse de la fraction liquide volumique) avec des hauteurs variant de 10 à 30 cm et sur un tas de minerai réel de 12 ± 2 cm d'épaisseur (environ 1,5 kg de minerai) ont permis d'évaluer le flux de perméation d'un procédé selon l'invention (Figure 4).
Les flux moyens calculés sur une heure par batch sont dans la gamme de 7 à 28 L/(h.m2) et les flux maximums varient entre 33 et 90 L/(h.m2).
Une diminution de la concentration à 2 g/L de Glucopon a pu aussi être effectuée en vue de diminuer le coût du procédé associé à l'utilisation du tensioactif. Le comportement de la mousse à 2 g/L en Glucopon est similaire à celui de la mousse à 10 g/L avec un flux moyen de 31 L/(h.m2) et un flux maximum de 86 L/(h.m2).
Enfin, des essais de diminution du flux de perméation ont été réalisés avec une hauteur de mousse plus faible (5 cm) et un foisonnement plus élevé de 20. Ces conditions ont permis d'obtenir de manière très satisfaisante un flux moyen de 4,3 L/(h.m2) et un flux maximal de 9-12 L/(h.m2). Ces résultats sont tout à fait comparables aux flux de perméation obtenus industriellement en goutte à goutte (4 à 6 L/(h.m2).
Lixiviation de l'uranium
Le rendement de lixiviation de l'uranium par la mousse à 10% de fraction liquide a notamment été mesuré pour les 2 concentrations en tensioactif (2 et 10 g/L) après 5 batchs de mousse de hauteur 30 cm et deux batchs de hauteur 60 cm (colonne 1 et 2 respectivement) permettant d'atteindre une quantité de liquide par rapport au minerai supérieure à 1 (Figure 5).
Les rendements d'extraction de l'uranium en mousse sont supérieurs à 50% pour un apport de liquide supérieur à la quantité de solide initiale (L/S >1) (Figure 5), et peuvent même atteindre 65% pour la mousse à 10 g/L en tensioactif.
Ces 2 rendements sont comparés aux rendements obtenus par goutte à goutte de type industriel sur le même minerai qui ne dépassent pas 30% (irrigation classique sur C-l et C-2).
Ces résultats montrent l'intérêt du procédé selon l'invention: la mousse extrait l'uranium rapidement sur les premiers centimètres du tas (10 à 14 cm) grâce à une irrigation homogène du tas sur les premiers centimètres.
Exemple 3 : Recouyrement d'une mousse sur tas de sable par un tuyau d'éjection vertical.
Des essais de dépôt/recouvrement d'une mousse acide lixiviante au Glucopon et à 10% de fraction liquide ont été effectués sur un tas de sable.
Trois kilogrammes de sable NE 34 sont déposés sur un papier absorbant au fond d'un tamis de maçon de diamètre 45 cm afin de constituer un tas de 0,16 m2 sur une épaisseur de 3-4 cm. Une mousse Glucopon neutre à 10% en fraction liquide est déposée Tl par l'intermédiaire d'un tuyau souple de 8 mm de diamètre interne fixé au-dessus du centre du tamis à une hauteur de 10 cm (Figure 6).
Le débit de génération de mousse est de 2 L/min pendant 2 min et permet de générer 4 litres de mousse qui s'écoulent et recouvrent progressivement le tas, sans toucher les bords du tamis. Au bout de 2 min, le disque final de mousse fait 20 cm de rayon et la mousse ne prend donc pas appui sur les bords du tamis. L'épaisseur moyenne de mousse déposée est d'environ 6 ± 1 cm. Ce résultat montre la possibilité de recouvrir facilement le tas avec une épaisseur de mousse de 5 cm.
Exemple 4 : Recouyrement d'une mousse sur minerai réel par éjection par un tuyau affleurant au contact du tas.
La Figure 7 illustre l'apport de la mousse acide sulfatée de l'exemple 2 à foisonnement 10 et une épaisseur de 5 cm sur un tas de minerai d'uranium réel de diamètre 40 cm par l'intermédiaire d'un tuyau affleurant horizontal au contact du tas.
Le recouvrement forme un disque de mousse dont le rayon croit avec le temps à une vitesse d'environ 7 cm/minute. La couche de mousse cicatrise facilement à la surface pour éliminer les creux ou éventuelles poches d'air.
Exemple 5 : Recouyrement d'une mousse sur surface d'un tas de surface supérieure à 2 m2.
Une mousse neutre (Glucopon 10 g/L) à fraction liquide de 10% est mise en œuvre sur une surface de 1,5 x 1,5 m2 de tas de sable blanc de granulométrie inférieure à 2 mm. Les expériences sont effectuées dans un bac spécifique en acier inoxydable avec un cadre et une grille soutenant le tas de sable (5 à 10 cm)
La mousse est éjectée du générateur sur le tas en 4 points distants de 50 cm (Figure 8, espacement représentatif des canalisations pour le goutte à goutte industriel).
Avec l'éjection continue de la mousse, les quatre dômes de mousses formés finissent par recouvrir totalement la surface de 2 m2 avec une couche de mousse de 5 à 15 cm selon les conditions de débit et de fraction liquide de la mousse. Les tests en alimentation continu de mousse sont réalisés avec un débit d'éjection de 1 L/min par point d'alimentation afin de diminuer la hauteur moyenne de la mousse à
3,5% en fraction liquide (Figure 9).
Au bout d'une heure, le flux maximal atteint un palier et les dimensions de la mousse n'évoluent presque plus. Le flux de 8 L/(h.m2) est ici calculé avec la surface totale visuelle du dôme. Le dôme final mesure environ 120 cm résultant de la jonction de 4 dômes de 60 cm de diamètre avec une hauteur maximale moyenne de 25 cm par mesure géométrique simple. En réalité, le dôme est constitué d'une couche de mousse la plus humide en surface du tas puis un gradient en fraction liquide sur l'épaisseur de la couche où la mousse la plus sèche se trouve en périphérie (Figure 10).
En condition dynamique, les dimensions réelles du mouillage du dôme final sont obtenues en détruisant la mousse sèche en surface du dôme par air comprimé. Le « cœur mouillé » lui reste stable sous flux d'air. Les paramètres de la mousse stabilisée sont une hauteur moyenne de mousse fraîche autour des 10 cm avec un diamètre de mouillage de 45 cm avec une injection de 1 L/min par injecteur. Dans ces conditions, le flux maximal stabilisé passe de 8 L/(h.m2) à 14 L/(h.m2). Les essais en alimentation continu (espacement 50 cm) montrent qu'un débit de 2 L/min en mousse à 3,5% de fraction liquide permet un recouvrement total avec un mouillage le plus complet de la surface, avec un flux de 10 L/(h.m2). Des ajustements de la fraction liquide, du débit d'injection et de la disposition des injecteurs permettent ainsi de gérer à la fois le recouvrement et la hauteur de mousse en surface du tas ainsi que le flux de perméation en sortie du tas.
Références bibliographiques
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[2] Brevet US 4,080,419 au nom de The United States of America as represented by the Secretary of the Interior, publié le 21 mars 1978.
[3] Brevet US 6,099,615 au nom de Golden West Industries, publié le 8 août 2000. [4] Demande de brevet US 2013/045052 au nom de Golder Associates Inc., publiée le 21 février 2013.
[5] Demande internationale WO 2004/008463 aux noms du CEA et de la COGEMA, publiée le 22 janvier 2004.
[6] Demande internationale WO 2016/202879 au nom du CEA, publiée le 22 décembre 2016.
[7] « A quantitative kinetic theory of emulsion type, I. Physical chemistry of the emulsifying agent" Gas/Liquid and Liquid/Liquid Interface. Proceedings of the International Congress of Surface Activity (1957): 426-438.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour irriguer un substrat poreux comprenant les étapes consistant à :
- préparer une mousse consistant en une dispersion de bulles d'air dans une solution aqueuse moussante, ladite mousse comprenant une fraction liquide inférieure ou égale à 15% en volume,
- répandre, sur la surface du substrat poreux, une couche de la mousse ainsi préparée, l'épaisseur de la couche étant supérieure à 5 cm, puis
- maintenir l'ensemble pendant un temps suffisant pour qu'au moins une partie du liquide contenu dans la mousse s'infiltre dans le substrat poreux.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit substrat poreux est choisi dans le groupe constitué par de la terre comme une terre nue pour activité agricole, une terre agricole cultivée, un espace vert, un stade ou terrain pour activité sportive ou un jardin horticole ; du sable ; des formations rocheuses géologiques brisées ou fracturées ; du minerai ; des concentrés de minerai ; du charbon ; des résidus miniers ; des déchets miniers ; des scories ; des déchets industriels, métallurgiques et électroniques ; des produits contenant des métaux stratégiques issus du recyclage des batteries au lithium et un de leurs mélanges.
3. Procédé d'irrigation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite mousse aqueuse présente une fraction liquide comprise entre 5% et 15% en volume.
4. Procédé d'irrigation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'application de la mousse aqueuse est répétée, moyennant quoi la mousse est renouvelée par batchs en discontinu ou en continu à la surface du substrat poreux.
5. Procédé d'irrigation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite solution aqueuse moussante comprend au moins un agent tensioactif organique moussant.
6. Procédé d'irrigation selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit au moins un agent tensioactif organique moussant est au moins un agent tensioactif organique moussant non ionique.
7 Procédé d'irrigation selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit au moins un agent tensioactif organique moussant est choisi dans le groupe constitué par les alkyl polyglucosides, les alcools gras éthoxylés et leurs mélanges.
8. Procédé d'irrigation selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ledit au moins un agent tensioactif organique moussant est présent, par litre de solution, en une quantité comprise entre 0,1 et 10 g, notamment entre 1 et 9 g, en particulier, entre 2 et 8 g et, plus particulièrement, entre 3 et 7 g.
9. Procédé d'irrigation selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que ladite solution aqueuse moussante comprend, en outre, au moins un agent organique, gélifiant ou viscosant.
10. Procédé d'irrigation selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que ladite solution aqueuse moussante comprend, en outre, au moins un ingrédient actif.
11. Procédé d'irrigation selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit au moins un ingrédient actif est choisi dans le groupe constitué par la thiourée, un thiosulfate, un cyanure tel que du cyanure de sodium, un bicarbonate tel que du bicarbonate de sodium, un oxydant tel que du chlore et un acide tel que l'acide sulfurique éventuellement associé à des sels de sulfate.
12. Procédé d'irrigation selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit au moins un ingrédient actif est choisi dans le groupe constitué par les engrais, les fertilisants, les inhibiteurs d'uréase et de nitrification, les insecticides, les répulsifs, les herbicides, les fongicides, les bactéricides, les sporicides, les algicides, les inhibiteurs de germination et les chélatants/complexants.
13. Procédé pour récupérer au moins un élément d'intérêt contenu dans un substrat poreux se présentant sous forme d'un tas, ledit procédé comprenant :
- l'irrigation du substrat poreux selon un procédé tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 11, et
- la récupération du flux de perméation en sortie du tas et son traitement afin de récupérer ledit au moins un élément d'intérêt.
14. Procédé de récupération selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit au moins un élément d'intérêt est choisi dans le groupe constitué par l'or, l'argent, l'uranium, le platine, le palladium, le lithium, le nickel, le cobalt, le manganèse, l'aluminium, le zinc, le cuivre, les terres rares, le niobium, le tantale, le scandium et le chrome.
15. Mousse aqueuse mise en œuvre dans un procédé tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 8 et 10 à 14, ladite mousse consistant en une dispersion de bulles d'air dans une solution aqueuse moussante constituée par :
- un agent tensioactif organique moussant ou un mélange d'agents tensioactifs organiques moussants,
- éventuellement un ingrédient actif ou un mélange d'ingrédients actifs notamment, et
- de l'eau, ladite mousse présentant une fraction liquide inférieure à 15% en volume.
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