FR3102188A1 - Procédé de lixiviation sélective de zinc - Google Patents
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Abstract
Procédé de lixiviation sélective de zinc L’invention concerne un procédé de lixiviation sélective de zinc métallique comprenant les étapes successives suivantes :a) fourniture d’un mélange de particules solides comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée,b) immersion au moins en partie dudit mélange dans une solution liquide comprenant un acide et des ions métalliques Mn+ dans ladite solution liquide, le couple Mn+/M présentant un potentiel standard d’oxydoréduction supérieur à celui du couple Zn2+/Zn,c) ajout contrôlé d’un oxydant dans ladite solution liquide de manière à maintenir la concentration molaire en ions cuivriques Cu2+ inférieure à 0,5M.
Description
L’objet de la présente divulgation se rapporte à un procédé de lixiviation sélective de zinc métallique compris dans un mélange de particules solides comprenant au moins du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée.
Par zinc métallique et cuivre métallique, au sens de la présente divulgation, on entend du zinc et du cuivre au degré d’oxydation zéro.
Il est connu que le zinc métallique perturbe fortement la mise en œuvre de récupération, par la méthode courante d'électroraffinage en milieu sulfurique, du cuivre métallique présent dans le mélange précité. Éliminer alors le zinc métallique avant de procéder à l’électroraffinage est essentiel. Par exemple, il est possible pour ce faire de procéder à une dissolution acide qui permet d’éliminer le zinc métallique, présent sous forme libre et/ou alliée à l’aluminium (zamak), dans le mélange métallique à traiter. Cependant, il est à noter qu’à la suite de cette dissolution, une part importante de zinc qui n’a pas réagi reste dans le mélange; il s’agit du zinc allié au cuivre sous forme de laiton (on dit alors que le zinc est laitonné), qui va toujours fortement impacter l’efficacité de l’étape d’électroraffinage du cuivre métallique. Une étape spécifique supplémentaire doit donc être mise en œuvre pour éliminer spécifiquement et sélectivement le zinc laitonné.
Actuellement, pour extraire sélectivement du zinc compris dans un mélange de particules solides comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, par exemple dans un alliage comprenant du cuivre et du zinc, typiquement un alliage de laiton, on utilise soit des procédés pyrométallurgiques, soit des procédés hydrométallurgiques. Par exemple, on introduit actuellement l’alliage de laiton dans un four pyrométallurgique classique, soit pour faire un nouvel alliage de laiton, soit pour sublimer le zinc métallique dans les fumées, puis on récupère le cuivre métallique présentant alors une pureté élevée. Les procédés hydrométallurgiques, utilisant notamment de l’acide sulfurique, mènent à la dissolution complète du cuivre et du zinc pour ce type d’alliage, avant de réaliser une étape de récupération sélective du cuivre dissout, par exemple par cémentation avec de la poudre de zinc.
Toutefois, de tels procédés présentent des inconvénients comme :
- une consommation énergétique importante dans les procédés pyrométallurgiques,
- une consommation importante de réactifs dans les procédés hydrométallurgiques, notamment lorsque le zinc ne représente qu’une faible proportion du mélange de particules solides composées majoritairement de cuivre,
- une consommation de zinc liée à la quantité de cuivre à cémenter dans une solution dans laquelle sont dissous le zinc et le cuivre, ou encore
- le fait que le cuivre récupéré sous forme de poudre ou fines particules solides après cémentation est pollué par du zinc, ce qui nécessite une étape de fusion puis d’électro-raffinage supplémentaire pour améliorer sa pureté.
- une consommation énergétique importante dans les procédés pyrométallurgiques,
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- le fait que le cuivre récupéré sous forme de poudre ou fines particules solides après cémentation est pollué par du zinc, ce qui nécessite une étape de fusion puis d’électro-raffinage supplémentaire pour améliorer sa pureté.
Il existe donc un besoin de fournir un procédé palliant les inconvénients précités et permettant d’éliminer sélectivement le zinc compris initialement dans un mélange de particules solides comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée.
Pour résoudre un ou plusieurs des inconvénients cités précédemment, l’objet de la présente divulgation porte sur un procédé de lixiviation sélective de zinc métallique comprenant les étapes successives suivantes :
a) fourniture d’un mélange de particules solides comprenant au moins du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée,
b) immersion au moins en partie du mélange dans une solution liquide comprenant un acide (ions H+) et, de préférence, des ions métalliques Mn+dans ladite solution liquide, le couple Mn+/M présentant un potentiel standard d’oxydoréduction supérieur à celui du couple Zn2+/Zn,
c) ajout contrôlé d’un oxydant dans la solution liquide de manière à maintenir la concentration molaire en ions cuivriques Cu2+inférieure à 0,5M.
a) fourniture d’un mélange de particules solides comprenant au moins du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée,
b) immersion au moins en partie du mélange dans une solution liquide comprenant un acide (ions H+) et, de préférence, des ions métalliques Mn+dans ladite solution liquide, le couple Mn+/M présentant un potentiel standard d’oxydoréduction supérieur à celui du couple Zn2+/Zn,
c) ajout contrôlé d’un oxydant dans la solution liquide de manière à maintenir la concentration molaire en ions cuivriques Cu2+inférieure à 0,5M.
Par particules solides, on entend, au sens de la présente divulgation, des objets solides pouvant présenter, comme plus petite dimension, une dimension de l’ordre du millimètre ou inférieure au millimètre. Il est à noter que dans le cas où les objets solides sont des objets tubulaires, la plus petite dimension est considérée comme étant l’épaisseur de parois et non le diamètre. Il est à noter que par ailleurs, le mélange de particules solides peut comprendre en outre des particules inertes.
Par particules inertes, au sens de la présente divulgation, on entend des particules présentes dans le mélange de particules solides et qui ne sont pas transformées lors de la mise en œuvre du procédé de lixiviation selon l’invention. Par exemple, comme particules inertes, on peut avoir des particules en acier inoxydable, en titane, en zirconium, en métaux précieux, en minéraux inertes (tels que les silicates, les oxydes de titane, autres oxydes métalliques), en organiques inertes (tels que les plastiques en polypropylène PP, polyéthylène PE, polychlorure de vinyle PVC).
Par ajout contrôlé, on entend, au sens de la présente divulgation, un ajout en continu ou un ajout intermittent.
Par ions métalliques Mn+, on entend, au sens de la présente divulgation, des ions issus d’un métal avec n égal à 1, 2, 3 ou plus, de préférence n égal à 2 ou 3.
Le procédé selon la présente divulgation permet entre autre :
- de réduire la consommation de réactifs, notamment d’acide et de zinc métallique, par rapport aux procédés hydrométallurgiques actuellement utilisés,
- de réduire la consommation d’énergie par rapport aux procédés pyrométallurgiques actuellement utilisés,
- de garder le cuivre sous forme métallique,
- de ne pas former d’oxyde d’azote lié à l’utilisation d’acide nitrique comme c’est le cas, par exemple, dans certains procédés hydrométallurgiques actuellement connus.
- de réduire la consommation de réactifs, notamment d’acide et de zinc métallique, par rapport aux procédés hydrométallurgiques actuellement utilisés,
- de réduire la consommation d’énergie par rapport aux procédés pyrométallurgiques actuellement utilisés,
- de garder le cuivre sous forme métallique,
- de ne pas former d’oxyde d’azote lié à l’utilisation d’acide nitrique comme c’est le cas, par exemple, dans certains procédés hydrométallurgiques actuellement connus.
Le procédé selon la présente divulgation s’appuie sur deux mécanismes réactionnels : l’oxydation du zinc métallique en ions Zn2+par les ions métalliques Mn+et la régénération des ions métalliques Mn+par oxydation contrôlée en milieu acide oxydant.
En particulier, le premier mécanisme réactionnel est lié à l’oxydation du zinc métallique Zn0avec les ions métalliques Mn+, à savoir la réaction suivante :
x Zn0+ 2 Mn+→ x Zn2++ 2 M(n-x)+ avec x entier inférieur ou égal à n.
x Zn0+ 2 Mn+→ x Zn2++ 2 M(n-x)+ avec x entier inférieur ou égal à n.
Pour compenser la consommation en Mn+liée au premier mécanisme réactionnel, le deuxième mécanisme qui a lieu est celui lié à l’oxydation des ions métalliques M(n-x)+selon la réaction suivante :
2 M(n-x)++ 2x H++ x/2 O2→ 2 Mn++ x H2O.
2 M(n-x)++ 2x H++ x/2 O2→ 2 Mn++ x H2O.
Les deux mécanismes réactionnels cités ci-avant permettent en particulier d’éliminer sélectivement le zinc métallique suite à son oxydation par les ions métalliques Mn+, cette oxydation ayant lieu suite à la diffusion des ions Mn+au sein des particules solides métalliques. Ce mécanisme témoigne d'une cinétique rapide lors des premières minutes de réaction lorsque le zinc métallique est facilement accessible en surface des particules solides métalliques. Le reste de la réaction nécessite la diffusion des ions Mn+au sein des particules pour également s’attaquer au zinc métallique en profondeur et présente donc des cinétiques plus faibles.
L’ajout contrôlé de l’oxydant dans la solution liquide permet de maintenir constante la concentration en ions métalliques Mn+pour entretenir la réaction d’oxydation du zinc métallique. Si l’oxydant est introduit en défaut, alors la quantité d’ions Mn+va diminuer et la réaction d’oxydation du zinc sera ralentie voire arrêtée. Si l’oxydant est introduit en excès, alors non seulement les ions Mn+seront oxydés, mais le cuivre métallique présent dans les particules solides de zinc et de cuivre métalliques sous forme alliée sera aussi en partie oxydé, ce qui se traduira par une augmentation de la concentration en ions cuivriques dans la solution. Ainsi, en contrôlant l’ajout d’oxydant, il est possible d’enrichir la solution liquide en ions Zn2+, sans enrichir la solution en ions Cu2+. Le suivi de la concentration en ions Cu2+permet donc de s’assurer que l’oxydant est bien utilisé pour la régénération des ions Mn+et non pour l’oxydation incontrôlée du cuivre métallique présent dans l’alliage et qui donne lieu à une libération importante d’ions Cu2+. L’ajout de cet oxydant peut être réalisé, par exemple, par l’ajout de peroxyde d’hydrogène (H2O2) directement dans la solution, et/ou par bullage d’un gaz contenant de 20 à 100% de dioxygène. La quantité de dioxygène introduite lors de l’utilisation de peroxyde d’hydrogène est donnée par l’équation de dismutation du peroxyde d’hydrogène (H2O2) en milieu acide H2O22+ H2O. La quantité de dioxygène à introduire dans la solution liquide varie selon les oxydants utilisés de 0.1 à 20 molO2/h.kgZn allié.
Il est à noter qu’en fin de réaction, lorsque la mise en œuvre de l’étape d’ajout contrôlé de l’oxydant est arrêtée, cela entraîne l'arrêt de la génération d’ions métalliques Mn+, et donc l’appauvrissement d’ions métalliques Mn+dans la solution liquide s’il reste encore du zinc métallique allié dans le mélange de particules solides.
Il est à noter que la fin des deux mécanismes réactionnels peut être observée lorsqu’il y a une augmentation brusque de la concentration en ions cuivriques dans ladite solution liquide. En effet, si le maximum de zinc a été récupéré et qu’il n’est plus accessible, alors les ions Mn+ne seront plus réduits par l’oxydation du zinc, donc l’oxydant ajouté en solution commencera à oxyder le cuivre métallique présent dans les particules solides de zinc et de cuivre métalliques sous forme alliée (alliage laitonné par exemple) et la concentration en ions cuivriques dans la solution liquide augmentera brusquement.
Une fois les deux mécanismes finis et après avoir arrêté la réalisation de l’étape c) d’ajout de l’oxydant, les particules solides dézinguées sont retirées de la solution liquide. Il est à noter que cette solution liquide peut être utilisée pour lixivier le zinc compris dans un autre mélange de particules solides, jusqu'à saturation de la solution en ions zinc.
De préférence, les ions métalliques Mn+sont soit introduits initialement dans la solution liquide, soit générésin situpar action combinée de l’acide et de l’oxydant sur le mélange de particules solides. Ainsi, les ions métalliques Mn+peuvent être formésab initio.
De préférence, les particules solides comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée peuvent être des particules solides de laiton. Par exemple, les particules de laiton peuvent présenter environ 70% de cuivre et 30% de zinc.
Cependant, les particules solides comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée peuvent être soit exclusivement constituées de zinc et cuivre métalliques alliés, soit être constituées de zinc métallique allié au cuivre et au moins d’un autre métal ou alliage métallique.
De préférence, l’oxydant peut être ajouté, lors de l’étape c), de manière à maintenir la concentration molaire en ions métalliques Mn+dans ladite solution liquide entre 0,2 et 0,5M.
De préférence, l’oxydant peut être choisi parmi l’air, O2, O3, H2O2, et leurs mélanges.
De préférence, les ions métalliques Mn+peuvent être choisis parmi Fe2+, Fe3+, Ni2+ou Cu2+ou leurs mélanges.
De préférence, les ions métalliques Mn+peuvent être des ions Cu2+dont la concentration molaire initiale dans la solution liquide peut être comprise entre 0,1 et 0,7M.
De préférence, l’acide peut être choisi parmi l’acide sulfurique, l’acide sulfamique ou l’acide méthanesulfonique, et leurs mélanges.
De préférence, l’acide peut être de l’acide sulfurique dont la concentration dans la solution liquide peut être comprise entre 15 et 300 g/L.
De préférence, la solution liquide peut comprendre en outre des ions chlorures. Ces ions chlorures permettent d’accélérer la cinétique des deux mécanismes réactionnels en favorisant l’action corrosive de la solution liquide. Par exemple, les ions chlorures peuvent être apportés par l’acide chlorhydrique, ou par un sel métallique tel que le chlorure de sodium, le chlorure de potassium ou encore le chlorure de lithium, le chlorure de rubidium, le chlorure de manganèse, le chlorure de calcium, le chlorure de cuivre, le chlorure de zinc, le chlorure de nickel. Les ions chlorures sont introduits dans la solution liquide sous une forme qui peut se dissoudre en veillant à ne pas introduire de polluants et/ou de phases qui précipiteraient avec d’éventuels ions sulfates.
De préférence, la concentration en ions chlorures dans la solution liquide peut être inférieure ou égale à 1 g/L.
De préférence, la concentration en ions chlorures dans la solution liquide peut être comprise entre 5 mg/L et 100 mg/L.
De préférence, le procédé peut comprendre en outre une étape consistant à mesurer, en fonction du temps, la concentration en zinc de la solution liquide.
De préférence, la température de la solution liquide peut être comprise entre 50 et 110°C et de préférence entre 75 et 95°C, de manière à accroître le facteur cinétique des deux mécanismes réactionnels.
De préférence, le procédé peut comprendre en outre une étape de réduction physique des particules solides de manière à diminuer au moins leur plus petite dimension préalablement à l’étape a) de fourniture du mélange de particules solides. L’étape de réduction physique peut, par exemple, consister en un broyage ou en un écrasement à l’aide d’une presse, d’un marteau ou d’un pilon (ou tout autre moyen connu de l'homme de l'art).
De préférence, les particules solides fournies à l’étape a) de fourniture peuvent présenter, comme plus petite dimension, une dimension inférieure ou égale à 3 mm.
Il est à noter par ailleurs, que les particules solides immergées dans la solution liquide peuvent être agitées en permanence ou par intermittence de sorte à engager l’attrition des particules solides entre elles pour favoriser l’accès au zinc à lixivier par la solution liquide et ainsi empêcher la formation d’une couche de cuivre à la surface des particules solides.
D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description ci-après, fournie à titre indicatif et nullement limitatif.
EXEMPLES
Produits
▪les sels métalliques
◦ sulfate de cuivre (II),
◦ sulfate de nickel (II),
◦ sulfate de fer (III),
▪les acides
◦ acide sulfurique (H2SO4),
◦ acide sulfamique (HOSO2NH2),
◦ acide méthanesulfonique (CH3SO3H),
▪les oxydants
◦ air,
◦ dioxygène (O2),
◦ peroxyde d’hydrogène (H2O2).
▪les sels métalliques
◦ sulfate de cuivre (II),
◦ sulfate de nickel (II),
◦ sulfate de fer (III),
▪les acides
◦ acide sulfurique (H2SO4),
◦ acide sulfamique (HOSO2NH2),
◦ acide méthanesulfonique (CH3SO3H),
▪les oxydants
◦ air,
◦ dioxygène (O2),
◦ peroxyde d’hydrogène (H2O2).
Tests
▪analyses de la solution après la mise en œuvre du procédé de lixiviation selon l’invention
▪analyses de la solution après la mise en œuvre du procédé de lixiviation selon l’invention
Les ions métalliques en solution ont été analysés soit par microméthode spectrophotométrique (kit Lange zinc LCK 360, cuivre LCK329) soit par spectroscopie de fluorescence des rayons X (XRF). Ces analyses ont été effectuées sur des échantillons des onze solutions liquides objet des exemples selon l’invention ci-dessous.
Matériels utilisés:
▪un ballon en verre rainuré avec releveurs,
▪un évaporateur rotatif commercialisé par la société Heidolf,
▪un bain thermostaté,
▪une pompe.
▪un ballon en verre rainuré avec releveurs,
▪un évaporateur rotatif commercialisé par la société Heidolf,
▪un bain thermostaté,
▪une pompe.
EXEMPLE 1 : Procédé de lixiviation selon l’invention à l’aide d’une première solution liquide S1.
- En premier lieu, on élabore une première solution liquide S1 contenant de l’acide sulfurique à une concentration environ égale à 135 g/L (ou 1.35M), du sulfate de cuivre à une concentration environ égale à 45 g/L en cuivre, et de l’acide chlorhydrique à une concentration environ égale à 40 mg/L en chlorures.
- Ensuite, on introduit cette première solution liquide S1 dans un ballon en verre rainuré avec releveurs d’un évaporateur rotatif.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175 g/kg par rapport au poids total du mélange et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 700g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la première solution liquide S1 (L/S avec L représentant le volume total de la première solution liquide S1 présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2. Il est à noter que les rainures du ballon permettent de relever et donc de brasser correctement le mélange de particules solides présentes dans la première solution liquide S1.
- Ensuite, on immerge une partie au moins du ballon en verre dans un bain d'huile (ou d’eau) sous agitation et réglé à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute de l’air, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 2.6 molO2/h.kgZn alliépendant 6 heures, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à maintenir, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solides, une concentration en ions cuivriques Cu2+constante et environ égale à 25g/L.
- Puis, on analyse la première solution liquide S1 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient 52,5g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à une extraction de 60% en masse de zinc métallique présent dans le mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient pas davantage de cuivre que la quantité présente initialement dans la solution, ce qui indique que le cuivre métallique est resté dans le mélange sous forme de particules solides.
- Ensuite, on introduit cette première solution liquide S1 dans un ballon en verre rainuré avec releveurs d’un évaporateur rotatif.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175 g/kg par rapport au poids total du mélange et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 700g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la première solution liquide S1 (L/S avec L représentant le volume total de la première solution liquide S1 présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2. Il est à noter que les rainures du ballon permettent de relever et donc de brasser correctement le mélange de particules solides présentes dans la première solution liquide S1.
- Ensuite, on immerge une partie au moins du ballon en verre dans un bain d'huile (ou d’eau) sous agitation et réglé à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute de l’air, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 2.6 molO2/h.kgZn alliépendant 6 heures, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à maintenir, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solides, une concentration en ions cuivriques Cu2+constante et environ égale à 25g/L.
- Puis, on analyse la première solution liquide S1 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient 52,5g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à une extraction de 60% en masse de zinc métallique présent dans le mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient pas davantage de cuivre que la quantité présente initialement dans la solution, ce qui indique que le cuivre métallique est resté dans le mélange sous forme de particules solides.
EXEMPLE 2 : Procédé de lixiviation selon l’invention à l’aide d’une deuxième solution liquide S2.
- En premier lieu, on élabore une deuxième solution liquide S2 contenant de l’acide sulfurique à une concentration environ égale à 135 g/L (ou 1.35M), du sulfate de cuivre à une concentration environ égale à 45 g/L en cuivre, et de l’acide chlorhydrique à une concentration environ égale à 100 mg/L en chlorures.
- Ensuite, on introduit cette deuxième solution liquide S2 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175g/kg par rapport au poids total du mélange et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 700g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute du dioxygène pur à 95%, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 9,7 molO2/h.kgZn alliépendant 6,5 heures, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à maintenir, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solide, une concentration en ions cuivriques Cu2+constante et environ égale à 35g/L.
- Puis, on analyse la deuxième solution liquide S2 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 68g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 73% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient pas davantage de cuivre que la quantité présente initialement dans la solution, ce qui indique que le cuivre métallique est resté dans le mélange sous forme de particules solides.
- Ensuite, on introduit cette deuxième solution liquide S2 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175g/kg par rapport au poids total du mélange et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 700g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute du dioxygène pur à 95%, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 9,7 molO2/h.kgZn alliépendant 6,5 heures, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à maintenir, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solide, une concentration en ions cuivriques Cu2+constante et environ égale à 35g/L.
- Puis, on analyse la deuxième solution liquide S2 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 68g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 73% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient pas davantage de cuivre que la quantité présente initialement dans la solution, ce qui indique que le cuivre métallique est resté dans le mélange sous forme de particules solides.
EXEMPLE 3 : Procédé de lixiviation selon l’invention à l’aide d’une troisième solution liquide S3.
- En premier lieu, on élabore une troisième solution liquide S3 contenant de l’acide sulfurique à une concentration environ égale à 170 g/L (ou 1.70M), du sulfate de cuivre à une concentration environ égale à 25 g/L en cuivre, et de l’acide chlorhydrique à une concentration environ égale à 40 mg/L en chlorures.
- Ensuite, on introduit cette troisième solution liquide S3 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 123g/kg par rapport au poids total du mélange, et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 600g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 245 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 305 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que acier inoxydable et aluminium La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 1,33.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute du peroxyde d’hydrogène à 30% en masse, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 1.8 molO2/h.kgZn alliépendant 6 heures, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à maintenir, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solide, une concentration en ions cuivriques Cu2+constante et environ égale à 20 g/L.
Puis, on analyse la troisième solution liquide S3 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 46 g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 65% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient pas davantage de cuivre que la quantité présente initialement dans la solution, ce qui indique que le cuivre métallique est resté dans le mélange sous forme de particules solides.
- Ensuite, on introduit cette troisième solution liquide S3 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 123g/kg par rapport au poids total du mélange, et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 600g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 245 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 305 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que acier inoxydable et aluminium La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 1,33.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute du peroxyde d’hydrogène à 30% en masse, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 1.8 molO2/h.kgZn alliépendant 6 heures, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à maintenir, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solide, une concentration en ions cuivriques Cu2+constante et environ égale à 20 g/L.
Puis, on analyse la troisième solution liquide S3 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 46 g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 65% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient pas davantage de cuivre que la quantité présente initialement dans la solution, ce qui indique que le cuivre métallique est resté dans le mélange sous forme de particules solides.
EXEMPLE 4 : Procédé de lixiviation selon l’invention à l’aide d’une quatrième solution liquide S4.
- En premier lieu, on élabore une quatrième solution liquide S4 contenant de l’acide sulfurique à une concentration environ égale à 150 g/L (ou 1.5M), du sulfate de cuivre à une concentration environ égale à 20 g/L en cuivre, et de l’acide chlorhydrique à une concentration environ égale à 40 mg/L en chlorures.
- Ensuite, on introduit cette quatrième solution liquide S4 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175 g/kg par rapport au poids total du mélange, et le cuivre métallique étant à une concentration environ égale à 700 g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute pendant 5 heures 30 minutes du peroxyde d’hydrogène à 30% en masse, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 2.83 molO2/h.kgZn allié, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à limiter, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solides, la concentration en ions cuivriques Cu2+à une valeur inférieure à environ 10 g/L.
- Puis, on analyse la quatrième solution liquide S4 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 68 g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 65% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient pas davantage de cuivre que la quantité présente initialement dans la solution, ce qui indique que le cuivre métallique est resté dans le mélange sous forme de particules solides.
- Ensuite, on introduit cette quatrième solution liquide S4 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175 g/kg par rapport au poids total du mélange, et le cuivre métallique étant à une concentration environ égale à 700 g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute pendant 5 heures 30 minutes du peroxyde d’hydrogène à 30% en masse, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 2.83 molO2/h.kgZn allié, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à limiter, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solides, la concentration en ions cuivriques Cu2+à une valeur inférieure à environ 10 g/L.
- Puis, on analyse la quatrième solution liquide S4 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 68 g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 65% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient pas davantage de cuivre que la quantité présente initialement dans la solution, ce qui indique que le cuivre métallique est resté dans le mélange sous forme de particules solides.
EXEMPLE 5 : Procédé de lixiviation selon l’invention à l’aide d’une cinquième solution liquide S5.
- En premier lieu, on élabore une cinquième solution liquide S5 contenant de l’acide sulfamique (H3NSO3) à une concentration molaire environ égale à 1,5M, du sulfate de cuivre à une concentration environ égale à 20 g/L en cuivre, et de l’acide chlorhydrique à une concentration environ égale à 40 mg/L chlorures.
- Ensuite, on introduit cette cinquième solution liquide S5 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175 g/kg par rapport au poids total du mélange, et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 700 g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute pendant 4 heures 30 minutes du peroxyde d’hydrogène à 30% en masse, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 3.28 molO2/h.kgZn allié, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à limiter, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solide, la concentration en ions cuivriques Cu2+à une valeur inférieure à environ 5 g/L.
- Puis, on analyse la cinquième solution liquide S5 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 51,2 g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 47% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient pas davantage de cuivre que la quantité présente initialement dans la solution, ce qui indique que le cuivre métallique est resté dans le mélange sous forme de particules solides.
- Ensuite, on introduit cette cinquième solution liquide S5 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175 g/kg par rapport au poids total du mélange, et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 700 g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute pendant 4 heures 30 minutes du peroxyde d’hydrogène à 30% en masse, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 3.28 molO2/h.kgZn allié, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à limiter, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solide, la concentration en ions cuivriques Cu2+à une valeur inférieure à environ 5 g/L.
- Puis, on analyse la cinquième solution liquide S5 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 51,2 g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 47% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient pas davantage de cuivre que la quantité présente initialement dans la solution, ce qui indique que le cuivre métallique est resté dans le mélange sous forme de particules solides.
EXEMPLE 6 : Procédé de lixiviation selon l’invention à l’aide d’une sixième solution liquide S6.
- En premier lieu, on élabore une sixième solution liquide S6 contenant de l’acide méthanesulfonique (MSA) à une concentration molaire environ égale à ou 1,5M, du sulfate de cuivre à une concentration environ égale à 20 g/L en cuivre, et de l’acide chlorhydrique à une concentration environ égale à 40 mg/L en .
- Ensuite, on introduit cette sixième solution liquide S6 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175 g/kg par rapport au poids total du mélange et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 700 g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute pendant 9 heures du peroxyde d’hydrogène à 30% en masse, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 2.83 molO2/h.kgZn allié, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à limiter, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solide, la concentration en ions cuivriques Cu2+à une valeur inférieure à environ 5 g/L.
- Puis, on analyse la sixième solution liquide S6 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 43,9 g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 41% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient pas davantage de cuivre que la quantité présente initialement dans la solution, ce qui indique que le cuivre métallique est resté dans le mélange sous forme de particules solides.
- Ensuite, on introduit cette sixième solution liquide S6 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175 g/kg par rapport au poids total du mélange et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 700 g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute pendant 9 heures du peroxyde d’hydrogène à 30% en masse, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 2.83 molO2/h.kgZn allié, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à limiter, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solide, la concentration en ions cuivriques Cu2+à une valeur inférieure à environ 5 g/L.
- Puis, on analyse la sixième solution liquide S6 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 43,9 g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 41% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient pas davantage de cuivre que la quantité présente initialement dans la solution, ce qui indique que le cuivre métallique est resté dans le mélange sous forme de particules solides.
EXEMPLE 7 : Procédé de lixiviation selon l’invention à l’aide d’une septième solution liquide S7.
- En premier lieu, on élabore une septième solution liquide S7 contenant de l’acide sulfurique à une concentration environ égale à 150 g/L (ou 1.5M), du sulfate de nickel à une concentration environ égale à 20 g/L en nickel, et de l’acide chlorhydrique à une concentration environ égale à 40 mg/L en chlorures.
- Ensuite, on introduit cette septième solution liquide S7 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration environ égale à 175g/kg par rapport au poids total du mélange, et le cuivre métallique étant à une concentration environ égale à 700 g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute pendant 6 heures du peroxyde d’hydrogène à 30% en masse, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 2.45 molO2/h.kgZn allié, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à maintenir, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solides, une concentration en ions Ni2+constante et environ égale à 20g/L et à limiter la concentration en ions cuivriques Cu2+à une valeur inférieure à environ 1g/L.
- Puis, on analyse la septième solution liquide S7 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 45g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 46% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient que 0,9g/L d’ions Cu2+, ce qui indique que seulement 0,4% du cuivre métallique a été dissous en solution.
- Ensuite, on introduit cette septième solution liquide S7 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration environ égale à 175g/kg par rapport au poids total du mélange, et le cuivre métallique étant à une concentration environ égale à 700 g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute pendant 6 heures du peroxyde d’hydrogène à 30% en masse, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 2.45 molO2/h.kgZn allié, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à maintenir, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solides, une concentration en ions Ni2+constante et environ égale à 20g/L et à limiter la concentration en ions cuivriques Cu2+à une valeur inférieure à environ 1g/L.
- Puis, on analyse la septième solution liquide S7 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 45g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 46% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient que 0,9g/L d’ions Cu2+, ce qui indique que seulement 0,4% du cuivre métallique a été dissous en solution.
EXEMPLE 8 : Procédé de lixiviation selon l’invention à l’aide d’une huitième solution liquide S8.
- En premier lieu, on élabore une huitième solution liquide S8 contenant de l’acide sulfurique à une concentration environ égale à 150 g/L (ou 1.5M), du sulfate de fer trivalent (Fe3+) à une concentration environ égale à 20 g/L en fer, et de l’acide chlorhydrique à une concentration environ égale à 40 mg/L en chlorures.
- Ensuite, on introduit cette huitième solution liquide S8 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175 g/kg par rapport au poids total du mélange et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 700 g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute pendant 7 heures du peroxyde d’hydrogène à 30% en masse, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 2.56 molO2/h.kgZn allié, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à maintenir, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solides, une concentration en ions Fe3+constante et environ égale à 17g/L et à limiter la concentration en ions cuivriques à une valeur inférieure à environ 0,6 g/L.
- Puis, on analyse la huitième solution liquide S8 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 45,6g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 35% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient que 0,32g/L d’ions Cu2+, ce qui indique que seulement 0,15% du cuivre métallique a été dissous en solution.
- Ensuite, on introduit cette huitième solution liquide S8 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175 g/kg par rapport au poids total du mélange et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 700 g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute pendant 7 heures du peroxyde d’hydrogène à 30% en masse, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 2.56 molO2/h.kgZn allié, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à maintenir, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solides, une concentration en ions Fe3+constante et environ égale à 17g/L et à limiter la concentration en ions cuivriques à une valeur inférieure à environ 0,6 g/L.
- Puis, on analyse la huitième solution liquide S8 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 45,6g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 35% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient que 0,32g/L d’ions Cu2+, ce qui indique que seulement 0,15% du cuivre métallique a été dissous en solution.
EXEMPLE 9 : Procédé de lixiviation selon l’invention à l’aide d’une neuvième solution liquide S9.
- En premier lieu, on élabore une neuvième solution liquide S9 contenant de l’acide sulfurique à une concentration environ égale à 150 g/L (ou 1.5M), et de l’acide chlorhydrique à une concentration environ égale à 40 mg/Len chlorure.
- Ensuite, on introduit cette neuvième solution liquide S9 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175 g/kg par rapport au poids total du mélange et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 700 g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute pendant 7 heures du peroxyde d’hydrogène à 30% en masse, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 2.22 molO2/h.kgZn allié, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à oxyder le cuivre et maintenir, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solides, une concentration en ions Cu2+constante et environ égale à 0,3 g/L.
- Puis, on analyse la neuvième solution liquide S9 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 46,8g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 41% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient que 0,2g/L d’ions Cu2+, ce qui indique que seulement 0,1% du cuivre métallique a été dissous en solution.
- Ensuite, on introduit cette neuvième solution liquide S9 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175 g/kg par rapport au poids total du mélange et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 700 g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute pendant 7 heures du peroxyde d’hydrogène à 30% en masse, agissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 2.22 molO2/h.kgZn allié, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à oxyder le cuivre et maintenir, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solides, une concentration en ions Cu2+constante et environ égale à 0,3 g/L.
- Puis, on analyse la neuvième solution liquide S9 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 46,8g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 41% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient que 0,2g/L d’ions Cu2+, ce qui indique que seulement 0,1% du cuivre métallique a été dissous en solution.
EXEMPLE 10 : Procédé de lixiviation selon l’invention à l’aide d’une dixième solution liquide S10.
- En premier lieu, on élabore une dixième solution liquide S10 contenant de l’acide sulfurique à une concentration environ égale à 135 g/L (ou 1.35M), du sulfate de cuivre à une concentration environ égale à 45 g/L en cuivre, et de l’acide chlorhydrique à une concentration environ égale à 40 mg/L en chlorures.
- Ensuite, on introduit cette dixième solution liquide S10 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175 g/kg par rapport au poids total du mélange et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 700 g/kg par rapport au poids total . La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute pendant 6 heures de l’airgissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 2.6 molO2/h.kgZn allié, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à limiter, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solides, la concentration en ions cuivriques Cu2+à une valeur inférieure à environ 25 g/L.
- Puis, on analyse la dixième solution liquide S10 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 53g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 63% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient pas davantage de cuivre que la quantité présente initialement dans la solution, ce qui indique que le cuivre métallique est resté dans le mélange sous forme de particules solides.
- Ensuite, on introduit cette dixième solution liquide S10 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175 g/kg par rapport au poids total du mélange et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 700 g/kg par rapport au poids total . La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C.
- Puis, à l’aide d’une pompe, on ajoute pendant 6 heures de l’airgissant comme oxydant, dans la solution liquide avec un débit moyen environ égal à 2.6 molO2/h.kgZn allié, cet ajout étant continu ou discontinu, de manière à limiter, dans la solution liquide comprenant le mélange de particules solides, la concentration en ions cuivriques Cu2+à une valeur inférieure à environ 25 g/L.
- Puis, on analyse la dixième solution liquide S10 ainsi obtenue. On observe qu’elle contient environ 53g/L d’ions Zn2+, ce qui correspond à 63% en masse de zinc métallique extrait du mélange de particules solides initial. Par ailleurs, on observe également, qu’elle ne contient pas davantage de cuivre que la quantité présente initialement dans la solution, ce qui indique que le cuivre métallique est resté dans le mélange sous forme de particules solides.
EXEMPLE 11 : Procédé de lixiviation selon l’invention à l’aide d’une onzième solution liquide S11.
- En premier lieu, on élabore une onzième solution liquide S11 contenant de l’acide sulfurique à une concentration environ égale à 135 g/L (ou 1.35M), du sulfate de cuivre à une concentration environ égale à 45 g/L en cuivre, et de l’acide chlorhydrique à une concentration environ égale à 40 mg/Len chlorures.
- Ensuite, on introduit cette solution liquide S11 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175 g/kg par rapport au poids total du mélange et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 700 g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C pendant 3.5 heures.
- La onzième solution liquide S11 ainsi obtenue sans lui avoir apporté d’oxydant est analysée à intervalle de temps régulier. On observe que dès 1h de réaction la concentration des ions zinc en solution se stabilise à environ 27g/L, ce qui signifie que seuls 33% de la masse de zinc métallique présent dans le mélange solide ont été extraits. Parallèlement on observe que la concentration en ions cuivriques chute lors de la première heure de réaction est qu’elle est ensuite stable à une valeur proche de 0.1 g/L. Le tableau qui suit récapitule la mise en œuvre et les résultats des différents exemples indiqués ci-avant.
- Ensuite, on introduit cette solution liquide S11 dans le même ballon en verre que celui utilisé dans l’exemple 1.
- Puis, on ajoute un mélange de particules solides pré-chauffées à 80°C minimum, comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée, le zinc métallique étant à une concentration massique environ égale à 175 g/kg par rapport au poids total du mélange et le cuivre métallique étant à une concentration massique environ égale à 700 g/kg par rapport au poids total du mélange. Ce mélange se caractérise par environ 475 g/kg de laiton Cu 63%/Zn 37% et 400 g/kg de cuivre métallique non allié au Zn en présence d’autres métaux tels que l’acier inoxydable et l’aluminium. La proportion du mélange de particules solides dans la solution liquide (L/S avec L représentant le volume total de la solution liquide présente dans le ballon et exprimé en litre, et S représentant le poids total du mélange de particules solides et exprimé en kilogramme) est environ égale à 2.
- Ensuite, de la même façon que dans l’exemple 1, on met la solution liquide comprenant le mélange de particules solides sous agitation et à une température environ égale à 90°C pendant 3.5 heures.
- La onzième solution liquide S11 ainsi obtenue sans lui avoir apporté d’oxydant est analysée à intervalle de temps régulier. On observe que dès 1h de réaction la concentration des ions zinc en solution se stabilise à environ 27g/L, ce qui signifie que seuls 33% de la masse de zinc métallique présent dans le mélange solide ont été extraits. Parallèlement on observe que la concentration en ions cuivriques chute lors de la première heure de réaction est qu’elle est ensuite stable à une valeur proche de 0.1 g/L. Le tableau qui suit récapitule la mise en œuvre et les résultats des différents exemples indiqués ci-avant.
Il est à noter que dans l’exemple 11, les mécanismes réactionnels s’interrompent au bout de 1 h car les ions cuivriques Cu2+sont consommés. Par ailleurs, en comparant les exemples 10 et 11, on remarque que l’apport en oxygène dans l’exemple 10 permet bien de régénérer les ions cuivriques pour que la lixiviation du zinc s’opère plus longtemps que dans l’exemple 11, cela permettant d’assurer une meilleure extraction de zinc. À l’aide de ce tableau, on constate également que le zinc est bien sélectivement lixivié.
Claims (14)
- Procédé de lixiviation sélective de zinc métallique comprenant les étapes successives suivantes :
a) fourniture d’un mélange de particules solides comprenant au moins du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée,
b) immersion au moins en partie dudit mélange dans une solution liquide comprenant un acide et des ions métalliques Mn+dans ladite solution liquide, le couple Mn+/M présentant un potentiel standard d’oxydoréduction supérieur à celui du couple Zn2+/Zn,
c) ajout contrôlé d’un oxydant dans ladite solution liquide de manière à maintenir la concentration molaire en ions cuivriques Cu2+inférieure à 0,5M. - Procédé selon la revendication 1, selon lequel les particules solides comprenant du zinc et du cuivre métalliques sous forme alliée sont des particules solides de laiton.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, selon lequel ledit oxydant est choisi parmi l’air, O2, O3, H2O2, et leurs mélanges.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, selon lequel les ions métalliques Mn+sont choisis parmi Fe2+, Fe3+, Ni2+ou Cu2+ou leurs mélanges.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, selon lequel ledit acide est choisi parmi l’acide sulfurique, l’acide sulfamique ou l’acide méthanesulfonique, et leurs mélanges.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, selon lequel ledit acide est l’acide sulfurique dont la concentration dans ladite solution est comprise entre 15 et 300 g/L.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, selon lequel ladite solution liquide comprend en outre des ions chlorures.
- Procédé selon la revendication 7, selon lequel la concentration ions chlorures dans ladite solution liquide est inférieure ou égale à 1 g/L.
- Procédé selon la revendication 7, selon lequel la concentration en ions chlorures dans ladite solution liquide est comprise entre 5 mg/L et 100 mg/L.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant en outre une étape consistant à mesurer, en fonction du temps, la concentration en zinc de ladite solution liquide.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, selon lequel la température de ladite solution est comprise entre 50 et 110°C.
- Procédé selon la revendication 11, selon lequel la température de ladite solution est comprise entre 75 et 95°C.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, comprenant en outre une étape de réduction physique des particules solides de manière à diminuer au moins leur plus petite dimension préalablement à l’étape a) de fourniture du mélange de particules solides.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, selon lequel les particules solides fournies à l’étape a) de fourniture présentent, comme plus petite dimension, une dimension inférieure ou égale à 3 mm.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| FR1911638A FR3102188B1 (fr) | 2019-10-17 | 2019-10-17 | Procédé de lixiviation sélective de zinc |
| PCT/FR2020/051813 WO2021074522A1 (fr) | 2019-10-17 | 2020-10-14 | Procédé de lixiviation sélective de zinc |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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|---|---|---|---|---|
| CN114703379A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-07-05 | 云锡文山锌铟冶炼有限公司 | 湿法炼锌中性浸出液深度净化的方法 |
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-
2020
- 2020-10-14 WO PCT/FR2020/051813 patent/WO2021074522A1/fr active Application Filing
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| CN114703379A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-07-05 | 云锡文山锌铟冶炼有限公司 | 湿法炼锌中性浸出液深度净化的方法 |
| CN114703379B (zh) * | 2022-02-21 | 2023-09-22 | 云锡文山锌铟冶炼有限公司 | 湿法炼锌中性浸出液深度净化的方法 |
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