Compréhension des mécanismes d'extraction de l'uranium dans les minerais d'uranium non conventionnels

par Boris Fries

Projet de thèse en Chimie Séparative, Matériaux et Procédés

Sous la direction de Marie-Christine Charbonnel et de Cécile Marie.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques Balard , en partenariat avec ICSM - Institut de Chimie Séparative de Marcoule (laboratoire) depuis le 21-10-2014 .


  • Résumé

    La récupération de l'uranium contenu dans les minerais non conventionnels connait un regain d'intérêt ces dernières années. Ces minerais sont souvent pauvres en uranium mais leur abondance fait que la quantité de métal potentiellement récupérable est très grande. L'exploitation de ces minerais demande la mise au point de procédés spécifiques car les milieux chimiques rencontrés ont souvent une composition très complexe de par la variété et la concentration parfois importante des éléments présents. De plus, ces procédés doivent concilier deux objectifs : garantir un taux de récupération du métal d'intérêt élevé et satisfaire à des exigences fortes sur la pureté du flux de production. Dans cette optique, le CEA, en collaboration étroite avec AREVA, développe des procédés d'extraction liquide-liquide qui répondent à ces exigences. L'objectif du travail de thèse est de faire progresser la compréhension des systèmes chimiques mis en œuvre dans ces procédés. Pour cela, l'influence de la composition de la solution issue de la dissolution du minerai sur la phase organique contenant l'extractant sera plus spécialement étudiée. Ce travail de recherche combine deux approches : l'étude expérimentale et la modélisation du système chimique. La partie expérimentale vise à acquérir les isothermes d'extraction de l'uranium et de quelques cations pouvant interagir avec l'uranium dans différentes conditions opératoires. Des techniques spectrométriques complémentaires seront mises en œuvre pour identifier les complexes extraits en phase organique. Sur la base de ces données expérimentales, une modélisation du système chimique sera entreprise. Une attention particulière sera portée aux coefficients d'activité dans la phase aqueuse qui ont une grande importance dans les milieux concentrés rencontrés industriellement. La modélisation permet de mettre en évidence les espèces chimiques majoritaires au sein du système chimique, mais c'est également un outil essentiel pour le dimensionnement et l'optimisation des conditions de fonctionnement du procédé.

  • Titre traduit

    Understanding of uranium extraction mechanisms in unconventional uranium ores


  • Résumé

    Recovery of uranium in unconventional ores knows a renewed interest in recent years. These minerals are often poor in uranium, but they are abundant and the amount of potentially recoverable metal is very large. The exploitation of these minerals requires the development of specific methods because of their complex composition. In addition, these processes must balance two objectives: to ensure a high recovery of uraium and satisfy binding requirements on the purity of the product. In this context, CEA in close collaboration with AREVA develops liquid-liquid extraction processes that meet these requirements. The objective of this thesis is to improve the understanding of chemical systems used in these processes. For this, the influence of the composition of the solution on the organic phase containing the extractant will be especially studied. This research combines two approaches: experimental study and modeling of the chemical system. The experimental part consists in the determination of the extraction isotherms of uranium and of some cations which interact with the uranium in different chemical systems. Complementary spectroscopic techniques will be used to identify the species in the aqueous and organic phase. On the basis of these experimental data, the modeling of the chemical system will be undertaken. Particular attention will be paid to the activity coefficients in the aqueous phase, which are of great importance in concentrated media encountered industrially. Modeling can highlight the major chemical species in the chemical system, but it is also an essential tool for the design and optimization of operating conditions of the process.