Recherche d'un protocole de traitement de solides zincifères par voie électrochimique : couplage électrolixiviation / électrodéposition dans une cellule unitaire

Electrochemical way for zinc recovery from industrial solid wastes in a single-cell process

• Auteur / Autrice : Pascaline Guillaume
• Direction : Clotilde Boulanger, François Lapicque
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 24/10/2008
• Etablissement(s) : Metz
• Ecole(s) doctorale(s) : SESAMES - Ecole Doctorale Lorraine de Chimie et Physique Moléculaires
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LEM-IJL - Laboratoire d'Electrochimie des Matériaux / Institut Jean Lamour - UMR 7198
• Jury : Président / Présidente : Jacques Yvon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Degrez, Nathalie Leclerc, Pierre Moszkowicz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dépôt électrolytique

Zinc

Lixiviation

Déchets industriels -- Élimination

Mots clés libres

Electrolixiviation

Déchets

Piles

Zinc

Electrodéposition

Résumé

La gestion des déchets industriels est devenue une préoccupation majeure ces dernières années. La réglementation de plus en plus stricte et la hausse du prix des métaux incitent les industriels à réduire la quantité de déchets qu'ils produisent, limiter leur caractère polluant et assurer leur valorisation optimale. L'objectif des travaux de recherche entrepris est de procéder à la valorisation de déchets solides zincifères par couplage des deux étapes les plus courantes de l'hydrométallurgie, la lixiviation et l'électrodéposition du métal, au sein d'une seule et même cellule électrochimique. Ainsi la technique utilisés est basée sur la lixiviation du solide par les protons générés électrochimiquement à l'anode et la migration des ions résultants vers la cathode où ils se réduisent pour produire du zinc métallique. Les compositions d'électrolytes et la densité de courant optimale ont été définies lors des études séparées de l'électrolixiviation et de l'électrodéposition. Les expériences ont été réalisées sur un déchet synthétique composé d'oxyde de zinc dispersé dans du sable et à partir d'une cellule à trois compartiments (deux compartiments contenant les électrodes et un placé entre les deux et contenant le solide). Après avoir réalisé le couplage des deux étapes sur le déchet synthétique, ce protocole a été appliqué au traitement de déchets réels, tels que les oxydes pyrométallurgiques provenant du traitement des poussières d'aciérie électrique et les broyats de piles alcalines et salines, dans une cellule à deux compartiments. Ainsi, en imposant une densité de courant de 4,5 A/dm2, la quasi-totalité (99%) du zinc contenu dans le premier solide est lixivié en 6 heures et environ 95% dans le cas des broyats de piles. Dans tous les cas, un dépôt de zinc de haute pureté, utilisable en l'état, est obtenu

Nowadays removal of heavy metals in industrial solid wastes is more and more important because of their high cost and the reduction in available natural resources. This work deals with zinc beneficiation of industrial solid wastes by an electrochemical technique combining electroleaching and electrowinning in a single-cell process. This technique is based on leaching of the solid by the protons generated at the anode and migration of the resulting ions towards the cathode where deposition takes place. Electrolyte compositions and optimal current density were yielded by separate investigations of electroleaching and electrodeposition. Batch experiments were then carried out in a three-compartment cell, two electrode compartments and a solid waste chamber placed between these. The preliminary investigations were conducted using a synthetic waste prepared by dispersing zinc oxide in silicon dioxide (sand). Best performance was obtained in 6 hour treatment, at 4,5 A/dm2, with sulphuric/sulphate solution as anolyte and catholyte and with catholyte circulation. In this case, 97% of zinc oxide leaching and 75% of zinc-could be recovered in the form of deposited metal. Then this technique has been developed for the batch treatment of real metal oxides issued from pyromettallurgical oxide and around 95% forspent batteries. A high purity zinc deposit was produced