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Concentration de luranium. Jean-Louis Vignes 24-25 mars 2009 L'extraction de l'uranium par lixiviation Quelques données sur la chimie de l'uranium en.

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1 Concentration de luranium

2 Jean-Louis Vignes mars 2009 L'extraction de l'uranium par lixiviation Quelques données sur la chimie de l'uranium en solution aqueuse - le cation U VI est fortement chargé (comme Mn dans MnO 4 - ) - exerce un champ électrique intense sur les molécules d'eau - l'intensité du champ est suffisante pour dissocier H 2 O en O 2- et 2H + U H 2 O U O H + UO H + - nombres d'oxydation : 0, 4 et 6 degré 4 : peu solubledegré 6 : très soluble ion uranyle

3 Jean-Louis Vignes mars 2009 Généralisation - cations faiblement chargés (Li + ) : complexes aquo (Li(H 2 O) 4 + ) - cations de charge élevée (Mn 7+, U 6+ ) : complexes oxo avec O 2- exemples : MnO 4 -, UO 2 2+, NO 3 -, SO 4 2-, ClO 4 - … - cations moyennement chargés (Fe 2+ ) : complexes hydroxo avec OH - - passage d'une forme à l'autre par réaction acido-basique (M-H 2 O) z+ = (M-OH) (z-1)+ + H + aq = (M-O) (z-2)+ + 2 H + aq L'extraction de l'uranium par lixiviation

4 Jean-Louis Vignes mars 2009 Retour à la chimie de l'uranium VI - en solution aqueuse : ion uranyle (UO 2 2+ ) - l'hydroxyde UO 2 (OH) 2 est amphotère UO OH - = UO 2 (OH) 2 = UO H + - en milieu acide : ion uranyle - en milieu basique : ion uranate (UO 4 2- ) L'extraction de l'uranium par lixiviation

5 Jean-Louis Vignes mars 2009 La lixiviation des minerais d'uranium - En usine : exemple de Bessines (France) Lexploitation de lusine de Bessine a été arrêtée en juillet En tas : exemple de Bessines (France) - In situ : Beverley (Australie), mines du Wyoming (États-Unis)

6 Jean-Louis Vignes mars 2009 La lixiviation des minerais d'uranium Usine de Bessines - capacité : 1,1 million de t de minerai donnant t d'U/an - minerai de teneur > 0,07 % traité en usine - minerai de teneur comprise entre 0,07 et 0,02 % : traité en tas - minerai de teneur < 0,02 % rejeté comme stérile

7 Jean-Louis Vignes mars 2009 La lixiviation des minerais d'uranium Usine de Bessines Traitement en usine - Rendement d'extraction 95 % - dans le minerai : U (IV) difficilement soluble - oxydation en U (VI) soluble - Principales réactions : UO 2 + 2Fe 3+ > UO Fe 2+ 6Fe 2+ + ClO H + > 6Fe 3+ + Cl - + 3H 2 O - Réactifs : H 2 SO 4, 2-3 mol.L -1 (55 à 65 kg/t de minerai) NaClO 3 (1 à 2 kg/t de minerai) - Conditions de réaction : 60°C, 3 h - Résultat : solution contenant 0,5 à 5 g d'U/L sous forme d'ions (UO 2 (SO 4 ) 2 ) 2- et (UO 2 (SO 4 ) 3 ) 4- E° UO2 2+ /U 4+ = 0,33 V E° ClO3 - /Cl- = 1,45 V E° Fe3+/Fe2+ = 0,77 V

8 Jean-Louis Vignes mars 2009 La lixiviation des minerais d'uranium Traitement en usine Document Areva

9 Jean-Louis Vignes mars 2009 La lixiviation des minerais d'uranium - Tas de à t sur 3 à 3,5 m de haut - Lixiviation par acide sulfurique pH 1 à 3 - Recyclage solution pendant 3 mois - Rendement : 50 à 85 % - Donne 2,5 % de la production

10 Jean-Louis Vignes mars 2009 Extraction de l'uranium et précipitation d'un uranate - Extraction - déextraction par solvant spécifique (amine ternaire) - Précipitation d'un uranate en milieu basique : - Solution contenant 20 g d'U/L sous forme d'ion uranyle : UO 2 2+ UO MgO > MgUO 4 + Mg 2+ - Obtention de concentrés (70 % d'U) : yellow cake

11 Jean-Louis Vignes mars 2009 Extraction de l'uranium et précipitation d'un uranate Conditions que doit satisfaire le concentré Teneurs limites recommandées (en % de U) 2,50,500,30 0,050,701,00,10 avec pénalités 1,000,020,060,100,010,100,050,00 5 0,05sans pénalités ThMgVMoTiPCaBAs Le commerce de l'uranium est réalisé sur le yellow cake


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