Etude de la solubilité et des cinétiques de dissolution de la méta-torbernite Fanny Crétaz 1, Nicolas Clavier 1, Nicolas Dacheux 1, Christophe Poinssot.

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1 Etude de la solubilité et des cinétiques de dissolution de la méta-torbernite Fanny Crétaz 1, Nicolas Clavier 1, Nicolas Dacheux 1, Christophe Poinssot 2, Stéphanie Szenknect 1, Michael Descostes 3 1 ICSM UMR 5257 CEA/CNRS/UM2/ENSCM, 30207 Bagnols sur Cèze – 2 CEA/DEN/DRCP/DIR, 30207 Bagnols sur Cèze - 3 AREVA, Business Group Mines, DI/DR&D-projet Envir@mines, 92084 Paris La Défense  Contexte : exploitation de nouvelles ressources en uranium : U(VI)-vanadate et U(VI)-phosphate réduction de l’impact environnemental : moins d’eau, moins de produits chimiques, moins de rejets et prévision de la migration des ions  Nécessité d’obtenir des données thermodynamiques et cinétiques concernant la dissolution et la précipitation des phases minérales uranifères d’intérêt, notamment les phosphates et vanadates d’uranium.  Phases d’intérêt sélectionnées : méta-autunite Ca(UO 2 ) 2 (PO 4 ) 2,6H 2 O, méta-torbernite (H 3 O) 0,4 Cu 0,8 (UO 2 ) 2 (PO 4 ) 2, 8H 2 O (dont les premiers résultats sont présentés ci-après), ankoleite K 2 (UO 2 ) 2 (PO 4 ) 2,6H 2 O, carnotite K 2 (UO 2 ) 2 (VO 4 ) 2, méta-tyuyamunite Ca(UO 2 ) 2 (VO 4 ) 2,6H 2 O et sengierite Cu 2 (OH) 2 (UO 2 ) 2 (VO 4 ) 2,6H 2 O  Méthodologie : synthèse  caractérisation  solubilité (cinétique / thermodynamique) ; comparaison échantillons synthétiques (modèles) / échantillons naturels (réels)  mieux comprendre les effets des substitutions et des impuretés 0,4H 3 O + + 0,8Cu 2+ + 2PO 4 3- + 2UO 2 2+ + 8-12 H 2 O  (H 3 O) 0,4 Cu 0,8 (UO 2 ) 2 (PO 4 ) 2, 8-12 H 2 O ↓  CuCl 2 (s) + UO 2 (NO 3 ) 2 (aq) puis H 3 PO 4 (aq) 24h Précipitation 1. Centrifugation 2. Lavage 3. Séchage à T amb Méta-torbernite pure (H 3 O) 0,4 Cu 0,8 (UO 2 ) 2 (PO 4 ) 2, 8H 2 O  Variation de T (entre 25-90°C) et des conditions stœchiométriques  pH = 2, V = 10mL (ajout d’eau distillée) Optimisation des conditions de synthèse Échantillon naturel Échantillon synthétique Échantillon naturel (Entraygues, Aveyron, France) DRXMEBE/ Analyse X-EDSµ-Raman % at.% calc. U 12,3 ± 0,411,8 P 12,8 ± 0,511,8 Cu 3 ± 15,9      as PO 4 1 UO 2 2+ 3 UO 2 2+ 2 UO 2 2+  s PO 4 % At. U 12,4 ± 0,3 P 11,4 ± 0,5 Cu 5 ± 1 Échantillons purs Même structure et paramètres de maille Morphologies (en feuillet) et compositions identiques pour les deux solides Spectres identiques (même UO ) pour les deux échantillons Structure, morphologie et composition des deux échantillons similaires Deux approches: Sous-saturation (dissolution) Sursaturation (précipitation) Cu 2+ + PO 4 3- + UO 2 2+ Température (T = 22 - 90°C) Prélèvements réguliers Analyse élémentaire par ICP-OES Logiciel CHESS (modèle de Davies étendu)  R H° = 114 ± 16 kJ/mol  Synthèse de méta-torbernite (H 3 O) 0,4 Cu 0,8 (UO 2 ) 2 (PO 4 ) 2, 8H 2 O pure et monophasée; morphologie, structure et stœchiométrie identiques à celles de l’échantillon naturel  Valeur de K s ° (conditions de sur et sous-saturation) proche de 10 -53. Détermination d’une première valeur de  R H° = 114 ± 16 kJ/mol  Perspectives : étude à différentes températures en condition de sous-saturation pour conforter valeur de  R H° trouvée application de la méthodologie sur les autres phases étudiées (synthétiques et naturelles).  Résultats récents : obtention d’échantillons monophasés et homogènes de méta-autunite, d’ankoleite et de carnotite HNO 3 1M H 2 SO 4 1M HCl 1M HCl 1M, T = 22°C Thermodynamique Cinétique MilieuKs°Ks° HNO 3 (1,9 ± 1,5)  10 -53 HCl (1,4 ± 1,1)  10 -54 H 2 SO 4 (5,4 ± 4,1)  10 -52 T (°C)Ks°Ks° 22 (3 ± 2)  10 -52 60 (1,0 ± 0,8)  10 -49 90 (1,0 ± 0,8)  10 -48 K s ° = 10 -52 Détermination en accord avec les critères de l’AEN T = 22°C Thermodynamique Cinétique Défaut en Cu, vérifié par analyse ICP-OES