Concentration de l’uranium

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1 Concentration de l’uranium

2 Jean-Louis Vignes 24-25 mars 2009
L'extraction de l'uranium par lixiviation Quelques données sur la chimie de l'uranium en solution aqueuse - nombres d'oxydation : 0, 4 et 6 degré 4 : peu soluble degré 6 : très soluble - le cation U VI est fortement chargé (comme Mn dans MnO4-) - exerce un champ électrique intense sur les molécules d'eau - l'intensité du champ est suffisante pour dissocier H2O en O2- et 2H+ U H2O → U O H+ → UO H+ ion uranyle Jean-Louis Vignes mars 2009

3 Jean-Louis Vignes 24-25 mars 2009
L'extraction de l'uranium par lixiviation Généralisation - cations faiblement chargés (Li+) : complexes aquo (Li(H2O)4+) - cations moyennement chargés (Fe2+) : complexes hydroxo avec OH- - cations de charge élevée (Mn7+, U6+) : complexes oxo avec O2- exemples : MnO4-, UO22+, NO3-, SO42-, ClO4-… - passage d'une forme à l'autre par réaction acido-basique (M-H2O)z+ = (M-OH)(z-1)+ + H+aq = (M-O)(z-2)+ + 2 H+aq Jean-Louis Vignes mars 2009

4 Jean-Louis Vignes 24-25 mars 2009
L'extraction de l'uranium par lixiviation Retour à la chimie de l'uranium VI - en solution aqueuse : ion uranyle (UO22+) - l'hydroxyde UO2(OH)2 est amphotère UO OH- = UO2(OH)2 = UO H+ - en milieu acide : ion uranyle - en milieu basique : ion uranate (UO42-) Jean-Louis Vignes mars 2009

5 Jean-Louis Vignes 24-25 mars 2009
La lixiviation des minerais d'uranium - En usine : exemple de Bessines (France) - En tas : exemple de Bessines (France) L’exploitation de l’usine de Bessine a été arrêtée en juillet 1993 - In situ : Beverley (Australie), mines du Wyoming (États-Unis) Jean-Louis Vignes mars 2009

6 Jean-Louis Vignes 24-25 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 Jean-Louis Vignes mars 2009

7 La lixiviation des minerais d'uranium
Usine de Bessines Traitement en usine - dans le minerai : U (IV) difficilement soluble E°ClO3-/Cl- = 1,45 V - oxydation en U (VI) soluble E°Fe3+/Fe2+ = 0,77 V E°UO22+/U4+ = 0,33 V - Principales réactions : UO2 + 2Fe3+ ———> UO Fe2+ 6Fe2+ + ClO3- + 6H+ ———> 6Fe3+ + Cl- + 3H2O - Réactifs : H2SO4, 2-3 mol.L-1 (55 à 65 kg/t de minerai) NaClO3 (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 (UO2(SO4)2)2- et (UO2(SO4)3)4- - Rendement d'extraction ≥ 95 % Jean-Louis Vignes mars 2009

8 Jean-Louis Vignes 24-25 mars 2009
La lixiviation des minerais d'uranium Traitement en usine Document Areva Jean-Louis Vignes mars 2009

9 Jean-Louis Vignes 24-25 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 Jean-Louis Vignes mars 2009

10 Extraction de l'uranium et précipitation d'un uranate
Extraction - déextraction par solvant spécifique (amine ternaire) Solution contenant 20 g d'U/L sous forme d'ion uranyle : UO22+ - Précipitation d'un uranate en milieu basique : UO MgO ———> MgUO4 + Mg2+ - Obtention de concentrés (70 % d'U) : yellow cake Jean-Louis Vignes mars 2009

11 Extraction de l'uranium et précipitation d'un uranate
Le commerce de l'uranium est réalisé sur le yellow cake Conditions que doit satisfaire le concentré Teneurs limites recommandées (en % de U) 2,5 0,50 0,30 0,05 0,70 1,0 0,10 avec pénalités 1,00 0,02 0,06 0,01 0,00 5 sans pénalités Th Mg V Mo Ti P Ca B As Jean-Louis Vignes mars 2009