Ressources secondaires de métaux, valorisation par voie hydrométallurgique de résidus de sidérurgie pour la valeur en zinc, en manganèse et plomb / Julien Mocellin ; sous la direction de Marie-Odile Nicolas-Simonnot et de Guy Mercier et de Jean-Louis Morel

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : français / French

Hydrométallurgie

Métallurgie extractive

Sols -- Pollution par les métaux lourds

Produit de lixiviation

Bassins de stabilisation des eaux usées

Classification Dewey : 669

Classification Dewey : 628.55

Nicolas-Simonnot, Marie-Odile (1965-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Mercier, Guy (Directeur de thèse / thesis advisor)

Morel, Jean-Louis (1950-.... ; professeur) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Bergeron, Mario (Président du jury de soutenance / praeses)

Zagury, Gérald (1969-....) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Le Cloirec, Pierre (1955-....) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Université de Lorraine (2012-....) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

Institut national de la recherche scientifique (Québec, Canada). Centre Eau, terre, environnement (Organisme de cotutelle / degree co-grantor)

RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Laboratoire réactions et génie des procédés (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Laboratoire sols et environnement (Vandoeuvre-les-Nancy) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : Entre le milieu du XIXème et du XXème siècle, le secteur sidérurgique a été l’une des principales sources de richesse en France. Toutefois, la production de ferromanganèse a généré une quantité considérable de déchets, notamment lors du lavage des fumées des hauts fourneaux. Ces boues d’épuration, riches en zinc (Zn), manganèse (Mn) et plomb (Pb) (5 à 40% en masse), ont été déposées dans des bassins de décantation en périphérie des sites sidérurgiques. Depuis la fermeture des usines, ces terrains sont restés en l’état et certains, comme à Pompey (Lorraine), ont été progressivement colonisés par la végétation. Compte tenu des risques sanitaires liés aux concentrations en métaux, une décontamination semble inévitable. Néanmoins, on prend conscience aujourd’hui de l’épuisement des ressources, et ces bassins apparaissent comme un gisement de ressources secondaires. Ce travail vise à développer un procédé hydrométallurgique pour extraire Zn, Mn et Pb de ces résidus, dans l’optique de récupérer ces métaux sous forme pure et revalorisable, tout en décontaminant ces sites. Tout d’abord, les expériences ont permis déterminer les conditions optimales (quantité d’acide, temps, température, ajout de réactifs, densité de pulpe) pour parvenir à extraire sélectivement Zn et Mn contenus dans les boues et former un résidu riche en Pb. Le Zn a été ensuite récupéré sous forme de ZnO ou ZnS par précipitation ou sous forme métallique par électrodéposition. Enfin, le Mn a été précipité sous forme de MnCO3 avec une concentration acceptable en impuretés. Une étude technico-économique a été réalisée pour évaluer l’intérêt de l’industrialisation du procédé

Résumé / Abstract : During the XIXth and XXth centuries, steel industry has been one of the main sources of wealth in France. However, ferromanganese manufacturing has produced huge quantities of wastes, for instance after blast-furnace gas washing. The residual sludge, containing high concentrations of zinc (Zn), manganese (Mn) and lead (Pb) (5 to 40 wt %), has been deposited in ponds, in the vicinity of steel-making plants. Since plant closure, these fields have been left untouched; some of them, like in Pompey (Lorraine) have been colonized by vegetation. These sites may be considered as a threat to health and environment and should be cleaned up. Nevertheless, with awareness of metal shortage, these ponds may be considered as deposits of secondary resources. This works aims at designing a hydrometallurgical process to extract Zn, Mn and Pb from these residues and recover them in a valuable form, while decontaminating the sites. At first, experiments have enabled us to determine the optimal conditions (acid concentration, duration, temperature, reactant addition, pulp density) to extract selectively Zn and Mn from the sludge and leave a Pb-rich residue. Then, Zn was recovered as ZnO or ZnS after precipitation or as Zn after electrowinning. Mn was recovered as MnCO3 at an acceptable purity. A technico-economic study has been done to assess the industrial interest of the process