Brevet FR2437685A1 — publié le 19800425

La présente invention concerne un procédé de neutralisation d'une liqueur résiduaire en vue de recycler l'eau, dans un procédé de traitement d'un minerai d'uranium. Par neutralisation de la liqueur résiduaire acide, que l'on appellera "raffinat" dans ce qui suit, on obtient une eau industrielle dont la qualité est telle qu'on peut la réutiliser en totalité ou en partie dans le traitement d'un minerai, en minimisant ainsi la contamination des eaux naturelles de surface par les eaux résiduaires d'origine industrielle. La transformation- de minerais d'uranium- à base de silicates s'effectue à présent, dans le monde entier, le plus souvent par le procédé hydrométallurgique en milieu acide. Les principales étapes de ce procédé sont les suivantes : Le minerai est tout d'abord concassé, puis il est broyé par voie humide dans un broyeur à barres ou à boulets, et la suspension aqueuse de minerai ainsi obtenue (à environ 40-65 % de matières solides) est additionnée d'acide sulfurique et d'un oxydant, de sorte que l'uranium passe en solution. En plus de l'uranium, il se dissout également toute une série d'autres éléments présents dans le minerai. Lorsque l'attaque du minerai est terminée, la liqueur contenant l'uranium est débarrassée du résidu solide. Ce dernier est lavé avec une liqueur résiduaire acide (raffinat) et la liqueur de lavage est ajoutée à la solution chargée d'uranium obtenue. L'uranium est extrait de la solution ainsi obtenue au moyen d'échangeurs ioniques solides ou liquides qui sont capables de fixer très sélectivement l'uranium.On tire de l'appareil d'extraction,d'une part, une solution pure d'uranium, qui donnera ensuite le produit final, c'est-à-dire le polyuranate d'ammonium, et d'autre part, la liqueur appelée "raffinat", c'est-à-dire la liqueur dépourvue d'uranium. Cette dernière contient, à côté de l'acide sulfurique libre, toute une série d'anions et de cations tels que, par exemple 2+ Mn2+, M 2+ + + 2par exemple Fe ,Mn , Mg , Na , K , S04 S C1 , ainsi que des ions de métaux lourds (Mo, Pb, Ni, Cr, V, etc.), du radium radio-actif, des traces d'uranium ainsi que des phosphates, des arséniates et des chlorures, et aussi des substances organiques (amines tertiaires toxiques, isodécanol et pétrole). Ces dernières substances proviennent principalement de l'extrac- tion. Outre la gangue, le raffinat représente-le principal résidu de traitement d'un minerai d'uranium. Chaque kilogramme de concentré technique d'uranium produit t à 2 tonnes de raffinat et environ 1 tonne de gangue. Dans les régions où les conditions climatiques permettent l'évaporation permanente de l'eau des grandes quantités de déblais (c'est-à-dire là où la quantité d'eau évaporée est supérieure aux précipitations atmosphériques), ces deux types de résidus ne constituent pas un problème bien grave, excepté celui de l'émission gazeuse de radon radio-actif, au cas ob la masse de gangue est trop grande.Mais lorsque les précipitations l'emportent, l'eau en excès risque de devoir être rejetée dans les cours d'eau ; dans de tels cas, le raffinat doit évidemment être neutralisé et décontaminé. Le raffinat et la gangue (qui a été lavée avec 1 partie de ce raffinat et qui a donc une réaction acide) sont d'ordinaire rassemblés et neutralisés avec du calcaire et de la chaux. La boue neutre est transportée sur le chantier de déblaiement, où elle se sédimente, et la solution neutre, après la sédimentation, subit d'abord une décontamination, c'est-à- dire l'élimination du radium, puis est rejetée dans les cours d'eau.Bien que la majeure partie de l'ion sulfate et des autres composants soit précipitée au cours de la neutralisation, une telle solution présente un danger pour l'environnement, c'est h-dire pour les cours d'eau non contaminés. Ce danger ne peut -être écarté que par la réduction du rejet des eaux résiduaires, ce que permet le procédé de la présente invention. L'essence de la présente invention réside dans la neutralisation du raffinat dans des conditions bien déterminées, par un procédé particulier comportant plusieurs étapes. Ce procédé est mis en oeuvre en deux ou plus de deux étapes. Dans la première de ces étapes, le pH du raffinat est ajusté à une valeur de 9 à 10 par l'addition de matières basiques (habituellement de la chaux éteinte), ce qui a pour effet de précipiter sous la forme d'hydroxydes le fer, le manganèse, le magnésium et l'aluminium ainsi que la plupart des autres ions présents. La chaux éteinte est ajoutée en un léger excès sous la forme d'une suspension à 15-20 %, si bien que des pH supérieurs à 12 sont obtenus localement. On parvient ainsi à une précipitation rapide des ions magnésium.Ensuite seulement, le fer divalent et le manganèse sont oxydés, dans la deuxième étape, par passage d'un courant d'air (Fe2+ est oxydé en Fe3+ et Mn est oxydé en Mn4 ). Au cours de l'oxydation, le pH initialement égal à 9-10 s'abaisse à 7-8,5 du fait de l'hydrolyse des sels de fer trivalent formés, mais cette valeur de pH est trop faible pour redissoudre l'hydroxyde de magnésium précipité dans la première étape. Le précipité obtenu est séparé par des opérations classiques de l'eau purifiée, et il est transporté sur la décharge prévue pour les résidus solides. L'eau purifiée, dont la qualité et le pH conviennent à l'utilisation dans le procédé de traitement d'un minerai d'uranium par voie acide, est réutilisée dans le procédé. Celui-ci peut être mis en oeuvre à froid (15 C) ou à chaud (800C) ou dans la plage intermédiaire de températures. Le procédé de l'invention est illustré par l-'exemple suivant, donné à titre non limitatif. Exemple de réalisation Le procédé de l'invention a été mis en oeuvre à l'échelle semi-industrielle. Le minerai est broyé par voie humide dans un broyeur à tubes, et cette opération donne une suspension à 50 % de matières solides en particules de diamètre inférieur à 0,5 mm. Le minerai broyé est dissous en continu à une température de 60 C, pendant une période de contact de 6 heures, pour une quantité traitée de 150 kg de minerai par heure, sur base sèche. L'addition d'acide sulfurique est de 50 kg par tonne de minerai, et l'agent oxydant (Fe3+) est ajouté en quantité de 3,7 kg par tonne de minerai. La liqueur-mère est séparée de la gangue au moyen d'un filtre fonctionnant 2 sous vide, de surface égale à 4,4 m et la gangue est lavée à l'eau, la quantité d'eau de lavage utilisée étant égale à 0,7 tonne par tonne de minerai. Le pH de la gangue a une valeur de 5,5 à 6. La liqueur-mère est extraite en deux étapes dans un dispositif d'extraction à contre-courant et le raffinat obtenu est neutralisé par charges de 2500 litres chacune. Le raffinat est neutralisé avec de la chaux éteinte, à une température de 150C, jusqu'à ce que le pH soit égal à 9,-S. Au bout de 15 minutes, on injecte l'air d'oxydation que l'on fait passer pendant 1 heure. La solution est débarrassée par filtration de la boue formée. Le précipité est transporté sur l'aire de décharge, et l'eau traitée, dont le pH est égal à 8,5, est réutilisée dans le procédé de traitement du minerai d'uranium. Le tableau suivant établit une comparaison de la teneur en certains ions du raffinat avant la neutralisation avec la teneur en ces mêmes ions de l'eau industrielle traitée conformément à l'invention. TABLEAU Concentration des éléments individuels dans le raffinat et dans l'eau industrielle traitée conformément à l'invention (toutes les indica tions sont faites en mg/l, sauf dans le cas du radium, pour lequel les valeurs sont exprimées en pCi/l) pH Fe Mn Al Mg SiO2 Ca S04 Raffinat 1,5 2900 370 1100 780 1500 690 25 000 Eau industrielle traitée 8,5 0,5 o,l 3,6 15 4,5 780 2100 Mo V Cu Cd Pb Zn Ra Matières organi quels Raffinat 0,9 20 34 0,3 8 60 45 28,9 Eau industrielle traitée 0,2 1 0,04 0,009 0,2 0,1 4 9,3 * Substances organiques solubles dans l'éther température d'évaporation de l'éther = 40 C. REVENDICATION Procédé de neutralisation d'une liqueur résiduaire en vue de recycler l'eau dans le traitement d'un minerai d'uranium, caractérisé par le fait que la liqueur résiduaire est tout d'abord neutralisée dans la plage de températures de 15 à 800C avec un léger excès de chaux, jusqu'à ce que son pH ait une valeur de 9 à 10, puis le fer et le manganèse divalents sont oxydés par passage d'air et,finalement, l'eau traitée est séparée du précipité et réutilisée dans le procédé de ttraite- ment du minerai d'uranium.