Brevet FR2534148A1 — publié le 19840413

Dans la lixiviation à l'acide de minerais d'uranium, l'uranium présent esttransformé en composés solubles On utilise ordi- nairement l'acide nitrique ou l'acide sulfurique La dispersion résul- tante contient une matière insoluble qui doit être séparée avant que la liqueur d'uranium puisse être traitée Il est de pratique courante d'ajouter à la dispersion un agent floculant pour améliorer la vitesse de séparation La séparation est souvent effectuée par sédimentation, mais peut l'être par d'autres moyens, par exemple par filtration On a utilisé divers agents floculants comprenant par exemple des matières naturelles comme la gomme guar et des polymères synthétiques, en par ticulier le polyacrylamide On a proposé une grande variété de poly- mères synthétiques comme agents floculants pour des dispersions très diverses> mais les dispersions de lixiviation à l'acide d'uranium ont des propriétés particulières d'o il résulte que la plupart des agents floculants ne donnent pas satisfaction Bien que le polyacrylamide donne souvent une vitesse appropriée de séparation, il serait souhai- table d'améliorer cette vitesse. On a proposé dans la littérature d'utiliser divers autres polymères synthétiques,et en particulier certains copolymères, comme floeulants pour les dispersions de lixiviation a l'acide d'ura- nium Par exemple,le brevet des EUA n 3 617 573 décrit l'utilisation - dans ces liqueurs de copolymères d'acrylamide et d'acrylates de sulfo- alkyles Dans le brevet des EUA na 4 342 653, on propose d'utiliser comme agents floculants pour diverses dispersions certains copolymères d'acide 2-acrylamido-2-méthylpropanesulfonique (ci-après dénommé AMS) ou d'un de ses sels solubles dans l'eau avec l'acrylamide et 2 des 45 exemples illustrent l'utilisation de certains copolymères de ce type sur des dispersions de lixiviation à l'acide d'uranium et démontrent également l'utilisation de polyacrylamide sur ces disper- sions. La demanderesse a découvert de façon surprenante selon l'invention qu'il est possible d'obtenir une amélioration importante de la vitesse de séparation si l'agent floeulant consiste en une - combinaison de polyacrylamide et d'un copolymère d'acrylamide avec l'AMS. La quantité de chaque composant dans la combinaison est d'au moins 5 % en poids de la combinaison et elle est telle que la vitesse de séparation soit supérieure à la vitesse de séparation obtenue en utilisant l'un ou l'autre composant seul en quantité égale à la quantité de la combinaison Selon l'invention, il est possible d'obtenir des améliorations notables de la vitesse de séparation. Par exemple, il est facilement possible d'obtenir une vitesse de séparation qui est au mo Lns 1,2 fois, généralement au moins 1,5 fois et souvent au moins 2 fois, par exemple 2 à 4 fois, la vitesse de sépa- ration qui peut gtre obtenue en utilisant l'un ou l'autre composant seul en quantité égale à la quantlté de la combinaison Par exemple, si la combinaison consiste en 10 grammes de copolymère et 10 grammes de polyacrylamide par unité de volume de la dispersion, la vitesse de séparation qui peut être obtenue en utilisant 20 grammes de cette com- binaison est comparée à la vitesse de séparation obtenue lorsqu'on utilise 20 grammes de polyacrylamide identique ou 20 grammes du copo- lymère identique À Il est possible selon l'invention d'obtenir des résul- tats de floculation qui sont non seulement améliorés dans un sens absolu, par rapport à ceux obtenus avecles floculants classiques, mais sont également améliorés lorsqu'on les rapporte au prix de revient effectif. La proportion d'ANS dans le copolymère est généralement d'au moins 10 %,et de préférence d'au moins 25 %,en poids du copolymère. Elle est généralement de pas plus de 90 %,et de préférence pas plus de 75 % Elle est souvent de 15 a 65 % et les meilleurs résultats sont généralement obtenus lorsque la proportion d'AMS est de 40 à 65 %. Ces pourcentages s'entendent en poids,par rapport au poids d'AMS et d'acrylamide dans le copolymère Si on le désire, le copolymère peut contenir en outre d'autres comonomères copolymérisables, généralement des comonomères acryliques, pourvu qu'ils ne soient pas nuisibles aux propriétés de floculation Ils sont généralement présents en quantités,de pas plus de 20 %,et ordinairement pas plus de 20 % en poids, par rapport au total d'A 4 S + acrylamide. La quantité du copolymère, en poids par rapport au poids de la combinaison du copolymère et du polyacrylamide, est généralement d'au moins 5 % et parfois d'au moins 20 % La quantité est généralement de moins de 95 % et ordinairement de moins de 80 %. Bien que l'on puisse obtenir de bons résultats avec ces gammes de Z 534148 pourcentages, et en particulier les meilleurs résultats sont parfois obtenus avec des quantités de 50 à 75 %, on a observé que certains des meilleurs résultats peuvent 8 tre obtenus-avec des quantités de moins de 50 %> et généralement de 5 à 50 %. Les proportions optimales du copolymère et du poly- acrylamide dépendent en partie de la quantité d'An S dans le copo- lymère et en partie de la dispersion particulière à traiter Naturel- lement, les proportions des composants et les proportions des mono- mères dont on utilise le copolymère sont donc choisies de manière a obtenir l'amélioration désirée de la vitesse de séparation. Lorsque le copolymère contient de 15 a 39 % en poids d'AMS, la quantité de copolymère dans la combinaison est de préfé- rence de 20 a 60 % et lorsque le copolymère contient de 40 à 65 % d'ANS, la quantité de copolymère dans la combinaison est de préfé- rence de 40 à 85 % On obtient des résultats particulièrement bons lorsque le copolymère contient de 18 a 30 % d'AMS, de préférence de a 25 %, et la combinaison contient de 20 a 50 % en poids du copo- lymère, de préférence de 25 à 50 %, et lorsque le copolymnère contient de 45 à 65 % d'AMS, de préférence de 50 à 60 %, et la combinaison contient 40 à 80 % du copolymère, de préférence de 50 à 80 % L'invention concerne non seulement le procédé,mais éga- lement les nouvelles compositions consistant en un mélange du poly- acrylamide et du copolymère, en particulier dans les quantités pré- férées indiquées ci-dessus. Le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre de manière classique, outre l'utilisation de l'agent floculant com- biné L'agent floculant peut donc être ajouté de manière classique et la séparation effectuée de manière classique L'invention est d'un intérêt particulier lorsque la séparation est effectuée par sédimentation, mais elle est également applicable lorsque la sapa- ration s'effectue, p r exemple, par filtration. L'agent defloculation combiné est ajouté a la dis- persion acide en quantité efficace et la quantité optimale peut être déterminée par des essais de routine Généralement, la quantité est comprise entre 10 et 100 g/t (grammes de polymère par tonne de matière insoluble dans la dispersion, le polymère et la matière insoluble étant exprimés en pdds de matière sèche) Bien que les résultats de floculation les plus efficaces soient souvent observés aux doses plus élevées, il peut être inutile d'incorporer la com- binaison dans la dispersion à ces teneurs et on peut donc préférer des doses de 10 à 20 g/t Cette addition est parfois suivie d'une ou plu- sieurs additions supplémentaires d'une quantité semblable. La combinaison peut être préparée initialement sous forme d'un mélange et l'agent floculant mixte ajouté à la liqueur en une ou plusieurs doses comme décrit ci-dessus Cependant, on obtient des résultats améliorés lorsque le copolymère et le polyacrylamide sont ajoutés successivement à la dispersion, les meilleurs résultats étant obtenus lorsque le copolymère est ajouté avant le polyacrylamide. Par exemple, une quantité choisie du copolymère, notamment de 10 à g/t, peut être ajoutée, puis suivie de la quantité appropriée de polyacrylamide 1 Le poids moléculaire de chacun des polymères est géné- ralement de plus de 500 000, et de préférence de plus de 1 million. Les polymères peuvent être fabriqués de manière classique Par exemple, le copolymère peut Atre produit comme décrit dans le brevet des EUA N O 3 692 673 Bien que le polyacrylamide soit principalement un homopolytère, sa synthèse industrielle normale conduit souvent à un polymère contenant 1 ou 2 7 %, ou d'autres quantités faibles de comonomère tel que l'acide acrylique Des comonomères en faibles quan- tités, de 10 % en poids au plus, peuvent âtre tolérés,pourvu qu'ils ne soient pas nuisibles aux propriétés de floculation. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toute- fois en limiter la portée. Exemple 1 On prépare une dispersion de lixiviation d'uranium caractéristique à partir d'un échantillon de dispersion concentrée de minerai La charge concentrée (densité 1,6, densité en solides 2,7 g/cm) est diluée avec une eau industrielle caractéristique pour donner une dispersion finale de densité 1,16,à 254 g de solides secs par dm 3 On ajoute Mn O 2 sous forme de pyrolusite à une teneur de 3,5 g de Mn O 2 par kg de solides secs On ajoute de l'acide sulfurique à 48 % à une teneur de 20 g/kg de solides secs et la dispersion est lixiviée pendant la nuit à 40 'C avec une agitation suffisante pour empêcher le sable* contenu de se déposer. 253-4148 La dispersion est échantillonne dans des éprouvettes graduées bouchées de 500 ml et traitée à 40 C avec des solutions à 0,05 % de polymère en poids par volume Pour chaque essai, l'éprou- vette est retirée du bain-marie et vigoureusement agitée La dose requise de polymère est immédiatement injectée avec une seringue dans la dispersion et l'éprouvette est lentement renversée trois fois La ligne de boue qui se forme est chronométrée sur une chute de 5 cm dans la région de dép 8 t libre et on calcule la vitesse ini- tiale de sédimentation (VIS). On répète le procédé en utilisant diverses doses de divers mélanges de trois copolymères différents A, B et C, avec des quantités différentes de polyacrylamide Chacun des copolymêres est un copolymère d'AMS, sous forme de sel de sodium, et d'acrylamide. La quantité d'AS est de 22 % dans le copolymère A, 58 % dans le copo- lymère B et 73 % dans le copolymère Co Les VIS des divers mélanges sont données en m/h dans le tableau 1 ci-dessous. Tableau 1 Exemple 2 Une liqueur de lixiviation à l'acide d'uranium obtenue dans une usine d'Afrique du Sud est soumise à un essai de simulation sur courroie filtrante (entonnoir Buchner)o On mesure la vitesse de filtration du filtrat primaire avec diverses additions de floculants. Les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau 3 ci-dessous Le copolymère D est un copolymère de 54 % d'AMS avec 46 % d'acrylamide. PAM désigne le polyacrylamide. Copolymère A Copolymère B Copolymère C % de A 84,4 g/t % de B 37-43 g/t 84,4 g/t % de C 55 g/t 84,4 g/t O 15,0 O 6,1 15,0 O 7,8 15,0 41,2 30 7,8 23,0 25 10,9 21,5 30,9 50 10,5 56 50 6,9 15,0 5,1 65 67 75 5,8 20,6 4,4 80 12,0 40 100 5,3 4,8 8,2 33 , i,_, Tableau 2 Il est entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation préfdrés décrits ci-dessus à titre d'illustra- tion et que lehomme de l'art peut y apporter diverses modifications et divers changements sans toutefois 'écarter du cadre et de l'esprit de l'invention. VITESSE DE FILTRATION, ml/s Dosage g/t 100 % de D 50 % de D + 25 % de D + % de PAM 75 % de PAM O 0,37 0,37 0,37 33,3 1,44 1,5 1,8 1,97 2,1 2,7 66,7 1,97 2,1 3,1 REVENDICATIONS 1 Prbcédé de séparation de la matiare insoluble d'une dispersion de lixiviation d l'acide d'uranium en présence d'un agent floculant, caractérisé en ce que l'agent floculant consiste en une combinaison de polyacrylakide et d'un copolymère d'acrylamide avec l'acide 2-acrylamido2-méthylpropanesulfonique (AMS) ou d'un de ses sels solubles dans l'eau et en ce que chaque composant de la com- binaison est présent en quantité égale à au moins 5 % en poids de la combinaison et qui est tel que la vitesse de séparation est supé- rieure à la vitesse de séparation obtenue en utilisant l'un ou l'autre composant seul en quantité égale a la quantité de la combinaison. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de copolymère est de 20 a 85 % en poids de la combinaison. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de copolymère est de 20 à 80 % en poids de la combi- naison. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, carac- térisé en ce que le copolymêre est constitué de 10 à 90 % en poids d'AMS et le reste d'acrylamide. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qua la quantité d'AMS est de 15 à 65 % en poids. 6 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la quantité d'AMS est de 40 à 65 % an poids. 7 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le copolymère est constitué de 15 a 39 % en poids d'AMS et le reste d'acrylamide et la combinaison contient de 20 à 60 %-du poids du copolymère. 8 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le copolymère est constitué de 40 à 65 % en poids d'AMS et le reste d'acrylamide etla combinaison contient de 40 à 85 % en poids du copolymère. 9 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le copolymnère est constitué de 50 a 60 % d'AMS et la combi- naison contient de 50 a 80 % an poids du copolymère. Procédé selon:la revendication 1, caractérisé en ce que le copolymère contient de 20 à 25 % en poids d'AMS et la combi- naison contient de 25 à 50 % en poids du copolymère. 11 Procédé selon l'une quelconque des revendications pré- cédentescaractérisé en ce que la quantité de l'agent floculant est de 10 à 100 g/t. 12 Procédé selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que la combinaison est incorporée dans la dispersion par addition de 10 à 20 g du copolymère par tonne,pnis de la quantité nécessaire de polyacrylamide. 13 Agent floculant utile pour le procédé selon l'upe quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il contient de 15 à 80 % en poids de polyacrylamide et de 20 à 85 % en poids d'un copolymère constitué de 10 à 90 % d'AMS et 10 à 90 % en poids d'acry- lamide. 14 Agent floculant selon la revendication 13, caractérisé en ce que la quantité de copolymère est de 20 à 80 % en poids de la combinaison et la quantité d'AMS dans le copolymère est de 15 à 65 % en poids. Agent floaulant selon la revendication 13, caractérisé en ce que le copolymère est constitué de 15 à 39 % en poids d'AMS et le reste d'acrylamide et la combinaison contient de 20 à 60 % en poids du copolymère. 16 Agent floculant selon la revendication 13, caractérisé en ce que le copolymère est constitué de 40 à 65 % en poids d'AMS et le reste d'acrylamide et la combinaison contient de 40 à 85 % en poids du copolymère. 17 Agent floculant selon la revendication 13, caractérisé en ce que le copolymère est constitué de 50 à 60 % en poids d'AMS et lereste d'acrylamide et la combinaison contient de 50 à 80 %I en poids du copolymère. 18 Agent floculant selon la revendication 13, caractérisé en ce que le copolymère contient de 20 à 25 % en poids d'AMS et le reste d'acrylamide et la combinaison contient de 25 à 50 % en poids du copolymère.