Brevet FR2826667A1 — publié le 20030103

PROCEDE DE TRAITEMENT D'UN MINERAI DE TERRES RARES A TENEUR ELEVEE EN FER La présente invention concerne un procédé de traitement d'un minerai de terres rares à teneur élevée en fer, par exemple de type monazite On connaît des procédés pour la récupération des terres rares à partir de concentrés de minerais de terres rares par attaque acide ou alcaline. Toutefois, dans le cas de certains minerais, ces procédés connus ne donnent pas entièrement satisfaction. Ils ne permettent pas en effet une séparation efficace des terres rares des autres éléments et impuretés, notamment du fer, et leur mise en oeuvre n'est pas simple. L'objet de l'invention est la mise au point d'un procédé qui permet d'obtenir à partir d'un minerai riche en fer des terres rares de bonne pureté, en particulier vis à vis du fer. Dans ce but, le procédé de l'invention, pour le traitement d'un minerai de terres rares à teneur élevée en fer, est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - on fait réagir le minerai avec de l'acide sulfurique ; - on effectue une cuisson du mélange obtenu à une température d'au moins 780 C ; - on mélange avec une solution aqueuse le produit issu de la cuisson de l'étape précédente ; - on sépare la phase liquide de la phase solide de ce mélange, ce par quoi on obtient une première phase aqueuse contenant des terres rares. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention apparaîtront encore plus complètement à la lecture de la description qui va suivre, ainsi que d'un exemples concret mais non limitatif destiné à l'illustrer. Il est précisé ici que par terres rares on entend les éléments du groupe constitué par le scandium, l'yttrium et les éléments de la classification périodique de numéro atomique compris inclusivement entre 57 et 71. Le procédé de l'invention s'applique au traitement de tout minerai de terres rare à teneur élevée en fer. Par teneur élevée en fer, on entend une teneur en fer d'au moins 10%, plus particulièrement d'au moins 20%, cette teneur pouvant être d'au moins 40%, voire d'au moins 50% dans le cas de minerais bruts. Cette teneur est exprimée ici en masse de Fe203 par rapport au minerai. Plus particulièrement, le procédé de'l'invention s'applique au traitement de minerais altérés, c'est à dire de minerais dans lesquels les minéraux sont disséminés, fins et imbriqués et pour lesquels les séparations physiques sont habituellement peu efficaces. Comme minerais à teneur élevée en fer et susceptibles d'être traités par le procédé de l'invention, on peut citer certaines monazites et les monazites altérées ou secondaires, minerais dans lesquels les terres rares sont présentes principalement sous forme de phosphates plus ou moins complexes. On peut mentionner ainsi la rabophanite ou la florencite. On peut aussi citer des minerais mixtes monazite-basnésite-fer. L'invention s'applique aussi au traitement d'un minerai concentré, c'est à dire d'un minerai dont la teneur en terres rares a été augmentée et celle en fer diminuée en mettent en oeuvre des méthodes d'enrichissement connues du type flottation ou gravimétrie par exemple. La première étape du procédé de l'invention consiste à faire réagir le minerai, brut ou concentré, avec de l'acide sulfurique. Préalablement à l'attaque sulfurique, le minerai est broyé, de préférence à une granulométrie (diamètre moyen des particules) d'environ 100um, plus particulièrement d'au plus 50um. On utilise de préférence un acide sulfurique concentré, par exemple à 95%. On travaille avec une quantité d'acide qui est comprise entre une quantité minimale pour attaquer le minerai et une quantité maximale pour que le mélange obtenu se présente sous la forme d'une pâte. De préférence, on travaille avec une quantité d'acide telle que le rapport poids d'acide/poids de minerai est compris entre 1 et 2, plus particulièrement entre 1 et 1,5. Il est avantageux, lors de la réaction avec l'acide sulfurique, de chauffer le mélange minerai/acide, par exemple à une température d'au moins 150 C. Le mélange se fait en utilisant tout appareil convenable. La deuxième étape du procédé de l'invention consiste à effectuer une cuisson du mélange obtenu à l'étape précédente. Cette cuisson se fait à une température d'au moins 780 C. Cette température peut être comprise par exemple entre 7800C et 820 C. Dans cette gamme de températures on obtient la séparation la plus efficace des terres rares vis à vis du fer. La durée de la cuisson peut varier par exemple entre 1 et 3 heures, une fois atteinte la température de cuisson. A l'issue de la cuisson et dans une troisième étape du procédé, on mélange le produit ainsi obtenu avec une solution aqueuse ou de l'eau. On obtient de ce fait un milieu comprenant une phase liquide qui contient les terres rares solubilisées et une phase solide constituée par les impuretés insolubles, notamment le fer. La séparation des phases se fait par tout moyen connu et elle permet d'obtenir ainsi à l'issue du procédé de l'invention les terres rares en phase aqueuse. Il est possible, selon une variante de l'invention, d'ajouter une base à la phase aqueuse précitée contenant des terres rares et qui a été obtenue à l'issue du procédé tel que décrit plus haut. Cette addition de base peut se faire sous la forme d'une solution aqueuse, la base pouvant être plus particulièrement l'ammoniaque. Cette addition se fait généralement avec une quantité de base telle que le milieu obtenu présente un pH compris entre environ 3 et environ 4 et elle provoque une précipitation d'impuretés résiduelles. On sépare la phase liquide de la phase solide du mélange ainsi obtenu ce par quoi on obtient une seconde phase aqueuse contenant des terres rares dont la pureté est augmentée. Les phases aqueuses contenant les terres rares (première ou seconde phase précitée) qui ont été obtenues de la manière décrite ci-dessus peuvent subir ensuite différents types de traitements pour récupérer les terres rares sous des formes spécifiques. Ainsi, il est possible d'ajouter aux phases aqueuses précitées un anion, carbonate par exemple pour obtenir un précipité de carbonate de terres rares. Il est également possible de soumettre ces phase aqueuses à une extraction liquide-liquide pour en extraire les terres rares. Un exemple va maintenant être donné. EXEMPLE On part d'un minerai de monazite présentant la composition massique suivante : Oxydes de terres rares (TR203) : 19% Fe203 : 49,2% SiOz 4, 3% Art203 : 4, 1% P205 : 9,3% S04 : 0,7% 60g de ce minerai sont mélangés avec 95g d'acide sulfurique à 95%. Le mélange se fait en 15 minutes en chauffant à 1800C de manière à obtenir un solide. On calcine ensuite le mélange en creuset 2 heures à 800 C. Après calcination on récupère 59g de produit calciné et ce produit est mélangé 1 heure avec 0, 41 d'eau. On filtre. On obtient'41 g de résidu sec et 0, 361 de filtrat. Le résidu présente la composition massique suivante : TR203 : 6% (2,46g) Fe203 : 59% Si02 : 8% Ah03 : 6% P205 : 12% S04 : 6% Ce résidu est lavé. Les eaux de lavage de ce résidu contiennent 0, 428g de TR203. Le filtrat présente la composition suivante : TR203 : 21, 4g/l (7, 70g) Fe203 : 0, 00g/1 P205 : O, 02gl1 S04 : 27, 5g/1 Le taux de terres rares solubilisées et obtenues à partir du minerai de départ est de 80%. REVENDICATIONS 1-Procédé de traitement d'un minerai de terres rares à teneur élevée en fer, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - on fait réagir le minerai avec de l'acide sulfurique ; - on effectue une cuisson du mélange obtenu à une température d'au moins 780 C ; - on mélange avec une solution aqueuse le produit issu de la cuisson de l'étape précédente ; - on sépare la phase liquide de la phase solide de ce mélange, ce par quoi on obtient une première phase aqueuse contenant des terres rares. 2-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le minerai est un minerai présentant une teneur en fer d'au moins 10%, notamment d'au moins 20%. 3-Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le minerai est un minerai brut présentant une teneur en fer d'au moins 40%. 4-Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le minerai est un minerai de type monazite. 5-Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on ajoute une base à la première phase aqueuse précitée contenant des terres rares puis on sépare la phase liquide de la phase solide du mélange ainsi obtenu ce par quoi on obtient une seconde phase aqueuse contenant des terres rares. 6-Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on ajoute un anion carbonate à la première ou à la seconde phase aqueuse contenant des terres rares, ce par quoi on obtient un précipité de carbonate de terres rares. 7 - Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de la réaction du minerai avec l'acide sulfurique, on chauffe le mélange minerai/acide. 8-Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on soumet la première ou à la seconde phase aqueuse contenant des terres rares à une extraction liquide-liquide pour en extraire les terres rares.