Brevet FR3130849A1 — publié le 20230623

Procédé utile pour solubiliser sélectivement une couche à base de nickel d’un empilement multicouche La présente invention vise à titre principal un procédé utile pour solubiliser sélectivement une couche à base de nickel (35) d’un empilement multicouche (5) disposé en surface d’un support inerte plan (15), ledit empilement comportant outre ladite couche à base de nickel (35), au moins une couche à base de cuivre (25), et son utilisation pour récupérer le métal noble d’une couche de placage (46) disposée en surface de la couche à base de nickel (36) d’un empilement multicouche plaqué (6) disposé en surface d’un support inerte plan (16). Figure pour l’abrégé : Néant Procédé utile pour solubiliser sélectivement une couche à base de nickel d’un empilement multicouche La présente invention concerne le domaine du recyclage, en particulier de la récupération de couches de placage de métaux nobles, notamment de l’or par exemple présent dans une carte à puce. Plus précisément, elle concerne un procédé utile pour solubiliser sélectivement la couche à base de nickel d’un empilement multicouche et un procédé pour récupérer le métal noble d’une couche de placage d’un empilement multicouche. De nombreux objets manufacturés sont recouverts d’une fine couche de métal noble, généralement dénommée placage, afin d’améliorer leurs propriétés, notamment leur aspect, leurs propriétés de conduction, leur tenue mécanique, etc… La plupart du temps, le métal noble utilisé est de l’or, ou un alliage à base d’or, de l’argent, ou un alliage à base d’argent, ou encore d’autres métaux nobles comme le palladium, le platine, ou le rhodium, éventuellement sous forme d’alliages. En raison de la grande valeur de ces métaux nobles, leur récupération est généralement recherchée afin de les ré-utiliser dans le processus de fabrication d’objets neufs. Par analogie, la récupération de métaux nobles à partir de minerais est largement documentée. Elle est généralement effectuée à échelle industrielle sur de très grandes quantités de minerais dans lesquels les métaux nobles sont contenus en faible quantité, classiquement de l’ordre de quelques grammes d’or par tonne de minerai. Ainsi, il est connu de récupérer le métal noble en broyant finement les minerais afin de libérer le métal emprisonné dans une gangue, puis en obtenant la dissolution du métal à l’aide d’un réactif généralement oxydant. Dans le cas de l’or, des réactifs hautement toxiques comme les cyanures ou hautement corrosifs comme le chlore en milieu acide sont utilisés. Or, ces réactifs posent d’importants problèmes environnementaux, qui en outre empêchent le développement de nouvelles unités de récupération des métaux nobles dans les pays occidentaux comme la France. Par ailleurs, ces méthodes sont difficiles à mettre en œuvre pour le traitement plus spécifique des déchets industriels. En effet, d’autres métaux tels que le fer, cuivre, zinc, nickel, aluminium, cobalt, ou alliages comme par exemple le laiton sont présents dans la plupart des déchets industriels, et sont également attaqués par le réactif, souvent en premier lieu. Ceci a pour effet de conduire à une consommation excessive de réactifs et de complexifier le processus. Par exemple, il a été développé des techniques hydrométallurgiques pour récupérer le métal noble à partir de faibles quantités de déchets. Ces techniques proposent la mise en solution des métaux nobles, afin de les récupérer ensuite de manière sélective. Elles reposent le plus souvent sur une première étape de dissolution totale des métaux de base, c’est-à-dire distincts des métaux nobles, tels que le fer, le cuivre, ou le zinc, puis une étape ultérieure de mise en solution des métaux nobles. Il est également connu que les déchets riches en or et les déchets tels que les fusibles, notamment à base de cuivre, peuvent être traités de manière efficace par pyrométallurgie. Cependant, cette technique est incompatible avec certains alliages tels que le kovar ou le zamak, ou avec certains supports. Par exemple, des supports organiques génèrent des dioxines lors de la pyrolyse ou de la combustion, tandis que des supports inorganiques génèrent des résidus inexploitables. Ainsi, à la connaissance des inventeurs, aucun procédé efficace ne fait consensus pour les déchets industriels, et ce malgré une teneur massique en métal noble souvent bien supérieure à celle d’un minerai, allant jusqu’à quelques kg de métal noble par tonne de déchet. En conséquence, de nombreux déchets ne sont pas traités, et les métaux nobles qu’ils renferment sont perdus. Malgré de nombreuses alternatives étudiées, peu d’entre elles permettent un rendement de récupération des métaux nobles à partir de déchets industriels satisfaisant au regard de la quantité et du coût des réactifs utilisés. Comme précisé ci-dessus, l’invention s’intéresse tout particulièrement à la récupération des métaux nobles présents dans des couches de placage à l’image de celles figurant notamment sur les cartes à puce. Généralement, ces objets manufacturés comportent une couche de placage à base de métal noble déposée en surface d’une couche annexe métallique ou le plus souvent un empilement de plusieurs couches de métaux distincts d’un métal noble, par exemple le fer, le nickel et le cuivre, qui peuvent être dénommés métaux de base. Par exemple, les puces telles que mises en œuvre dans les cartes à puce sont généralement formées d’un empilement de plusieurs couches métalliques, avec en général la couche supérieure étant en métal noble, déposé sur une couche de nickel elle-même déposée sur le support, généralement formé de cuivre. Parmi les approches connues pour récupérer le métal noble d’un placage, certaines proposent de récupérer le métal noble en procédant à la dissolution de la couche ou de l’ensemble des couches à base de métaux de base associés. Ainsi, Gontijo et al . [1] décrit un procédé de récupération de l’or présent sur des broches de connexion par dissolution successive de tous les métaux présents dans les couches sous-jacentes, pour obtenir au final plusieurs solutions respectives de l’ensemble des métaux de base à l’état de solutés et l’or à l’état solide. Or, il serait également bénéfique lors d’une telle opération de pouvoir récupérer également certains de ces métaux de base, également coûteux, à l’état non solubilisé à l’image par exemple du cuivre. Dans cet objectif, le document WO 2020/245736 décrit un procédé basé sur une électrodissolution du nickel afin de récupérer sélectivement le métal du placage et le métal de base pouvant être à base de cuivre. Cependant, ce procédé nécessite une installation spécifique, difficile à maitriser car les pièces à traiter doivent être placées dans un panier conducteur relié à l’anode d’un générateur. En outre, des pièces sur support non conducteur tel qu’un support plastique ne peuvent pas être traitées par cette méthode. Par conséquent, il existe un besoin pour un procédé simple de mise en œuvre et non limité en terme de nature de support, permettant de solubiliser sélectivement un métal de base, notamment le nickel, lorsqu’une couche de celui-ci est mise en œuvre sous une forme associée à une couche de cuivre, de manière à permettre la préservation d’une quantité importante de ce cuivre sous une forme non solubilisée. Il existe également un besoin de pouvoir tirer profit de ce procédé à des fins de récupération des métaux nobles présents dans les placages combinés à des couches juxtaposées de nickel et de cuivre. Ainsi, la présente invention concerne un procédé utile pour solubiliser sélectivement une couche à base de nickel d’un empilement multicouche disposé en surface d’un support inerte plan, ledit empilement comportant outre ladite couche à base de nickel, au moins une couche à base de cuivre dont une face est en contact avec tout ou partie d’une face de ladite couche à base de nickel et étant au moins en partie intercalée entre ledit support inerte et ladite couche à base de nickel, caractérisé en ce que ledit procédé comprend la mise en contact d’au moins ladite couche à base de nickel et de préférence ledit empilement multicouche avec une solution de traitement aqueuse comprenant au moins 10% en poids d’acide sulfurique par rapport à son poids total et au moins de 2 % à 6 % en poids d’agent oxydant par rapport à son poids total, pour solubiliser sélectivement du nickel de ladite couche à base de nickel et préserver du cuivre solidaire dudit support inerte et le cas échéant récupérer à l’issu de ladite solubilisation, ledit support doté de cuivre. Comme exemplifié ci-après, le procédé de l’invention permet de solubiliser au moins 50% en poids du nickel de la couche à base de nickel et préserver au moins 70 % en poids du cuivre de la couche à base cuivre. L’invention vise en outre l’utilisation d’un procédé selon l’invention pour récupérer le métal noble d’une couche de placage disposée en surface de la couche à base de nickel d’un empilement multicouche plaqué disposé en surface d’un support inerte plan. L’invention vise également un procédé pour récupérer le métal noble d’une couche de placage d’un empilement multicouche plaqué disposé en surface d’un support inerte plan, ledit empilement comportant outre ladite couche de placage, au moins une couche à base de nickel dont une face est en contact avec tout ou partie d’une face de ladite couche de placage et au moins une couche à base de cuivre dont une face est en contact avec tout ou partie d’une face de ladite couche à base de nickel et étant au moins en partie intercalée entre ledit support inerte et ladite couche à base de nickel caractérisé en ce que ledit procédé comprend au moins les étapes consistant à i) Mettre en contact au moins ladite couche à base de nickel dudit empilement multicouche plaqué et en particulier ledit empilement multicouche plaqué avec une solution de traitement aqueuse comprenant au moins 10% en poids d’acide sulfurique par rapport à son poids total et au moins de 2 % à 6 % en poids d’agent oxydant par rapport à son poids total pour solubiliser sélectivement une quantité efficace de nickel de ladite couche à base de nickel et préserver du cuivre solidaire dudit support inerte et ii) récupérer à partir de ladite solution de traitement ledit métal noble désolidarisé dudit empilement et le cas échéant, isoler ledit support doté de cuivre. Selon un mode de réalisation avantageux, la couche de placage comprend plus de 75 %, notamment plus de 95 % en poids d’un métal noble choisi parmi l’or, l’argent, le platine, le rhodium et le palladium, de préférence parmi l’or, l’argent et le palladium, et plus préférentiellement d’or, sous forme pure ou d’alliage. En particulier, la couche de placage considérée selon l’invention figure en surface d’un empilement multicouche plaqué de carte à puce, par exemple de carte bancaire, de circuit imprimé ou de connecteur plan utilisé dans les cartes électroniques. Comme illustré dans les exemples qui suivent, un tel procédé s’avère particulièrement avantageux pour séparer la couche de placage et récupérer le support doté de cuivre. De plus, le procédé et l’utilisation selon l’invention peuvent avantageusement être mis en œuvre quelle que soit la nature du support plan, sous réserve que celui soit inerte. D’autres caractéristiques, variantes et avantages des objets de l’invention, ressortiront mieux à la lecture de la description, des exemples et figures qui vont suivre, donnés à titre illustratif et non limitatif de l’invention. Dans la suite du texte, les expressions « compris entre … et … », « allant de … à … » et « variant de … à … » sont équivalentes et entendent signifier que les bornes sont incluses, sauf mention contraire. Par soucis de clarté des dessins, les proportions des différents éléments constitutifs des empilements multicouches ne sont pas représentées à l’échelle. illustre de manière schématique une vue latérale d’un premier exemple d’empilement multicouche (5) pouvant être mis en œuvre dans le procédé selon l’invention. illustre de manière schématique une vue latérale d’un second exemple d’empilement multicouche (6) pouvant être mis en œuvre dans les procédés ou l’utilisation selon l’invention. Procédé utile pour solubiliser sélectivement une couche à base de nickel (35) d’un empilement multicouche (5) disposé en surface d’un support inerte plan (15), ledit empilement comportant outre ladite couche à base de nickel (35), au moins une couche à base de cuivre (25) dont une face est en contact avec tout ou partie d’une face de ladite couche à base de nickel (35) et étant au moins en partie intercalée entre ledit support inerte (15) et ladite couche à base de nickel (35), caractérisé en ce que ledit procédé comprend la mise en contact d’au moins ladite couche à base de nickel (35) et de préférence ledit empilement multicouche (5) avec une solution de traitement aqueuse comprenant au moins 10 % en poids d’acide sulfurique par rapport à son poids total et au moins de 2 % à 6 % en poids d’agent oxydant par rapport à son poids total, pour solubiliser sélectivement du nickel de ladite couche à base de nickel et préserver du cuivre solidaire dudit support inerte (15) et le cas échéant récupérer à l’issu de ladite solubilisation, ledit support doté de cuivre. Procédé selon la revendication précédente dans lequel la mise en contact est efficace pour solubiliser au moins 50% en poids du nickel de la couche à base de nickel et préserver au moins 70 % en poids du cuivre de la couche à base cuivre. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la mise en contact est réalisée à une température allant de 10°C à 60°C, de préférence de 15 °C à 40 °C, et plus préférentiellement de 15°C à 30°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la mise en contact est réalisée pendant une durée d’au moins 1 h, de préférence d’au moins 4 h, voire allant de 18h à 72 h. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’agent oxydant est choisi parmi le peroxyde d’hydrogène, le dioxygène, un peracide, notamment l’acide peracétique, un persulfate, notamment le persulfate d’ammonium, et leurs mélanges, de préférence est le peroxyde d’hydrogène. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel ladite solution de traitement comprend au moins 20 %, de préférence de 20 % à 30 %, et plus préférentiellement de 23 % à 27 % en poids d’acide sulfurique par rapport à son poids total. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel ladite solution de traitement comprend au plus 4 %, de préférence de 2 % à 4 %, et plus préférentiellement de 2,5 % à 3,5 % en poids d’agent oxydant, notamment de peroxyde d’hydrogène, par rapport à son poids total. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la mise en contact est réalisée par immersion de l’empilement voire de l’ensemble empilement et support dans ladite solution de traitement. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une face de ladite couche à base de cuivre est en contact avec tout ou partie d’une face (45) dudit support inerte. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel ledit support est en matière plastique ou en bois, de préférence en matière plastique. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel ledit empilement comprend en outre une couche de placage disposée en surface de la couche à base de nickel, comprenant plus de 75 %, notamment plus de 95 % en poids d’un métal noble choisi parmi l’or, l’argent, le platine, le rhodium et le palladium, de préférence parmi l’or, l’argent et le palladium, et plus préférentiellement d’or, sous forme pure ou d’alliage. Utilisation d’un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes pour récupérer le métal noble d’une couche de placage (46) disposée en surface de la couche à base de nickel (36) d’un empilement multicouche plaqué (6) disposé en surface d’un support inerte plan (16). Utilisation selon la revendication précédente dans laquelle ladite couche de placage comprend plus de 75 %, notamment plus de 95 % en poids d’un métal noble choisi parmi l’or, l’argent, le platine, le rhodium et le palladium, de préférence parmi l’or, l’argent et le palladium, et plus préférentiellement d’or, sous forme pure ou d’alliage. Utilisation selon la revendication 12 ou 13 dans laquelle ladite couche de placage figure en surface d’un empilement multicouche plaqué de carte à puce, par exemple de carte bancaire, de circuit imprimé ou de connecteur plan utilisé dans les cartes électroniques. Procédé pour récupérer le métal noble d’une couche de placage (46) d’un empilement multicouche plaqué (6) disposé en surface d’un support inerte plan (16), ledit empilement comportant outre ladite couche de placage, au moins une couche à base de nickel (36) dont une face est en contact avec tout ou partie d’une face de ladite couche de placage et au moins une couche à base de cuivre (26) dont une face est en contact avec tout ou partie d’une face de ladite couche à base de nickel et étant au moins en partie intercalée entre ledit support inerte (16) et ladite couche à base de nickel (36) caractérisé en ce que ledit procédé comprend au moins les étapes consistant à i) Mettre en contact au moins ladite couche à base de nickel dudit empilement multicouche plaqué (6) et en particulier ledit empilement multicouche plaqué (6) avec une solution de traitement aqueuse comprenant au moins 10% en poids d’acide sulfurique par rapport à son poids total et au moins de 2 % à 6 % en poids d’agent oxydant par rapport à son poids total pour solubiliser sélectivement une quantité efficace de nickel de ladite couche à base de nickel et préserver du cuivre solidaire dudit support inerte (16) et ii) récupérer à partir de ladite solution de traitement ledit métal noble désolidarisé dudit empilement et le cas échéant, isoler ledit support doté de cuivre. Procédé selon la revendication 15 dans lequel la mise en contact i) est réalisée selon l’une quelconque des revendications 2 à 10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 15 à 16 dans lequel ladite couche de placage comprend plus de 75 %, notamment plus de 95 % en poids d’un métal noble choisi parmi l’or, l’argent, le platine, le rhodium et le palladium, de préférence parmi l’or, l’argent et le palladium, et plus préférentiellement d’or, sous forme pure ou d’alliage. Procédé selon l’une quelconque des revendications 15 à 17 dans lequel ledit métal noble désolidarisé de l’empilement est récupéré par séparation solide – liquide, de préférence par filtration de ladite solution de traitement. Procédé selon l’une quelconque des revendications 15 à 18 dans lequel ledit métal noble désolidarisé de l’empilement se présente sous la forme de paillettes. Procédé selon l’une quelconque des revendications 15 à 19 dans lequel ladite couche de placage figure en surface d’un empilement multicouche plaqué de carte à puce, par exemple de carte bancaire, de circuit imprimé ou de connecteur plan utilisé dans les cartes électroniques.