# Développement d'un modèle cinétique et thermodynamique pour l'étude de la lixiviation d'un minerai latéritique

Okechukwu Vincent Dickson, Fabienne Espitalier, Thomas Deleau, Christophe Coquelet, Julien Lombart

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Okechukwu Vincent Dickson, Fabienne Espitalier, Thomas Deleau, Christophe Coquelet, Julien Lombart. Développement d'un modèle cinétique et thermodynamique pour l'étude de la lixiviation d'un minerai latéritique. CRISTAL11 - Colloque sur la Cristallisation et Précipitation Industrielles, May 2025, Marseille, France. 2025, 10.13140/RG.2.2.19582.09282. http://hal-05133318

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Submitted on 27 Jun 2025

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IMT Mines Albi
École Mines-Télécom

CENTRE RAPSODEE
UMR CNRS 5302

# Développement d'un modèle cinétique et thermodynamique pour l'étude de la lixiviation d'un minerai latéritique

Vincent O. DICKSON <fnref n="1" />,<fnref n="3" />, Fabienne ESPITALIER<fnref n="1" />, Thomas DELEAU<fnref n="1" />, Christophe COQUELET<fnref n="1" />,<fnref n="2" />, Julien LOMBART<fnref n="3" />

https://rapsodee.imt-mines-albi.fr/

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## CONTEXTE GÉNÉRAL

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* Le nickel, essentiel pour les batteries plus performantes des véhicules électriques, est extrait des minéraux latéritiques par le procédé HPAL.

**OBJECTIF:** Développement d'un modèle à haute température pour optimiser l'extraction du nickel.

Autres institutions

U
Université
de Toulouse

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PRONY
Resources
New Caledonia

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anrt
association nationale
recherche technologie

Cifre
Conventions

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MINES PARIS

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## Références

1. Dickson, O. V., Deleau, T., Coquelet, C., Espitalier, F., Lombart, J., Tardy, A., & Lachaize, F. (2023). doi.org/10.1016/j.ctta.2023.100117

2. Georgiou, D., & Papangelakis, V. G. (1998). doi.10.1016/S0304-386X(98)00023-1

3. Liu, K., Chen, Q., Yin, Z., Hu, H., & Ding, Z. (2012). doi.10.1016/j.hydromet.2012.06.001

4. Stanković, S., Stopić, S., Sokić, M., Marković, B., & Friedrich, B. (2020). doi.org/10.30544/513

5. Stopić, S., Friedrich, B., & Anastasijevic, N. (2003). doi.10.13140/RG.2.1.3940.1848

6. Whittington, B. I., & Muir, D. (2000). doi.10.1080/08827500008914177

## APPROCHE EXPÉRIMENTALE

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### Conditions de lixiviation (180 min):

* Température: 265°C

* Pression: 50 bars

* Ratio solide (w/w): 0.22-0.30

* Acide/minerai (w/w): 0.25-0.45

**Caractérisations:** ICP, pH et acide libre, Distribution de taille, DRX

## APPROCHE DE LA MODÉLISATION

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**RÉSULTATS EXPÉRIMENTAUX ET DE MODÉLISATION** (T=265°C, Ratio solide = 0.22, Acide/minerai (A/O) = 0.35)

## EXPÉRIMENTAUX

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**Minerai initial (DRX):**

Goethite: d, l, m, n, o, p, q, r, Hematite: e, i, j, k, n, Gibbsite: c,

Chromite: h, k, Quartz: f, Lizardite: b, k, Talc: a, g, Nepouite: a, b

**Residu 265 °C (DRX):**

c, x, y, z : H-Alunite,

e, i, k : Hematite

### Principaux résultats expérimentaux

* Augmentation du rendement des éléments (Ni, Al, Fe, Co,...) avec un A/O plus élevé.

* Rendement de Ni et Co augmente continuellement avec le temps.

* Fe et Al, diminuent avec le temps de lixiviation en raison de la précipitation.

* L'acidité libre chute rapidement dans les 10 premières min, indiquant une réaction rapide avec le minerai.

* Un plus grand volume de fines particules est observé au cours du lessivage.

* Le minerai initial montre des pics dominants de goethite, quartz et serpentine.

* Avec l'augmentation de la température, de nouveaux pics apparaissent (ex. hématite, alunite), suggérant des transformations de phase.

## CONCLUSIONS

### Développement d'un modèle de lixiviation-précipitation primaire

* ✓ Le calcul des spéciations à haute température.

* ✓ Dissolution des minéraux contenant Ni, Co, Mn, Mg.

* ✓ Dissolution des minéraux primaires (goethite, gibbsite).

* ✓ Précipitation des minéraux secondaires (hématite, H-alunite) avec ajustement de 4 paramètres ( constantes de croissance).

## Remerciements :

Cette recherche appartient à PRONY Resources Nouvelle-Calédonie, et est financée par CIFRE-ANRT, PRONY et la Chaire Minaumet-PSL, France. Les auteurs souhaitent remercier RAPSODEE, IMT Mines Albi France pour avoir fourni la plateforme nécessaire à la réalisation de cette recherche.

Contact :
odickson@mines-albi.fr

https://www.linkedin.com/in/ok_eychivdickson/

## MODÉLISATION - SIMULATION

### 1. Identification des espèces sursaturées

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### 2. Identification de l'optimum à partir de la diffusion des couches de produits

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### 3. Mécanisme de dissolution et de précipitation des minéraux à base de Fe et Al

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### Principaux résultats de la modélisation

* H-alunite et hématite précipitent le plus dans les conditions HPAL.

* La lixiviation du Ni est contrôlée par la diffusion à travers la couche de produit.

* H-alunite et hématite se dissolvent et précipitent simultanément.

* H-alunite nuclée plus facilement, mais l'hématite croît plus vite.

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## PERSPECTIVES

* Étude expérimentale du comportement de précipitation des minéraux individuels dominants dans les dépôts (à partir de gibbsite pure et de goethite synthétisée).

* Étudier le rôle d'éléments comme le Cr et le Si sur la spéciation et la modélisation de la lixiviation.

<footnote n="1">¹IMT Mines Albi, UMR CNRS 5302, Centre RAPSODEE, Université de Toulouse, France.</footnote>

<footnote n="2">²Mines Paris PSL University, Centre of Energy, Environment, Processes (CEEP), 35 Rue Saint Honoré 77305 Fontainebleau, France.</footnote>

<footnote n="3">³Prony Resources New Caledonia, Nouvelle - Calédonie.</footnote>