26 mai 2014 par Steve Mackowski
Le processus de séparation pour le traitement des terres rares commence généralement par un mélange de carbonate ou d'oxyde de terres rares qui est dissout par un acide, généralement de l'acide chlorhydrique ou de l'acide nitrique, de sorte que le traitement ultérieur puisse commencer. Le produit de départ, le carbonate dans ce cas, contient des impuretés causées par le cycle d'extraction en amont lors de la production du carbonate.
Il existe de nombreuses réglementations pour ces matières de départ, qui sont généralement basées sur les impuretés. Des systèmes de séparation spécifiques ont été développés pour traiter ces contaminants afin qu’ils ne pénètrent pas dans les produits. L'une des contaminations habituelles est, par exemple, l'aluminium. Cela pose un problème potentiel car il se produit dans le processus de résolution avec un état de valence similaire à celui des terres rares. La séparation par extraction au solvant peut être problématique ici.
Le processus de solution où le carbonate de terre rare réagit avec l'acide est le temps de prendre soin de l'aluminium. Cette étape permet également de s’occuper de certains des éléments radioactifs qui ont pu fuir. Le problème des radiations étant un sujet d'actualité, je vais en discuter plus en détail ci-dessous.
C'est un fait géologique que les terres rares sont associées à des minéraux contenant de l'uranium et du thorium. L'uranium et le thorium sont radioactifs et doivent être traités en conséquence. Certains gisements contiennent des gisements d'uranium ou de thorium élevés, d'autres de petits gisements. Tous nécessitent une gestion prudente. À ce stade, je dois faire appel à la science. Je vais toutefois garder cela aussi simple que possible. Pour ceux qui veulent en savoir plus: Cherchez "chaîne de désintégration de l'uranium".
L'uranium et le thorium sont radioactifs, ils se désintègrent et émettent des radiations. À chaque décroissance, une molécule d'uranium se transforme en une autre molécule. Cette nouvelle molécule est appelée produit de désintégration. Ceci est également radioactif et se désintègre. Une chaîne de désintégration se produit jusqu'à ce que la dernière molécule adopte la forme stable du plomb. Le même processus se produit dans le thorium, bien que différents produits filles soient produits dans la chaîne de désintégration.
Un autre problème à noter est que plus de 99% de l'uranium est présent comme l'isotope 238 de l'uranium (la recherche sur Internet peut fournir une explication détaillée ici). L'uranium restant est un autre isotope appelé Uranium 235. Il est également radioactif et possède sa propre chaîne de désintégration, qui se termine également par du plomb stable. Donc, il y a trois chaînes de désintégration. Chacun avec sa propre séquence de produits de désintégration.
Les produits de désintégration individuels se comportent chimiquement différemment de leurs prédécesseurs car ils sont un élément différent. Les éléments les plus préoccupants sont les produits de désintégration radium, radon, protactinium et actinium. Il y en a d'autres qui ont des demi-vies courtes, ce qui signifie qu'elles n'existent pas vraiment assez longtemps pour poser un problème de qualité. Ils se désintègrent rapidement (parfois en microsecondes). En conséquence, tant les produits de désintégration à vie longue que les parents uranium et thorium doivent être pris en charge pendant le processus (évidemment aussi pour des raisons EHS - Santé et sécurité environnementales).
Du point de vue de la transformation, la nature est un peu de notre côté. Le radon est un gaz rejeté dans l'atmosphère et ne pose donc pas de problème de processus, mais il s'agit d'un problème EHS (Environmental Health and Safety), en particulier dans les mines souterraines.
Le processus d'élimination de l'uranium et du thorium est bien connu et s'intègre dans les processus avant la séparation. Certains isotopes du plomb apparaissent sous forme de produits de décomposition dans les chaînes de désintégration, mais la plupart des circuits utilisent de l'acide sulfurique, ce qui donne du sulfate de plomb, qui est insoluble et se détache, par exemple, avec les résidus.
Les produits de désintégration restants doivent être identifiés et suivis par cycle. Voici des problèmes de qualité évidents, mais aussi EHS. Cependant, tous ces éléments sont gérés et relèvent de normes internationalement reconnues, mais ils doivent être localisés.
Retour à la rupture. Le carbonate de terre rare a défini des limites pour l'uranium et le thorium. Cependant, il a été constaté que certains produits de désintégration peuvent apparaître dans les carbonates de terres rares. Cela se produit lorsqu'ils n'ont pas été efficacement éliminés au cours des étapes de traitement précédant le dépôt du carbonate de terre rare.
Le processus de dissolution (et les étapes d'extraction pré-solvant) offre la possibilité de contrôler les petites fuites. Bien sûr, les mines contenant de petites quantités d'uranium ou de thorium sont moins touchées, mais elles devraient néanmoins être conscientes de l'éventualité. Les éléments les plus susceptibles de fuir au cours du processus sont le protactinium et l'actinium, tous deux des produits de désintégration de la série de désintégration de l'uranium 235.
Ce n’est donc pas un problème de thorium. Si l'uranium est extrait du minerai, vous avez de la chance s'il s'agit d'uranium de haute qualité et donc d'un sous-produit précieux. Cependant, vous devez prendre des précautions lors de la manipulation de ces produits de désintégration.
La connaissance des propriétés chimiques des deux produits susmentionnés n'est pas clairement définie, mais un rapport de recherche récent semble indiquer que le protactinium suit généralement le praséodyme et que l'actinium suit généralement le lanthane. Il faut souligner ici que ces niveaux sont très bas et qu'il existe des solutions de traitement connues. Cela représente simplement un autre niveau de complications de processus, qui augmente les risques de coûts supplémentaires et la probabilité accrue de pertes.
Comme je l'ai déjà mentionné, les procédés de séparation ont été spécialement conçus pour la matière première qui se trouve dans les usines. La première étape, la dissolution du carbonate de terre rare, est une étape importante dans le démarrage du processus d'élimination des impuretés indésirables qui peuvent conduire à une probabilité plus élevée de pertes ou de réductions de la qualité du produit. La semaine prochaine, je vais vous présenter une configuration de circuit simplifiée qui vous montrera comment séparer HREO, MREO et LREO.
Source: http://investorintel.com/rare-earth-intel/separation-rare-earths-art-vs-science-3/
