20030703-F-Pereira

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Submitted on 20 Mar 2013
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Production d’acide phosphorique par attaque
chlorhydrique de minerais phosphatés avec réduction des
nuisances environnementales et récupération des terres
rares en tant que sous-produits
Fernando Pereira
To cite this version:
Fernando Pereira. Production d’acide phosphorique par attaque chlorhydrique de minerais phosphatés
avec réduction des nuisances environnementales et récupération des terres rares en tant que sous-
produits. Géochimie. Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2003. Français. �tel-
00802984�

REMERCIEMENTS
Cette étude, menée dans le cadre d’un accord franco-brésilien en partenariat avec le CETEM
(Rio de Janeiro, Brésil) et Grande Paroisse, a été financée par le Ministère des Affaires
étrangères et s’est déroulée à l’Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne.
Ce travail n’a pu être mené à terme sans la collaboration, le soutien, les critiques et les
suggestions de toutes les personnes y ayant participé.
Ma gratitude et mon respect vont tout d’abord à Mr. E. Bilal, qui m’a accueilli au sein du
laboratoire de géochimie. Ses suggestions, ses critiques, nos accords et désaccords ont
énormément enrichi ce travail. C’est surtout dans les moments difficiles (dont un très, très
difficile) qu’il m’a apporté son soutien sans faille. Je lui témoigne ma profonde amitié.
Mr. J.J. Gruffat m’a amicalement aidé et soutenu tout au long de ce travail ; par ses conseils,
il a largement contribué à la naissance des idées ici exposées.
Je remercie Mr. L. Navascues et Mr. P. Gry de Grande Paroisse pour leur soutien constant et
pour tous les conseils prodigués lors de nos diverses réunions de travail.
Une partie de la réalisation de ce travail s’est déroulée au Brésil, en particulier au Centre de
Technologie Minérale de Rio de Janeiro. Je remercie tout particulièrement Mr. A. Alcover
Neto, qui a facilité le bon déroulement de ce travail et m’a constamment aidé et conseillé au
laboratoire.
Je remercie les membres du jury qui ont accepté de lire ce mémoire et me font l’honneur de le
juger :
• Mr. J.M. Lopez-Cuesta de l’Ecole Nationale Supérieure des Mines d’Alès.
• Mr. P. Gaudon de l’Ecole Nationale Supérieure des Mines d’Alès.
• Mr. A.H. Horn de l’Université Fédérale de Minas Gerais (Brésil).
Que cette page me permette aussi de remercier Mr. F. Gallice pour les analyses de
fluorescence X et d’ICP/AES, Mr. J.P. Poyet pour les analyses de chromatographie ionique,
Mr. O. Valfort pour les analyses de diffraction de rayons X et Mr. P. Jouffrey pour son aide
précieuse lors des séances de microscopie électronique à balayage.
Je n’oublie pas de remercier tous les membres du laboratoire de géologie pour leur soutien
moral lors de l’accomplissement de cette étude.
J’ai une pensée toute particulière pour deux personnes ayant fourni à mes cotés un travail très
fructueux : mes amis Mr. D. Grassi et Mlle. V. Bourgier. Je leur exprime toute ma
reconnaissance et mon affection.
Je ne saurai terminer sans associer à ce travail ma famille, mes parents et ma sœur pour
l’intérêt qu’ils ont toujours apporté à ma formation et pour leur soutien moral.

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SOMMAIRE
INTRODUCTION _________________________________________________________èè
CHAPITRE I : Généralités __________________________________________________
1/ Les phosphates ____________________________________________________
2/ Historique __________________________________________________________
3/ Minerais phosphatés ________________________________________________
3.1/ Ressources naturelles ________________________________________
3.2/ Caractéristiques chimiques et minéralogiques _______________________
3.3/ Réserves __________________________________________________
4/ Les applications _____________________________________________________
4.1/ Les engrais _________________________________________________
4.2/ Les applications techniques _____________________________________
4.3/ Les applications alimentaires ___________________________________
4.4/ Répartition des phosphates industriels ____________________________
5/ Situation au Brésil ___________________________________________________
5.1/ L’industrie des engrais au Brésil _______________________________
5.2/ Caractéristiques chimiques et minéralogiques des minerais brésiliens ____
5.3/ Réserves brésiliennes _________________________________________
6/ Conclusion _______________________________________________________
CHAPITRE II : Production d’acide phosphorique _______________________________
1/ Fabrication industrielle ______________________________________________
1.1/ Voie thermique _______________________________________________
1.2/ Voie humide ________________________________________________
1.2.1/ Voie sulfurique _______________________________________________________
1.2.2/ Voie chlorhydrique ____________________________________________________
1.2.3/ Voie nitrique _________________________________________________________
2/ Effets de la concentration en acide (HCl ou HNO
3
) au cours de la lixiviation in
in situ ___________________________________________________________________
3/ Valorisation des minerais phosphatés ___________________________________
3.1/ Evaluation chimique préliminaire ________________________________
3.2/ Les terres rares _____________________________________________
3.3/ Les radioéléments ____________________________________________
3.3.1/ Uranium _____________________________________________________________
3.3.2/ Radium _______________________________________________________________
3.3.3/ Thorium ______________________________________________________________
3.4/ Autres éléments ______________________________________________
3.5/ Rejets _____________________________________________________
4/ Conclusion ________________________________________________________
CHAPITRE III : Processus de concentration du minerai et caractérisation des écha-
-ntillons initiaux ___________________________________________________________
1/ Le complexe d’Angico dos Dias/Caracol (Brésil) ________________________
1.1/ Situation
1.2/ Un ensemble magmatique précambrien
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2/ Caractérisation et concentration du minerai phosphaté d’Angico dos Dias/
Caracol (Brésil) ___________________________________________________________
2.1/ Echantillonnage ___________________________________________
2.2/ Préparation des échantillons __________________________________
2.3/ Méthodologie _______________________________________________
2.3.1/ Caractérisation minéralogique et technologique _______________________________
2.3.2/ Diffraction de rayons X ________________________________________________
2.3.3/ Microscopie électronique à balayage _______________________________________
2.3.4/ Séparation magnétique __________________________________________________
a/ Séparateur magnétique à disques ________________________________________
b/ Séparateur à aimant permanent "terres rares" _____________________________
2.4/ Résultats expérimentaux ______________________________________
2.4.1/ Essais de caractérisation minéralogique et technologique ________________________
2.4.2/ Analyses minéralogiques par diffraction de rayons X ___________________________
2.4.3/ Observations au microscope électronique à balayage ___________________________
2.4.4/ Essais de concentration magnétique ________________________________________
3/ Caractérisation du concentré phosphaté d’Angico dos Dias/Caracol _______
3.1/ Méthodologie _______________________________________________
3.2/ Résultats expérimentaux ______________________________________
3.2.1/ Essais de caractérisation minéralogique et technologique ________________________
3.2.2/ Analyses minéralogiques par diffraction de rayons X __________________________
3.2.3/ Observations au microscope électronique à balayage ___________________________
a/ fraction –65+100 de d<2.89 _________________________________________
b/ fraction –65+100 de 2.89<d<3.3 _____________________________________
c/ fraction –65+100 de d>3.3 ____________________________________________
4/ Bilan et conclusion ____________________________________________
4.1/ Minerai phosphaté d’Angico dos Dias/Caracol (Brésil) __________________________
4.2/ Concentré phosphaté d’Angico dos Dias/Caracol (Brésil) _________________________
CHAPITRE IV : Etude de la lixiviation chlorhydrique du concentré et du minerai
phosphaté d’Angico dos Dias/Caracol (Brésil) __________________________________
1/ Objectif _________________________________________________________
2/ Méthodologie ______________________________________________________
3/ Influence de la concentration en acide et du rapport solide/liquide __________
3.1/ Concentré phosphaté d’Angico dos Dias (Brésil) __________________
3.1.1/ Essais avec table de secousse _____________________________________________
3.1.2/ Essais avec agitation mécanique ___________________________________________
3.2/ Minerai phosphaté d’Angico dos Dias ___________________________
3.2.1/ Essais avec table de secousse _____________________________________________
3.2.2/ Essais avec agitation mécanique ___________________________________________
3.3/ Concentré phosphaté marocain __________________________________
3.3.1/ Essais avec table de secousse _____________________________________________
3.3.2/ Essais avec agitation mécanique ____________________________________________
4/ Influence du temps de lixiviation _____________________________________
4.1/ Concentré phosphaté d’Angico dos Dias (Brésil) __________________
4.1.1/ Essais avec table de secousse ____________________________________________
4.1.2/ Essais avec agitation mécanique ___________________________________________
4.2/ Minerai phosphaté d’Angico dos Dias ____________________________
4.2.1/ Essais avec table de secousse ______________________________________________
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