II-5. CHIMIE DE LA LIXIVIATION
La lixiviation a pour but de transférer un
élément chimique de la phase solide (minerai) à la phase
aqueuse (solution d'attaque) : elle fait donc intervenir, d'une part, des
phénomènes physiques de transfert, et d'autre part, des
phénomènes chimiques de transformation des espèces
(BOUKHEMIKHEM Zahira, 2010).
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II-5-1. Paramètres physiques :
Il est nécessaire de réaliser une bonne mise en
contact des phases solide et liquide. La nature du solide (type de liens
moléculaires, granulométrie, porosité) a une influence
directe sur la surface d'échange et joue un rôle essentiel dans la
cinétique de la mise en solution. Le degré de fractionnement du
minerai est donc un paramètre très important qui dépend de
la méthode de lixiviation utilisée. Le transfert de
l'espèce solubilisée de l'interface Solide-Liquide au sien de la
solution constitue une autre étape importante de la cinétique.
Afin d'accélérer ce phénomène, on réalise
une agitation de la solution (mécanique ou par bullage d'un gaz
comprimé). L'élévation de la température
accélère également le phénomène de transfert
(BOUKHEMIKHEM Zahira, 2010).
II-5-2. Réactions de Lixiviation :
Les procédés hydrométallurgiques font
appel à la libération du métal recherché par
destruction de la matrice chimique le contenant, c'est-à-dire mettent en
jeu des réactions chimiques entre les particules et les réactifs
utilisées en phase liquide. Les réactions de lixiviation sont
classées selon les catégories ci-après
? réaction de solubilisation physique;
? lixiviation par réaction chimique simple.
II-5-2-1. Réaction de solubilisation physique :
Le caractère dipolaire des molécules d'eau
permet à celles-ci d'exercer une attraction sur l'anion et le cation de
l'espèce ionique à dissoudre, formant des hydrates. Si la force
d'hydratation est supérieure à la force qui retient l'anion et le
cation ensemble, ceux-ci passeront dans la solution. Ce type de solubilisation
est utilisé dans le cas de certains sels formés lors des
opérations pyrométallurgiques préliminaires à
l'étape de lixiviation, comme le grillage sulfurant ou chlorurant
NaCl(s) + (n+m)
H2O Na(H2O)n++
Cl(H2O)m- (II-1)
CuSO4 + (n + m)H2O Cu
(H2O)n+
+ SO4(H2O)m2- (II-2)
(BOUKHEMIKHEM Zahira, 2010).
II-5-2-2.Lixiviation par réaction chimique simple
:
La lixiviation d'une espèce solide peut être
accomplie par l'action directe d'un acide, d'une base ou des ions d'un autre
sel. Cette action peut prendre la forme d'une neutralisation,
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d'un simple remplacement d'ions ou d'une complexation. Cas de
la lixiviation acide directe, l'objectif est de fournir des ions
??+ (protons). Ce qui mène à
l'utilisation d'acide forts (HCl, H2SO4 ou HNO3). Un cas typique est la
lixiviation des oxydes de cuivre par l'acide sulfurique dilué :
CuO(s) +
2H+ (aq) +
SO2-4(aq)2
Cu2+ (aq) + SO2-4 + H2O
(II-3)
(BOUKHEMIKHEM Zahira, 2010).
II-6. APPROCHE THERMODYNAMIQUE ET CINETIQUE DE
LA
LIXIVIATION
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