FR2677041A1 - Metal extraction process, device for its use, and its application, especially to the decontamination of effluents - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé d'extraction de métaux, son dispositif de mise en oeuvre, et son application, notamment à la dépollution d'effluents. The present invention relates to a metal extraction process, its implementation device, and its application, in particular to the depollution of effluents.
Les exploitations minières, les unités de transformation des métaux, les industries métallurgiques de traitement de surface produisent d'importants flux de rejets métallifères aqueux. Ces effluents peuvent contenir un large éventail d'ions métalliques en concentrations variables, dont la toxicité impose généralement un traitement préalablement à leur rejet dans l'environnement. Mining operations, metal processing units, metallurgical surface treatment industries produce large amounts of aqueous metalliferous waste. These effluents may contain a wide range of metal ions in varying concentrations, the toxicity of which generally requires treatment prior to their release into the environment.
Ces solutions sont généralement trop concentrées pour autoriser leur rejet, mais pas suffisamment riches pour justifier un traitement par des filières classiques de récupération. Un exemple typique est représenté en industrie minière par le traitement d'exhaure, ou des eaux de ruissellement obtenues en sortie des tas stériles ou de minerais inframarginaux. Les exploitations uranifères génèrent couramment des effluents de ce type à des concentrations métalliques de l'ordre de quelques ppm à quelques dizaines de ppm. Ces solutions peuvent être particulièrement complexes, avec présence, par exemple, d'agents complexants, de sels, d'anions ou cations compétiteurs : fer, ammonium, nitrates en concentration élevée, pouvant aller jusqu'à quelques g/l.Les lixiviats de suies de centrales thermiques ou de chaudières de fuel lourd contenant, suivant l'origine du pétrole, des concentrations importantes (quelques centaines de ppm) en vanadium, molybdène, nickel et élevées en fer (plusieurs constituent un autre exemple de milieu complexe valorisable.These solutions are generally too concentrated to allow their rejection, but not rich enough to warrant treatment with conventional recovery channels. A typical example is represented in the mining industry by the treatment of dewatering, or runoff obtained at the output of sterile heaps or sub-marginal ores. Uranium mines commonly generate effluents of this type at metal concentrations of the order of a few ppm to a few tens of ppm. These solutions can be particularly complex, with the presence, for example, of complexing agents, salts, anions or competing cations: iron, ammonium, nitrates in high concentration, up to a few g / l. soot from thermal power plants or heavy fuel oil boilers containing, depending on the origin of the oil, significant concentrations (a few hundred ppm) in vanadium, molybdenum, nickel and raised in iron (several are another example of a complex medium that can be used.
Les techniques classiques de traitement en vue d'une récupération mettent en oeuvre des procédés tels que : précipitation, floculation, traitement électrochimique, filtration, micro-ou ultrafiltration, ou résines échangeuses d'ions. Si ces techniques ont fait leur preuve dans le cadre du traitement d'effluents métallifères riches, elles montrent leurs limites lorsqu'elles sont confrontées à de forts débits d'effluents faiblement concentrés. Conventional recovery treatment techniques involve processes such as: precipitation, flocculation, electrochemical treatment, filtration, micro- or ultrafiltration, or ion exchange resins. While these techniques have proved their worth in the treatment of rich metalliferous effluents, they show their limits when faced with high effluent flows with low concentration.
L'adsorption sur résines, comme l'ultrafiltration, sont difficilement conciliables avec des objectifs économiques, en raison du coût élevé des matériaux ou de la mise en oeuvre d'un traitement à fort débit ; elles peuvent s'accompagner par ailleurs d'un relargage de solutions salines de régénération délicates à traiter. Des techniques plus sommaires, telles que la précipitation, présentent l'inconvénient d'une récupération non sélective des métaux (par exemple hydroxydes mixtes), ainsi que d'une augmentation non négligeable de la salinité du rejet. Par ailleurs suivant les éléments métalliques considérés, l'efficacité d'élimination est trop faible pour atteindre des concentrations résiduelles conformes aux dispositions réglementaires.The adsorption on resins, such as ultrafiltration, are difficult to reconcile with economic objectives, because of the high cost of materials or the implementation of a high flow rate treatment; they can also be accompanied by a release of delicate saline regeneration solutions to be treated. More basic techniques, such as precipitation, have the disadvantage of non-selective recovery of metals (eg mixed hydroxides), as well as a significant increase in the salinity of the discharge. In addition, depending on the metal elements considered, the removal efficiency is too low to reach residual concentrations that comply with the regulatory provisions.
Les contraintes économiques et environnementales ont conduit à se pencher sur d'autres technologies susceptibles de fournir une alternative à ces procédés. Il a été proposé en particulier de mettre à profit l'aptitude de certains microorganismes à fixer des métaux. Différents mécanismes peuvent entrer en jeu : accumulation active par mécanisme de pompe à protons, synthèse enzymatique et/ou cellulaire de polysaccharides, phosphates qui provoquent la complexation et la précipitation des métaux sur la cellule ou dans son environnement immédiat (Norberg and Persson,
Zooqloea ramagera, Biotechnol. & Bioeng., 1984, XXIII, 129139 ; Macaskie and Dean, Citrobacter sp., Biotechnol.Economic and environmental constraints have led to other technologies that could provide an alternative to these processes. In particular, it has been proposed to take advantage of the ability of certain microorganisms to fix metals. Different mechanisms can come into play: active accumulation by proton pump mechanism, enzymatic and / or cellular synthesis of polysaccharides, phosphates which cause the complexation and precipitation of metals on the cell or in its immediate environment (Norberg and Persson,
Zooqloea will be feeding, Biotechnol. & Bioeng., 1984, XXIII, 129139; Macaskie and Dean, Citrobacter sp., Biotechnol.
Letters, 1985, 7, 7, 55-66). Mais il peut s'agir aussi d'une accumulation purement passive : les métaux se complexent, s'adsorbent sur les groupements fonctionnels des parois cellulaires : protéines, amines, amides, fonctions carboxyliques, phosphatées. Parmi la multitude des biomasses susceptibles d'être appliquées (Nakajima and
Sakaguchi, Appl. Microbiol. Biotechnol., 1986, 24, 59-64), les champignons filamenteux (Mucor miehei, Penicillium chrysogenum) représentent d'excellents supports tant par leurs performances de fixation que par leur taille importante qui rend leur utilisation plus facile, en particulier lors de l'étape de séparation solide/liquide.Letters, 1985, 7, 7, 55-66). But it can also be a purely passive accumulation: the metals complex and adsorb on the functional groups of the cell walls: proteins, amines, amides, carboxylic functions, phosphates. Among the multitude of biomasses that can be applied (Nakajima and
Sakaguchi, Appl. Microbiol. Biotechnol., 1986, 24, 59-64), the filamentous fungi (Mucor miehei, Penicillium chrysogenum) represent excellent supports both by their fixing performance and by their large size which makes their use easier, in particular during solid / liquid separation step.
Les mécanismes mis en jeu sont purement passifs, les constituants prépondérants de la paroi cellulaire : chitine ou chitosane, et les protéines sont à l'origine de l'adsorption, complexation et précipitation qui insolubilisent, par exemple, l'uranium dans et sur la membrane externe. La possibilité de désorber le métal après la phase de fixation permet de récupérer l'uranium en solution concentrée (éluat titrant quelques g d'U/l) et de réutiliser la biomasse pendant plusieurs cycles d'adsorption/désorption.The mechanisms involved are purely passive, the main constituents of the cell wall: chitin or chitosan, and the proteins are at the origin of the adsorption, complexation and precipitation which insolubilise, for example, the uranium in and on the outer membrane. The possibility of desorbing the metal after the fixation phase makes it possible to recover the uranium in concentrated solution (eluate titrating a few g of U / l) and to reuse the biomass during several cycles of adsorption / desorption.
Drobot (Engelhard Minerals and Chemicals
Corporation : Br. Fr. 2 475 522 et 2 475 523) propose d'employer des champignons vivants ou inactivés (Cladosporium, Penicillium, Trichoderma, Aureobasidium et 1,Black
Mycelium") pour séparer des métaux (platine, rhodium, palladium, ruthenium, or, argent, iridium, zinc, aluminium, fer, cuivre, nickel, cobalt manganese, chrome, bore ou étain) de leurs solutions aqueuses. Il décrit une technique de culture industrielle et d'application en batch. Les biomasses chargées sont incinérées en vue de la récupération des métaux, ou simplement éliminées et stockées.Drobot (Engelhard Minerals and Chemicals
Corporation: Br. Fr. 2,475,522 and 2,475,523) proposes to use live or inactivated fungi (Cladosporium, Penicillium, Trichoderma, Aureobasidium and 1, Black
Mycelium ") to separate metals (platinum, rhodium, palladium, ruthenium, gold, silver, iridium, zinc, aluminum, iron, copper, nickel, cobalt manganese, chromium, boron or tin) from their aqueous solutions. industrial culture and batch application The charged biomasses are incinerated for the recovery of metals, or simply disposed of and stored.
Le brevet français N 2 243 264 de "Kernforschungsanlage Julich Gesellschaft mit Beschrankter Haftung" décrit la récupération de l'uranium de l'eau de mer par des algues vertes unicellulaires adaptées aux fortes concentrations en uranium (par exposition à un rayonnement X). Ces cultures adaptées sont ensemencées et disposées dans une cage filtrante (tamis perméable à l'eau de mer) installée en zone soumise aux phénomènes de marée. French Patent No. 2,243,264 to "Kernforschungsanlage Julich Gesellschaft mit Beschrankter Haftung" describes the recovery of uranium from seawater by unicellular green algae adapted to high concentrations of uranium (by exposure to X-radiation). These adapted cultures are sown and placed in a filter cage (sieve permeable to seawater) installed in the tidal zone.
Volesky et Tsezos (Br. US 4,320,093 - 1982) décrivent l'utilisation d'un champignon filamenteux dans une optique de séparation de l'uranium et du thorium des effluents miniers ; comparant les performances de différentes souches de champignons ils sélectionnent Rhizopus arrhizus. Ils en étudient les propriétés et les performances, qui peuvent atteindre des capacités de fixation optimales (en fonction du pH et des concentrations métalliques) de 180 mgU/g de biomasse et 160 mgTh/g. Volesky and Tsezos (US Pat. No. 4,320,093 - 1982) describe the use of a filamentous fungus for the purpose of separating uranium and thorium from mining effluents; comparing the performance of different strains of fungi they select Rhizopus arrhizus. They study its properties and performance, which can reach optimal fixation capacities (depending on pH and metal concentrations) of 180 mgU / g of biomass and 160 mgTh / g.
Brierley J.A., Brierley C.L. Decker R.F, Goyak
G.M (Advanced Mineral Technologies, Inc. Br. US 4,898,827
1990) décrivent le procédé de traitement d'une bactérie
Bacillus subtilis au moyen de solutions caustiques et leur immobilisation sur support, ils en décrivent l'application au traitement de solutions métallifères (argent, plomb, cuivre, nickel, chrome) et en comparent les performances à celles d'autres microorganismes.Brierley JA, CL Brierley CL Decker RF, Goyak
GM (Advanced Mineral Technologies, Inc. Br. US 4,898,827
1990) describe the method of treatment of a bacterium
Bacillus subtilis by means of caustic solutions and their immobilization on support, they describe the application to the treatment of metalliferous solutions (silver, lead, copper, nickel, chromium) and compare the performances with those of other microorganisms.
Divers brevets (Prochazka et al. 1976, Br. US 3,993,558 ; 1978 Br. US 4,124,544, Votapek et al. 1978, Br. Various Patents (Prochazka et al., 1976, Br US 3,993,558, 1978 Br US 4,124,544, Votapek et al., 1978, Br.
US 4,067,821, Nemec et al. 1977, Br. US 4,021,368) décrivent des procédés de modification ou d'immobilisation par granulation de biomasses fongiques dans la perspective de la récupération de métaux lourds. U.S. 4,067,821, Nemec et al. 1977, Br. US 4,021,368) disclose methods for modifying or immobilizing granulation of fungal biomasses for the recovery of heavy metals.
Kasukiyo Onodera et al. (Shin-etsu Chemical Co
Ltd 1990 - Br. GB 2 228 259 A) décrivent un procédé d'extraction de métaux lourds (cuivre, cadmium, mercure, chrome, arsenic, nickel, or, argent, fer, cobalt, plomb, zinc antimoine et étain) en solution par des chitosanes d'origine fongique (Cunninghamella, Rhizopus, Absidia,
Mucor).Kasukiyo Onodera et al. (Shin-etsu Chemical Co
Ltd 1990 - Br. GB 2 228 259 A) discloses a process for extracting heavy metals (copper, cadmium, mercury, chromium, arsenic, nickel, gold, silver, iron, cobalt, lead, zinc antimony and tin) in solution by chitosans of fungal origin (Cunninghamella, Rhizopus, Absidia,
Mucor).
Premuzic (United States Department of Energy 1984 - Br. Fr. 84 13201) décrit une méthode d'élimination de radionucléides du corps par des chélates naturels extraits de bactéries, parmi lesquelles il sélectionne
Pseudomonas aeruginosa.Premuzic (United States Department of Energy, 1984 - Br. Fr. 84 13201) describes a method of removing radionuclides from the body by natural chelates extracted from bacteria, from which it selects
Pseudomonas aeruginosa.
En général, tous les métaux ne sont pas éliminés et habituellement, des résines échangeuses d'ions sont utilisées pour la finition. Cependant, les lits de résines ont tendance à se colmater. De plus, les résines sont régénérées par des solutions salines, et on ne sait que faire des jus salés concentrés en métaux ainsi obtenus. In general, not all metals are removed and usually ion exchange resins are used for finishing. However, resin beds tend to clog. In addition, the resins are regenerated by saline solutions, and it is not known to make salty concentrates of metals thus obtained.
On recherche toujours un procédé industriel mettant en oeuvre l'adsorption et la désorption des métaux permettant d'obtenir des éléments concentrés, non salés et valorisables. We are still looking for an industrial process involving the adsorption and desorption of metals to obtain concentrated elements, unsalable and recoverable.
C'est pourquoi la présente demande a pour objet un procédé d'extraction de métaux à l'aide d'une biomasse fongique dans lequel l'on met en contact dans un réacteur la biomasse fongique avec un liquide renfermant lesdits métaux, puis effectue une séparation solide-liquide, caractérisé en ce que l'on opère en continu et en ce que l'on prélève en permanence une partie de la biomasse, au moins 80 % de la partie de la biomasse prélevée étant renvoyée dans le réacteur. Therefore, the subject of the present application is a process for extracting metals using a fungal biomass in which the fungal biomass is brought into contact with a liquid containing said metals in a reactor and then carries out a reaction. solid-liquid separation, characterized in that it is carried out continuously and in that a portion of the biomass is continuously removed, at least 80% of the portion of the biomass removed being returned to the reactor.
Les métaux susceptibles d'être ainsi extraits peuvent être par exemple le vanadium, le molybdène, le nickel, l'uranium, le platine, le rhodium, le palladium, le ruthenium, l'iridium, l'or, l'argent, le cobalt, le chrome, l'arsenic ou l'étain. Ceux-ci se trouveront généralement en solution aqueuse et peuvent provenir d'exploitation minière, d'industries de transformation des métaux, de l'industrie métallurgique, ou encore des installations de traitement de surface. L'extraction s'effectue sélectivement ; de ce fait, la présence de métaux alcalins et alcalinoterreux n'a pas d'influence sur l'adsorption. The metals that can be extracted in this way can be, for example, vanadium, molybdenum, nickel, uranium, platinum, rhodium, palladium, ruthenium, iridium, gold, silver, cobalt, chromium, arsenic or tin. These will generally be in aqueous solution and may come from mining, metal processing industries, the metallurgical industry, or surface treatment facilities. The extraction is carried out selectively; as a result, the presence of alkali and alkaline earth metals has no influence on the adsorption.
La biomasse fongique pourra être constituée des champignons filamenteux courants, notamment ceux utilisés dans l'industrie agro-alimentaire, en particulier pour la synthèse d'enzymes industriels. On peut citer notamment,
Mucor miehei et Penicillium chrysogenum. De préférence, les champignons constituant les biomasses fongiques appartiendront aux ordres des Mucorales et Eurotiales. Les champi gnons peuvent éventuellement être utilisés en mélange, mais appartiendront généralement à la même espèce.The fungal biomass may consist of common filamentous fungi, especially those used in the food industry, in particular for the synthesis of industrial enzymes. We can mention in particular,
Mucor miehei and Penicillium chrysogenum. Preferably, the fungi constituting the fungal biomasses will belong to the orders of Mucorales and Eurotiales. The mushrooms may optionally be used in a mixture, but will generally belong to the same species.
Le procédé de la présente invention pourra être mis en oeuvre dans un réacteur. Par "réacteur" l'on entend dans la présente invention tout dispositif adapté à la mise en contact d'un solide avec un liquide et de préférence apte à faciliter, si désiré, leur séparation. On pourra citer notamment les réacteurs classiques, avec ou sans agitateurs, ou les colonnes. The process of the present invention may be carried out in a reactor. By "reactor" is meant in the present invention any device suitable for contacting a solid with a liquid and preferably capable of facilitating, if desired, their separation. There may be mentioned in particular conventional reactors, with or without stirrers, or columns.
La séparation solide/liquide pourra être réalisée selon les méthodes bien connues de l'homme de l'art, telles que la décantation, la filtration ou la centrifugation en continu ou non. The solid / liquid separation may be carried out according to methods well known to those skilled in the art, such as decantation, filtration or centrifugation, continuous or not.
Les caractéristiques de la présente invention résident dans le fait qu'une substantielle partie, à savoir au moins 80 % de la biomasse prélevée, de préférence au moins 90 % et notamment 99 % de ladite biomasse, est renvoyée dans le réacteur. Par là, l'on entend que l'on prélève après sortie du réacteur une certaine quantité du mélange biomasse-liquide, dont au moins la proportion prescrite est renvoyée dans le réacteur. Ainsi la biomasse est remise en contact avec les métaux qu'elle fixe en quantité plus importante. Le prélèvement est effectué de préférence après concentration de la biomasse ; de ce fait, beaucoup de biomasse et peu de liquide sont prélevés. The characteristics of the present invention reside in the fact that a substantial part, namely at least 80% of the biomass taken, preferably at least 90% and in particular 99% of said biomass, is returned to the reactor. By this is meant that is taken after leaving the reactor a certain amount of the biomass-liquid mixture, at least the prescribed proportion is returned to the reactor. Thus the biomass is put back into contact with the metals that it fixes in greater quantity. The sample is preferably taken after concentration of the biomass; as a result, a lot of biomass and little liquid is removed.
La biomasse prélevée peut ne pas être remplacee, mais sera avantageusement remplacée par une quantité équivalente de biomasse neuve. Par "biomasse neuve" l'on entend que la biomasse n'a pas encore été mise en contact avec le liquide chargé de métaux. The biomass removed may not be replaced, but will advantageously be replaced by an equivalent amount of new biomass. By "new biomass" it is meant that the biomass has not yet been brought into contact with the metal laden liquid.
De même, on remplacera avantageusement le liquide prélevé en même temps que la biomasse, et celui éliminé lors de l'étape de concentration de la biomasse. Similarly, it will advantageously replace the liquid taken at the same time as the biomass, and that removed during the biomass concentration step.
Le procédé ci-dessus décrit peut être mis en oeuvre à des pH variés selon les ions métalliques que renferme le liquide. Le choix du pH le plus approprié est de la compétence de l'homme de l'art. Par exemple, en se basant sur l'enseignement de Tsezos et Volesky, l'homme de l'art opèrera pour l'uranium à un pH d'environ 5. Le pH de travail utilisé est de préférence voisin du pH d'apparition des formes hydroxylées. The process described above can be carried out at pH varied according to the metal ions contained in the liquid. The choice of the most suitable pH is within the skill of those skilled in the art. For example, based on the teaching of Tsezos and Volesky, those skilled in the art will operate for uranium at a pH of about 5. The working pH used is preferably close to the pH of appearance of the hydroxylated forms.
Afin de faciliter la concentration de la biomasse, on opèrera avantageusement en présence d'un floculant, de préférence cationique, notamment à base de copolymères d'acrylamide et de (méth)acrylate de dialkyl aminoéthyle quaternisé ou salifié. Comme floculant, on peut citer par exemple les floculants de type cationique fort tels que ceux commercialisés par la société SN Floerger sous les références FO 8350, 8400, 8490 ou 8650 et notamment sous la référence F0 9400. Des produits floculants utilisables sont également commercialisés par des sociétés tels que Allied colloids, American Cyanamid, Röhm,
Nalco ou Stockhausen. On peut opérer à des concentrations variées de floculant, par exemple de 0,1 à 10 ppm, et de préférence à environ 1 ppm.In order to facilitate the concentration of the biomass, it will advantageously operate in the presence of a flocculant, preferably cationic, in particular based on copolymers of acrylamide and quaternized or salified dialkylaminoethyl (meth) acrylate. Flocculants that may be mentioned include, for example, flocculants of the strong cationic type such as those marketed by SN Floerger under the references FO 8350, 8400, 8490 or 8650 and in particular under the reference F0 9400. Usable flocculant products are also marketed by companies such as Allied colloids, American Cyanamid, Röhm,
Nalco or Stockhausen. It can be operated at various concentrations of flocculant, for example from 0.1 to 10 ppm, and preferably to about 1 ppm.
Lors de l'étape de concentration, l'on obtient également le liquide traité, débarrassé de la majeure partie des métaux qu'il contenait, et qui peut ainsi être rejeté directement à l'égout sans nécessiter de traitement complémentaire. During the concentration step, one also obtains the treated liquid, freed of the majority of the metals which it contained, and which can thus be rejected directly with the sewer without requiring additional treatment.
La concentration de la biomasse dans le réacteur pourra aller de 50g à 2kg par m3 de mélange et de préférence de 200g à 800g par m3. The concentration of the biomass in the reactor may range from 50 g to 2 kg per m 3 of mixture and preferably from 200 g to 800 g per m 3.
Dans des conditions préférentielles de mise en oeuvre, le procédé ci-dessus décrit est caractérisé en ce que la biomasse concentrée en métaux prélevée est soumise à une désorption. Under preferential conditions of implementation, the process described above is characterized in that the biomass concentrated in metals removed is subjected to desorption.
Celle-ci peut-être réalisée notamment à l'aide de sels tels que les phosphates, de préférence des carbonates ou hydrogéno carbonates, en particulier alcalins ou alcalino-terreux. Des détails sur la désorption des métaux peuvent être trouvés dans les documents précédemment cités, incorporés ici par référence. This may be carried out especially with the aid of salts such as phosphates, preferably carbonates or hydrogen carbonates, in particular alkali or alkaline earth. Details on the desorption of metals can be found in the aforementioned documents incorporated herein by reference.
On peut faire suivre cette étape de désorption par une opération de séparation solide-liquide, telles que celles décrites ci-dessus, de manière à obtenir d'une part un éluat liquide suffisamment concentré en métaux pour être facilement recyclés selon les procédés connus pour récupérer le métal, et d'autre part une biomasse débarrassée des métaux, réutilisable pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus décrit. This desorption step may be followed by a solid-liquid separation operation, such as those described above, so as to obtain on the one hand a liquid eluate sufficiently concentrated in metals to be easily recycled according to known methods for recovering the metal, and secondly a metal-free biomass, reusable for the implementation of the method described above.
Des exemples de mise en oeuvre du procédé figurent ci-après dans la partie expérimentale. Examples of implementation of the method are given below in the experimental part.
La présente demande a enfin pour objet un dispositif spécialement conçu pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus décrit, caractérisé en ce qu'il comprend un réacteur muni d'un dispositif d'évacuation de trop-plein relié à un dispositif de concentration de biomasse, d'une canalisation reliant le dispositif de concentration de biomasse à l'entrée du réacteur, d'un orifice de prélèvement de biomasse, d'une arrivée de liquide à traiter dans le réacteur et, si désiré, d'un dispositif de distribution de biomasse neuve. The present application finally relates to a device specially designed for the implementation of the method described above, characterized in that it comprises a reactor provided with an overflow evacuation device connected to a concentration device biomass, a pipeline connecting the biomass concentration device to the inlet of the reactor, a biomass sampling port, a liquid inlet to be treated in the reactor and, if desired, a device new biomass distribution.
Le réacteur est de préférence placé au dessus du dispositif de concentration de biomasse afin d'utiliser la gravité pour la circulation des matières. Le dispositif de concentration est de préférence un décanteur à base conique. The reactor is preferably placed above the biomass concentration device to use gravity for the circulation of materials. The concentration device is preferably a conical-based decanter.
Les exemples qui suivent illustrent la présente demande sans toutefois la limiter. The following examples illustrate the present application without limiting it.
EXEMPLE 1
a) Le liquide à traiter est une eau d'exhaure minière provenant d'une mine d'uranium.EXAMPLE 1
a) The liquid to be treated is mine-minewater from a uranium mine.
Il renferme environ
- 8 ppm d'uranium
- 200 à 500 ppm de sulfates
- Salinité en Fe, Al, Mg, Ca, Zn comprise entre 5 et 50 ppm
- pH neutre
Le liquide à traiter, aspiré par une pompe 1, arrive en continu par une canalisation 2, au débit de lm3/h, dans une cuve tampon 3 où l'on régule le pH à 5,5, et maintenu agité par un agitateur 4. Le liquide à traiter est prélevé de la cuve tampon par aspiration à l'aide d'une pompe 5 et conduit dans un réacteur 6 agité par agitateur 7, avec un débit de 1 m3/h. Le réacteur 6, d'une volume de 1 m3, renferme 300-400 g/m3 (exprimé en poids sec) d'une biomasse constituée de Penicillium chrysogenum.It contains about
- 8 ppm of uranium
- 200 to 500 ppm of sulphates
- Salinity in Fe, Al, Mg, Ca, Zn between 5 and 50 ppm
- neutral pH
The liquid to be treated, sucked by a pump 1, arrives continuously via a pipe 2, at a flow rate of 1 m 3 / h, in a buffer tank 3 where the pH is regulated at 5.5, and kept stirred by an agitator 4 The liquid to be treated is withdrawn from the buffer tank by suction using a pump 5 and led into a reactor 6 agitated by stirrer 7, with a flow rate of 1 m 3 / h. The reactor 6, with a volume of 1 m 3, contains 300-400 g / m 3 (expressed as dry weight) of a biomass consisting of Penicillium chrysogenum.
L'excès de mélange est évacué du réacteur par l'intermédiaire d'une canalisation 8 de trop-plein, et additionné de floculant au taux de 1 ppm, prélevé par une pompe 9 d'un réservoir à floculant 10, et tombe par gravité dans un décanteur, lui-même agité lentement (environ 6 tours/h). Le floculant utilisé est celui commercialisé par la société SN Floerger sous la référence F0 9400. The excess mixture is discharged from the reactor via an overflow line 8, and added with flocculant at the rate of 1 ppm, taken by a pump 9 from a flocculant tank 10, and falls by gravity. in a decanter, itself stirred slowly (about 6 revolutions / h). The flocculant used is that marketed by SN Floerger under the reference F0 9400.
A la partie inférieure du décanteur, la biomasse concentrée est prélevée et renvoyée, en grande partie (80 %) par une pompe 11 dans le réacteur. On rajoute à l'aide d'une trémie doseuse 13 de la biomasse neuve de manière à compenser la biomasse prélevée mais non renvoyée. At the bottom of the decanter, the concentrated biomass is removed and returned, largely (80%) by a pump 11 in the reactor. A new biomass is added using a metering hopper 13 in order to compensate for the biomass taken but not returned.
A la partie supérieure du décanteur, on obtient en 14 un liquide clair, débarrassé de ses métaux. Son analyse a permis de conclure que
- la concentration en uranium est inférieure à 0,8 ppm,
- il n'y a aucune adsorption des alcalins et alcalino-terreux,
- la fixation des éléments de transition est négligeable : leur concentration en solution reste constante,
- le pH du liquide est neutre. At the top of the decanter, 14 is obtained a clear liquid, free of its metals. His analysis concluded that
- the concentration of uranium is less than 0.8 ppm,
there is no adsorption of the alkalis and alkaline earths,
the fixation of the transition elements is negligible: their concentration in solution remains constant,
- the pH of the liquid is neutral.
b) Désorption de la biomasse prélevée. b) Desorption of the biomass taken.
Le reste est alors soumis à une désorption comme suit
La biomasse récupérée est filtrée au filtre presse puis remise en suspension et agitation dans un bain de bicarbonate de sodium (concentration comprise entre 0,1 et 1 M), avec des rapports Solide (mg)/Liquide (ml) voisins de 100. Après deux heures de contact une nouvelle étape de séparation Solide/Liquide permet de récupérer un éluat riche en uranium (entre 10 et 20 g/l). La biomasse est lavée dans de l'eau (rapport Solide/Liquide voisin de 100 mg/ml), puis réutilisée pour de nouveaux cycles d'adsorption-désorption. L'éluat est ensuite valorisé par des techniques classiques d'extraction par solvant (amines quaternaires, par exemple AliquatR 336, AdogenR 464) et précipitation.Les eaux de lavage sont éventuellement recyclées en tête de procédé par mise en contact avec la biomasse si leur concentration en ions métalliques le justifie.The rest is then desorbed as follows
The biomass recovered is filtered with a filter press and then resuspended and stirred in a bath of sodium bicarbonate (concentration between 0.1 and 1 M), with Solid (mg) / liquid (ml) ratios of about 100. After two hours of contact a new solid / liquid separation step makes it possible to recover an eluate rich in uranium (between 10 and 20 g / l). The biomass is washed in water (solid / liquid ratio close to 100 mg / ml), then reused for new adsorption-desorption cycles. The eluate is then recovered by conventional solvent extraction techniques (quaternary amines, for example AliquatR 336, AdogenR 464) and precipitation. The washings are optionally recycled at the head of the process by contact with the biomass if their concentration of metal ions justifies it.
EXEMPLE 2 Valorisation d'un effluent vanadifère
La lixiviation de suies de centrales thermiques à fuel lourd génère des effluents acides riches en vanadium (400 mgV/l, pH 2,5), contenant des concentrations importantes en fer (1-1,2 gFe/l), en nickel (170 mgNi/l), et en molybdène (50-100 mgMo/l). La mise en contact de ces lixiviats en batch avec les biomasses selon l'exemple 1 permet en un temps très court (1 h 30) d'obtenir une extraction sélective du vanadium. La concentration en vanadium dans l'effluent est inférieure à 10 ppm, alors que la concentration en fer, nickel et molybdène n'est quasiment pas affectée. Les analyses en Fluorescence X des échantillons d'adsorbant avant et après fixation le confirment. La capacité de fixation en vanadium varie avec le rapport L/S (volume de liquide (ml)/volume de solide (g)), mais elle tend vers 80 mgVa/g de biomasse sur la plage 0 < L/S < 60. La désorption du vanadium avec des solutions acides permet de récupérer le métal, d'améliorer l'extraction sélective du vanadium et de recycler la biomasse. EXAMPLE 2 Valorization of a Vanadiferous Effluent
The soot leaching of heavy fuel thermal power plants generates acidic effluents rich in vanadium (400 mgV / l, pH 2.5), containing significant concentrations of iron (1-1.2 gFe / l), nickel (170 mgNi / l), and in molybdenum (50-100 mgMo / l). The contacting of these leachates in batch with the biomasses according to Example 1 allows in a very short time (1 h 30) to obtain a selective extraction of vanadium. The concentration of vanadium in the effluent is less than 10 ppm, while the concentration of iron, nickel and molybdenum is almost unaffected. The X-ray fluorescence analyzes of the adsorbent samples before and after fixation confirm this. The vanadium binding capacity varies with the L / S ratio (liquid volume (ml) / volume of solid (g)), but it tends to 80 mgVa / g of biomass in the range 0 <L / S <60. The desorption of vanadium with acidic solutions makes it possible to recover the metal, to improve the selective extraction of vanadium and to recycle the biomass.
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| FR9106624A FR2677041A1 (en) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | Metal extraction process, device for its use, and its application, especially to the decontamination of effluents |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2744732A1 (en) * | 1996-02-13 | 1997-08-14 | Rech Geol Et Minieres Brgm Bur | High yield biological extraction of cobalt from mineral ores |
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1991
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2677041B1 (en) | 1995-05-24 |
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