préparation mécanique des échantillons !

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DMA et Environnement minier

Drainage minier acide (DMA)

Le drainage minier acide (DMA) est le problème environnemental le plus critique pour les exploitations de métaux de base, de métaux précieux, d’uranium et de charbon.

Le DMA résulte de l’oxydation naturelle (eau + air) (chimique, électrochimique ou biologique) de minéraux sulfureux que l’on retrouve dans les matériaux rocheux exposés à l’air et à l’eau.

Le DMA est produit suite à l’oxydation naturelle (eau + air) des sulfures présents dans les déchets miniers. Les sulfures constituent alors les minéraux producteurs d’acidité ou les minéraux acidogènes.

Les eaux de drainage acides sont caractérisées par un faible pH, des concentrations en métaux lourds et en sulfates solubles élevées ainsi qu’une grande concentration en solides dissous.

Eaux de drainage acide (pH 2)

     Mine Eustis (Canada) pH 3

 Lixiviation des métaux et métalloïdes (Pb, Zn,Cu, Cd, As…)

les sulfures

Réactions chimiques

L’oxydation directe :

         2FeS₂ + 7 O₂ + 2 H₂O ® 2Fe²⁺ + 4SO₄^2- + 4H⁺              [1]

L’oxydation indirecte :

         2Fe²⁺ + 1/2O₂ + 2H⁺ ® 2Fe³⁺ + H₂O                                [2]

         Fe³⁺ + 3H₂O ® Fe(OH)₃ + 3H⁺                                         [3]

         FeS₂ + 14Fe³⁺ + 8H₂O ® 15 Fe²⁺ + 2SO₄^2- + 16 H⁺       [4]

Réaction globale :

         FeS₂ + 15/4O₂ + 7/2H₂O ® Fe(OH)₃ + 2H₂SO₄              [5]

 

                                  Le potentiel d’un rejet (résidus ou stériles) à produire ou non un DMA est fonction de sa teneur en minéraux producteurs et en minéraux neutralisants de l’acidité. En théorie, un rejet dont le potentiel de génération d’acide est supérieur au potentiel de neutralisation d’acide produira du DMA.

L’ampleur du DMA produit serait différente d’un site minier à un autre.

Les modalités de restauration (coût et défit technique) serait également différente d’un site minier à un autre.

  - Site non générateur: 2 à 20 K$/hect

  - Site générateur:      100 à 300 K$/hect

                                                                         cdt M.ESSAADAOUI 

                                                                                                adapté !

Techniques d’Elaboration des Matériaux (T.E.M) _ESSAADAOUI

Techniques  d’Elaboration des  Poudres:

Les poudres sont élaborées à partir de précurseurs par deux types de procédés qualifiés  de   voie  sèche  (calcination,   pyrolyse,   broyage   mécanique…)   et   de   voie  humide

(précipitation à partir d’une solution, d’un sel fondu, coprécipitation, procédé sol-gel).

1) Poudres : voie  sèche

le cycle de préparation des poudres  consiste à mélanger

 des matières premières pulvérulentes, puis à les calciner

afin de former les phases recherchées par chimie

à l’état solide.

L’évolution de  la technologie  a suscité la mise au point

de modes de préparation spécifiques par diverses voies

chimiques « liquides » permettant un meilleur contrôle de

 la granulométrie et de la morphologie des poudres ainsi

que de la pureté et du dopage.

Matières premières de base pulvérulentes :

Elles sont constituées d’oxydes, de carbonates, de nitrates, etc.

Une poudre idéale peut être décrite comme étant formée de grains de petite taille (de l’ordre de 1 µm), ne s’agglomérant pas, de forme régulière, avec une répartition de taille très serrée, et de pureté ainsi que de dopage contrôlés.

•Mélange. Broyage

Cette opération a pour effet de broyer les matières premières ou les chamottes, mais surtout de mélanger les divers constituants : matériaux de base, chamottes, ajouts divers. C’est également au cours de cette opération que sont dispersés les agglomérats de grains dont sont généralement formées les poudres minérales.

Chamottage ou calcination

Cette opération consiste à faire subir aux matiéres pulvérulentes un cycle thermique, éventuellement sous atmosphère contrôlée, au cours duquel elles vont, par des phénomènes de diffusion en phase solide, réagir, et former la phase cristalline recherchée.

Le chamottage se fait dans des fours qui sont le plus souvent des fours continus .

Exemple de synthèse par voie sèche de K2EuNb5O15  

1/2Eu2O3 + K2CO3 + 5/2 Nb2O5                   ------>>>>>K2EuNb5O15 + CO2

2)  Poudres par Voie Humide:       Coprécipitation/  Sol-Gel

Ce Concept,  consiste à former des précipités ou des gels à partir d’une solution homogène contenant les cations désirés, puis à calciner ces précipités pour former la phase et la microstructure recherchées. Ces techniques permettent, en principe, d’obtenir :

• Des poudres à répartition granulométrique étroite et homogène à l’échelle moléculaire ;
• Des poudres de haute pureté dont le contrôle de la stœchiométrie est aisé ;
• Des poudres menant par mise en forme et frittage à des céramiques denses à microstructure contrôlée.
  Co-précipitation
       Les composés  qui se préparent à  des températures très élevées supérieures à 1100°C. peuvent être obtenus par voie liquide (Chimie douce). Cette méthode met en jeu des réactions de chimie en solution et conduit à  l’obtention de  matériaux à des températures plus basses (<<  1000°C)  avec des grains de taille très faible et une meilleure cristallinité
      Le principe de cette méthode est d’utiliser un protocole de synthèse  qui met en jeu des nitrates et/ou des  chlorures  utilisés comme réactifs de départ.
   
  

  1.   Chauffage à 500 °C ,12h
  2.      Broyage  
  3.      Chauffage à 850 °C
  4.      formation des phases  structures K2EuNb5O15

   

 Synthèse par voie humide des phases K2LnNb5O15

      (Ln = La et Eu)

 

   LE COEF DE PERMITIVITE EST TRES ELEVE DANS LA VOIE HUMIDE CAD UNE GRANDE PERFERMANCE VOILA CA RENTRE DANS LA PROP MECANIQUES DES MATERIAUX.

Préparation des phases K2EuNb5O15   par  cooprécipitation  à

ØDiminution de  la température de préparation et de frittage  à Gain d’énergie

ØAugmenter la valeur de e’r    à Bonne performance du matériau

MEB  de K2EuNb5O15

préparé par voie solide

et co-précipitation

Elaboré par Essaadaoui

 M.EssaadaouI

 

EXTRACTION DU FER

Propriétés du fer

906°C              1401°C

Fe (a)               Fe (g)              Fe (d)

Cubique I         Cubique F         Cubique I

a = 2,86Å         a = 3,65Å         a = 2,93Å

rM = 1,24Å       rM = 1,29Å       rM = 1,27Å

Sources des mènerais

Oxydes :

Fe₂O₃  Hématite rouge

Fe₃O₄   Magnétite noire(Suède)

2Fe₂O₃.H₂O Limonite(minette de lorraine)

Fe₂O₃.H₂O   Goethite

Carbonates :   

 FeCO3   Sidérose     

Sulfures :       FeS2     Pyrite 

EXTRACTION DU FER

    

Les produits obtenus à la fin :

*Fonte liquide :

Entre 1500°C et 1600°C on obtient la fonte (Alliage de Fer-carbone avec 2<%C<6.7 essentiellement sous forme de Fe3C  cémentite)

* Laitier :

Silicates double de calcium et Aluminium  + Oxyde de fer + MgO.