Offre de thèse
CNRS : Apport des méthodes d'oxydation dans l'amélioration de la récupération de l'uranium en ISR
Date limite de candidature
08-07-2024
Date de début de contrat
15-10-2024
Directeur de thèse
GOLFIER Fabrice
Encadrement
L'étudiant sera hébergé à GeoRessources, mais des missions régulières seront à prévoir au siège d'Orano, à Châtillon et au CIME (Centre d'Innovation en Métallurgie Extractive), à Bessines-sur-Gartempe. Des réunions régulières (1/semaine avec les encadrants académiques, 1/mois avec le partenaire industriel) seront effectuées pour assurer un suivi des recherches du doctorant.
Type de contrat
école doctorale
équipe
Hydrogéomécanique multi-échelles (Axe GéoModèles)contexte
L'extraction de l'uranium à partir du sous-sol est aujourd'hui d'une importance capitale afin de réussir la transition énergétique, qui conduira inéluctablement à une augmentation significative de la demande en électricité. Jusqu'à présent, l'uranium était essentiellement exploité en mines souterraines et en mines à ciel ouvert, qui présentent des coûts opérationnels élevés (excavation, broyage, traitement du minerai), des dépenses énergétiques importantes et des impacts environnementaux significatifs. Les entreprises minières se sont ainsi orientées, depuis quelques décennies, sur des procédés d'exploitation de l'uranium utilisant la lixiviation in situ (ISR ou in situ recovery). Ces derniers ont été marqués par un très fort développement dans les années 2000-2010, ayant conduit à la mise en exploitation de nombreux gisements, au Kazakhstan et en Australie notamment. Cette technique consiste à solubiliser l'uranium en injectant une solution, acide ou basique, puis à pomper en surface les solutions obtenues afin d'en extraire l'uranium dissous. Ce procédé d'exploitation est économiquement plus rentable que les mines traditionnelles car aucune excavation n'est réalisée et aucun minerai n'est broyé ou traité en surface. De nos jours, l'ISR fournit plus de la moitié de l'uranium mondial, soit environ 51 % de la production minière. L'ISR est notamment employé dans le cas des gisements d'uranium se trouvant au Kazakhstan, qui sont encaissés dans des formations sédimentaires (sables non consolidés) à faibles teneurs en U. Depuis le début des années 2000, ORANO Mining exploite ainsi par lixiviation acide au Kazakhstan, via la co-entreprise KATCO, l'uranium des formations Uyuk et Kanjugan. Ce processus de lixiviation acide est toutefois difficilement applicable aux gisements carbonatés. Si des méthodes de lixiviation en conditions alcalines ont été employées par le passé aux Etats-Unis pour ce type de gisement, une méthode alternative, utilisée en Ouzbékistan, consiste à effectuer la lixiviation à très faible concentration acide (pH neutre) mais en présence d'agent(s) oxydant(s). Les résultats sur le terrain semblent pertinents mais les mécanismes et conditions d'application restent néanmoins encore mal maitrisés.spécialité
Géoscienceslaboratoire
GeoRessources
Mots clés
lixiviation, oxydant, uranium
Détail de l'offre
L'extraction de l'uranium à partir du sous-sol est aujourd'hui d'une importance capitale afin de réussir la transition énergétique, qui conduira inéluctablement à une augmentation significative de la demande en électricité. Différents travaux de la littérature ont récemment montré l'apport des méthodes d'oxydation dans le cadre de la lixiviation de l'uranium (Zhang et al., 2016 ; Huang et al., 2017) mais celles-ci restent encore complexes à évaluer. Les objectifs de cette thèse seront (i) de mieux comprendre le rôle de l'oxydant et des mécanismes physico-chimiques en jeu durant la lixiviation de l'uranium et (ii) d'identifier les phénomènes limitant la récupération, en particulier en présence de carbonate. A l'issue de la thèse, l'objectif sera de pouvoir améliorer les méthodes ISR en établissant des recommandations permettant de choisir la méthode de lixiviation et le choix de l'oxydant en fonction des caractéristiques minéralogiques et texturales du minerai. Un retour d'expérience sera aussi effectué vers le Centre d'essais d'Orano (Centre d'Innovation en Métallurgie Extractive, CIME) afin d'opérer une transférabilité du savoir-faire et des méthodologies expérimentales employées.
Keywords
uranium leaching, oxidation
Subject details
Various works in the literature have recently demonstrated the contribution of oxidation methods in the context of uranium leaching (Zhang et al., 2016; Huang et al., 2017), but these still remain complex to evaluate. The objectives of this thesis will be (i) to better understand the role of the oxidant and physicochemical mechanisms at play during uranium leaching and (ii) to identify recovery-limiting phenomena, particularly in the presence of carbonate. At the end of the thesis, the aim will be to be able to improve ISR methods by establishing recommendations for choosing the leaching method and oxidizer according to the mineralogical and textural characteristics of the ore. Feedback will also be provided to Orano's test center (CIME) to ensure transferability of the know-how and experimental methodologies employed.
Profil du candidat
Le ou la candidat(e) doit être une personne très motivée et autonome, possédant un master ou diplôme d'ingénieur récent (ou équivalent) en géochimie, hydrogéologie, géologie, ou autres domaines pertinents. Il ou elle peut démontrer une connaissance fondamentale des processus d'interaction fluide-roche et un attrait pour les approches expérimentales. Une connaissance de l'anglais supérieure à la moyenne (niveau C1 ou supérieur) est fortement appréciée.
Candidate profile
The candidate must be highly motivated, with a recent master's degree or engineering diploma (or equivalent) in geochemistry, hydrogeology, geology, or other relevant fields. He or she can demonstrate a fundamental knowledge of fluid-rock interaction processes and a motivation for experimental approaches. An above-average knowledge of English (level C1 or higher) is highly appreciated.
Référence biblio
Benoit Hebert. Approche quantitative par spectrométrie Vis-NIR des minéraux argileux et uranifères dans les sables du gisement de Tortkuduk, Kazakhstan. Thèse Terre solide et enveloppes superficielles. Poitiers, Université de Poitiers, 2018.
Jing Huang et al 2017 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 69 012050
Zhang, B., Li, M., Zhang, X. et al. Kinetics of Uranium Extraction from Uranium Tailings by Oxidative Leaching. JOM 68, 1990–2001 (2016). https://doi.org/10.1007/s11837-016-1952-8