Extraction de l'uranium à partir de minerais réfractaires par activation sonochimique: application à la brannérite et aux associations u-ti // extraction of uranium from refractory ores by sonochemical activation: application to brannerite and u-ti assoc

Topic description

Face à l'accroissement des besoins énergétiques mondiaux, l'industrie électronucléaire doit développer des méthodes innovantes pour exploiter des sources d'uranium non conventionnelles, notamment la brannérite (UTi₂O₆), un titanate d'uranium considéré comme plus réfractaire que les phases oxydes à base d'U(IV). Bien que ce minerai présente une teneur élevée en uranium, sa dissolution est limitée par la formation d'une couche passivante de TiO₂, rendant les procédés classiques (lixiviation acide à haute température) moins efficaces et plus coûteux. Une approche alternative, basée sur la sonolyse de la solution lixiviante, pourrait améliorer les rendements d'extraction en combinant les effets mécaniques et chimiques des ultra-sons en milieu hétérogène.
Dans ce contexte, cette thèse vise à évaluer le potentiel de la sonochimie pour optimiser l'extraction de l'uranium à partir de la brannérite et d'autres minerais associant uranium et titane.
Les objectifs principaux sont :
1.Caractériser les mécanismes sonochimiques dans les milieux de lixiviation (production d'espèces oxydantes, influence des paramètres ultrasonores).
2.Étudier la cinétique de dissolution de la brannérite synthétique et naturelle sous ultrasons, en comparant les effets avec des méthodes conventionnelles.
3.Déterminer les conditions optimales (fréquence, puissance, température, acidité) pour maximiser les rendements d'extraction.
4.Évaluer l'impact environnemental de cette méthode par rapport aux procédés classiques.
La démarche s'articulera en trois axes principaux :
1.Analyse des réactions sonochimiques dans les milieux de dissolution (identification des espèces formées, cinétique et mécanisme de production).
2.Étude multiparamétrique de la cinétique de dissolution de la brannérite synthétique préparée suivant un protocole établi (détermination des vitesses et rendements d'extraction en U et Ti, suivi textural, comparaison avec les résultats obtenus sous agitation mécanique uniquement).
3.Application à des échantillons naturels (minerais d'origines géologiques variées) pour valider la transférabilité des résultats.
Cette thèse contribuera à développer une méthode d'extraction plus efficace et durable, réduisant les contraintes énergétiques et environnementales des procédés actuels. Les résultats pourraient ouvrir la voie à une application de la sonochimie pour le traitement des minerais réfractaires.
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Faced with growing global energy needs, the nuclear power industry must develop innovative methods for exploiting unconventional uranium sources, particularly brannerite (UTi₂O₆), a uranium titanate considered to be more refractory than U(IV)-based oxide phases. Although this ore has a high uranium content, its dissolution is limited by the formation of a passivating layer of TiO₂, making conventional processes (high-temperature acid leaching) less efficient and more costly. An alternative approach, based on sonolysis of the leaching solution, could improve extraction yields by combining the mechanical and chemical effects of ultrasound in a heterogeneous environment.
In this context, this thesis aims to evaluate the potential of sonochemistry to optimise uranium extraction from brannerite and other minerals combining uranium and titanium.
The main objectives are:
1. To characterise sonochemical mechanisms in leaching media (production of oxidising species, influence of ultrasonic parameters).
2. To study the dissolution kinetics of synthetic and natural brannerite under ultrasound, comparing the effects with conventional methods.
3. To determine the optimal conditions (frequency, power, temperature, acidity) for maximising extraction yields.
4. To assess the environmental impact of this method compared to conventional processes.
The approach will focus on three main areas:
1. Analysis of sonochemical reactions in dissolution media (identification of species formed, kinetics and production mechanism).
2. Multiparametric study of the dissolution kinetics of synthetic brannérite prepared according to an established protocol (determination of extraction rates and yields for U and Ti, textural monitoring, comparison with results obtained under mechanical agitation alone).
3. Application to natural samples (ores of various geological origins) to validate the transferability of the results.
This thesis will contribute to the development of a more efficient and sustainable extraction method, reducing the energy and environmental constraints of current processes. The results could pave the way for the application of sonochemistry to the treatment of refractory ores.
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Début de la thèse : 19/10/

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Enseignement supérieur