Récupération Et Valorisation Du Vanadium de - Marseille, France - Comissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives

Description

**Récupération et valorisation du vanadium de lixiviats de déchets**:

- Réf **ABG-122505**
- Sujet de Thèse- 09/04/2024- Contrat doctoral- Comissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives- Lieu de travail- Bagnols-sur-Cèze - Occitanie - France- Intitulé du sujet- Récupération et valorisation du vanadium de lixiviats de déchets- Champs scientifiques- Chimie
- Ecologie, environnement
- Matériaux
- Mots clés- Vanadium, économie circulaire, recyclage**Description du sujet**:
**Contexte** : Le vanadium est un métal utile à la fabrication d'alliages résistants pour les besoins de secteurs spécifiques tels que l'aéronautique ou le nucléaire. Des développements récents ont élargi son intérêt à d'autres domaines grâce à ses propriétés optiques et électrochimiques.[1] Sa production actuelle provient principalement de titanomagnétites vanadifères[2] et de scories d'acier. D'autres sources minoritaires existent, par exemple en co-produit d'autres éléments (Fe, U, Al, P, Pb, Zn) ou en revalorisation de déchets issus des résidus pétroliers. Plus récemment a été proposé le recyclage de catalyseurs[3], bien qu'encore peu développé et presqu'exclusivement à l'échelle laboratoire. Cependant, ni la France ni l'UE n'ont accès aux ressources primaires, concentrées dans quelques pays. Il est donc essentiel de prévoir des voies d'approvisionnement en V secondaires permettant la sécurisation de cette ressource.**Sujet** : Le travail de thèse a ainsi pour objectif d'étudier diverses pistes de récupération du V à partir de déchets disponibles à l'échelle régionale et/ou nationale. Il se déroulera en 4 étapes, en commençant par une analyse bibliographique des voies de séparation pré-existantes en fonction du type de déchet. Ensuite, des déchets réels fournis par des industriels (catalyseurs, alliage TA6V) ou des laboratoires académiques (électrodes de batteries) seront caractérisés afin de déterminer le meilleur pré-traitement (grillage puis lixiviation en milieu acide ou basique). En complément, des expériences se feront sur des simulants/modèles synthétisés selon des modes opératoires disponibles dans la littérature. Les concentrations des ions solubilisés lors de la lixiviation seront déterminées par ICP-OES ou ICP-MS. De par ses quatre états de valence stables en milieu aqueux, la spéciation du vanadium varie fortement en fonction de la composition des déchets, du traitement thermique ou du milieu de lixiviation. La spéciation du vanadium sera donc systématiquement déterminée par UV-vis et/ou IR, complétés par des logiciels de modélisation type JChess ou PHREEQC. Le vanadium sera finalement séparé des autres éléments présents par extraction liquide-liquide en faisant varier différents paramètres (pH, nature et concentration de l'extractant, diluant utilisé). En fonction des résultats, des extractions solide-liquide, par exemple avec des fibres polyamidoximes[4], seront aussi testées. L'extraction compétitive ou synergique d'autres ions présents sera quantifiée et des méthodes seront développées pour purifier le vanadium, par exemple par désextraction sélective ou à l'aide d'agents complexants en phase aqueuse. La forme chimique du composé de vanadium final ainsi que sa pureté seront déterminées selon l'utilisation envisagée pour le V recyclé (_e.g._ V2O5 pour les matériaux de batteries). Pour ce faire, de nouveaux matériaux d'électrodes pourront être préparés par des collaborations académiques afin de qualifier le V issu du recyclage.- [1] D. Zhao, _et al._, « Will Vanadium-Based Electrode Materials Become the Future Choice for Metal-Ion Batteries? », _ChemSusChem_, vol , 2022, doi: /cssc [2] R. Gilligan et A. N. Nikoloski, « The extraction of vanadium from titanomagnetites and other sources », _Minerals Engineering_, vol. 146, p , janv. 2020, doi: [3] L. Zeng et C. Yong Cheng, « A literature review of the recovery of molybdenum and vanadium from spent hydrodesulphurisation catalysts: Part II: Separation and purification », _Hydrometallurgy_, vol. 98(1), p. 10‐20, 2009, doi: /j.hydromet [4] A. S. Ivanov _et al._, « Origin of the unusually strong and selective binding of vanadium by polyamidoximes in seawater », _Nat Commun_, vol. 8(1), Art. no 1, 2017, doi: /s [5] M. M. Romo y Morales _et al._, « Direct Valorization of Recycled Palladium as Heterogeneous Catalysts for Total Oxidation of Methane », _ChemCatChem_, vol , 2023, doi: /cctc [6] M. Cognet, _et al._, « An original recycling method for Li-ion batteries through large scale production of Metal Organic Frameworks », _Journal of Hazardous Materials_, vol. 385, p , 2020, doi: /j.jhazmat [7] F. Lorignon, _et al._, « From wa