| Libellé du cours : | Purification et recyclage de la matière minérale |
|---|---|
| Département d'enseignement : | CMA / Chimie et Matière |
| Responsable d'enseignement : | Madame MARIE COLMONT / Madame MURIELLE RIVENET / Madame ROSE-NOELLE VANNIER |
| Langue d'enseignement : | |
| Ects potentiels : | 0 |
| Grille des résultats : | Grade de A à F |
| Code et libellé (hp) : | ENSCL_CI_M8_1_M1 - Purification et recyclage |
Equipe pédagogique
Enseignants : Madame MARIE COLMONT / Madame MURIELLE RIVENET / Madame ROSE-NOELLE VANNIER / Madame CAROLINE PIROVANO / Madame CATHERINE RENARD / Monsieur BERTRAND MOREL
Intervenants extérieurs (entreprise, recherche, enseignement secondaire) : divers enseignants vacataires
Résumé
La mineure « Purification et recyclage de la matière minérale » aborde les notions qui doivent permettre aux étudiants de comprendre les enjeux liés à l’utilisation respectueuse des ressources minérales. Elle est constituée de quatre parties : une introduction abordant les notions de matières stratégiques et de recyclabilité, une présentation des méthodes de purification et de recyclage, une conclusion présentant des exemples de procédés mixtes de recyclage puis des séances pratiques. L’introduction vise à présenter les grands enjeux liés à l’utilisation de matière stratégique en confrontant la production primaire à celle issue du recyclage vis-à-vis des réalités industrielles, sociétales et géopolitiques. Des exemples très précis seront développés pour montrer la complexité chimique des objets couramment utilisés (circuits intégrés, lampes…) et la forte demande en éléments devenus critiques (Ru, Co, In…), justifiant ainsi la nécessité de recycler sous certaines conditions. Dans une seconde partie, les principaux procédés de recyclage seront présentés : (1) La fusion/affinage en détaillant le cas de l’aluminium, (2) la voie pyrochimique au travers de l’exemple du cuivre, (3) l’hydrométallurgie qui sera largement développée. Les procédés liés à la purification du nitrate de thorium et de l’oxyde d’uranium serviront d’exemples à la présentation des principes théoriques et des mises en œuvre industrielles. A la suite de ces procédés, l’espèce solubilisée doit être convertie en matière solide et/ou cristallisée faisant intervenir la théorie de la cristallisation et de la précipitation. Les procédés de séparation électrolytique viendront compléter ce cours avec des exemples concrets issus de l’industrie (électroraffinage du cuivre…). (4) L’utilisation de sels-fondus complétera cette présentation : définition, avantages/inconvénients et exemples concrets (ex : production du sodium…). En conclusion, la nécessité d’utiliser des procédés mixtes de séparation sera soulevée avec l’exemple du procédé UMICORE permettant le recyclage des batteries. Les séances pratiques seront divisées en deux blocs. Dans un premier temps les étudiants travailleront à l’utilisation du logiciel Visual Minteq qui permet les calculs de spéciation des métaux, d’équilibres en solution et de sorption… L’étude paramétrique et l’analyse de la spéciation des terres rares en présence d’acide oxalique et en solution de chlorure servira d’exemple. Dans un deuxième temps, les étudiants participeront en petits groupes à un APP (apprentissage par projets) portant sur des articles scientifiques présentant différentes méthodes de recyclage d’un matériau (batteries, LED, aimants permanents…). L’objectif sera d’extraire les principales informations permettant de confronter les procédés, de les comparer et d’en extraire les limites.
Objectifs pédagogiques
A l'issue de cette mineure, l'élève ingénieur est capable de comprendre les enjeux liés à l’utilisation de la matière minérale ainsi que les problèmes liés au recyclage. Il connaît les différents procédés de recyclage et peut discuter avec les spécialistes du domaine. Il possède les bases nécessaires pour comparer différents protocoles de recyclage et est capable d’en extraire les avantages, les inconvénients et les limites pour des applications industrielles. Il sait : - analyser de manière critique l’évolution des ressources minières, - comprendre les étapes principales des procédés de recyclage, - lire des articles scientifiques et rédiger une note comparative, - comparer différents procédés, - utiliser le logiciel Visual Minteq pour simuler la séparation d’éléments en solution. Il dispose des notions fondamentales qui lui permettront d’aborder les enseignements des majeures CPDI et matériaux.
Objectifs de développement durable
Modalités de contrôle de connaissance
Contrôle Continu
Commentaires: Durant les deux dernières séances de TD, les étudiants travailleront par petits groupes en APP (apprentissage par projets) sur des articles scientifiques présentant différentes méthodes de recyclage d’un matériau (batteries, LED, aimants permanents…). L’objectif sera d’extraire les principales informations de ces articles pour confronter les procédés, les comparer et en extraire les limites. Les résultats seront présentés par groupe sous la forme d’un exposé (ou de poster si le nombre d’étudiants inscrits est important) pendant la dernière séance.
La note finale pourra être modulée en fonction de l’investissement de chaque élève pendant les séances de cours et de TD.
Ressources en ligne
Pédagogie
- Polycopiés à compléter en cours magistral. - Utilisation du logiciel Visual Minteq.
Séquencement / modalités d'apprentissage
| Nombre d'heures en CM (Cours Magistraux) : | 0 |
|---|---|
| Nombre d'heures en TD (Travaux Dirigés) : | 18 |
| Nombre d'heures en TP (Travaux Pratiques) : | 0 |
| Nombre d'heures en Séminaire : | 0 |
| Nombre d'heures en Demi-séminaire : | 0 |
| Nombre d'heures élèves en TEA (Travail En Autonomie) : | 0 |
| Nombre d'heures élèves en TNE (Travail Non Encadré) : | 0 |
| Nombre d'heures en CB (Contrôle Bloqué) : | 0 |
| Nombre d'heures élèves en PER (Travail PERsonnel) : | 0 |
| Nombre d'heures en Heures Projets : | 0 |
Pré-requis
Avant d’aborder ce cours, les apprenants doivent maîtriser les notions élémentaires qu’ils ont pu voir en première année d’école : (1) Électrochimie et méthodes électrochimiques en solution, (2) Calculs d’équilibre en solution aqueuse (réactions acide/base, complexation, précipitation, oxydoréduction) (3) Méthodes d’analyse des solides.