Le projet d’envergure européenne ENVIREE vise à démontrer la viabilité économique de nouvelles méthodes de production de terres rares à partir de déchets miniers.
10 janvier 2017
Drapeau européen

Drapeau européen. 

© Conseil de l'Europe 

Lancé en 2015 pour une durée de 3 ans, le projet ENVIREE (ENVIronmentally friendly and efficient methods for extraction of Rare Earth Elements from secondary sources) s’inscrit dans le programme européen ERA-MIN, qui vise à développer la recherche et les marchés de matières premières non énergétiques.

L’Europe, consciente de sa dépendance en métaux, développe depuis 2008 une politique européenne des matières premières minérales non énergétiques. Celle-ci a pour objectif d’assurer un accès durable et à des coûts raisonnables aux ressources minérales non énergétiques.

Démontrer la viabilité économique de nouvelles sources de terres rares

Le groupe des terres rares rassemble 17 éléments métalliques présents en traces dans la plupart des  environnements naturels. Bénéficiant de propriétés très recherchées et éléments indispensables pour l’industrie des nouvelles technologies et technologies de pointe (notamment pour les équipements de production d’énergie renouvelable), les terres rares font partie des métaux dits stratégiques. Aujourd’hui, ces éléments présentent un risque de rupture d’approvisionnement, soit parce qu’il n’existe pas encore de matériaux de substitution ou de procédés de recyclage viables, soit parce que leur production est concentrée entre les mains d’un nombre restreint de pays, pour certains politiquement et économiquement instables.

ENVIREE vise le développement de méthodes d’extraction de terres rares à partir des déchets miniers (essentiellement des déchets minéralurgiques et métallurgiques). Ces déchets sont généralement stockés à proximité des mines, en activité ou abandonnées, et sont issus de traitements qui visent ou qui visaient à récupérer des métaux de base, de l’or, ou du tungstène. Il est aujourd’hui possible d’envisager des opérations de valorisation de ces résidus lorsque les volumes, les contenus en terres rares et l’accessibilité de ces terres rares rendent les opérations économiquement viables.

Le projet s’articule autour de 3 thématiques :

  • Recherche : développer pour différents stériles de nouveaux procédés d'extraction, respectueux de l'environnement et économiquement viables ;
  • Sensibilisation : promouvoir des actions d’éducation, de formation et de diffusion des résultats ;
  • Economie : transférer les résultats de la recherche vers le tissu industriel.

ENVIREE : exploiter les déchets miniers pour favoriser l’indépendance en terres rares de l’Europe

Le projet d’envergure européenne ENVIREE vise à démontrer la viabilité économique de nouvelles méthodes de production de terres rares à partir de déchets miniers.

Lancé en 2015 pour une durée de 3 ans, le projet ENVIREE (ENVIronmentally friendly and efficient methods for extraction of Rare Earth Elements from secondary sources) s’inscrit dans le programme européen ERA-MIN, qui vise à développer la recherche et les marchés de matières premières non énergétiques. L’Europe, consciente de sa dépendance en métaux, développe depuis 2008 une politique européenne des matières premières minérales non énergétiques. Celle-ci a pour objectif d’assurer un accès durable et à des coûts raisonnables aux ressources minérales non énergétiques.

© BRGM

Le projet européen ERA-MIN ENVIREE, coordonné par l'université de Chalmers et dans lequel le BRGM est un des partenaires français avec le CEA, vise à récupérer les terres rares dans des ressources secondaires, les déchets miniers. Car ces déchets miniers, par le passé exploités pour leur contenu en d'autres métaux, contiennent des quantités intéressantes de ces éléments chimiques. Le pilote se décompose en 5 étapes. Une 1re étape qui se passe dans une cuve agitée, qui est une remise en pulpe du déchet minier que nous avons reçu de mines suédoises. Cette pulpe est ensuite transférée dans un 1er conditionneur qui permet de préparer chimiquement la pulpe aux étapes de flottation. Ces étapes de flottation se décomposent en 3 parties principales : le dégrossissage, l'épuisage et le relavage des mousses. À l'issue de ces opérations, la pulpe est transférée dans un épaississeur duquel elle sort pour être filtrée sur un filtre à bandes. Les concentrés que nous préparons sont envoyés à la fois au CEA à Marcoule et à Chalmers, en Suède, pour réaliser les opérations de mise en solutions des terres rares et de récupération par extraction liquide-liquide ou utilisation de liquide ionique. La suite du projet se compose d'étapes équivalentes à ce qui a été réalisé sur ce déchet minier suédois. En particulier, nous avons reçu également un lot de déchets venant du nord du Portugal sur lequel nous allons reproduire un certain nombre d'opérations de concentration minéralurgique qui peuvent intégrer de la flottation mais aussi des séparations gravimétriques ou d'autres techniques séparatives de type magnétique ou électrostatique de façon à concentrer la matière et ensuite alimenter les opérations de dissolution chez nos autres collègues.

Améliorer la connaissance des procédés appliqués aux minerais et aux déchets miniers 

Afin d’étudier et développer des procédés d’extraction de terres rares à partir de déchets miniers, une cinquantaine de sites ont été évalués en Europe et en Afrique du Sud. Parmi ces sites, deux ont été sélectionnés pour développer des schémas de retraitement : il s’agit d’un ancien site minier de tungstène situé au Portugal, ainsi que d’une mine d’or suédoise qui produit des résidus d’extraction contenant de la monazite (minéral porteur de terres rares). 

Après une première étape de caractérisation des stériles, le BRGM a eu la charge de développer et d’optimiser des schémas de retraitement minéralurgiques de façon à concentrer les minéraux porteurs de terres rares de ces stériles. Les étapes ultérieures de lixiviation de ces concentrés sont assurées par le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (site de Marcoule). 

Au sein de la halle pilote du BRGM, plateforme d’innovation technologique dédiée au traitement des minerais et des déchets, les déchets miniers provenant du site suédois sont traités au moyen d’un pilote de flottation développé spécifiquement dans le cadre du projet. Le concentré de flottation obtenu, enrichi en minéraux porteurs de terres rares, est ensuite préparé par séparation magnétique afin de produire un concentré riche en monazite, elle-même porteuse des terres rares. Le schéma de traitement du déchet minier portugais intègre, quant à lui, une étape de concentration gravimétrique (séparateur Mozley) suivi par d’une séparation magnétique. Ces schémas de traitement ont été développés à partir d’essais de laboratoire puis ont été déclinés à l’échelle de pilote de production portant sur une tonne de minerais pour chacun des sites.

 Un pilote de flottation a été élaboré avec succès dans la halle expérimentale du BRGM, afin de recycler les terres rares contenues dans les déchets miniers

Un pilote de flottation a été élaboré avec succès dans la halle expérimentale du BRGM, afin de recycler les terres rares contenues dans les déchets miniers. 

© BRGM 

Une opportunité pour la recherche et l’industrie

La finalité du projet ENVIREE est de démontrer la viabilité économique et environnementale du retraitement des déchets miniers et de la récupération de leur contenu en terres rares et autres métaux d’intérêt économique, dans l’optique de diversifier les sources d’approvisionnement pour l’Europe.

Au-delà des enjeux propres à la filière des terres rares, ce projet s’intéresse également à démontrer qu’il est possible d’utiliser la valeur ajoutée des éléments métalliques contenus dans les déchets miniers pour faciliter et encourager les processus de retraitement et de remédiation d’anciens sites miniers. Cela ouvre la voie à une facilitation des opérations de retraitement qui se heurtent souvent à des problématiques de viabilité économique des opérations. La prise en compte, dans le bilan économique, des impacts environnementaux évités (consommation évitée de matières premières en particulier, remédiation des pollutions potentielles associées à ces stockages historiques) du fait des opérations de retraitement contribue, dans leur ensemble, à faire des projets de retraitement des déchets miniers des opérations d’intérêt économique et sociétal.