Avec les travaux effectués dans le cadre de ce projet, plusieurs perspectives de recherche sont ouvertes pour améliorer la compréhension du procédé d’extraction par solvant appliqué à la séparation des éléments de terres rares.
1. Il serait possible d’étendre l’analyse de la redondance de données en augmentant le nombre de mesures, comme la composition de la phase organique, lors des tests d’extraction liquide-liquide. Cela permettrait d’améliorer la reproductibilité des estimés des constantes d’équilibre. Certaines techniques d’analyse telle que l’activation neutronique peuvent déterminer la composition chimique sans traitement préalable des solvants organiques. Il serait alors possible d’obtenir directement les concentrations en ETR de la phase organique. Il serait aussi pertinent d’ajouter une élution d’échantillons de la phase organique après chaque test d’extraction pour avoir une mesure additionnelle de la concentration en ETR
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dans la phase organique. En ajoutant les nouvelles mesures aux données habituellement obtenues sur la phase aqueuse, nous disposerions de trois mesures de la quantité des ETR extraits ce qui augmenterait significativement la redondance du problème d’estimation des constantes d’équilibre, et ainsi, la reproductibilité des constantes estimées. De plus, il serait pertinent d’ajouter une mesure du pH des solutions aqueuses par un titrage avec une base, puisque nos travaux ont montré que la mesure avec un pH-mètre est peu reproductible pour les plages de pH des opérations de séparation des ETR.
2. Maintenant que les procédures expérimentales et d’estimation des constantes d’équilibre sont au point, il serait utile d’étudier l’effet de la présence de modificateurs ou de la saponification sur les constantes d’équilibre d’extraction des ETR. Dans le cadre de ce travail, aucun modificateur n’a été ajouté à la phase organique. En industrie, un agent modificateur peut être ajouté à la phase organique afin de diminuer le temps de séparation des phases. D’un point de vue de la conception d’une usine, il est important que les phases se séparent dans un temps aussi court que possible afin de réduire les volumes des décanteurs et les coûts en capital de construction des usines de séparation. Il faudrait tester l’effet de ces modificateurs sur les constantes d’équilibre d’extraction des ETR estimées avant de considérer leur utilisation pour la simulation d’un circuit utilisant un modificateur. La saponification de l’extracteur est une étape optionnelle dans les circuits d’extraction par solvant. Durant la saponification, une partie des protons de l’extracteur sont remplacés par un autre cation, généralement le sodium. Cela a pour effet de réduire la variation du pH dans les mélangeurs lors des étapes d’extraction. En théorie, la connaissance de la constante d’équilibre du sodium est suffisante pour prendre en compte l’effet de la saponification dans les simulations. Cette hypothèse mériterait d’être testée en laboratoire. Une des différences entre les extractions à co- courant effectuées dans ce document et les extractions à contre-courant est que la concentration maximale en ETR est atteinte dans la phase organique lors d’extractions à contre-courant. En effet, dans les tests expérimentaux effectués, l’extracteur n’est jamais chargé à plus de 10% de sa capacité, c.-à-d. que 10% des
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molécules d’extracteur sont complexées avec des ETR. Cependant, dans des extractions à contre-courant, la charge de l’extracteur augmente tout au long du circuit d’extraction jusqu’à atteindre la charge maximale. Il est donc important de déterminer si les constantes d’équilibre déterminées à de faibles charges de l’extracteur sont applicables lorsque la charge de l’extracteur approche la charge maximale. De plus, la formation ou non de dimères de l’extracteur telle que décrit par les équations (4) et (5) aura possiblement un effet marqué sur les résultats de simulation en approchant de la charge maximale puisque la constante d’équilibre est fonction de la concentration en extracteur libre dans la phase organique.
3. Ce mémoire discute de résultats obtenus avec l’extracteur cationique Cyanex 572. De par la technique d’estimation des constantes d’équilibre présentée dans ce travail, il est possible de développer rapidement une banque de données des constantes d’équilibre d’extraction des ETR pour d’autres extracteurs de type cationique. En effet, en appliquant la méthode de réconciliation de données à une série de tests d’extraction pour un extracteur, une banque de données spécifique à l’extracteur est obtenue rapidement.
4. Le développement d’un simulateur performant pour des circuits d’extraction par solvant avec les mélangeurs-décanteurs fonctionnant à contre-courant permettrait d’étudier des circuits de calibre industriel. L’élaboration d’un montage expérimental fonctionnant en continu pour réaliser des essais d’extraction à contre-courant permettrait de vérifier l’applicabilité de l’approche de simulation à un procédé continu. De plus, en ajoutant un niveau d’itération à la procédure de simulation proposée, il serait possible d’obtenir un simulateur qui optimise les paramètres de l’extraction afin de parvenir à la séparation désirée entre les ETR avec le minimum d’étapes d’extraction. Il serait aussi possible d’estimer des coûts en capital pour le circuit de séparation, de même que les coûts d’opération, afin d’évaluer le potentiel économique d’un tel circuit de séparation par rapport à la production d’un concentré vrac d’ETR qui devra être vendu à une raffinerie qui fera la séparation des ETR.
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Annexes
7.1 Annexe A : Recherche des conditions d’équilibre des réactions de transfert pour