The Sonochemical Extraction of Monazite Using Sulfuric Acid

La technique de lixiviation assistée par ultrasons a été utilisée pour extraire les lanthanides (cérium, néodyme, samarium) de la monazite en utilisant de l'acide sulfurique. Les paramètres technologiques tels que le temps de réaction, la concentration en acide, la densité de la pulpe et la température ont été évalués. Les conditions optimales de lixiviation sont les suivantes : H2SO4 à 98 %, puissance ultrasonique de 102 W, rapport liquide-solide de 7:1, température de la matrice à 60 °C et temps de réaction de 30 minutes. Par rapport à la lixiviation silencieuse, les ultrasons ont amélioré les récupérations d'au moins 1,5 fois pour tous les lanthanides étudiés pendant la durée de l'étude. Dans des conditions optimales, la récupération a atteint 31,9 %, 30,7 % et 32,8 % pour le cérium, le néodyme et le lanthane respectivement. Comparativement, les méthodes de lixiviation silencieuses n'ont donné que 21,8 %, 20,8 % et 22,7 %. Les tests ultrasonores ont en outre amélioré les récupérations à 41 % pour les trois terres rares après deux étapes de lixiviation dans des conditions optimales. Les raisons de l'amélioration par ultrasons étaient dues à la cavitation, qui entraînait une augmentation des collisions avec les particules, ainsi qu'à des microjets qui attaquaient la surface des particules, facilitant la rupture des cristaux. En outre, des expériences supplémentaires ont été menées pour comparer des acides inorganiques courants tels que HCl, HNO3 et H2SO4. Des récupérations de terres rares plus élevées ont été obtenues avec HCl et H2SO4, tandis que les résultats avec HNO3 ont été jugés peu fiables en raison de l'érosion de l'alliage monel (cuivre-nickel) utilisé dans le sonotrode. Malgré des améliorations claires dans la récupération des terres rares par rapport aux conditions de lixiviation silencieuse dans cette étude, l'enquête a utilisé jusqu'à huit fois l' H2SO4 utilisé lors des méthodes d'extraction conventionnelles dans l'industrie, et a encore donné des valeurs d'extraction inférieures, par rapport à la récupération de 95 % des terres rares lors des méthodes conventionnelles à haute température dans l'industrie. Toutefois, les tendances de récupération des terres rares au cours de l'étude ont démontré une amélioration claire de l'extraction des terres rares par rapport aux conditions silencieuses et le fait que ces résultats aient été obtenus en seulement 30 minutes et à 60°C indique que l'expansion de la recherche pour analyser la sonication à des températures modérées de 80-90°C et l'optimisation de la conception du réacteur pourrait conduire à des économies d'énergie, de coûts et de temps de réaction par rapport aux méthodes industrielles.