Production de zéolites à faible ratio Si/Al, caractérisées par une capacité de sorption satisfaisante, à partir de résidus d’aluminosilicates générés lors de l’extraction du lithium à partir du spodumène
Notice bibliographique
Résumé
Les zéolites sont largement utilisées pour l'adsorption, l'échange d'ions et la catalyse, mais leur synthèse à partir de matières premières pures est coûteuse. L'extraction du lithium à partir de spodumène par voie hydrométallurgique génère de grandes quantités de résidus d’aluminosilicates, potentiellement problématiques pour l'environnement. La transformation de ces résidus en zéolites constitue une alternative prometteuse pour réduire à la fois les impacts environnementaux liés à la production de lithium à partir de spodumène et les coûts de production de zéolite. Ce projet vise à mettre en œuvre un procédé simple et efficace pour synthétiser des zéolites à faible ratio Si/Al caractérisées par une capacité de sorption satisfaisante à partir de ces résidus d’aluminosilicates. Tout d’abord, la méthode de préparation des résidus et la méthodologie de synthèse des zéolites sans modification du ratio Si/Al des résidus sont présentées. Ensuite, les paramètres opératoires (i.e., temps et température de vieillissement, temps de cristallisation et ratio solide/liquide) influençant les propriétés des zéolites (p.ex., capacité de sorption) ont été étudiés. La zéolite obtenue par le procédé hydrothermal conventionnel présente des propriétés similaires à celles produites par un procédé avec fusion alcaline et à celle commerciale 13X (témoin). Les meilleures conditions choisies pour synthétiser une zéolite à faible ratio Si/Al, caractérisée par une grande capacité de sorption (58 mg Ca/g), en utilisant le procédé hydrothermal conventionnel sont les suivantes : 2 heures d’agitation du mélange (résidu d'aluminosilicate et NaOH à 3,3 M) à température ambiante, suivies de 8 heures de vieillissement sans agitation à 75°C, puis de 16 heures de cristallisation sans agitation à 100°C, avec un ratio solide/solution NaOH de 1/10 (p/v). Par la suite, la faisabilité de la mise à l'échelle et l'évaluation des performances (p.ex., propriétés des zéolites, bilan de masse, coûts d'exploitation) du procédé hydrothermal développé pour la synthèse de zéolites ont été étudiées. Une étape d’agitation a été ajoutée pendant l’étape de vieillissement et les résultats ont montré que la capacité de sorption de la zéolite augmentait de 36 % (de 58 à 80 mg Ca/g), tout en modifiant la structure de la zéolite et facilitant sa récupération (étape de séparation solide/liquide après la cristallisation). À grande échelle (pilote de laboratoire), les caractéristiques de la zéolite produite étaient similaires à celles obtenues en laboratoire, soulignant ainsi la robustesse du procédé proposé, avec un rendement de production de 94,8 %. L'analyse technico-économique a démontré que ce procédé est rentable dans un scénario de traitement de 5 t/h, avec un prix de ventre de 1 $US/kg. Enfin, plusieurs tests ont été effectués afin d'évaluer les performances de la zéolite synthétisée pour la sorption des ions Ca2+, Mg2+, NH4+, de divers métaux et de certains éléments de terres rares. Aussi, Les zéolites ont été testés pour réduire la dureté de l'eau à différentes températures. Les résultats ont montré que la zéolite possède une capacité de sorption satisfaisante pour les ions Ca2+ et NH4+ (66 mg/g), mais moins efficace pour les ions Mg2+ (6 mg/g). De plus, la dureté de l'eau a été diminué respectivement de 322 à 63 et 18 mg CaCO3/L aux températures de 10, 20, 38 (± 2°C), et 58 ± 2°C, démontrant leur potentiel en tant qu’agent adoucissant. En ce qui concerne les métaux, la zéolite a montré une bonne capacité de sorption (> 50 mg/g) pour Cd2+, Cr3+, Cu2+ et Ce3+, mais une efficacité moindre pour Dy3+, Co2+, Mn2+ et Ni2+, avec des capacités de sorption maximales inférieures à 16 mg/g. De plus, elle a montré une capacité de sorption moyenne pour le Zn2+, le Nd3+ et le Yb3+ (28-32 mg/g). Cela souligne son potentiel en tant qu’adsorbant pour les applications d’enlèvement des métaux et des éléments de terres rares présents dans des effluents contaminés.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».