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Le 4 novembre 2020

Soutenance de thèse de Maelle VERGNAUD

Mécanismes de colmatage dans une exploitation d'uranium par récupération in situ

Résumé de la thèse en français

La récupération in situ est depuis quelques années la principale méthode d'extraction minière pour l'Uranium. Elle consiste en l'injection de fluides recirculés à laquelle des réactifs sont ajoutés selon qu'elle soit alcaline, acide modérée, ou encore acide. Dans cette étude une lixiviation acide est considérée. Cette méthode de production fait face à des pertes de charge récurrentes au niveau des puits producteurs. Cette perte de charge est due à des phénomènes de colmatage. Le colmatage peut avoir différentes origines ; chimiques, physico-chimiques, physique, dégazage, … Cette étude porte essentiellement sur le colmatage chimique avec quelques éléments sur le colmatage physique. Au vu de l'hétérogénéité des puits producteur (géologie, acidification, complétion, …), un premier axe de cette étude porte sur l'analyse des données du site. Avant une quelconque simulation numérique, il est nécessaire d'identifier les espèces colmatantes, pour cela deux campagnes d'échantillonnage ont été réalisées aux abords des puits producteurs : dans les jus de production et au niveau de la crépine. De plus des expérimentations pour comprendre les processus géochimiques simplifiés à une ligne de courant (essai colonne), permettent de mieux appréhender les simulations de transport réactif. Pour finir, les simulations de transport ont été réalisées pour quantifier les processus de colmatage et identifier les paramètres qui le contrôlent sur des modèles simplifiés. Cette étude a permis d'identifier les espèces responsables du colmatage (gypse, jarosite, alunite, particules argileuses), les mécanismes amenant au colmatage, le plus important étant le mélange de lignes de courant de compositions différentes dans la zone convergente proche du puits de production, phénomène renforcé par les déséquilibres hydriques. La compréhension des mécanismes de colmatage permet de proposer des outils au site minier pour prédire et limiter le colmatage. Enfin cette étude est une méthode d'analyse pour d'autres sites présentant également des problèmes de colmatage.

Résumé de la thèse en anglais

In situ recovery is now the main Uranium mining technique. Based on the injection of recirculation of pregnant solutions with adjustment of reagents depending on the production strategy; alkaline, moderate acid, acidic… This study focuses on an acidic process. The operations are hindered by recurring head losses on producer wells. Head loss, due to well clogging, has a major impact on the mine productivity. Several origins are pointed for clogging: chemical, physico-chemical, physical, gas release… This study focuses on chemical clogging with insights into physical clogging. The heterogeneity of producer wells (geology, acidification, completion) leads us to production data analysis. Before proceeding to reactive transport simulations, it is necessary to identify clogging species: to this end, two sampling campaign were realized on producer wells – sampling of produced flow and recovery of solids on screens. Furthermore, experimentations have been set up to understand geochemical processes on a simplified streamline (column test), to better constrain reactive transport simulations. Lastly reactive transport simulations on simplified models are used to quantify clogging processes and identify key parameters. This study identifies clogging species (gypsum, jarosite, alunite, clay particles), clogging mechanisms, the most important being mixing of streamlines of different composition in the converging zone around producer wells, a phenomenon strengthened by hydrodynamic imbalance. It is then possible to propose tools to the operators in order to manage and limit clogging. Finally, this study provides a methodology to study other mining sites faced with clogging issues.

Titre anglais : Clogging mecanisms in an uranium leaching exploitation
Date de soutenance : mercredi 4 novembre 2020 à 13h00
Adresse de soutenance : MINES ParisTech - Université PSL 60 Boulevard Saint-Michel, 75272 Paris - L109
Directeur de thèse : Vincent LAGNEAU