Traitement de résidus miniers

L'exploitation minière, tout en étant un moteur de développement économique, a généré et génère d'importants volumes de résidus solides, souvent stockés dans des parcs à résidus. Ces matériaux, issus du traitement des minerais, contiennent encore des substances potentiellement valorisables telles que des métaux nobles, mais aussi des éléments toxiques comme l’arsenic, le soufre ou des réactifs utilisés lors du traitement minier. Leur accumulation soulève des problématiques environnementales majeures, notamment la contamination des sols et des eaux, la libération de métaux lourds, et les risques liés à la stabilité des dépôts.

Dans ce contexte, la réhabilitation des anciens sites miniers à partir d’un traitement « éco-durable » des résidus miniers solides s’impose comme une démarche à la fois écologique et économique. Elle vise d’une part à récupérer les métaux résiduels, en particulier les métaux nobles souvent présents en quantité significative, et d’autre part à éliminer ou inerter les polluants, tels que l’arsenic, afin de réduire leur impact sur l’environnement. Parallèlement, les résidus traités – après enlèvement des matières premières nobles et des substances polluantes - peuvent être réutilisés dans le secteur du BTP, en tant que matériaux de construction (agrégats, ciments alternatifs, remblais), contribuant ainsi à une économie circulaire et à la réduction de la pression sur les ressources naturelles.

La problématique centrale de cette étude repose donc sur la question suivante : comment transformer les résidus miniers solides, considérés comme déchets polluants, en ressources valorisables de manière sécuritaire, durable et économiquement viable ?

Pour y répondre, une méthodologie pluridisciplinaire (projet HERMES) est mise en œuvre, alliant :

• des analyses physico-chimiques des résidus pour évaluer leur composition ;
• des méthodes de séparation physique pour concentrer les produits nobles et les polluants sans chimie ;
• des procédés de récupération métallurgique, comme la lixiviation pour extraire la partie valorisable, sans utilisation de réactifs très toxiques comme le cyanure pour les résidus aurifères ;
• des traitements d’extraction des polluants comme l’arsenic, en vue d’une élimination contrôlée.

Les perspectives ouvertes par cette démarche sont prometteuses : réduction des impacts environnementaux, création de nouvelles chaînes de valeur, contribution à la transition écologique du secteur minier. Toutefois, elles nécessitent encore des travaux de recherche approfondis pour garantir la faisabilité technique, la sécurité sanitaire et l’acceptabilité sociale de ces solutions innovantes.

L’objectif de la thèse proposée s’inscrit dans cette démarche et consistera à proposer des procédés innovants pour valoriser ces résidus miniers solides. Ces travaux de recherche seront menés dans le cadre d’un partenariat entre l’IC2MP (Institut de Chimie des Milieux et Matériaux de Poitiers UMR 7285) et la société HERMES Minerals, tous deux basés dans la région Nouvelle-Aquitaine. Le candidat conduira ses recherches au sein des deux entités. Ces recherches doctorales seraient supportées par un financement CIFRE de l’ANRT en cours de demande.

Objectifs

• Caractériser les différentes formes de résidus miniers cibles (minéralogie, spéciation, mobilité).
• Étudier l’efficacité de techniques d’extraction sélective sur un premier site pilote (ancienne mine d’or)
• Développer des procédés de récupération de l’arsenic en vue de son élimination (stockage sous forme stabilisée).
• Évaluer la compatibilité des résidus traités avec une valorisation en BTP.
• Élaborer un prototype de procédé intégré, adaptable aux caractéristiques des résidus ciblés, d’abord en laboratoire, puis sur site
• Etendre la méthodologie et le procédé à des résidus non aurifères (tungstène ou antimoine par exemple).

Ce projet de recherche sera réalisé à l'Institut de Chimie des Milieux et Matériaux de Poitiers (IC2MP). L'IC2MP est un laboratoire de recherche interdisciplinaire associant chimie et géosciences, sous tutelle du CNRS et l'Université de Poitiers. Il comprend plus d‘une centaine de chercheurs et enseignants chercheurs, une cinquantaine de personnels techniques permanents et autant de non permanents dont une centaine de doctorants. Il développe une politique scientifique autour de thématiques de recherche permettant à l’IC2MP d’intégrer des problématiques environnementales sur un large domaine de la chaine de valeur d’un procédé en intégrant de manière globale toutes les étapes d’un processus de transformation d’un composé chimique et de pouvoir proposer des solutions scientifiques et technologiques de la conception aux implications environnementales.

Ce sujet est développé en partenariat avec HERMES Minerals

Nouvellement créée, cette entreprise cherche à se développer en proposant des solutions innovantes pour réhabiliter les anciens sites miniers en combinant le traitement des substances polluantes et la valorisation des matières premières nobles contenues dans les résidus miniers.

HERMES Minerals est dirigée par Eric Déliac, ancien Directeur de Recherche à l’Ecole des Mines de Paris et responsable du Centre d’Exploitation du Sous-Sol, et Christian Queyroix, expert international du traitement des minerais et fondateur d’entreprises reconnues dans ce secteur (Sofimines, Parmines, Eurolixi).

HERMES Minerals a sélectionné le site d’une ancienne mine d’or (mine du Chatelet, Creuse) pour démontrer la viabilité de son procédé HERMES et dispose d’environ 300 kg d’échantillons pour alimenter le projet de R&D.

Le/la candidat(e) devra être titulaire d’un Master ou d’un diplôme d’ingénieur (ou équivalent) en chimie. Une formation solide, à la fois théorique et pratique, est indispensable. Une première expérience en laboratoire de recherche, notamment dans les domaines des matériaux, des procédés chimiques ou de la caractérisation physico-chimique, constituera un avantage. Le/la candidat(e) devra faire preuve de rigueur scientifique, d’autonomie, ainsi que de bonnes aptitudes en communication, tant à l’écrit qu’à l’oral. En particulier, le candidat aura à présenter les dimensions écologiques et durables de son travail, aussi bien auprès de la communauté scientifique que dans les milieux se préoccupant de matières premières minérales et/ou de pollutions liées à l’activité minière. Un intérêt marqué pour la recherche interdisciplinaire, à l’interface entre chimie et géosciences, sera fortement apprécié. La maîtrise de l’anglais scientifique, aussi bien à l’écrit qu’à l’oral, est indispensable.

Le poste implique des déplacements réguliers sur le site minier ainsi que des séjours sur place pour certaines opérations techniques. Le/la candidat(e) devra donc faire preuve de mobilité, de flexibilité et d’une bonne capacité d’adaptation.