Sels et composés courants du vanadium : solubilité et technologies de récupération
Dans l’eau, il est préférable de décrire le vanadium par ses espèces chimiques dissoutes plutôt que par un seul « sel courant ». Dans les eaux douces naturelles oxygénées, le vanadium dissous se présente généralement sous forme d’oxyanions vanadate de vanadium(V). Les vanadates de sodium et d’ammonium sont plus souvent associés aux réactifs industriels, aux solutions de lixiviation et aux produits de récupération. Les espèces présentes dépendent du pH, des conditions d’oxydoréduction, de la concentration et des autres constituants dissous.
Formes du vanadium dans les eaux naturelles et industrielles
Dans l’eau, les sels se dissocient et les espèces du vanadium se rééquilibrent. Les composés énumérés ci-dessous sont représentatifs de milieux particuliers ; il ne faut pas y voir une liste de sels présents partout.
| Eau ou flux de procédé | Formes du vanadium susceptibles d’être présentes | Contexte |
|---|---|---|
| Eaux souterraines et eaux douces de surface en conditions oxiques | Oxyanions vanadate de vanadium(V), notamment H2VO4− et HVO42− | Ces espèces dissoutes prédominent généralement dans les eaux douces oxiques à un pH d’environ 5–9. Leur répartition dépend du pH et de la composition chimique de l’eau ; il ne s’agit pas de molécules intactes de « sels » de sodium, de calcium ou de magnésium. |
| Drainage minier, infiltrations issues des résidus miniers et ruissellement | Souvent du vanadate dissous en conditions oxiques ; le vanadium peut aussi être associé aux (hydr)oxydes de fer, aux matières en suspension ou à la matière organique naturelle | La présence et la mobilité dépendent de la minéralogie du minerai et des déchets, du pH, des conditions d’oxydoréduction et de l’altération. Des analyses de l’eau propres au site sont nécessaires. |
| Eau de mer et eaux naturelles salines | Espèces vanadate dissoutes et, selon la concentration et les conditions, formes associées ou polymériques | La forte force ionique et les ions présents simultanément influencent la spéciation. La salinité naturelle ne signifie pas, à elle seule, que des sels distincts de vanadate de sodium ou de calcium sont présents sous forme solide. |
| Circuits de grillage avec des sels et de lixiviation à l’eau | Vanadates de sodium solubles, notamment le métavanadate de sodium, dans la solution de lixiviation | Dans certains procédés commerciaux, une matière première contenant du vanadium est grillée avec des sels de sodium ; les vanadates obtenus sont ensuite lixiviés à l’eau. |
| Circuits de purification et de précipitation | Vanadates d’ammonium, notamment le métavanadate d’ammonium ou des précipités de polyvanadates | Il s’agit d’intermédiaires de récupération formés dans des conditions de procédé contrôlées, et non de constituants typiques de l’eau naturelle. |
| Solutions de procédé acides et réductrices | Espèces de vanadium(IV), telles que le vanadyle ; le sulfate de vanadyle peut être utilisé ou présent dans certaines solutions de procédé | La présence dépend de l’état d’oxydoréduction et de la composition de la solution. Un pH bas ne prouve pas, à lui seul, que le vanadium se trouve exclusivement sous forme V(IV). |
Les chlorures de vanadium ne figurent pas ici parmi les formes dissoutes courantes : dans les flux aqueux, il est préférable de décrire la chimie du vanadium en fonction des ions contenant de l’oxygène ainsi que de l’acidité, de la concentration en chlorures et des conditions d’oxydoréduction réelles.
Sels et composés courants du vanadium
Des valeurs de référence de solubilité sélectionnées dans des compilations publiées sont présentées ci-dessous. Elles décrivent des composés individuels dans l’eau aux conditions indiquées ; elles ne constituent ni des limites de dimensionnement ni des prévisions du comportement d’une saumure industrielle complexe. Les données publiées peuvent varier selon la température, l’état d’hydratation, le pH et la source. Dans un flux de procédé réel, le sel ajouté se dissocie et les espèces du vanadium peuvent se rééquilibrer.
| Composé | Formule | État d’oxydation du vanadium | Solubilité dans l’eau rapportée | Contexte habituel |
|---|---|---|---|---|
| Métavanadate de sodium | NaVO3 | V(V) | Environ 211 g/L à 20–25 °C | Intermédiaire soluble dans le traitement par grillage et lixiviation de matières contenant du vanadium |
| Orthovanadate de sodium | Na3VO4 | V(V) | Environ 100 g/L dans une compilation publiée à 20–25 °C ; d’autres sources le décrivent comme soluble | Réactif vanadate et forme dissoute possible dans les solutions de procédé alcalines |
| Métavanadate d’ammonium | NH4VO3 | V(V) | Peu soluble dans l’eau froide ; davantage soluble dans l’eau chaude. Les valeurs rapportées varient selon la source et les conditions. | Intermédiaire précipité utilisé dans certains procédés de récupération du vanadium |
| Pentoxyde de vanadium | V2O5 | V(V) | Environ 8 g/L à 20–25 °C ; la solubilité augmente en milieu acide ou alcalin | Produit et précurseur important ; c’est un oxyde, pas un sel |
| Sulfate de vanadyle | VOSO4 | V(IV) | Très soluble dans l’eau ; la valeur précise dépend de l’état d’hydratation et de la source. | Composé de V(IV) utilisé dans certaines solutions de procédés chimiques et d’oxydoréduction |
| Polyvanadates d’ammonium | Composition variable | Généralement V(V) | Aucune valeur unique : la composition et la dissolution dépendent du pH et de la préparation | Précipités riches en vanadium ou intermédiaires formés lors de la récupération |
Le sulfate de sodium et le sulfate d’ammonium peuvent être présents comme sels de fond ou réactifs de procédé dans certains circuits. Ce ne sont pas des composés du vanadium ; si la récupération des sels est envisagée, leur cristallisation et leur séparation des solides ou des solutions contenant du vanadium doivent être évaluées séparément.
Techniques d’élimination et de concentration
Les projets miniers et de transformation peuvent nécessiter l’élimination du vanadium des eaux d’infiltration ou des eaux usées, sa récupération à partir d’une solution de procédé concentrée, ou les deux à des étapes distinctes. Le choix dépend des espèces chimiques et de la concentration du vanadium, du pH, du potentiel d’oxydoréduction, de la salinité, des ions concurrents, des matières solides et de la qualité finale requise pour l’eau ou le produit. Les taux d’élimination rapportés dans des études individuelles ne constituent pas des garanties de performance universelles pour le dimensionnement.
| Problème lié à l’eau ou au procédé | Approche possible | Points importants à prendre en compte |
|---|---|---|
| Vanadate dissous à faible concentration dans les eaux de mine ou les eaux souterraines | Médias adsorbants à base d’(hydr)oxydes de fer ou coagulation au fer(III) suivie d’une séparation des solides | Des études de terrain et de laboratoire font état d’une élimination efficace dans certaines eaux. Vérifier la percée, l’effet des ions concurrents, les médias usagés ou les boues, ainsi que les exigences relatives à leur élimination. |
| Vanadate en présence d’anions dissous concurrents | Échange d’anions, si la sélectivité et la régénération de la résine conviennent | Les sulfates, les phosphates et d’autres anions peuvent entrer en concurrence ; la solution de régénération devient un résidu contenant du vanadium. |
| Solution concentrée contenant du vanadium | Purification sélective ou extraction par solvant, suivie d’une précipitation contrôlée du vanadate | Le choix de la filière dépend de l’acidité, des métaux dissous simultanément et des sels. Des essais en laboratoire ou à l’échelle pilote peuvent permettre d’établir le taux de récupération et la qualité du produit. |
| Récupération du vanadium à partir d’une solution de procédé purifiée | Précipitation d’un intermédiaire à base de vanadate d’ammonium et calcination en V2O5 | Il s’agit d’une filière industrielle courante, mais les réactifs, les conditions de précipitation et les spécifications du produit dépendent de la matière première et du procédé de l’usine. |
Membranes pour les flux à forte salinité
Les membranes peuvent faire partie d’une chaîne de traitement intégrée, mais elles remplissent des fonctions différentes. La microfiltration et l’ultrafiltration éliminent les matières en suspension et les flocs ; elles n’éliminent pas le vanadate dissous. La nanofiltration ou l’osmose inverse peuvent retenir ou concentrer les ions dissous si le type de membrane, le pH, la force ionique, la pression osmotique et le risque d’entartrage le permettent. Un flux à forte salinité peut nécessiter une configuration à haute pression ou une étape thermique ultérieure, mais il n’existe pas de seuil de salinité universel déterminant l’adéquation d’une configuration donnée.
L’électrodialyse transfère les ions à travers des membranes échangeuses d’ions ; sa sélectivité et sa capacité à récupérer le vanadium doivent être démontrées pour le mélange réel. La distillation membranaire, l’évaporation et la cristallisation peuvent contribuer à récupérer davantage d’eau ou à concentrer les sels, mais ne garantissent pas à elles seules une récupération sélective du vanadium. La gestion du concentrat, des médias usagés, des boues et des cristaux produits doit être intégrée à la conception du procédé.
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Dernière révision : 8 novembre 2026, par Lenntech.
Sources et lectures complémentaires
- OMS/IPCS : Pentoxyde de vanadium et autres composés inorganiques du vanadium — certaines propriétés et données de solubilité.
- Agence américaine de protection de l’environnement (EPA) : Évaluation toxicologique du pentoxyde de vanadium (2011).
- Vanitec : Production du vanadium — filières de grillage-lixiviation et de récupération des vanadates.
- Élimination du vanadium des eaux de fossés miniers à l’aide de produits commerciaux à base de fer et de résidus de traitement au fer(III).
- Synthèse : Techniques d’élimination du vanadium de l’eau.
- Gouvernement du Canada : Évaluation préalable des substances contenant du vanadium.
- Synthèse : Technologies membranaires pour le traitement des eaux usées salines.