Doctorant en géosciences H/F

Sujet de thèse :
Amélioration de l’efficacité de récupération des minéraux par flottation grâce à la mécanique des fluides numérique (CFD).

Au CNRS, à l'ISTO, nous proposons un contrat de thèse de doctorat de trois ans portant sur l’étude de la récupération des minéraux par flottation à l’aide de la mécanique des fluides numérique (Computational Fluid Dynamics, CFD). Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet MINFLOT, financé par le programme français PEPR « Sous-sol, bien commun », soutenu par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR).
La transition vers une économie bas-carbone entraîne une demande croissante en métaux critiques, tels que le lithium, le tungstène, le cobalt et le nickel. Ces ressources doivent de plus en plus être récupérées non seulement à partir de minerais primaires, mais également à partir de sources secondaires, notamment les résidus miniers et les déchets issus du traitement des minerais. Cependant, les technologies conventionnelles de traitement des minerais restent confrontées à des défis importants en matière d’efficacité de récupération, de sélectivité et d’impact environnemental. L’amélioration de ces procédés est donc essentielle pour permettre une production durable des métaux critiques et accompagner les transitions écologique et industrielle.
La flottation est l’une des techniques les plus largement utilisées et les plus efficaces pour séparer les minéraux valorisables de la gangue. Le procédé repose sur la modification sélective de la surface des minéraux à l’aide de réactifs chimiques, suivie de l’injection de bulles d’air. Les particules minérales rendues hydrophobes s’attachent aux bulles et sont transportées vers la surface, où elles peuvent être récupérées. L’efficacité de la flottation dépend d’interactions complexes entre l’écoulement du fluide, la dynamique des bulles, le transport des particules, les interactions bulle-particule et la chimie des interfaces, intervenant sur plusieurs échelles spatiales et temporelles.
L’objectif de la thèse est de développer un cadre de modélisation CFD robuste et multi-échelle pour les réacteurs de flottation mécaniquement agités. Les travaux porteront sur les phénomènes hydrodynamiques et physico-chimiques couplés qui gouvernent la flottation, avec une attention particulière portée aux écoulements multiphasiques, aux interactions bulle-particule, au transport des particules et à la cinétique de flottation. Des simulations haute fidélité à l’échelle du microréacteur seront utilisées afin de développer et de paramétrer des modèles numériquement efficaces, adaptés à la simulation de systèmes de flottation de plus grande taille, jusqu’à l’échelle industrielle.
Le cadre de modélisation développé permettra d’obtenir une compréhension prédictive de la récupération des minéraux et de l’efficacité de la flottation, tout en permettant d’étudier l’influence de la conception des réacteurs, des conditions opératoires et des para
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