2.1.1 Le minerai de phosphate

Le minerai de phosphate utilisé dans le cadre de cette étude est celui exploité à Hahotoé-Kpogamé (Togo). Sa caractérisation chimique a montré qu'il s'agissait d'un phosphate tricalcique ayant une concentration élevée en anhydride phosphorique (taux de P₂O₅ supérieur à 30%) et contenant des traces de plusieurs métaux lourds, dont certains sont toxiques [8,9].

2.1.2 Les acides

Les acides utilisés dans le cadre de la présente étude sont des solutions ou des produits solides d'origine commerciale. Les caractéristiques de ces produits sont décrites dans le tableau ci-dessous (Tableau 1).

2.2.1 Échantillonnage

2.2.2 Dosage de l'anhydride phosphorique

C'est la méthode colorimétrique qui a été utilisée pour ce dosage. Elle est basée sur la lecture de la densité optique (D.O.) d'un complexe phosphovanadomolybdique. Ce complexe est obtenu en introduisant une solution vanadomolybdate préparée à partir d'un mélange de solutions de sels de métavanadate d'ammonium [NH₄VO₃ (5 g dans 50 ml d'acide perchlorique et 2 l d'eau)] et d'heptamolybdate d'ammonium [(NH₄)₆Mo₇O₂₄ (100 g dans 2 l d'eau)] et d'une solution d'acide perchlorique (800 ml d'acide concentré dans 2 l d'eau). Cette solution vanadomolybdate est mise en excès dans le filtrat afin de s'assurer de la complexation de tous les groupements phosphates contenus dans les filtrats prélevés et dans les solutions étalons, de concentrations en anhydride phosphorique bien connues.

La lecture des densités optiques a été effectuée à l'aide d'un spectrophotomètre de type GENESY-10VIS, à la longueur d'onde d'absorption du complexe λ = 430 nm [10].

3.2.1 Comparaison des effets des acides organiques

L'action des solutions des acides organiques, quelle que soit la durée d'attaque, présente deux aspects, selon que ces solutions sont concentrées ou non.

C'est ainsi que les taux de dissolution de l'apatite dans les solutions organiques de concentration 0,1 mol l⁻¹ montrent que la solution d'acide oxalique (pH = 1,22) présente le taux le plus élevé (Fig. 7) ; ensuite viennent la solution décimolaire d'acide citrique, dont le pH = 1,98, et celle de l'EDTA (pH = 4,24). L'action de la solution décimolaire d'acide citrique est plus énergique que celle du sel d'EDTA, parce que c'est le sel dissodique de ce dernier acide qui a été utilisé.

La dissolution du minerai dépend donc de l'acidité de la solution. Cependant, la solution décimolaire d'acide acétique, malgré son acidité (pH = 2,88), qui est supérieure à celle de la solution d'EDTA, dissout moins l'apatite (Fig. 7). On peut conclure que, pour ces acides organiques, en plus de l'attaque de l'apatite par les ions hydronium (H₃O⁺), un autre phénomène chimique contribuerait à la dissolution du minerai.

Ce phénomène a été mis en évidence lors de l'étude de l'action des solutions de faible acidité (10⁻³ mol l⁻¹). En effet, pour ces solutions, le taux de dissolution le plus élevé est obtenu pour la solution d'EDTA, suivie respectivement des solutions des acides oxalique, citrique et acétique (Fig. 8). La dissolution du phosphate par les solutions de faible concentration semble dépendre davantage du nombre (n) de groupements carboxyliques dans l'acide. Cependant, l'action de la solution d'acide oxalique (deux groupements) est légèrement plus importante que celle de l'acide citrique (trois groupements) (Fig. 8). Cela est dû probablement à la contribution de l'acidité de la solution d'acide oxalique, qui est plus élevée (pH = 2,93) que celle de la solution d'acide citrique (pH = 3,18).

Plusieurs auteurs [11–16] ont signalé que la dissolution de l'apatite par les solutions d'acides organiques de faibles concentrations est due en grande partie aux phénomènes de complexation de l'élément métallique par les groupements carboxyliques de ces acides. La dissolution du phosphate de Hahotoé-Kpogamé par les solutions de concentration 10⁻³ mol l⁻¹ d'acides organiques, où la présence des ions hydronium est négligeable, serait donc liée à ce phénomène de complexation.

3.2.2 Comparaison des effets des acides organiques et minéraux

Une comparaison de l'action des solutions des acides minéraux (acides nitrique et sulfurique) et des acides organiques (acide oxalique et EDTA) sur le phosphate a été réalisée (Fig. 9). Pour les solutions de forte concentration, l'effet de dissolution des acides minéraux et de l'acide oxalique est largement supérieur, à cause de la forte acidité de ces solutions (pH < 2). Quand les concentrations des solutions de ces acides diminuent, on note une chute brutale de la dissolution. En revanche, pour les solutions d'EDTA, cette diminution du taux de dissolution de l'apatite par suite de la dilution est beaucoup plus lente. Les actions de la solution 5 × 10⁻² mol l⁻¹ en acide acétique et de celle de concentration 10⁻³ mol l⁻¹ en acide nitrique (Tableaux 2 et 6) montrent qu'à pH pratiquement égal (2,99 et 2,98 respectivement pour l'acide acétique et l'acide nitrique) et après deux jours de réaction, l'effet de dissolution de la solution organique est pratiquement le double de celui de l'acide minéral.

En milieu fortement acide, la dissolution du minerai est due à l'action des ions hydronium ; c'est ce qui expliquerait le fort taux de dissolution du minerai par les solutions concentrées des acides minéraux. L'acide oxalique, bien qu'étant un acide organique, présente le même comportement que les deux acides minéraux, à cause de son caractère très acide. Pour les acides organiques, notre étude confirme les résultats déjà disponibles dans la littérature, à savoir qu'en plus de leur acidité, d'autres phénomènes chimiques contribuent à la dissolution de l'apatite [4,11–16], ce qui est mis en évidence par le taux non négligeable de cette dissolution à pH faible.