K-jarosite (KFe₃(SO₄)₂(OH)₆), the most common jarosite-type mineral in natural and industrial settings, has been widely studied to understand its dissolution behavior in both environmental and industrial contexts. However, reported kinetic data remain inconsistent due to the combined influence of kinetic factors, despite the importance of such data for optimizing system conditions and improving process control and environmental management. The present work aims to help elucidate K-jarosite dissolution by carrying out new experiments in sulfuric acid medium (pH 1 and 2) at different temperatures (296, 323 and 343 K) and using two initial concentrations (0.4 and 1 g of K-jarosite/kg of solution). K-jarosite was synthesized and characterized by analytical techniques (XRD, SEM and BET), and the composition was determined by induction-coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES). Derivative (DVKM), Noyes–Whitney (NWKM) and Shrinking Core (SCKM) kinetic models previously used in the literature of jarosite-type compounds were adjusted to the data obtained here and compared. The results showed that higher temperatures and lower pH led to faster dissolution rates. Smaller initial concentrations decreased the rates slightly but had less impact than the other variables. Experiments at pH 1 led to the dissolution of all jarosite solids, while at pH 2 they led to incomplete dissolution. Remarkably, at pH 2 and at higher temperatures (mainly at 343 K), there was slight reprecipitation of the iron. XRD analysis identified no peak other than K-jarosite peaks after dissolution. DVKM and NWKM represented the effect of the studied parameters well. However, only using SCKM was a kinetic equation describing the dissolution process obtained. While the behavior of the kinetic curve is well established, the model fails to correctly describe the induction period. Under extreme conditions (>323 K, pH 1), dissolution is described by a chemical reaction controlling stage and it changes to mass transport in mild conditions. As theoretically expected, the results obtained in this work give important information about the prediction of the behavior of jarosite dissolution in terrestrial environments (acid mine and acid rock drainages) and hydrometallurgical process in mild acidic conditions and high temperatures.

La transition énergétique menée par l'Union Européenne (UE) visant la réduction des effets du réchauffement climatique a conduit à l'augmentation du besoin de métaux critiques utilisés dans les technologies moins polluantes. Parmi ces métaux en risque d'approvisionnement, le cobalt est l'un des plus importants pour l'industrie française. Le cobalt est présent à faible teneur dans les roches et sa récupération nécessite souvent de procédés hydrométallurgiques. Pour faire face aux défis de la pénurie de cobalt dans les secteurs de l'énergie et de l'exploitation minière, des nouvelles sources minières et des nouveaux procédés sont étudiés pour améliorer la récupération de ce métal. Une source alternative de cobalt, la pyrite cobaltifère, suscite de l'intérêt depuis des nombreuses années. Le procédé de biolixiviation est utilisé pour récupérer le cobalt à partir de la pyrite. Toutefois, pendant le procédé et grâce aux conditions favorables d'acidité, de la présence de fer et de sulfate, un nouveau solide appelé jarosite se forme, pouvant impacter le rendement d'extraction du métal souhaité. Par conséquent, il est essentiel d'acquérir des données cinétiques pour comprendre et contrôler la précipitation de la jarosite et, dans un sens plus large, sa dissolution dans des conditions présentes dans des procédés industriels ou dans l'environnement. Ainsi, l'acquisition de données cinétiques et l'étude des effets des paramètres sont primordiales pour une maîtrise de ces procédés industriels et du devenir de ce minerai dans l'environnement. Cependant, de telles données, bien que très importantes, restent rares dans la littérature, notamment dans les conditions ambiantes, car les taux cinétiques sont lents. Dans ce travail, des données cinétiques ont été acquises par des expériences de dissolution et de précipitation de la K-jarosite. Dans l'étude de dissolution, la K-jarosite a été dissoute dans une solution d'acide sulfurique à différents pH, températures et rapports solide-liquide. Les résultats ont montré que l'utilisation des températures plus élevées et d'un pH plus bas augmente les taux cinétiques de dissolution. Des rapports solide-liquide plus faibles ont entraîné une légère augmentation des taux de dissolution, néanmoins, leur influence était moins significative par rapport aux autres variables étudiées. Trois modèles différents ont été utilisés pour ajuster les données cinétiques. Les modèles dérivative (DVKM), et de Noyes-Whitney (NWKM) représentent bien l'effet des paramètres étudiés. Cependant, seul le modèle du Cœur Rétrécissant (SCKM) a permis d'obtenir une équation cinétique décrivant le processus de dissolution. Les énergies d'activation élevées trouvées avec les modèles et l'équation d'Arrhenius ont mis en évidence une forte dépendance de la dissolution par rapport à la température. En ce qui concerne la précipitation, trois étapes principales ont été observées : une précipitation instantanée, suivie d'une dissolution et ensuite une reprécipitation. Des paramètres tels que la concentration initiale des ions, l'agitation et l'ensemencement ont été analysés à température ambiante pour observer leurs effets sur la précipitation de la K-jarosite. L'effet du changement de température a également été étudié pour déterminer les taux cinétiques de la précipitation et son énergie d'activation. Ce travail montre que l'augmentation du rapport des concentrations de K/Fe augmente la vitesse de la réaction et le rendement de la K-jarosite précipitée. Bien que l'agitation et l'ensemencement aient eu moins d'influence sur la cinétique à température ambiante, l'augmentation de la température a considérablement accéléré la vitesse de réaction et une énergie d'activation a été trouvée. Les données obtenues dans cette thèse ont été discutées et comparées avec celles de la littérature et permettront une meilleure compréhension de la cinétique de formation et de la dissolution de la jarosite dans les systèmes naturels ou industriels.