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RÉSUMÉ
La production des lanthanides à partir des minerais enrichis est assez complexe, leurs propriétés structurales et chimiques ne facilitant pas la séparation. Les traitements hydrométallurgiques mis en œuvre sont des techniques de précipitation sélective, d’échange d’ions sur résine, mais surtout d’extraction par solvant. Les applications industrielles des terres rares sont pointues et très diversifiées, elles résident dans la particularité de leurs structures électroniques.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Alain LÉVÊQUE : Docteur ès Sciences - Directeur des recherches de l’activité Terres raresRhône-Poulenc - Secteur Intermédiaires Organiques et Minéraux - Paris
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Patrick MAESTRO : Docteur ès Sciences - Chercheur associé. Responsable scientifique du groupe Chimie du solideRhône-Poulenc - Centre de Recherches d’Aubervilliers
INTRODUCTION
Ce ne sont pas des éléments rares : avec une teneur d’environ 0,08 %, les terres rares se trouvent dans l’écorce terrestre en quantité plus importante que le cuivre ou le plomb. Toutefois, les teneurs relatives des divers lanthanides dans les minerais, qui peuvent varier de 50 % à quelques centièmes de pour-cent, sont un facteur important qui, ajouté à l’identité de propriétés chimiques, contribue à rendre les séparations délicates.
Les procédés de production des terres rares relèvent des traitements hydrométallurgiques comprenant les étapes successives suivantes à partir de minerais enrichis :
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attaque des minerais par voie humide ;
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à partir des solutions obtenues, séparations et purifications mettant en œuvre les techniques de précipitation sélective (cas des terres rares à degré d’oxydation différent de III), parfois les techniques d’échange d’ions sur résine, mais principalement celles d’extraction par solvant ;
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obtention des produits finis (oxydes, sels variés) ou bien élaboration de métaux par électrolyse des sels fondus à haute température ou encore par métallothermie.
Au niveau des applications, toute la spécificité des terres rares tient dans leur structure électronique particulière qui induit des propriétés chimiques, structurales et physiques uniques. Ces propriétés sont mises à profit dans des applications industrielles aussi variées que sophistiquées : métallurgie, catalyse, verre, optique, céramique, luminescence, magnétisme, électronique...
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VERSIONS
- Version courante de mai 2019 par Valérie BUISSETTE, Thierry LE MERCIER
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Propriétés générales6. Applications industrielles
6.1 Généralités
Au niveau des applications, toute la spécificité des terres rares réside dans leur structure électronique tout à fait particulière déjà mentionnée 1.1 : les trois électrons de valence, quelle que soit la terre rare, induisent des propriétés chimiques très voisines et les sous-couches saturées 5p et 5s font écran vis-à-vis de la sous-couche 4f, ce qui explique la quasi-insensibilité des niveaux électroniques 4f aux effets du champ cristallin. Il en résulte des propriétés physiques remarquables pour les terres rares.
Alors que les applications liées aux propriétés chimiques 6.2 peuvent parfois s’accommoder de mélanges de terres cériques (en métallurgie par exemple), celles liées aux propriétés physiques (§ 6.3, 6.4 et 6.5) concernent essentiellement des terres rares de pureté élevée (> 99,99 %), dans la mesure où elles font appel à la spécificité de l’élément mis en jeu, au travers du nombre de ses électrons 4f en particulier.
Depuis leur découverte, les terres rares ont fait l’objet d’innombrables travaux scientifiques qui ont contribué à démontrer leur énorme potentiel à répondre aux problèmes toujours spécifiques posés...
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