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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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- Version courante de mai 2019 par Valérie BUISSETTE, Thierry LE MERCIER
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Fabrication des métaux de terres rares4. Procédés industriels
Nous donnons ci-après quelques éléments sur les procédés mis en œuvre par les plus importants producteurs de terres rares.
4.1 Traitement de la monazite (procédé Rhône-Poulenc)
Dans son usine de La Rochelle (France), la société Rhône-Poulenc produit sans exception toutes les terres rares séparées, à des puretés pouvant dépasser 99,999 %, par un procédé totalement intégré ne mettant en œuvre pratiquement que l’extraction par solvant.
Le schéma de principe des séparations est donné sur la figure 3. Après une attaque sodique du minerai, les hydroxydes de terres rares sont solubilisés à l’acide nitrique et l’ensemble des séparations est alors réalisé en milieu nitrate. La soude utilisée en excès lors de l’attaque est recyclée.
Les premières opérations consistent à séparer les éléments non- terres rares (impuretés du minerai) et les produits radioactifs (thorium, uranium et leurs produits de filiation, en particulier le radium). Tous les types de solvants sont utilisés : composés organophosphorés neutres et acides, amines, acides carboxyliques.
L’usine de La Rochelle dispose de plus de mille cinq cents étages mélangeurs-décanteurs, certaines séparations difficiles en comportant à elles seules une soixantaine.
À côté de la monazite, qui constitue la matière première principale, le procédé RP est apte à traiter les autres minerais et des concentrés chimiques variés.
HAUT DE PAGE4.2 Traitement de la bastnaésite
La société Molycorp possède et exploite en Californie un important gisement de bastnaésite. Le procédé (figure 4) est orienté vers la production de masse de terres rares non ou peu séparées, de concentrés de cérium d’utilisation immédiate ...
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