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RÉSUMÉ
Le platine n'est utilisé dans l'industrie que depuis 150 ans, mais grâce à ses propriétés physico-chimiques spécifiques, il est maintenant incontournable dans de nombreux secteurs. Après avoir abordé les propriétés et les usages des platinoïdes, cet article décrit les grands gisements de platinoïdes, et les procédés industriels associés en hydrométallurgie et pyrométallurgie. Puis les procédés de séparation des platinoïdes et de purification des métaux séparés sont abordés.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre BLAZY : Professeur honoraire - Ancien directeur de l’École nationale supérieure de géologie (ENSG)
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El-Aïd JDID : Docteur ès sciences - Ingénieur de recherche au laboratoire environnement et minéralurgie (LEM), ENSG/INPL/CNRS UMR 7569
INTRODUCTION
Bien que connu depuis plus de deux millénaires, le platine n’est utilisé industriellement que depuis 150 ans environ. Ses propriétés physiques et chimiques, notamment son point de fusion très élevé, sa résistance à l’attaque chimique, son activité catalytique, sa malléabilité jointe à sa résistance mécanique, l’ont rendu indispensable à l’usage en catalyse, en électronique, en dentisterie, en bijouterie, en chimie et pétrochimie, dans l’industrie verrière, etc. Le platine est associé à d’autres éléments et l’ensemble constitue les platinoïdes : platine (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), osmium (Os), iridium (Ir), ruthénium (Ru).
Les réserves les plus importantes se trouvent en Afrique du Sud et en Russie. Les gisements sont en grande partie liés aux roches ultrabasiques dunitiques et gabbroïques, où les platinoïdes sont associés à des sulfures de cuivre, nickel et fer.
La production est concentrée dans trois pays : l’Afrique du Sud, la Russie et le Canada. Les pays consommateurs sont principalement ceux d’Amérique du Nord, de l’Europe de l’Ouest et le Japon.
Les procédés industriels sont fonction des principaux types de gisements. Pour les « placers », les méthodes d’enrichissement sont basées sur la gravité, et pour les gisements de sulfures, la méthode générale consiste à flotter les sulfures porteurs de platinoïdes.
La pyrométallurgie, réservée aux concentrés de sulfures, est basée sur la fusion pour matte et convertissage. Les résidus de la métallurgie du cuivre et du nickel sont donc enrichis en platinoïdes et contiennent aussi de l’or et de l’argent. Ils sont traités par des méthodes mixtes combinant la pyrométallurgie et l’hydrométallurgie.
La séparation des platinoïdes entre eux fait appel à l’hydrométallurgie en milieu chlorure.
Un deuxième article des mêmes auteurs présente les aspects liés à l’exploitation industrielle des platinoïdes : plusieurs études de cas, recyclage, environnement, hygiène et sécurité.
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Procédés de purification des métaux séparés
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8. Procédés de séparation des platinoïdes entre eux
Les méthodes de lixiviation directe (hydrométallurgie) ou après traitement thermique (pyrométallurgie + hydrométallurgie) sont peu ou pas sélectives. Leur aboutissement est toujours une solution aqueuse contenant les platinoïdes qu’il convient de séparer puis d’épurer.
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Extraction de l’argent et de l’or : étant donné que dans de nombreux cas, l’argent et l’or se retrouvent en même temps que les platinoïdes dans la solution aqueuse, on extrait ces deux métaux précieux par précipitation sélective avant d’opérer la séparation des platinoïdes entre eux. Lors de l’attaque chlorhydrique en milieu HCl concentré, on forme du chlorure d’argent insoluble que l’on recueille par filtration. Malheureusement, il reste en solution le complexe H[AgCl2]. Aussi préfère-t-on abaisser la concentration en acide afin de réduire la solubilité du chlorure d’argent. On peut éliminer sélectivement les traces d’argent restantes par extraction par solvant avec de la dithizone dans du chloroforme.
L’extraction de l’or consiste à réduire Au(III) dans
en Au0 [19] par des sels ferreux, du SO2, de l’acide oxalique ou ascorbique. On utilise aussi du nitrite de sodium, du formiate de sodium, de l’alcool éthylique. Il faut que les agents réducteurs soient judicieusement choisis afin d’éviter la réoxydation de Pt(II) en Pt(IV).
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Extraction et cristallisation fractionnée des hexachlorocomplexes : le procédé le plus ancien consiste à précipiter par le chlorure d’ammonium, en milieu HCl 1 M, le complexe (NH4)2[PtCl6]. Si le platine dissous est à l’état Pt(III), il est nécessaire qu’il soit oxydé à l’état Pt(IV). L’excès de chlore est enlevé par ébullition afin d’éviter que le palladium et l’iridium passent à l’état Pd(IV) et Ir(IV). On utilise pour les réduire des agents tels que les sels de Fe(II) et l’acide ascorbique. Après un lavage du précipité par une solution de chlorure d’ammonium, on atteint une pureté supérieure à 99 % [20].
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Procédés de séparation des platinoïdes entre eux
ANNEXES
Les figures 1 et 2 donnent, respectivement, la consommation et la production des platinoïdes dans le monde occidental, c’est-à-dire Europe hors pays de l’ex-bloc soviétique, États-Unis, Canada, Australie, Afrique du Sud et Japon essentiellement.
Pour le monde occidental, la consommation des platinoïdes les plus utilisés (Pt, Pd, Rh) est donnée dans le tableau 1. Les États-Unis consomment à eux seuls 85 à 90 % de la production de platinoïdes de l’Amérique du Nord. Le platine et le palladium ont une place prépondérante ; la consommation du palladium a crû rapidement en Europe de l’Ouest et en Amérique du Nord, puisqu’elle a augmenté entre 1995 et 1999 de 57 % et 113 %, respectivement. En 2000, les tendances précédentes se sont confirmées .
En 1997, les productions minières se répartissent suivant le tableau 2 entre les pays industrialisés (PI), les pays en développement (PED) et les pays de l’Europe de l’Est (PEE).
La production est très concentrée dans trois pays producteurs :
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pour le platine : l’Afrique du Sud représente 72 %, la Russie 20 %, le Canada 3 % ;
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pour le palladium : la Russie représente 46 %, l’Afrique...
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