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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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Usages
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1. Propriétés physiques et chimiques
Le platine (Pt) présente une gamme très vaste de propriétés physico-chimiques et mécaniques puisqu’il joint à un point de fusion très élevé, la résistance à l’attaque chimique, une grande activité catalytique, une résistance mécanique et une malléabilité élevée. Ces propriétés le rendent indispensable dans de nombreux usages industriels [1] :
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point de fusion élevé : 2 042 K ;
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résistance à l’effet alterné de chauffage et de refroidissement ;
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stabilité physique et chimique à des températures extrêmes ;
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résistance à l’oxydation dans l’air à toute température ;
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résistance à la corrosion chimique et aux matériaux fondus ;
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résistance aux acides nitrique et sulfurique aux températures élevées ;
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corrosion limitée à l’action des halogènes, cyanures, soufre et alcalis caustiques ;
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excellente activité catalytique ;
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résistance électrique constante dans un large domaine des conditions opératoires, et notamment de température, ainsi que dans des cas nécessitant un emploi intermittent ;
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coefficient d’expansion pratiquement égal à celui du verre de silice-chaux-soude ;
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stabilité dimensionnelle des alliages de platine sous des conditions normales ;
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bonnes ductilité et aptitude à la soudure ;
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excellente aptitude à l’usinage permettant d’obtenir des fils de 0,076 mm de diamètre, facilement tissables, ou des fils ultrafins de 0,01 mm de diamètre et des feuilles de 0,008 mm d’épaisseur.
Il existe de fortes similitudes entre les platinoïdes dits légers (ruthénium, rhodium, palladium), les platinoïdes lourds (osmium, iridium, platine), l’argent et l’or.
La première manifestation de l’utilisation du platine date de l’Égypte ancienne (VIIe siècle avant notre ère), comme en témoigne un étui exposé au musée du Louvre, présentant des hiéroglyphes métalliques incrustés...
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Propriétés physiques et chimiques
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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