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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 pyrométallurgiques
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5. Traitement des minerais
Les procédés de traitement des minerais de platine diffèrent totalement selon que le minerai est constitué par des alluvions (gisements de placers) dans lesquels les platinoïdes sont à l’état libre ou par des minerais à sulfures de Ni-Cu où le platine est lié minéralogiquement, à l’exception des parties sommitales du gisement où l’on peut trouver du platine libre suite à l’oxydation du gisement.
5.1 Gisements de placers
Aussi bien dans le cas de placers alluviaux récents que dans le cas des placers fossiles, on utilise des procédés de traitement par gravité. Dans le cas de placers fossiles, on abat le gravier par jet d’eau sous pression en utilisant de grandes quantités d’eau à raison de 15 à 20 m3 d’eau par mètre cube de graviers en place. Les installations sont généralement artisanales et dépassent rarement 500 m3 de graviers par jour. En revanche, dans le cas des placers fluviatiles, le procédé industriel le plus économique consiste à attaquer à la drague les alluvions situées dans le lit vif du cours d’eau. L’extraction des graviers, leur traitement et le dépôt des rejets se font en continu, les dragues modernes déposant les graviers en arrière du chantier d’extraction. Les volumes traités peuvent atteindre plusieurs milliers de mètres cubes par jour.
La concentration des minéraux lourds est effectuée par des méthodes de gravité qui consomment de l’ordre de 10 m3 d’eau par mètre cube de solide. Bien que le sluice soit la méthode la moins coûteuse (utilisable non seulement pour les placers fluviatiles mais encore pour les placers fossiles), la longueur de l’appareil et sa faible capacité de traitement (50 à 100 t/poste de 8 h) ne le rendent pas compatible avec l’espace relativement exigu existant sur une drague. Les jigs ont été mis en œuvre dès 1915 mais ils s’appliquent mal aux grains fins (< 0,3 mm). C’est la raison pour laquelle on utilise des séparateurs gravimétriques à haute capacité, tels que les spirales ou les cônes Reichert, travaillant sur des tranches granulométriques obtenues par hydrocyclones. Les centrifugeurs Knelson ou les nouvelles tables Wilfley type 2000 semblent bien adaptés au lavage des préconcentrés de minéraux lourds. On les traite ensuite par magnétisme à basse intensité...
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Traitement des minerais
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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