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RÉSUMÉ
Utilisé très longtemps comme semi-conducteur intrinsèque, le germanium est devenu aujourd’hui un métal stratégique. En effet, il est utilisé maintenant comme composant des fibres optiques, catalyseur de polymérisation, élément en optique infrarouge et en électronique, et dans de nombreuses autres applications, comme la dentisterie, l’analyse spectrale ou la photographie. Sous-produit des minerais de zinc, ou de cuivre et de zinc, il est également extrait de certains charbons et possède de nombreux isotopes naturels. Non toxique, il ne présente aucun danger pour l’environnement.
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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), UMR 7569, Nancy université (ENSG-INPL), CNRS
INTRODUCTION
Le germanium est un métalloïde qui a des propriétés électriques intermédiaires entre celles d’un métal et d’un isolant. Utilisé, il y a déjà un demi-siècle, comme semi-conducteur, on le considère aujourd’hui en tant que composant des fibres optiques et catalyseur de polymérisation dans la fabrication du PolyÉthylène Téréphtalate (PET). On l’utilise aussi pour la vision nocturne par infrarouge (IR) et comme semi-conducteur en électronique. En ce sens, il s’agit d’un métal stratégique.
Le germanium est un sous-produit des minerais de zinc, ou de cuivre et de zinc. Mais, certains charbons constituent aussi des ressources potentielles de germanium. Son extraction, à partir de ces ressources, consiste à produire un concentré de germanium, repris en milieu acide chlorhydrique pour donner le tétrachlorure de germanium, qu’on purifie par distillation fractionnée. Quand le matériau est un scrap de germanium, il est transformé en oxyde, puis traité de façon identique à celle des concentrés provenant des minerais. On estime que 25 à 35 % de la consommation mondiale proviendrait du recyclage.
Le germanium est un élément relativement non toxique ne présentant pas de danger notable pour l’environnement.
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Industries du germanium
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12. Formes commerciales du germanium et des produits dérivés
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Métal et alliages
Le germanium est commercialisé comme métal polycristallin avec une pureté de 99,9999 %, ou transformé en métal monocristallin. Les alliages du germanium sont d’usage limité, sauf les alliages avec les métaux précieux. La moitié des systèmes Ge-M (où M est un métal) contient des composés intermétalliques.
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Composés du germanium
Le métal raffiné est aussi transformé en composés du germanium.
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Halogénures
Le tétrachlorure GeCl4 est le produit de base à partir duquel sont fabriqués, pour les cellules solaires, les germanes (hydrures de germanium), il doit contenir moins de 0,5 à 5 ppb pour chacune des impuretés V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu et Zn, et moins de 10 ppm de HCl, OH, CH2 et CH3.
Les autres halogénures ont moins de débouchés industriels.
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Oxydes
On produit le mono et le dioxyde de germanium, ce dernier étant le plus important commercialement. Par fusion, suivie d’une trempe, on obtient le dioxyde amorphe à partir de la forme cristallisée hexagonale. GeO2 est la forme commerciale la plus utilisée (fibres optiques).
La pureté de GeO2 électronique est 99,9999 % minimum et une résistivité de 5 ohms/cm minimum.
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Germanates
On les obtient par fusion de GeO2 avec les oxydes et les carbonates alcalins. Les produits les plus importants sur le plan commercial sont Bi4Ge3O12 (scintillomètres) et Mg6Ge3O12 (lampes fluorescentes).
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Germanures
Il existe environ 200 composés obtenus par fusion, ou sintérisation, avec des métaux autres qui intéressent le secteur recherche.
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Composés organiques
Certains composés, tels que le spirogermanium et le carboxyéthylgermanium, ont été produits en quantités commerciales pour des besoins médicaux (traitements cardiovasculaires et chimiothérapie anti cancéreuse).
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MACKAY (K.M.), MACKAY (R.A.) - Germanium - In Introduction to modern inorganic chemistry, 3rd edition, ed. International Textbook Company, London, pp. 281-287 (1981).
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(2) - BROWN (R.D.), Jr - Germanium - U.S. Geological Survey Mineral Commodity Summaries, pp. 70-71 (2002).
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(3) - PLUNKERT (P.A.) - Germanium, in Mineral acts and problems - U.S. Bureau of Mines, Bulletin 675, pp. 317-322 (1985).
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(4) - STADNICHENKO (K.J.), ZUBOVIC (P.), HUFSCHMIDT (E.L.) - Concentration of germanium in the ash of american coals. A progress report - U.S. Geological Survey Circular 272, 34 p. (1953).
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(5) - TAYLOR (S.R.), McLENNAN (S.M.) - The continental crust : its composition and evolution - Blackwell, Oxford, 312 p. (1985).
-
(6) - BERNSTEIN (L.R.) - Germanium Geochemistry and Mineralogy - Geochimica and...
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