Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
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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Used for a very long time as an intrinsic semiconductor, germanium has become a strategic metal. Indeed, it is currently used as a component of optical fibers, polymerization catalyst, component in infrared optics and electronics, as well as in many other applications, such as dentistry, spectral analysis or photography. A by-product of zinc ore, copper and zinc, it is also extracted from certain coals and has many natural isotopes. Being non-toxic, it presents no danger to the environment.
Auteur(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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Capacité de production, consommation
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5. Substituts du germanium
Les recherches sur les substitutions ont été limitées aux emplois les plus importants, mais les substituts n’ont pas apporté des résultats satisfaisants.
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Fibres optiques
On cherche à diminuer la quantité de germanium dans les verres à oxyde de germanium et à le remplacer totalement dans les verres à fluorures :
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verres à oxyde de germanium, 30 à 76 % GeO2 ; 15 à 20 % de métaux alcalins, 3 à 20 % d’oxydes de Al, Ga ou In ;
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verres à fluorures : fluoroaluminates et fluorozirconates à Zr, Ba, La, Al, Na. Bien que ces verres présentent de très faibles pertes de transmission, ils ne peuvent transporter qu’un cinquième de l’information obtenue avec les fibres classiques.
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Applications IR
Le séléniure de zinc pourrait remplacer le germanium, mais entraînerait une perte de transmission.
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Catalyseurs
Si l’apparence du PET n’a pas grande importance, GeO2 peut être remplacé par Sb2O3, ou par des aldoxydes de titane qui donnent une teinte jaunâtre. Il existerait aussi d’autres substituts possibles pour la fabrication du PolyÉthylène Naphtalate (PEN).
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Semi-conducteurs
Parmi les concurrents du germanium, on trouve le silicium, l’arséniure de gallium et l’antimoniure d’indium.
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Substituts du germanium
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).
-
(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).
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(6) - BERNSTEIN (L.R.) - Germanium Geochemistry and Mineralogy - Geochimica and...
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