Présentation
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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), Nancy Université, ENSG – INPL – CNRS – UMR 7569
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Le sélénium et le tellure sont des éléments relativement rares, faisant partie de la même famille que l'oxygène, le soufre et le polonium. Ce sont des semi-conducteurs, leurs propriétés électriques se situant entre celles d'un métal et d'un isolant. Sous leurs formes élémentaires, ils sont souvent considérés comme des métaux, bien qu'ils soient des métalloïdes.
Les propriétés chimiques du sélénium sont intermédiaires entre celles du soufre et du tellure. Toutefois, le tellure, bien que proche du sélénium, est plus basique, plus métallique et plus fortement amphotérique. Le sélénium et le tellure donnent des composés inorganiques et organiques semblables aux composés du soufre, mais dont les propriétés et le comportement sont différents.
Il existe de grandes ressources de Se et Te dans les gîtes de sulfures de métaux de base exploités pour Cu, Ni, Co et Pb. Leur récupération n'est cependant qu'accessoire. Des quantités marchandes sont récupérées industriellement à partir des boues anodiques d'électroraffinage du cuivre et des solutions d'attaque des mattes cupronickelifères.
L'utilisation majeure du sélénium réside dans les composants électroniques et les photocopieurs, mais il est aussi largement utilisé dans la verrerie, les pigments, le caoutchouc, les alliages métalliques, les industries pétrolières et textiles, en médecine et en photographie.
Les applications du tellure relèvent du domaine thermoélectrique. Il facilite l'usinage des aciers et est aussi employé sous forme de CdTe dans les cellules solaires.
L'extraction de Se et Te à partir des boues anodiques de cuivre est réalisée selon des procédés pyro et hydrométallurgique : grillage alcalin ou sulfatant, volatilisation, chloration par voie sèche, lixiviation en milieu acide ou alcalin, etc. Dans la plupart des usines, avant de récupérer Se et Te, on décuivre les boues anodiques. Après extraction du sélénium et du tellure, les résidus sont traités pour récupérer les métaux précieux.
L'hydrométallurgie est la technologie de récupération du sélénium et du tellure à partir des solutions d'attaque sous pression des mattes nickelocuprifères.
La séparation de Se et Te est basée sur les facilités relatives d'oxydation et de réduction de leurs états de valence, sur les différences de solubilité ou de volatilité de leurs composés, notamment de leurs oxydes, de leurs oxy-acides et de leurs sels respectifs. La purification du sélénium contenant du tellure est effectuée par distillation du sélénium. La purification de tellure contenant du sélénium est réalisée à partir de l'oxyde plutôt que du métal.
Le recyclage du sélénium et du tellure est limité, il concerne seulement les scraps de photorécepteurs et le matériel usé de xérographie.
Le sélénium et ses composés ont un effet toxique aigu et chronique sur de nombreux animaux et sur l'homme. Les tellurites solubles sont toxiques alors que le tellure élémentaire et les tellurures stables sont relativement inertes.
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Propriétés
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11. Cas industriels
Toutes les usines qui traitent les boues anodiques d'électroraffinage du cuivre utilisent plus ou moins les procédés Outokumpu et Boliden. Le stade préalable consiste à récupérer les métaux de base (Cu, Ni…). Ensuite, on extrait le sélénium et le tellure. Le résidu ultime de ces opérations constitue un concentré de métaux précieux (Ag, Au, platinoïdes), qui est envoyé à une usine métallurgique spécialisée dans leur récupération [M 2 390] Métallurgie des platinoïdes. Minerais et procédés.
11.1 Usine de Pori (Finlande)
L'usine de Pori traite environ 600 t/an de boues anodiques de cuivre et récupère 30 t d'argent, 1 t d'or, 30 t de sélénium et quelques centaines de kilogrammes de platine et de palladium [24]. Les boues sont récupérées lors du lavage des cellules d'électrolyse ; elles sédimentent dans une cuve de stockage et les eaux de lavage recueillies comme surverse sont recyclées vers l'électrolyse. Le procédé, développé par Outokumpu Harjavalta Metals, comporte quatre étapes principales.
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Étape 1 : lixiviation sous pression et récupération du tellure
Après adjonction d'acide sulfurique et d'eau, le mélange solide-liquide est traité en autoclave. La suspension contient environ 300 g d'acide par litre et 200 à 250 g de solide par litre. Elle est chauffée à 110 oC, puis l'oxygène est introduit sous une pression de 3 bar. La température augmente jusqu'à 120 oC. La réaction qui s'ensuit est la suivante :
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ANNEXES
1.1 Production issue des raffineries de cuivre
Comme le montre le tableau 1, les pays industrialisés ont un quasi-monopole, si l'on considère les positions tenues par le Japon, la Belgique, le Canada et les États-Unis (ce pays ne publie plus sa production depuis 1997).
Toutes les raffineries de cuivre n'ont pas une unité de récupération de sélénium et de tellure, car pour que celle-ci soit rentable il faut une capacité annuelle d'au moins 150 000 t de cuivre, compte tenu des coûts en 2002.
HAUT DE PAGE1.2 Marché, prix et qualités marchandes
Le tableau 2 indique les prix moyens annuels en dollars par livre ($/lb), qui ont été en fort repli entre 1991 et 1999. Ce phénomène, selon certains observateurs, a été amplifié par la croissance des exportations des pays de l'ex-Union Soviétique depuis 1992. À partir...
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