Ressources et métallurgie extractive du scandium

Le scandium est un élément à la fois très répandu et très dispersé dans la nature.

Les sources pouvant présenter un intérêt économique sont aussi bien des sources primaires que des sources secondaires ; les teneurs sont toujours faibles, voire très faibles.

Les sources primaires sont constituées soit par des minerais à thortveitite, seul minéral de scandium exploité, soit par des stériles d’exploitations minières de wolframite ou de molybdénite. On compte très peu d’exploitations minières de thortveitite à l’échelle mondiale du fait de la rareté des gisements. Les stériles miniers sont en revanche beaucoup plus répandus. Les sources secondaires sont constituées soit par des solutions d’attaque de minerais latéritiques nickelo-cobaltifères, de minerais d’uranium et de terres rares, soit par des résidus solides issus de la métallurgie du tungstène et du titane ou de la chimie des bauxites (procédé Bayer). Dans toutes ces sources secondaires, le scandium est associé à de nombreux autres éléments (U, Th, TR, W, Sn, Fe, Ni, Co…). Sauf dans le cas des minerais à thortveitite, le scandium apparaît ainsi comme le sous-produit d’un ou de plusieurs métaux. Sa récupération ne doit donc pas gêner celle des métaux principaux.

Les procédés métallurgiques de mise en solution du scandium sont adaptés aux différentes sources. À partir des sources primaires, une préparation mécanique permet de produire un concentré sur lequel on applique ensuite des procédés pyro-hydro-métallurgiques. À partir des sources secondaires, une telle pré-concentration est impossible. On applique directement des procédés hydro-métallurgiques, qu’il s’agisse du traitement des solutions d’attaque, des résidus solides de la métallurgie ou des boues de traitement chimique. Parfois, les propriétés chimiques du scandium sont voisines de celles d’éléments auquel il est associé ce qui rend difficile tout procédé d’extraction sélective.

Après sa mise en solution, le scandium est extrait par précipitation, après l'extraction des métaux principaux. La scandine (Sc₂O₃), obtenue à partir du précipité par décomposition thermique, est fluorée après purification ; se forme ainsi le composé intermédiaire ScF₃, à partir duquel est extrait le scandium métal par calcio- ou alumino-thermie, l’alumino-thermie ayant pour avantage l’obtention directe de l’alliage Al-Sc.

L’économie du scandium repose sur des emplois voisins de ceux du titane, pour des alliages destinés notamment au domaine des transports terrestres, maritimes ou aériens, à celui des équipements sportifs spécifiques et à celui de la soudure. En outre, d’autres applications concernant l’éclairage (lampes halogènes (ScI₃)), les lasers et les alliages pour l’aéronautique et l’aérospatiale, sont en cours de développement. Le matériau de base de toutes ces applications est la scandine, dont la production mondiale serait comprise entre 5 à 10 t/an en 2012.

La récupération sélective du scandium étant difficile, seule l’amélioration des techniques séparatives permettra de produire économiquement les quantités nécessaires aux nouveaux usages en métallurgie.

Le scandium est inflammable sous forme de poussières. Son absorption par inhalation ou par voie orale est dangereuse, qu’il s’agisse du métal ou de ses composés. La contrainte environnementale majeure est la radioactivité, due à l’uranium et au thorium qui suivent le scandium dans les procédés d’extraction par hydro-métallugie.