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RÉSUMÉ
La production des lanthanides à partir des minerais enrichis est assez complexe, leurs propriétés structurales et chimiques ne facilitant pas la séparation. Les traitements hydrométallurgiques mis en œuvre sont des techniques de précipitation sélective, d’échange d’ions sur résine, mais surtout d’extraction par solvant. Les applications industrielles des terres rares sont pointues et très diversifiées, elles résident dans la particularité de leurs structures électroniques.
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Alain LÉVÊQUE : Docteur ès Sciences - Directeur des recherches de l’activité Terres raresRhône-Poulenc - Secteur Intermédiaires Organiques et Minéraux - Paris
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Patrick MAESTRO : Docteur ès Sciences - Chercheur associé. Responsable scientifique du groupe Chimie du solideRhône-Poulenc - Centre de Recherches d’Aubervilliers
INTRODUCTION
Ce ne sont pas des éléments rares : avec une teneur d’environ 0,08 %, les terres rares se trouvent dans l’écorce terrestre en quantité plus importante que le cuivre ou le plomb. Toutefois, les teneurs relatives des divers lanthanides dans les minerais, qui peuvent varier de 50 % à quelques centièmes de pour-cent, sont un facteur important qui, ajouté à l’identité de propriétés chimiques, contribue à rendre les séparations délicates.
Les procédés de production des terres rares relèvent des traitements hydrométallurgiques comprenant les étapes successives suivantes à partir de minerais enrichis :
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attaque des minerais par voie humide ;
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à partir des solutions obtenues, séparations et purifications mettant en œuvre les techniques de précipitation sélective (cas des terres rares à degré d’oxydation différent de III), parfois les techniques d’échange d’ions sur résine, mais principalement celles d’extraction par solvant ;
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obtention des produits finis (oxydes, sels variés) ou bien élaboration de métaux par électrolyse des sels fondus à haute température ou encore par métallothermie.
Au niveau des applications, toute la spécificité des terres rares tient dans leur structure électronique particulière qui induit des propriétés chimiques, structurales et physiques uniques. Ces propriétés sont mises à profit dans des applications industrielles aussi variées que sophistiquées : métallurgie, catalyse, verre, optique, céramique, luminescence, magnétisme, électronique...
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- Version courante de mai 2019 par Valérie BUISSETTE, Thierry LE MERCIER
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3. Séparations et purifications
3.1 Principes
Que ce soit à des fins analytiques ou préparatives, les méthodes de séparation proposées pour les terres rares sont nombreuses et variées. Les plus efficaces sont celles qui permettent de réaliser successivement un grand nombre d’équilibres et de transferts entre deux phases, mettant ainsi à profit les infimes différences de propriétés chimiques de ces éléments.
Toutes les méthodes de séparation utilisées pour les terres rares mettent en jeu deux phases :
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liquide-solide dans le cas des précipitations et cristallisations fractionnées ou des échanges d’ions ;
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liquide-liquide lors de l’extraction par solvant.
Ces méthodes font l’objet des articles Extraction liquide-liquide. Présentation générale Extraction liquide-liquide- Présentation générale, Bases physico-chimiques des procédés Extraction liquide-liquide- Bases physico-chimiques des procédés, Définition du procédé. Réactifs industriels Extraction liquide-liquide- Définition du procédé - Réactifs industriels...
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