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Article

1 - RAPPEL DES PROPRIÉTÉS PHYSIQUES ET CHIMIQUES

2 - GÉOCHIMIE ET MINÉRALOGIE

3 - GISEMENTS, GÎTES ET OCCURRENCES DU SCANDIUM

  • 3.1 - Gisements et gîtes résultant d’un processus magmatique
  • 3.2 - Occurrences résultant d’un processus sédimentaire
  • 3.3 - Occurrences résultant d’une latéritisation
  • 3.4 - Résidus d’exploitations minières et sous-produits
  • 3.5 - Scories, laitiers, cendres, poussières

4 - MÉTHODES DE PRÉ-CONCENTRATION DU SCANDIUM

5 - EXTRACTION DU SCANDIUM

6 - PURIFICATION DE LA SCANDINE (SC2O3)

7 - PURIFICATION DE L’HALOGÉNURE DE SCANDIUM (SCCL3)

8 - PRODUCTION DU SCANDIUM MÉTAL ET DE L’ALLIAGE AL-SC

9 - ÉCONOMIE DU SCANDIUM

10 - TOXICITÉ

11 - IMPACT SUR L’ENVIRONNEMENT

12 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : M2357 v1

Toxicité
Ressources et métallurgie extractive du scandium

Auteur(s) : Pierre BLAZY, Virginie HERMANT

Date de publication : 10 mars 2013

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RÉSUMÉ

Le scandium, largement dispersé dans la lithosphère, a été produit à l'origine à partir de la thortveitite et, comme sous-produit, à partir de solutions de lixiviation de minerais d'uranium. Il peut aussi être extrait de rejets miniers et de résidus métallurgiques. Les principaux usages du scandium sont les équipements sportifs, les alliages à haute résistance, les lampes à halogène, l'électronique et les lasers. Dans ses applications spécifiques, le scandium n'est pas sujet à des substitutions.

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ABSTRACT

Resources and extractive metallurgy of scandium

Widely dispersed in the lithosphere, scandium was initially produced from thortveitite and as a sub-product, from lixiviation solutions of uranium ores. It can also be extracted from mining and metallurgical residues. The main uses of scandium are sports equipment, high-resistance alloys, halogen lamps, electronics and lasers. Within specific applications scandium is not subject to substitutions.

Auteur(s)

  • Pierre BLAZY : Professeur honoraire - Ancien directeur de l’École Nationale Supérieure de Géologie (ENSG)

  • Virginie HERMANT : Agrégée de l’Université

INTRODUCTION

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.

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KEYWORDS

thortveitite   |   lixiviation   |   by-product   |   metallo-thermy   |   reduction   |   vacuum casting   |   sublimation   |   refining   |   hydrometallurgy   |   aluminium alloys

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m2357


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10. Toxicité

Le scandium métal est surtout dangereux sur le lieu de travail  et doit être manipulé avec précaution. Il est en effet inflammable sous forme de poussières, quand il est exposé à une flamme ou à la chaleur ou quand il se trouve en contact avec un oxyde. Par ailleurs, l’inhalation des vapeurs et des gaz, lors de la mise en œuvre des techniques de vapo-métallurgie et de distillation, peut provoquer des embolies pulmonaires surtout lors d’expositions prolongées. Enfin, le scandium ou ses composés, absorbés par voie orale, ont tendance à s’accumuler dans le foie.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SELHAOUI (C.), KLEPPA (O.J.) -   Standard enthalpies of formation of scandium alloys (ScMe)  -  Journal of Alloys and Compounds, vol. 191, pp. 145-149 (1993).

  • (2) - PHAN (K.D.), FOISSY (B.), KERJEAN (M.), MOATTI (J.), SCHILTZ (J.C.) -   Le scandium dans les minéraux des roches encaissantes de certaines pegmatites malgaches  -  Bull. BRGM, 3, p. 80-97 (1967).

  • (3) - PHAN (K.D.) -   Le scandium, étude bibliographique : II) Le scandium dans les minéraux et les roches, III) Types de gisements de scandium  -  Bull. BRGM, p. 352-368 (1963).

  • (4) - HOCQUARD (C.) -   Le scandium, un métal high-tech du futur, économie-gîtologie  -  Mineral info, 7 pp. Annexe 3 Base GEOREF : interrogation sur SCANDIUM, résumé et regroupement gîtologique (2001).

  • (5) - HOROVITZ (C.T.), GSCHNEIDNERZ Jr (K.A.) -   Scandium its occurrence, chemistry, physics, metallurgie biology and technology  -  Academic Press, New York, p. 66-75 (1975).

  • ...

1 Annuaire

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1.1 Utilisateurs de scandium

  • Alfa Aesar (Johnson Matthey Company, États-Unis)

  • Ames Laboratory (Iowa University, États-Unis)

  • Arris International Corporation (États-Unis)

  • Ashurt Technology Ltd (États-Unis)

  • Boulder Scientific Company (États-Unis)

  • Changsha Rare Earth Technology Co, Ltd (Chine)

  • EMC Metals (Canada BC)

  • GMH Jost-Henrich Stachow GmbH Metallhandel (Allemagne)

  • Goodfellow (matériaux pour la Recherche et l’Industrie, États-Unis)

  • GOSINCOR (Russie)

  • HEFA Rare Earth (Canada, Chine)

  • Meldform Group Metal Pacific Corporation (Chine)

  • Mitsubishi Materials Reade Advanced Materials (Japon)

  • Stanford Materials Corporation (États-Unis)

  • Stigma Ltd (trader de produit, Russie)

  • Tianjiao International (Chine)

  • Union Carbide Metals Co (États-Unis)

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1.2 Producteurs de scandium métal (HP)

À Mead (Colorado, États-Unis) et à Urbana (Illinois, États-Unis), le scandium...

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