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RÉSUMÉ
Métal amphotère, le gallium est un élément aux propriétés semblables à celles de l’aluminium, récupéré essentiellement par hydrométallurgie. La source de gallium la plus abondante est représentée par les bauxites. En sont extraites des liqueurs Bayer possédant des concentrations en gallium pouvant atteindre 200 mg/L. La deuxième source provient des résidus de zinc électrolytique. La troisième source est constituée par les cendres volantes produites par la combustion du charbon et comme sous-produit de l’alumine. Le marché du gallium est étroitement lié à la demande dans le secteur de l’optoélectronique qui utilise comme substrats l’arséniure et le nitrure de gallium. Plus récemment, le gallium a été retenu dans le domaine médical pour le traitement du cancer et des maladies d’Alzheimer.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre BLAZY : Professeur Honoraire - Ancien Directeur de l'École Nationale Supérieure de Géologie de Nancy (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 gallium est un élément aux propriétés semblables à celles de l’aluminium. C’est un sous-produit du traitement de la bauxite par le procédé Bayer. De faibles quantités proviennent aussi des résidus de la métallurgie du zinc.
Le gallium est récupéré par hydrométallurgie à partir des :
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liqueurs Bayer. Il est produit par différents procédés, tels que :
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précipitation par carbonatation contrôlée,
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cémentation,
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extraction par solvants,
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résines,
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électrolyse ;
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-
-
résidus zincifères, après lixiviation. Il est extrait par des procédés fondés sur l’extraction par solvants et la séparation sur résines.
Les principaux composés du gallium, surtout utilisés en électronique, sont :
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l’arséniure de gallium, GaAs qui peut convertir de l’électricité en lumière (diodes électroluminescentes, DEL) et, inversement, de la lumière solaire en électricité (panneaux solaires). Il est aussi utilisé dans les circuits intégrés ;
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le nitrure de gallium, GaN, qui sert à fabriquer des DEL et des diodes à laser, (également utilisé dans les circuits intégrés).
La production mondiale annuelle de gallium primaire est de l’ordre de 95 tonnes en 2008. La France, les États-Unis et le Japon en sont les principaux raffineurs. Le recyclage, à partir des chutes de fabrication et des usages électroniques, constitue une source significative du gallium.
Le marché du gallium est étroitement lié à la demande dans l’optoélectronique pour GaAs et GaN. Il n’y a pas de substituts satisfaisants du gallium.
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9. Effets du gallium sur santé et environnement
Le gallium se retrouve dans le corps humain en très faible quantité. Il y a 0,7 mg de gallium dans le corps d’une personne de 70 kg, sans qu’il existe un dysfonctionnement prouvé. Sa présence est due, probablement, à de petites traces existant dans l’environnement, l’eau, les légumes et les fruits. Certaines eaux commercialement distribuées contiennent des traces de gallium à des teneurs inférieures à un ppm.
Le gallium pur n’est pas une substance nocive en petite quantité. Cependant, certains composés de gallium peuvent être très dangereux.
Par exemple, l’exposition au chlorure de gallium (GaCl3) peut causer l’irritation de la gorge, des difficultés respiratoires, des douleurs dans la poitrine.
Le gallium peut rendre délicate l’utilisation du plutonium des armes nucléaires. Il est, en effet, utilisé lors du maintien de plusieurs bombes dans des puits nucléaires, car sa propriété d’absorber fortement les neutrons est liée à sa faible section efficace. Il est donc utilisable comme élément de protection. Malheureusement, il se forme de l’oxyde de plutonium et le gallium reste dans le plutonium, qui devient alors inutilisable comme carburant nucléaire. Le processus de traitement pour éliminer le gallium nécessite des quantités d’eau très importantes et cette eau est alors polluée par des substances radioactives. Sa dépollution augmente, de manière significative, les coûts du procédé de transformation du plutonium en carburant nucléaire.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SABOT (J.L.), LAUVRAY (H.) - Gallium and gallium compounds - In Encyclopedia of Chemical Technology, pp. 299-317 (1994).
-
(2) - GREBER (J.F.) - Gallium and gallium compounds - In Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol. A 12, pp. 163-167 (1989).
-
(3) - HESLOP (R.B.), ROBINSON (P.L.) - Gallium, Indium, Thallium - Chimie inorganique, chap. 18, pp. 374-383 (1967).
-
(4) - CHARLOT (G.) - Les réactions chimiques en solution aqueuse et caractérisation des ions - Masson, 7ème Édition (1983).
-
(5) - RAZENKOV (N.I.), GALAKTIONOVA (C.F.) - On the mode of occurrence of gallium in the oxidized zone of sulfide deposits - Geochemistry (USSR), Engl. Transl. p. 104 (1962).
-
(6) - HORN (M.K.), ADAMS (J.A.S.) - Computer-derived geochemical balances and element abundances - Geochimica...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Method of extracting gallium oxides from aluminous substances
-
Gallium extraction by microemulsions
-
Separation of gallium and indium by supported liquid membranes containing 2-bromodecanoic acid as carrier : design of supported liquid membrane module based on batch permeation experiments
-
Solvent extraction of gallium III from sodium hydroxide solutions by alkylated hydroxyquinoline
-
*
ANNEXES
-
Compound Semi Conductor
-
LEDs Magazine
-
London Metal Bulletin
-
Mining Journal
-
NMMR – National Mine Map repository
-
OSM – Office of Surface Mining
-
Roskill Information Services Ltd
-
Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry
-
USBM US Bureau of Mines (fermé en 1995)
A été remplacé par :
-
USGS ;
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NMMR ;
-
OSM (entre autre).
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-
USGS US Geological Survey
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