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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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2. Occurrences naturelles du gallium
Le comportement du gallium dans la nature résulte de ses propriétés chimiques. Ses voisins immédiats, dans la classification périodique des éléments, sont l’aluminium, le zinc et le germanium, avec lesquels il est communément associé. Si l’on considère son rayon ionique, il est placé entre ceux de l’aluminium et du fer (cf. tableau 2). En conséquence, dans les processus géochimiques, on relève une étroite parenté entre Ga et Al, et entre Ga et Fe.
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Selon Horn et Adams , l’abondance du gallium dans la croûte terrestre serait de 18 ppm. Dans les roches ignées, les teneurs moyennes sont de 17 ppm dans les basaltes et de 18,5 ppm dans les granites. L’albitisation et la greisénification entraînent une altération du granite, et l’on atteint alors, dans certains cas, des teneurs élevées en gallium, jusqu’à 170 ppm. Ce phénomène est attribuable à la mobilité de Ga en milieux alcalins et par remplacement de Al par Ga dans les plagioclases sodiques.
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Dans les processus hydrothermaux, le gallium montre une affinité avec le zinc et, par conséquent, ce sont les sphalérites qui présentent les plus fortes concentrations en Ga. Il est toutefois difficile de savoir s’il se substitue au zinc isomorphiquement dans le réseau de la sphalérite, ou s’il se trouve en imprégnation sous la forme hypothétique de gallite (CuGaS2) ou d’arsénite (GaAs) .
Le gallium est mobilisé lors de l’oxydation des sulfures, et il se retrouve en de faibles concentrations dans la zone oxydée...
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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
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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
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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 :
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USGS ;
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NMMR ;
-
OSM (entre autre).
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-
USGS US Geological Survey
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