Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Utilisé très longtemps comme semi-conducteur intrinsèque, le germanium est devenu aujourd’hui un métal stratégique. En effet, il est utilisé maintenant comme composant des fibres optiques, catalyseur de polymérisation, élément en optique infrarouge et en électronique, et dans de nombreuses autres applications, comme la dentisterie, l’analyse spectrale ou la photographie. Sous-produit des minerais de zinc, ou de cuivre et de zinc, il est également extrait de certains charbons et possède de nombreux isotopes naturels. Non toxique, il ne présente aucun danger pour l’environnement.
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Used for a very long time as an intrinsic semiconductor, germanium has become a strategic metal. Indeed, it is currently used as a component of optical fibers, polymerization catalyst, component in infrared optics and electronics, as well as in many other applications, such as dentistry, spectral analysis or photography. A by-product of zinc ore, copper and zinc, it is also extracted from certain coals and has many natural isotopes. Being non-toxic, it presents no danger to the environment.
Auteur(s)
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Pierre BLAZY : Professeur Honoraire - Ancien Directeur de l’École Nationale Supérieure de Géologie (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 germanium est un métalloïde qui a des propriétés électriques intermédiaires entre celles d’un métal et d’un isolant. Utilisé, il y a déjà un demi-siècle, comme semi-conducteur, on le considère aujourd’hui en tant que composant des fibres optiques et catalyseur de polymérisation dans la fabrication du PolyÉthylène Téréphtalate (PET). On l’utilise aussi pour la vision nocturne par infrarouge (IR) et comme semi-conducteur en électronique. En ce sens, il s’agit d’un métal stratégique.
Le germanium est un sous-produit des minerais de zinc, ou de cuivre et de zinc. Mais, certains charbons constituent aussi des ressources potentielles de germanium. Son extraction, à partir de ces ressources, consiste à produire un concentré de germanium, repris en milieu acide chlorhydrique pour donner le tétrachlorure de germanium, qu’on purifie par distillation fractionnée. Quand le matériau est un scrap de germanium, il est transformé en oxyde, puis traité de façon identique à celle des concentrés provenant des minerais. On estime que 25 à 35 % de la consommation mondiale proviendrait du recyclage.
Le germanium est un élément relativement non toxique ne présentant pas de danger notable pour l’environnement.
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Toxicité et écologie9. Cas industriels
La production industrielle de concentrés de germanium est issue de minerais ou de résidus de lixiviation de fabrication de zinc électrolytique ou de concentrés de flottation de minerais sulfurés de métaux de base .
9.1 Minerai de cuivre de la mine d’Apex
À la mine Apex (Utah), le minerai de cuivre contient du germanium et du gallium. Après une lixiviation acide (H2SO4) en présence de SO2, on extrait d’abord le cuivre par cémentation sur du fer. Ensuite, on précipite, par H2S, un concentré de sulfure de germanium titrant environ 3 % Ge. Le gallium est ensuite extrait par solvant pour donner un concentré à 8 % Ga (figure 2).
HAUT DE PAGE9.2 Résidus de lixiviation de la métallurgie du zinc
Deux voies industrielles ont été adoptées en Autriche et en Belgique :
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À l’usine de Bleiberg (Autriche), le résidu de lixiviation est traité par volatilisation dans un four tournant Waelz, court, à 1 200 °C. L’oxyde GeO est sublimé, ainsi que d’autres éléments. Les poussières recueillies lors du traitement des fumées, titrant 0,1 % Ge, sont lixiviées par l’acide sulfurique. Le germanium contenu dans le lixiviat est précipité par de l’acide tannique pour donner un concentré germanium-zinc titrant 8 % Ge (figure 3).
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Le résidu de lixiviation de l’usine de Clarkville (États-Unis) était traité dans les années 1980 en Belgique, à Olen, par une nouvelle lixiviation acide. Le germanium était extrait par solvant (Kelex 100 et Hydroxyoximes dans le kérosène) et après une réextraction en milieu alcalin, il était précipité par hydrolyse. Ce procédé permettait d’obtenir un concentré à...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MACKAY (K.M.), MACKAY (R.A.) - Germanium - In Introduction to modern inorganic chemistry, 3rd edition, ed. International Textbook Company, London, pp. 281-287 (1981).
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(2) - BROWN (R.D.), Jr - Germanium - U.S. Geological Survey Mineral Commodity Summaries, pp. 70-71 (2002).
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(3) - PLUNKERT (P.A.) - Germanium, in Mineral acts and problems - U.S. Bureau of Mines, Bulletin 675, pp. 317-322 (1985).
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(4) - STADNICHENKO (K.J.), ZUBOVIC (P.), HUFSCHMIDT (E.L.) - Concentration of germanium in the ash of american coals. A progress report - U.S. Geological Survey Circular 272, 34 p. (1953).
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(5) - TAYLOR (S.R.), McLENNAN (S.M.) - The continental crust : its composition and evolution - Blackwell, Oxford, 312 p. (1985).
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(6) - BERNSTEIN (L.R.) - Germanium Geochemistry and Mineralogy - Geochimica and...
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