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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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Lire l’articleAuteur(s)
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Valérie BUISSETTE : Docteur ès Sciences - Research Fellow & Responsable du Département de Recherche Matériaux Inorganiques Avancés - Solvay – Special Chem Business, Aubervilliers, France
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Thierry LE MERCIER : Docteur ès Sciences - Research Fellow & Responsable du Département des Matériaux Inorganiques Fonctionnels - Solvay – Corporate Research & Innovation, Aubervilliers, France
INTRODUCTION
Les terres rares (ou lanthanides) sont des éléments chimiques présentant des propriétés uniques qui les rendent incontournables dans de nombreuses technologies, qu’elles soient traditionnelles ou émergentes, par exemple dans le domaine de l’énergie, de l’éclairage, de la mobilité durable, de l’électronique, des télécommunications, de l’aéronautique, et des applications médicales.
Même si les terres rares sont relativement abondantes dans la croûte terrestre, elles sont souvent peu concentrées dans les minerais, et leur production est aujourd’hui essentiellement concentrée en Chine. Des inquiétudes naissent donc sur leur disponibilité à moyen terme ; certaines sont maintenant identifiées sur la liste des métaux critiques par les grandes puissances mondiales.
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- Version archivée 1 de sept. 1993 par Alain LÉVÊQUE, Patrick MAESTRO
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3. Différentes chimies des terres rares
Les terres rares peuvent être utilisées sous forme de sels, de solides, de métaux et de complexes organiques.
3.1 Sels
Les sels utilisés industriellement sont des nitrates et des chlorures de terres rares trivalentes qui peuvent être directement issus des procédés de séparation. Ils se présentent sous forme de cristaux séchés ou de solutions aqueuses à quelques moles par litre. Dans ce cas, les solutions présentent une légère acidité libre (HCl ou HNO3). La couleur des sels de terres rares trivalentes est liés à leurs transitions 4f-4f : Nd(NO3)3 mauve, Pr(NO3)3 vert, Dy(NO3)3 et Ho(NO3)3 jaune. Tous les autres nitrates de terres rares sont blancs. Les couleurs des chlorures sont identiques à celles des nitrates.
Certains sels de Ce4+ sont également disponibles, notamment le CAN (cérium ammonium nitrate) (NH4)2Ce(NO3)6), ou le CAS (cérium ammonium sulfate) Ce(NH4)4(SO4)4-2H2O, en général sous forme cristallisée.
HAUT DE PAGE3.2 Oxydes simples
La forme stable des oxydes de terres rares REO (rare earth oxides) est généralement associée à un degré d’oxydation + III avec une formulation chimique de type Ln2O3 appelée sesquioxyde . Quelques unes de leurs propriétés physiques sont rassemblées dans le tableau 3. Leurs caractéristiques principales sont :
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des températures de fusion comprises entre 1 950 et 2 490 °C. Ce sont donc des matériaux réfractaires ;
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une densité élevée, entre 5,0 et 9,4 ;
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un gap électronique (bande de valence-bande de conduction) autour de 5,5 eV. Ces composés sont des matériaux isolants (gap électronique autour de 5,5 eV), de couleur...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FLAHAUT (J.) - Les éléments des terres rares. - Masson (1969).
-
(2) - Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths. - Vol. 1 à vol. 53 ed. Elsevier (1978) (2018).
-
(3) - KILBOURN (B.) - * - . – A Lanthanide Lanthology, published by Molycorp Inc (1993).
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(4) - MC GILL (I.) - Rare Earth Elements. - Ullmann’s Encyclopedia of industrial chemistry, Vol. 31, Wiley-VCH (2012).
-
(5) - BRU (K.), CHRISTMANN (P.), LABBÉ (J.-F.), LEFEBVRE (G.) - * - . – Panorama 2014 du marché des Terres Rares Rapport public BRGM/RP-65330-FR (2015).
-
(6) - LUCAS (J.), LUCAS (P.), LE MERCIER (T.), ROLLAT (A.), DAVENPORT (W.) - Rare Earth Science, Technology, production and use. - Elsevier (2015).
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