Métaux de terres rares
Les métaux de terres rares comprennent les éléments chimiques du 3ème sous-groupe du tableau périodique (à l'exception de l'actinium ) et les lanthanides - un total de 17 éléments. Selon les définitions de la nomenclature inorganique , ce groupe d'éléments chimiquement similaires est appelé métaux des terres rares . En allemand, il y a aussi le terme Rare Earth Elements et l' acronyme SEE , qui est basé sur l'anglais REE ( Rare Earth Elements ) .
désignation et classement
lumière ( LREE ) |
Z | lourd ( HREE ) |
Z | |
---|---|---|---|---|
scandium | 21 | yttrium | 39 | |
lanthane | 57 | gadolinium | 64 | |
Cérium _ | 58 | terbium | 65 | |
praséodyme | 59 | dysprosium | 66 | |
néodyme | 60 | holmium | 67 | |
prométhium | 61 | erbium | 68 | |
samarium | 62 | thulium | 69 | |
europium | 63 | ytterbium | 70 | |
lutétium [1] | 71 |
La désignation abrégée souvent utilisée de terres rares au lieu de métaux de terres rares est trompeuse. Cette appellation remonte à l'époque de la découverte de ces éléments et repose sur le fait qu'ils ont d'abord été trouvés dans des minéraux rares et isolés de ceux-ci sous la forme de leurs oxydes (anciennement appelés "terres"). Seul le prométhium , élément radioactif à vie courte, est vraiment rare dans la croûte terrestre. Certains des métaux des terres rares ( cérium - également appelé cérium, yttrium et néodyme ) sont plus courants dans la croûte terrestre que, par exemple, le plomb , le cuivre , le molybdèneou l'arsenic . Le thulium , l'élément stable le plus rare des métaux des terres rares, est encore plus abondant que l'or ou le platine .
Cependant, la désignation comme rare est justifiée dans la mesure où de plus grands gisements de minéraux économiquement exploitables sont en réalité rares. Les éléments ne se trouvent généralement qu'en petites quantités, dans de très nombreux minéraux largement dispersés et sous forme de mélanges dans d'autres minéraux. Une grande partie de l'extraction industrielle des métaux de terres rares se produit donc comme sous-produit par traitement chimique lors de l'extraction d'autres métaux plus concentrés de leurs minerais.
Une distinction est également faite entre les terres rares légères et lourdes ; la classification exacte est contestée. En géochimie , seuls les lanthanides sont souvent désignés lorsqu'on parle de terres rares. En raison de propriétés de fractionnement différentes , le scandium et l'yttrium ne sont pas pris en compte dans la modélisation géochimique des terres rares.
Les caractéristiques
Propriétés physiques
Les propriétés spectroscopiques des terres rares sont particulièrement intéressantes . Contrairement aux semi- conducteurs , par exemple, ils ont un spectre d'énergie discret dans les solides . Cela est dû à la structure particulière de la couche électronique . Les transitions optiques ont lieu à l'intérieur de la coque 4f (à l'exception du scandium et de l'yttrium), qui est protégée vers l'extérieur par les plus grandes coques occupées 5s, 5p et 6s . Une structure de bande ne peut pas se former à cause de ce blindage pour les orbitales f . Les lignes d'absorption sont, à cause de, pour les ions individuelsdes éléments différents environnement électronique dans le cristal (champ cristallin) , exposés. Selon les cristaux, la largeur de raie inhomogène va de quelques centaines de gigahertz à une dizaine de gigahertz.
A l'état atomique, cependant, la plupart de ces transitions sont « interdites » (voir Transition interdite ). A l'état solide, cependant, le champ cristallin lève dans une certaine mesure ces interdictions atomiques par d'autres transitions. Les probabilités de transition sont encore faibles.
« Les terres rares sont généralement des éléments trivalents, mais quelques-unes ont d'autres valences. Le cérium, le praséodyme et le terbium peuvent être tétravalents, tandis que le samarium, l'europium et l'ytterbium sont bivalents. […] Le point de fusion du lanthane, l'élément prototype de la série des lanthanides (918 °C ou 1 684 °F), (est) bien inférieur au point de fusion du lutétium, le dernier élément de la série (1 663 °C ou 3 025 °F). Cette différence est beaucoup plus grande que pour de nombreux groupes du tableau périodique; par exemple, les points de fusion du cuivre, de l'argent et de l'or ne varient que d'environ 100 °C (180 °F). » [2]
propriétés chimiques
La similitude des propriétés chimiques des métaux des terres rares rend leur séparation complexe et coûteuse. Il suffit souvent d'utiliser un mélange de métal bon marché . C'est un mélange de métaux de terres rares qui est obtenu lors du traitement de minerais de terres rares, comme la monazite . Les métaux de terres rares font partie des éléments lithophiles et incompatibles .
position dans le tableau périodique
1h _ |
2 hé | ||||||||||||||||||||||||||||||
3Li _ |
4 Soyez |
5B _ |
6c _ |
7N _ |
8 O |
9F _ |
10 non | ||||||||||||||||||||||||
11 Na |
12 mg _ |
13 al |
14 si |
15p _ |
16h _ |
17 cl |
18 ares | ||||||||||||||||||||||||
19K _ |
20 environ |
21 Sc |
22 mois |
23 v |
24 crédits |
25 mn |
26 Fe |
27 co |
28Ni _ |
29cu _ |
30Zn _ |
31 Ga |
32 Ge |
33 as |
34 s |
35 chambres |
36 € | ||||||||||||||
37 Rb |
38 ans |
39a _ |
40 chambres |
41 nb |
42 mois |
43 mille |
44 rou |
45 Rh |
46 pds |
47 ans |
48 CD |
49 po |
50Sn _ |
51 Sb |
52 te |
53 je |
54Xe _ | ||||||||||||||
55 cs |
56ba _ |
57 La |
58 ap . J.-C. |
59p _ |
60ème _ |
61h _ |
62 m |
63 euros |
64 Gd |
65p _ |
66 jours |
67 heures |
68 il |
69 tm |
70 ans |
71 Lu |
72 ch |
73 jours |
74 semaines |
75 re |
76 os |
77 Irlandais |
78pts _ |
79 Au |
80 hg |
81 cuillères à café |
82 pb |
83bis _ |
84 Po |
85 à |
86 par . |
87 Fr |
88 Ra |
89 Ac |
90e _ |
91 Pa |
92U _ |
93 points |
94 PU |
95 heures |
96cm _ |
97 livres |
98 pi3 |
99 Il |
100 fm |
101 milliards |
102 non |
103 litres |
104 Réf |
105db _ |
106 Sg |
107 soutien-gorge |
108 millisecondes |
109 tonnes |
110 D |
111 Rg |
112 cn |
113 Nh |
114 bouteilles |
115 mc |
116 Niv. |
117k _ |
118 ci-dessus |
An | Élément/minéral | explorateur | appellation |
---|---|---|---|
1787 | yttria | CA Arrhénius | Lieu : Ytterby |
1794 | gadolinite | de Marignac | Personne : Johan Gadolin |
1751 | cérite | AF Cronstedt | Planétoïde : Cérès |
1804 | cérium | JJ Berzelius , W von Hisinger | |
1839 | Samarskit | MH Klaproth , G. Rose |
Personne : Colonel Samarsky |
1839 | lanthane | CG Mosander | Propriété : être caché |
1842 | didyme | Attribut : Gémeaux | |
1843 | Erbium de 1864 : Terbium |
Lieu : Ytterby | |
1843 | Terbium de 1864 : Erbium | ||
1878 | ytterbium | de Marignac | Localisation : Ytterby Propriété : entre erbium et yttrium |
1879 | samarium | de Boisbaudran | Minéral : Samarskite |
1879 | scandium | LF Nilson | Lieu : Scandinavie |
1879 | thulium | PT Clève | Lieu : Scandinavie ancien nom : Thulé |
1879 | holmium | Lieu : Stockholm | |
1886 | dysprosium | de Boisbaudran | Propriété : Grec : inaccessible |
1886 | gadolinium | de Marignac | Personne : J. Gadolin |
1886 | praséodyme | A. von Welsbach | Attribut : jumeau vert |
1886 | néodyme | Caractéristique : nouveau jumeau | |
1901 | europium | E.-A. Demarçay | Lieu : Europe |
1907 | lutétium | G Urbain , A von Welsbach |
Lieu : Paris (latin : Lutetia) |
1947 | prométhium | J Marinsky , L Glendenin , C Coryell |
Dites : Prométhée |
histoire
En 1787, Carl Axel Arrhenius , lieutenant dans l'armée suédoise, découvre un spécimen inhabituel de minerai noir près de la fosse Ytterby , une mine de feldspath . [3] En 1794, Johan Gadolin , un professeur finlandais à l' Université de Turku , a isolé environ 38 pour cent d'une nouvelle "terre" (oxyde) non décrite auparavant. Bien qu'Arrhenius ait nommé le minéral ytterite , Anders Gustaf Ekeberg l'a appelé gadolinite . Peu de temps après, en 1803, le chimiste allemand Martin Heinrich Klaproth et Jöns Jakob Berzelius etWilhelm von Hisinger en Suède a produit indépendamment une "terre" similaire à partir d'un minerai trouvé en 1751 par Axel Frederic Cronstedt dans une mine près de Bastnäs en Suède. Ce minéral a été nommé cérite et le métal cérium , d'après le planétoïde Cérès alors tout juste découvert .
Carl Gustav Mosander , chirurgien, chimiste et minéralogiste suédois, a mené des expériences sur la décomposition thermique d'un échantillon de nitrate extrait de la cérite entre 1839 et 1841. Il a lessivé le produit avec de l'acide nitrique dilué, a identifié le produit insoluble comme étant de l'oxyde de cérium et a finalement récupéré deux nouvelles "terres" de la solution, Lanthana (pour se cacher) et Didymia (frère jumeau de Lanthana). De même, en 1843, Mosander a isolé trois fractions d'oxyde de l'yttria d'origine : blanc (yttria), jaune (erbia) et rose (terbia).
Ces observations ont conduit à une période d'étude intense de l'oxyde de cérium et de l'yttria jusque dans les années 1900 impliquant d'éminents chercheurs de l'époque. Il y avait une duplication des efforts, des rapports inexacts, des allégations de découverte douteuses et d'innombrables cas de confusion en raison du manque de communication et de méthodes de caractérisation et de séparation.
Après 1850, la spectroscopie nouvellement découverte a été utilisée pour démontrer la présence d'éléments connus et en identifier de nouveaux. En 1864, Marc Delafontaine , un chimiste américano-suisse, a utilisé la méthode pour identifier sans équivoque l'yttrium, le terbium et l'erbium comme éléments. Il a confondu les noms de terbium et d'erbium ; l'échange de nom à cause de cette erreur n'a jamais été annulé.
En 1885, Carl Auer von Welsbach a commencé ses recherches sur Didym. A cette époque, on supposait déjà qu'il ne s'agissait pas d'un élément unique. Cependant, les efforts précédents pour séparer les éléments individuels n'avaient pas été couronnés de succès. Auer a appliqué sa méthode de cristallisation fractionnée au lieu de précipitation fractionnée. Cela lui a permis de séparer le supposé didyme en praséodyme et néodyme. En 1907, il publie des résultats expérimentaux sur l'existence de deux éléments dans l'ytterbium, qu'il appelle aldébaranium et cassiopée. Après la plus longue dispute prioritaire de l'histoire de la chimie avec le chimiste français Georges Urbain , ceux-ci sont nommés ytterbium et lutétium.
Le lutétium a clos en 1907 le chapitre de l'histoire de la découverte des terres rares naturelles, qui avait duré plus d'un siècle. Les chercheurs de l'époque ne savaient pas que tous les métaux de terres rares d'origine naturelle avaient été découverts. « En 1913-14, les recherches du physicien danois Niels Bohr et des physiciens anglais Henry Growyn et Henry Moseley ont résolu cette situation. La théorie de l'atome d'hydrogène de Bohr a permis aux théoriciens de montrer qu'il n'existe que 14 lanthanides. Les études expérimentales de Moseley ont confirmé l'existence de 13 de ces éléments et ont montré que le 14ème lanthanide doit être l'élément 61 et se situe entre le néodyme et le samarium."[4] Les nombres ordinaux ont été introduits en 1912 par van den Broek .
Growyn et Moseley ont également découvert en 1913 qu'il existe une relation mathématiquement représentable entre le numéro atomique d'un élément et la fréquence des rayons X émis à une anti-cathode de celui-ci. Urbain a ensuite soumis tous les éléments de terres rares récemment découverts au test de Moseley et a confirmé qu'il s'agissait d'éléments authentiques. La gamme des éléments de terres rares du lanthane de numéro atomique 57 au lutétium de 71 a été établie ; seulement 61 sont restés inconnus.
En 1941 , des chercheurs de l'Université de l'Ohio ont irradié le praséodyme, le néodyme et le samarium avec des neutrons, des deutérons et des particules alpha, créant une nouvelle radioactivité probablement due à celle de l'élément numéro 61. La formation de l'élément 61 a également été revendiquée par Wu et Segrè en 1942. Des preuves chimiques ont été obtenues en 1945 au Clinton Laboratory, plus tard Oak Ridge National Laboratory , par Marinsky, Glendenin et Coryell, qui ont isolé l'élément par chromatographie d'échange d'ions à partir des produits de la fission nucléaire de l'uranium et du bombardement neutronique du néodyme. Ils nommèrent le nouvel élément prométhium . [5]L'explication théorique de la grande similitude des propriétés des métaux des terres rares et du nombre maximal de ceux-ci est venue plus tard avec le développement de la théorie atomique .
De 1963 à 1995 , Allan Roy Mackintosh a apporté d'importantes contributions à la compréhension de la physique atomique et à l' état solide des terres rares.
Se produire
Les plus grands gisements de terres rares se trouvent en Chine en Mongolie intérieure (2,9 millions de tonnes, par exemple la mine Bayan Obo , teneur en minerai de 3 à 5,4 % des métaux des terres rares). Le plus grand gisement connu à l'extérieur de la Chine à ce jour est Mount Weld en Australie-Occidentale avec au moins 1,4 million de tonnes récupérables . En outre, il existe d'importants gisements au Groenland avec un gisement de 2,6 millions de tonnes, pour lequel une seule usine pilote a été exploitée jusqu'à présent. [6] De même, d'importants gisements ont été découverts au Canada .
La part de la Chine dans la production mondiale était estimée à environ 97,5 % en 2014, [7] [8] elle est tombée à 71 % en 2018. [9] 12 % ont été récupérés en Australie, 9 % aux États-Unis. [9] Outre la présence de terres rares aux États-Unis ( Mountain Pass , Californie), il en existe d'autres déjà développées en Inde, au Brésil et en Malaisie. [10] La Corée du Sud souhaite promouvoir les terres rares en coopération avec le Vietnam à l'avenir. [11] Des scientifiques japonais ont découvert de grandes quantités de terres rares dans le Pacifique à la mi-2011. [12] Le gisement le plus important à ce jour a été découvert en Corée du Nord en 2013 . Dans le gisement de Jongjuseraient d'environ 216 millions de tonnes. [13]
En 2012, une exploration a été menée en Allemagne par la société Seltenerden Storkwitz AG : Pour le gisement proche de Storkwitz (district de Delitzsch , Saxe ) les estimations de ressources par les géologues des années 1980 ont été confirmées jusqu'à une profondeur de 600 mètres. Il s'agit d'une ressource de 4,4 millions de tonnes contenant 20 100 tonnes d'éléments de terres rares (principalement des oxydes) à des teneurs d'environ 0,45 %. [14] En 2017, le projet a été abandonné car non rentable. [15]
Les minerais les plus importants des métaux de terres rares sont la monazite et la bastnaésite . La teneur SE du minerai de Mount Weld est rapportée à 10%, [16] celle de Mountain Pass à 8-12%. [17]
pays | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | Réserves
(à partir de 2020) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() |
130 | 105 | 100 | 95 | 95 | 105 | 105 | 105 | 120 | 132 | 140 | 44 000 |
![]() |
0 | 0 | 0,8 | 5,5 | 7 | 4.1 | 0 | 0 | 18 | 26 | 38 | 1 400 |
![]() |
2,8 | 2,8 | 2,9 | 2,9 | 3.0 | k. UN | 1,7 | 1,5 | 2.9 | 3.0 | 3.0 | 6 900 |
![]() |
0 | 2.2 | 3.2 | 2.0 | 2,5 | 10 | 14 | 20 | 21 | 21 | 17 | [28] 3 400 |
![]() |
k. UN | k. UN | k. UN | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 3.0 | 3.0 | 2.7 | 2.7 | 2.7 | (CEI, 2012 :) 18 000 |
![]() |
0,03 | 0,28 | 0,10 | 0,18 | 0,2 | 0,2 | 0,3 | 0,3 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 30 |
![]() |
0,55 | 0,25 | 0,14 | 0,33 | / | / | 1.1 | 2.0 | 1.1 | 1.0 | 1.0 | 22 000 |
![]() |
k. UN | k. UN | k. UN | k. UN | k. UN | k. UN | 0,8 | 1,6 | 1.0 | 1.8 | 2.0 | k. UN |
![]() |
k. UN | k. UN | k. UN | k. UN | k. UN | k. UN | 0,3 | 0,1 | 0,92 | 0,90 | 1.0 | 22 000 |
total (arrondi) | 133 | 111 | 110 | 111 | 110 | 124 | 126 | 130 | 190 | 220 | 240 | 120 000 |
Il existe des gisements de minéraux KREEP sur la lune terrestre , qui contiennent des éléments de terres rares en petites quantités. Les métaux de terres rares sont présents sur d'autres objets dans l'espace, y compris les objets proches de la Terre (NEO). [29] [30] [31] Il y a des considérations théoriques pour l'extraction d'astéroïdes .
Aucun des métaux de terres rares n'est présent dans la nature sous sa forme pure, mais il existe toujours un mélange de terres rares. Pour cette raison, aucune formule chimique uniforme ne peut être donnée pour les minéraux correspondants (par exemple l' allanite ). Il est donc devenu courant en minéralogie d'énoncer la somme des éléments des terres rares et de les abréger dans la formule chimique correspondante avec SEE (rare earth elements) ou REE (de l'anglais rare earth elements ).
extraction
Les métaux purs sont principalement obtenus par électrolyse aux sels fondus des chlorures ou des fluorures . Mais auparavant, il faut séparer les composés correspondants des minerais, qui contiennent toujours des mélanges de terres rares en plus d'autres composés, par des procédés de séparation parfois complexes. Dans la première étape, les minerais sont décomposés par traitement avec des alcalis ou des acides Certains des minerais, comme la monazite , sont également soumis à une chloration à haute température, qui produit un mélange de chlorures. Dans une étape ultérieure, les sels obtenus à partir de la matière digéréesoumis à un processus de séparation. Sont en cause [32] :
- Méthodes prenant en compte différentes solubilités. Ici, les sels peu solubles sont soumis à une précipitation fractionnée ou à une cristallisation .
- Processus via des échangeurs d'ions . Les échangeurs de cations sont ici de préférence utilisés. L' élution de la colonne de séparation s'effectue avec des agents complexants tels que l'EDTA ou le NTA .
- Extraction liquide-liquide à contre-courant . Cette méthode est la plus efficace et techniquement significative. Un agent complexant, associé à un solvant, transfère à contre-courant les sels de terres rares dissous d'une phase aqueuse vers une phase organique. Le phosphate de tri-n-butyle , l'acide di(2-éthylhexyl)phosphorique ou des sels d'ammonium quaternaire à longue chaîne sont utilisés comme agents d'extraction . Les terres rares sont ensuite séparées des solutions par précipitation sous forme d' oxalates , d' hydroxydes ou de carbonates , qui sont brûlés pour former les oxydes. En se dissolvant dans des acides minérauxles sels correspondants des éléments individuels sont alors produits.
Les installations de production pour l'extraction liquide-liquide sont situées presque exclusivement en Chine. Seuls Silmet en Estonie et Solvay à La Rochelle sont encore actifs en Europe . [33] [34]
processus biologiques
Un procédé de biolixiviation pour extraire les métaux des terres rares du phosphogypse et des déchets électroniques est basé sur un mélange acide produit par la bactérie gluconobacter oxydans et contient de l'acide gluconique . [35] [36]
utilisation
Les terres rares sont utilisées dans de nombreuses technologies clés. L'europium était nécessaire dans les écrans à tube et à plasma pour la composante rouge de l' espace colorimétrique RVB . Le néodyme est utilisé dans un alliage avec du fer et du bore pour fabriquer des aimants permanents . Ces aimants en néodyme sont utilisés dans les moteurs électriques à excitation permanente , les générateurs d' éoliennes et également dans les moteurs électriques des entraînements de véhicules hybrides. Le lanthane est nécessaire pour les alliages dans les accumulateurs . [37] 13 % des métaux de terres rares sont utilisés pour les polis, environ 12 % pour les verres spéciaux et 8 % pour les lampesdes écrans plasma et LCD, pour les lampes fluorescentes (dans une moindre mesure pour les lampes fluocompactes ) et les radars. Les métaux de terres rares sont utilisés en radiologie médico-diagnostique comme produit de contraste pour les examens de spin nucléaire ( tomographie par résonance magnétique ).
Des recherches récentes montrent que les oxydes de la série du lanthane sont intrinsèquement hydrophobes après frittage . En raison de leur résistance aux températures élevées, de leur résistance élevée à l'abrasion et de leurs propriétés hydrophobes, il existe d'autres utilisations possibles à cet égard (par exemple, les turbines à vapeur et les moteurs d'avion). [38] [39]
D'autres exemples sont donnés dans le tableau [40] utilisant les lanthanides et dans les articles des éléments respectifs. La consommation de 124 000 tonnes en 2009 contraste avec un besoin prévu pour 2012 de 189 000 tonnes. [41]
Z | Nom de famille | étymologie | utilisations sélectionnées | |
---|---|---|---|---|
21 | sc | scandium | du latin Scandia ' Scandinavie ', où le premier minerai a été découvert | Éclairage de stade, piles à combustible , vélos de course , technologie à rayons X , lasers |
39 | Oui | yttrium | après le site de découverte du minerai de terre rare à Ytterby , Suède | Lampes fluorescentes , écrans LCD et plasma , LED , piles à combustible , lasers Nd:YAG |
57 | la | lanthane | du grec lanthanein 'être caché'. | Batteries nickel-hydrure métallique (par exemple dans les voitures électriques et hybrides , ordinateurs portables ), convertisseurs catalytiques , filtres à particules de suie , piles à combustible , verres à indice de réfraction élevé |
58 | ce | cérium | après la planète naine Cérès . | Convertisseurs catalytiques automobiles , filtres à particules de suie , verres de protection contre les rayons ultraviolets , agents de polissage |
59 | Pr | praséodyme | du grec prásinos ' vert poireau', didymos 'double' ou 'jumeau' | Aimants permanents , moteurs d'avions, moteurs électriques , coloration du verre et de l'émail |
60 | Sd | néodyme | du grec neos 'nouveau' et didymos 'double' ou 'jumeau' | Aimants permanents (par exemple dans les moteurs électriques , les éoliennes , les scanners IRM , les disques durs ), la coloration du verre, les lasers , les lecteurs de CD |
61 | pm | prométhium | par Prométhée , un titan de la mythologie grecque | Chiffres lumineux , sources de chaleur dans les sondes spatiales et les satellites ( élément radioactif ) |
62 | nm | samarium | après le minéral samarskite , qui à son tour porte le nom de l' ingénieur minier WM Samarski |
Aimants permanents (dans les dictaphones, les écouteurs, les disques durs), l'aérospatiale, les lunettes, les lasers, la médecine |
63 | UE | europium | à côté de l'américium, le seul élément portant le nom d'un continent | LED, lampes fluorescentes, téléviseurs plasma (fluorescent rouge) |
64 | Dieu | gadolinium | d'après Johan Gadolin (1760-1852), qui donna son nom à la gadolinite | Produits de contraste ( imagerie par résonance magnétique ), écrans radar (luminophore vert), éléments combustibles
nucléaires |
65 | TB | terbium | d'après la localité suédoise Ytterby | luminophores, aimants permanents |
66 | mourir | dysprosium | du grec δυσπρόσιτος 'inaccessible' | Aimants permanents (par exemple éoliennes), luminophores, lasers, réacteurs nucléaires |
67 | ho | holmium | de Stockholm (lat. Holmia ), ou une dérivation par le chimiste Holmberg | Aimants haute performance, technologie médicale, lasers, réacteurs nucléaires |
68 | Il | erbium | d'après la localité suédoise Ytterby | Lasers (médecine), câbles à fibres optiques |
69 | à M | thulium | à Thulé , l'île mythique du bout du monde | Lampes fluorescentes, technologie des rayons X, téléviseurs |
70 | yb | ytterbium | d'après la localité suédoise Ytterby | Lasers infrarouges , agents réducteurs chimiques |
71 | Lu | lutétium | d'après le nom romain de Paris , Lutetia | tomographes à émission de positrons |
problèmes environnementaux
Les terres rares sont extraites à l'aide d'acides qui sont utilisés pour éliminer les métaux des trous de forage. La boue empoisonnée reste derrière. De plus, il existe de grandes quantités de résidus contenant des déchets toxiques (thorium, uranium, métaux lourds, acides, fluorures). Les boues sont stockées dans des bassins artificiels, qui ne sont en aucun cas sûrs, notamment en Chine en raison de l'absence de réglementation environnementale. A ce danger pour les eaux souterraines s'ajoute un risque permanent de fuite de radioactivité, car de nombreux minerais de terres rares contiennent des substances radioactives. [42]
problèmes du marché mondial
La quantité de terres rares extraites dans le monde était d'un peu plus de 133 000 tonnes en 2010 ; en 2012, la production mondiale est tombée à 110 000 tonnes (pour la seule Chine de 130 000 tonnes en 2010 à 100 000 tonnes en 2012). Cela correspond à près de 120e partie de la production annuelle mondiale de cuivre de 15 millions de tonnes. Pour évaluer la situation du marché mondial, il est logique de différencier les terres rares légères et lourdes (voir ci-dessus la section "Description et classification").
L'exploitation des terres rares coûte très cher. Jusque dans les années 1990, les États-Unis étaient le principal pays producteur, plus tard en raison de la baisse des coûts en République populaire de Chine (ci-après : la Chine), la production aux États-Unis est devenue non rentable. La Chine a produit environ 119 000 tonnes en 2006 (cinq fois plus qu'en 1992) et domine désormais le marché mondial (2007 : 95 % de la production mondiale [43] , 2010 : 97 %, 2011 : 95 %, 2013 : 92 %, 2018 : 71 % [9] ). [44]
La Chine restreint les exportations : un quota de 30 300 tonnes a été fixé pour 2010, ne laissant que 8 000 tonnes pour le second semestre (contre 28 000 tonnes au second semestre 2009). En 2011, il y avait un quota d'exportation de 35 000 tonnes pour les terres rares légères néodyme, lanthane, cérium et europium, et une interdiction complète d'exportation pour les terres rares lourdes yttrium, thulium et terbium. [45] La Chine détient largement le monopole des terres rares lourdes. [46] Dans le différend sur une augmentation des tarifs d'exportation des terres rares prévue pour janvier 2011, les États-Unis ont annoncé en décembre 2010 qu'ils poursuivraient la Chine devant l'OMC si nécessaire. [47] Cela a été mis en œuvre le 13 mars 2012 [48]; l'UE et le Japon se sont joints au procès. Après que l'OMC a déclaré les restrictions à l'exportation inadmissibles, la Chine a levé les quotas d'exportation correspondants. [49] En réponse aux protestations internationales, la Chine a fondé une association commerciale pour les terres rares en avril 2012. L'association coordonnera l'extraction et le traitement des matières premières et développera "un mécanisme de prix raisonnable", a déclaré le ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information. [50]
Avec les restrictions à l'exportation évoquées, la Chine pourrait viser à sécuriser ses propres besoins et à réorienter la création de valeur dépendante des matières premières vers le marché intérieur. [51] On doute désormais que cette politique serve principalement à délocaliser la production occidentale en Chine, puisque les entreprises occidentales rapportent de plus en plus que leurs usines en Chine sont défavorisées par rapport aux entreprises locales. [52] Les critiques voient la création de l'association commerciale chinoise susmentionnée pour les terres rares comme une tentative de contrôler encore plus étroitement le secteur. [50] L'approvisionnement en terres rares a joué un rôle spécifique dans la politique étrangère chinoise envers le Japon. [53]Après l'arrestation du capitaine d'un chalutier de pêche chinois qui a percuté un bateau des garde-côtes japonais, les expéditions de terres rares vers le Japon ont été bloquées jusqu'à ce que le capitaine soit libéré et envoyé en Chine. Les entreprises japonaises prennent désormais des mesures de précaution ; Toyota a formé son propre groupe de travail pour assurer l'approvisionnement en terres rares. Le ministère japonais du commerce et de l'économie s'est également saisi du problème et tente d'avoir une vue d'ensemble de la situation en menant une enquête auprès des entreprises. [52] [54]
En raison des mesures restrictives de la Chine, la société minière Molycorp Minerals veut reprendre l'exploitation minière aux États-Unis ( Mountain Pass ) [55] , mais les sociétés américaines manquent entre-temps de permis de production. [56] Après que les sociétés minières internationales ont annoncé la reprise de l'exploitation des terres rares dans diverses parties du monde et que certaines des mines qui avaient été fermées ont été réactivées, les craintes, en particulier dans les milieux industriels allemands, que les futures politiques d'exportation chinoises n'entraînent des goulots d'étranglement dans l'approvisionnement en terres rares ont été réduites. En 2018, 20 % des importations allemandes provenaient de Russie, et les experts ne s'attendaient pas à ce qu'un différend commercial entre les États-Unis et la Chine ait des effets à court terme sur l'approvisionnement en Allemagne en 2019, également en raison de contrats d'approvisionnement à long terme. [57]
Selon les informations fournies par les géologues, il existe d'autres zones minières potentielles au Groenland et au Canada ; une zone du Kvanefjeld au Groenland pourrait rejeter jusqu'à 100 000 tonnes de terres rares par an, ce qui se rapprocherait de la production totale actuelle de la Chine de 130 000 tonnes par an. [58] L'exploitation minière à Kvanefjeld a commencé en 2016 avec une usine pilote qui était en phase d'évaluation en 2016/2017. [6]
Des observateurs du marché tels que l'Institut fédéral des géosciences et des ressources naturelles [59] ou l'Agence allemande des ressources naturelles estiment probable que le prix des terres rares légères et lourdes évoluera différemment. Alors que le prix du misch métal de cérium (terres rares légères) a été divisé par 15 de mi-2011 à mi-2014 [60] , la pénurie de terres rares lourdes devrait se poursuivre. [61] Selon une étude de Roland Berger Strategy Consultantsà partir de 2011, les prix des terres rares lourdes devraient augmenter dans un avenir proche et se maintenir à un niveau élevé à long terme. Les prix des terres rares légères, en revanche, devraient baisser dans un avenir proche, mais cela dépend des exigences de la politique chinoise. [62]
Début 2015, la Chine a levé ses restrictions à l'exportation. En 2013, 22 493 tonnes ont été exportées, en novembre 2014, elles étaient d'environ 24 886 tonnes - la limite d'exportation d'environ 31 000 tonnes était donc loin d'être épuisée. [63]
En juin 2019, la République populaire de Chine a menacé de réduire les ventes de terres rares aux États-Unis à la suite du différend commercial entre les États-Unis et la République populaire de Chine . [64]
Le 20 septembre 2019, le rapport de l'indice de l'industrie des terres rares en Chine préparé conjointement par la Société chinoise de l'information économique et Baotou Rare Earth Element Exchange a été officiellement publié :
La Chine domine l'extraction et l'exploitation minière des terres rares dans le monde, selon le rapport. En 2018, la production mondiale de minéraux de terres rares était de "170 000 tonnes, tandis que la Chine produisait 120 000 tonnes, soit 71 % du total. […] Officiellement, 130 000 tonnes d'équivalent REO ont été extraites en 2019, mais un marché noir de terres rares produirait encore 25 % de cette quantité. La plupart des terres rares sont exportées clandestinement de Chine. [65] [...] Étant donné que la technologie d'électrolyse et de séparation de la Chine est à la pointe du monde et que le coût de fabrication est faible, même s'il existe des ressources de terres rares à l'étranger, les minerais de terres rares extraits de la Chine doivent être traités. C'est l'une des raisons du retard dans l'exploitation des mines de terres rares à l'étranger."[66]
Littérature
littérature technique
- CS Reiners : Qu'y a-t-il de si rare dans les terres rares ? Une réflexion didactique de la chimie . In : Chemistry in our time , 2001, 35, pp. 110–115 ( doi : 10.1002/1521-3781(200104)35:2<110::AID-CIUZ110>3.0.CO;2-T ).
- C. Borger : Méthodes alternatives en embouche porcine : Etudes sur le potentiel d'amélioration des performances des terres rares et l'enrichissement en iode des tissus par l'alimentation des algues .
- Paul Henderson : Géochimie des éléments de terres rares. Elsevier, Amsterdam 1989, ISBN 0-444-42148-3 .
- Keith N Delfrey : Terres rares - recherche et applications. Nova Science, New York 2008, ISBN 1-60456-218-8 .
- Karl A. Gschnitzner, et al. : Manuel sur la physique et la chimie des terres rares. Elsevier, Amsterdam 2010, ISBN 978-0-444-53220-6 .
- Klaus Reinhard : Terres rares, la chimie à notre époque , 18e année 1984, n°1, pp.24-34, doi : 10.1002/ciuz.19840180104
fiction
- Eric Ambler : Sale histoire , 1968.
liens web
- Terres rares dans l'atlas minéral (portrait - définition, histoire, extraction, propriétés etc.)
- James B. Hedrick : Métaux de terres rares (fichier PDF ; 91 ko)
- Thum, W. : La découverte des terres rares, un résumé didactique pour la classe. (chimie-master.de)
- Chris Libuda : Pourquoi les terres rares sont si importantes - Tagesschau.de du 27 octobre 2010
- Services scientifiques du Bundestag allemand : Le mandat actuel : Terres rares (fichier PDF ; 63 Ko)
- Hanns Günther Hilpert, Antje Elisabeth Kröger : Monopole chinois sur les terres rares : risque pour la haute technologie (PDF ; 231 ko) . Institut allemand de recherche économique . N° 19 / 2011.
les détails
- ↑ Öko Institut eV 2011 : Terres rares – données et faits (PDF ; 139 ko).
- ↑ ISE Institute for Rare Earths and Metals : Découverte et histoire des terres rares : site de l'ISE Institute . consulté le 6 mai 2022.
- ↑ CK Gupta, N Krishnamurthy : Métallurgie extractive des terres rares. CRC Press, 2005, ISBN 0-415-33340-7 .
- ↑ Institut ISE des Terres Rares et des Métaux : Découverte et Histoire des Terres Rares : Site Internet de l'Institut ISE . consulté le 6 mai 2022.
- ↑ Jacob A Marinsky, Lawrence E Glendenin, Charles D Coryell : L'identification chimique des radio-isotopes du néodyme et de l'élément 61 . Dans : Journal de l'American Chemical Society . ruban 11 , Non. 69 , 1947, p. 2781-2785 , doi : 10.1021/ja01203a059 .
- ↑ a b Kunal Sawhney : Le projet Kvanefjeld de Greenland Minerals sera la pierre angulaire de l'approvisionnement futur en terres rares ; Stock en hausse de 13,04 %. Dans : Kalkine Media > Ressources > Exploitation minière. Kalkine Media Pty Ltd., Sydney, 9 août 2019, consulté le 21 août 2019 (anglais).
- ↑ Occurrence et production de matières premières minérales - une comparaison par pays. (PDF) Institut fédéral des géosciences et des ressources naturelles, consulté le 22 octobre 2015 .
- ↑ Terres rares : Le différend sur le pouvoir de marché de la Chine entre dans un nouveau cycle. Dans : heise.de. Consulté le 22 octobre 2015 .
- ↑ a b c Andreas Rostek-Buetti : Quand les terres rares deviennent une « arme ». Dans : DW.com (Deutsche Welle). 6 juin 2019, récupéré le 22 août 2019 .
- ↑ Financial Times Deutschland : Raretés précieuses à haut risque ( Memento du 1er octobre 2009 dans Internet Archive ), récupéré le 4 août 2010.
- ↑ wallstreet-online.de : La Corée du Sud coopère avec le Vietnam dans la recherche de terres rares , 21 décembre 2010.
- ↑ Immenses gisements de terres rares découverts , welt.de , 4 juillet 2011, récupéré le 19 octobre 2012.
- ↑ boerse-express.com : Le plus grand gisement de terres rares au monde découvert en Corée du Nord ( mémento du 18 octobre 2017 dans Internet Archive ), du 7 décembre 2013.
- ↑ Seltenerden Storkwitz AG : Le rapport confirme les estimations du seul gisement de terres rares connu en Europe centrale , récupéré le 4 décembre 2013
- ↑ Ditmar Wohlgemuth : Occurrence près de Storkwitz économiquement peu attrayante. Dans : Leipziger Volkszeitung > Delitzsch > Terres rares. Leipziger Verlags- und Druckereigesellschaft mbH & Co. KG, 28 janvier 2017, consulté le 22 août 2019 .
- ↑ spiegel.de : Terres rares en Saxe : Recherche du trésor de Storkwitz , du 10 janvier 2012.
- ↑ Gordon B Haxel, James B Hedrick, Greta J Orris : Éléments de terres rares – Ressources critiques pour la haute technologie . U.S. Geological Survey, fiche d'information 087-02, 17 mai 2005.
- ↑ USGS Minerals Information: Mineral Commodity Summaries, Rare Earths 2012 , consulté le 23 novembre 2014 (PDF; 30 Ko)
- ↑ USGS Minerals Information: Mineral Commodity Summaries, Rare Earths 2013 , consulté le 23 novembre 2014 (PDF; 33 Ko)
- ↑ USGS Minerals Information: Mineral Commodity Summaries, Rare Earths 2014 , consulté le 23 novembre 2014 (PDF; 34 Ko)
- ↑ USGS : Résumés des produits minéraux, Terres rares 2015
- ↑ USGS : Mineral Commodity Summaries, Rare Earths 2016. Récupéré le 13 mai 2018.
- ↑ USGS : Mineral Commodity Summaries, Rare Earths 2017. Récupéré le 13 mai 2018.
- ↑ USGS : Mineral Commodity Summaries, Rare Earths 2018. Récupéré le 13 mai 2018.
- ↑ USGS : Mineral Commodity Summaries, Rare Earths 2019. Récupéré le 2 septembre 2021.
- ↑ USGS : Mineral Commodity Summaries, Rare Earths 2020. Récupéré le 2 septembre 2021.
- ↑ USGS : Mineral Commodity Summaries, Rare Earths 2021. Récupéré le 2 septembre 2021.
- ↑ Pour l'Australie, les réserves conformes au Joint Ore Reserves Committee (JORC) étaient d'environ 2,2 millions de tonnes.
- ↑ L'exploitation minière de minéraux rares sur la Lune est-elle vitale pour la sécurité nationale ? lunarscience.arc.nasa.gov, 4 octobre 2010, consulté le 2 novembre 2010.
- ↑ KREEP planeten.ch, récupéré le 2 novembre 2010.
- ↑ Objets proches de la Terre en tant que ressources futures neo.jpl.nasa.gov ; Asteroid mining en.wikipedia Récupéré le 2 novembre 2010.
- ↑ Erwin Riedel : Chimie inorganique . ISBN 978-3-11-018168-5 ( page 765 dans la recherche de livres Google).
- ↑ Jacques Lucas, Pierre Lucas, Thierry Le Mercier, Alain Rollat, William G. Davenport : Rare Earths : Science, Technology, Production and Use . Elsevier, 2014, ISBN 0-444-62744-8 ( Google Livres ).
- ↑ Derniers développements de SOLVAY en matière de récupération des terres rares dans les mines urbaines , 13 novembre 2015
- ↑ https://www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190314101302.htm
- ↑ https://inl.gov/article/critical-materials-2/
- ↑ Site Internet de l'ORF : La Chine est assise sur des trésors rares ( en ligne ), récupéré le 4 août 2010.
- ↑ Gisele Azimi, Rajeev Dhiman, Hyuk-Min Kwon, Adam T Paxson, Kripa K Varanasi : Hydrophobicité des céramiques d'oxyde de terre rare . Dans : NatureMatériaux . ruban 12 , non. 4 , 2013, p. 315-320 , doi : 10.1038/nmat3545 .
- ↑ M. Simon : Hydrophobic Ceramics ( Memento du 24 décembre 2015 sur Internet Archive ) , 23 janvier 2013.
- ↑ pourquoi, pourquoi, pourquoi ? : Terres rares - rares et indispensables, Greenpeace Magazine 2. 2011, page 10
- ↑ Berliner Zeitung : Goulot d'étranglement des matières premières - L'industrie allemande tire la sonnette d'alarme . Numéro 251, 27 octobre 2010, p. 2.
- ↑ Dieter Lohmann, Nadja Podbregar : In Focus : Ressources naturelles. A la recherche de matières premières. Springer, Berlin/Heidelberg 2012, p. 10.
- ↑ Maren Liedtke et Harald Elsner : Terres rares. (PDF) Dans : Commodity Top News No. 31. Institut fédéral des géosciences et des ressources naturelles , récupéré le 14 juillet 2011 .
- ↑ Institut fédéral des géosciences et des ressources naturelles : recherche actuelle du BGR : la part de la Chine dans la production mondiale de terres rares ne diminue que lentement , 12 mars 2014.
- ↑ Augmentation de la valeur des exportations chinoises de terres rares. 18 janvier 2011, archivé de l' original le 13 février 2011 ; Consulté le 6 mars 2011 (frais requis).
- ↑ Institut fédéral des géosciences et des ressources naturelles : recherche actuelle du BGR : la part de la Chine dans la production mondiale de terres rares ne diminue que lentement , 12 mars 2014
- ↑ Der Spiegel : Les États- Unis menacent la Chine d'une guerre commerciale sur les terres rares , récupéré le 25 décembre 2010.
- ↑ faz.net : EU and US sue China , 13 mars 2012, récupéré le 13 mars 2012.
- ↑ Deutschlandfunk aktuell : [1] , récupéré le 5 janvier 2014.
- ↑ a b Spiegel Online : La Chine renforce son contrôle sur les métaux de haute technologie , 9 avril 2012.
- ↑ KEITH BRADSHER : La Chine resserre son emprise sur les minéraux rares. Dans : New York Times. 31 août 2009, consulté le 6 mars 2011 (anglais).
- ↑ a b Le quasi monopole de la Chine sur les terres rares. Embargo sur les exportations comme moyen de pression politique. Dans : Neue Zürcher Zeitung, édition internationale. 1er octobre 2010.
- ↑ Le différend de la Chine avec le Japon sur les matières premières a aussi d'autres aspects ; par exemple, les deux États revendiquent la zone riche en pétrole et en gaz des îles Senkaku .
- ↑ Poursuites d'entreprises japonaises. Dans : Neue Zürcher Zeitung, édition internationale. 1er octobre 2010.
- ↑ Édition en ligne de Technology Review , cf Terres rares : un groupe minier veut briser le monopole chinois dans : Heise Newsticker du 1er novembre. Carol Raulston, porte-parole de l'American National Mining Association, y est citée : "Si vous arrêtez l'exploitation minière, vous perdez l'expertise technique."
- ↑ Karl Geschnittner, spécialiste des terres rares au Ames National Laboratory dans l'Iowa.
- ↑ n-tv.de, jaz/dpa : Experts : Aucun goulot d'étranglement en Allemagne. Dans : actualités n-tv > économie. n-tv Nachrichtenfernsehen GmbH, 30 mai 2019, récupéré le 22 août 2019 .
- ↑ Axel Bojanowski : Baisse des exportations chinoises : les entreprises allemandes manquent de métaux de haute technologie . Dans : Miroir en ligne . 21 octobre 2010 ( spiegel.de [consulté le 21 août 2019]).
- ↑ Institut fédéral des géosciences et des ressources naturelles : recherche actuelle du BGR : la part de la Chine dans la production mondiale de terres rares ne diminue que lentement , 12 mars 2014
- ↑ Metal-Pages.com : Cours du cérium
- ↑ Thorsten Cmiel : Où trouver des terres rares , Investment Alternatives, 31 mai 2012.
- ↑ Le défi des terres rares : comment les entreprises réagissent et quelles sont leurs attentes pour l'avenir , Etude, Roland Berger Strategy Consultants, 2011.
- ↑ FAZ.net 5 janvier 2015 : Pourquoi la Chine libère les terres rares
- ↑ Handelsblatt.com : La Chine menace de réduire les exportations américaines de terres rares
- ↑ Institut ISE : Terres Rares . Consulté le 11 juin 2022.
- ↑ ISE Institute : Rapport de marché septembre 2019 . Consulté le 8 juin 2022.