TANTALE ET NIOBIUM

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Le tantale (symbole Ta) et le niobium (symbole Nb) sont deux métaux de transition du groupe Va de la classification périodique des éléments et, de ce fait, ont un grand nombre de points communs : ils sont presque toujours associés dans leurs minerais ; leurs propriétés chimiques sont très voisines, ce qui rend particulièrement complexe leur séparation dans la phase d'extraction métallurgique ; ils appartiennent tous deux à la classe des métaux appelés réfractaires (niobium, molybdène, tantale, tungstène).

Le tantale fut découvert en 1802 par le Suédois Anders Gustaf Ekeberg qui lui donna ce nom mythologique à cause des très grandes difficultés rencontrées pour sa dissolution en milieu acide. Dans le même temps (1801), l'Anglais Charles Hatchett découvrait l'élément no 41 en analysant des roches (de la colombite, d’après le nom du lieu où elle avait été trouvée, en Amérique du Nord) et lui attribua le nom de columbium. En 1844, l'Allemand Heinrich Rose, reprenant les études d'Ekeberg, isolait du tantale un nouvel élément qu'il appela niobium (du nom de Niobé, fille de Tantale). Mais l'on démontra rapidement que columbium et niobium n'étaient qu'un même élément. Ce n'est toutefois qu'en 1950 que l'Union chimique internationale officialisa le seul nom de niobium (mais, aux États-Unis, les métallurgistes emploient toujours le mot columbium).

Dans la seconde moitié du xixe siècle et au début du xxe, Jean Charles Gallissard de Marignac, Henri Moissan, Victor Moritz Goldschmidt, W. von Bolton et C. W. Balke mirent au point les premiers procédés de séparation et d'extraction de ces métaux. Leur production industrielle ne débuta toutefois qu'après 1946.

La principale qualité du tantale est son exceptionnelle résistance à la corrosion dans un grand nombre de milieux chimiques agressifs, d'où de nombreuses applications en génie chimique. Plus récemment, les propriétés diélectriques de son oxyde lui ont ouvert un large débouché dans la production des condensateurs de haute performance.

Le niobium et principalement les alliages à base de niobium présentent un ensemble de propriétés qui peuvent donner lieu à d'importantes applications dans des techniques de pointe, dont les principales sont l'électrotechnique (supraconductivité) et l'aérospatiale (résistance mécanique aux très hautes températures). Toutefois, l'industrie du niobium est encore dans sa phase de développement.

Métallurgie

Minerais

Les deux métaux sont présents dans les minerais sous forme de pentoxydes (Ta2O5, Nb2O5) mélangés avec des oxydes d'autres métaux et non-métaux (fer, aluminium, silicium, manganèse principalement). Ces minerais contiennent de 30 à 85 p. 100 d'oxydes de Nb et de Ta, et les proportions relatives des deux oxydes varient de 10 à 90 p. 100. Les tantalites et les microlites sont les minerais les plus riches en tantale ; les plus riches en niobium sont les pyrochlores et les colombites ; les minerais contenant des proportions voisines de Ta et de Nb sont dénommés colombo-tantalites ou tantalo-colombites (ou coltan, qui contient aussi un peu d’uranium).

Les principaux gisements se situent dans les pays suivants : Brésil (pyrochlores), Canada (tantalites), Nigeria, République démocratique du Congo (R.D.C.), Afrique du Sud, Australie, Portugal. Le tantale et le niobium sont souvent présents aussi dans les minerais d'étain. Les scories d'exploitation des mines d'étain (Malaisie, Thaïlande et accessoirement R.D.C.) constituent un minerai pauvre (de 12 à 20 p. 100 de Ta2O5 + Nb2O5, dont 10 à 15 p. 100 de Ta2O5), mais disponible en quantités très abondantes, dépendant toutefois de l'activité de production de l'étain. À l'heure actuelle, elles sont pratiquement les seules sources industrielles de production du tantale.

Les réserves mondiales de tantale sont estimées à moins de 500 000 t de métal ; celles de niobium, beaucoup plus abondantes, à 10 millions de tonnes.

Procédés d'extraction

Après épuration du minerai, concentration et attaques chimiques, on obtient un mélange des oxydes Ta2O5 + Nb2O5 déjà assez pur. Il s'agit ensuite de séparer Nb et Ta, opération difficile du fait des propriété [...]

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Robert SYRE, « TANTALE ET NIOBIUM », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 11 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/tantale-et-niobium/