VANADIUM

Le vanadium est l'élément chimique de symbole V et de numéro atomique 23. C'est un élément de transition du groupe Va de la classification périodique. Il a été découvert de façon certaine en 1830, dans un minerai de fer suédois, par Nils Gabriel Sefström. Pour rappeler cette origine et pour faire état des riches colorations de ses dérivés, il l'appela vanadium, dérivé de Vanadís, surnom de Freyja, déesse scandinave de la beauté et de la jeunesse. Le véritable créateur de la chimie du vanadium est Henry Enfield Roscoe, qui prépara pour la première fois le métal en 1868 et consacra des travaux exemplaires à la chimie de cet élément.

Le vanadium est le trente-deuxième élément par ordre d'abondance dans la croûte terrestre. Il est largement répandu dans la nature mais est très dispersé. Décelé dans les météorites et dans de nombreuses étoiles, dont le Soleil, il est présent en faibles quantités dans l'eau de mer et dans les êtres vivants, tant du règne végétal que du règne animal, ce qui montre son importance biologique.

C'est au début du xx^e siècle que Henri Moissan propose le vanadium comme élément d'alliage dans les aciers et les fontes ; à la fin de la Première Guerre mondiale, cette utilisation se développe jusqu'à devenir, de nos jours, la principale. Les alliages au vanadium sont destinés aux industries de pointe et au matériel d'armement ; cette spécialisation, alliée à un approvisionnement aléatoire – les concentrés vanadifères ne sont pas extraits d'un minerai de vanadium mais sont des sous-produits du traitement des minerais de fer, de cuivre, de plomb, de zinc, d'uranium... ou de l'épuration des pétroles bruts –, entraîne des fluctuations du marché mondial du vanadium ainsi que d'importantes variations de prix qui peuvent décourager les éventuels utilisateurs et freinent le développement de son emploi. Cependant, le vanadium reste un des principaux éléments d'addition dans les alliages de titane à hautes caractéristiques mécaniques dont le développement est concomitant de celui des industries aéronautiques et spatiales. Les alliages à base de vanadium sont mis en œuvre pour le gainage des réacteurs à neutrons rapides. Quant aux composés, si la catalyse chimique à base d'oxydes reste, en tonnage, leur principal domaine d'application, les composés du type V₃Ga pourront être employés comme matériau supraconducteur pour les aimants utilisés dans le confinement magnétique du plasma de la fusion thermonucléaire contrôlée de l'hydrogène (cf. énergie thermonucléaire).

Production et utilisations

Les réserves de vanadium sont estimées à 38 millions de tonnes, exprimées en V₂O₅, dont la Chine, l'Afrique du Sud et la Russie détiennent plus des quatre cinquièmes. Jusqu'à la Seconde Guerre mondiale, la source principale de vanadium était un sulfure complexe trouvé au Pérou, la patronite. Depuis l'amenuisement de ce dépôt, le vanadium est un sous-produit du traitement :

– des minerais de fer, en particulier d'Afrique du Sud, de Chine, d'ex-Union soviétique et de Finlande ;

– des minerais de cuivre, de plomb et de zinc (Australie, États-Unis, Mexique, Argentine, Afrique) ;

– des minerais d'uranium (Gabon, États-Unis) ;

– des minerais de titane, en particulier les magnétites titanifères d'ex-Union soviétique, de Chine, de Finlande et d'Afrique, qui constituent une ressource importante non exploitée ;

– des pétroles bruts (États-Unis, Japon) avec, par ordre d'intérêt, ceux du Venezuela, ceux d'Afrique et ceux du Moyen-Orient.

Le tableau 1 donne la production primaire de vanadium des principaux pays producteurs

Vanadium : production primaire

Production primaire de vanadium (tonnes de métal contenu). 

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Productions de niobium, molybdène et vanadium

Productions primaires de niobium, de molybdène et de vanadium (en pourcentage). 

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Les principaux produits, leurs processus d'élaboration à partir du pentoxyde de vanadium « technique » (concentré chimique commun à toutes les origines, extrait des résidus métallurgiques) et leurs utilisations sont consignés sur la figure.

Vanadium : alliage et composés

Principales applications des alliages et des composés du vanadium. 

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