ZIRCONIUM ET HAFNIUM

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Zirconium et hafnium : propriétés physiques

Zirconium et hafnium : propriétés physiques
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Propriétés physiques en fonction de la température

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Zircon

Zircon
Crédits : Istituto Geografico De Agostini

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Éponge de zirconium et hafnium Van Arkel

Éponge de zirconium et hafnium Van Arkel
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Métallurgie extractive

La croûte terrestre contient environ 0,03 p. 100 de zirconium. Le minerai principal est un silicate, le zircon. Constituant normal des granites, il se concentre avec le rutile et l'ilménite dans les sables issus de la décomposition de ces roches. Les gisements importants se trouvent en Floride, en Inde, au Brésil, à Ceylan et surtout en Australie. Le minerai d'Australie, qui est le plus utilisé, peut être enrichi jusqu'à 98 p. 100 par des méthodes physiques. La teneur en hafnium est à peu près constante et de l'ordre de 2 p. 100 par rapport au total des deux métaux.

Zircon

Zircon

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Le zircon, nésosilicate de calcium et de titane, est utilisé comme gemme lorsqu'il est incolore ou prend une couleur bleue. Il contient en éléments-traces de l'uranium et du thorium, ce qui en fait un excellent géochronomètre pour la datation des roches magmatiques (granites). L'échantillon... 

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L'attaque du minerai consiste en une chloration en lit fluidisé en présence de carbone à 1 200 0C. Un condensateur sélectif permet de recueillir, d'une part, le chlorure mixte de zirconium et de hafnium, d'autre part, le chlorure de silicium.

La séparation zirconium hafnium s'effectue selon deux procédés :

– Un procédé par extraction liquide-liquide, utilisé aux États-Unis, dans lequel le chlorure mixte, mis en solution, est traité par la méthylisobutylcétone : le hafnium passe dans la phase organique, le zirconium restant dans la phase aqueuse. Les chlorures ainsi séparés sont traités par l'ammoniaque pour précipiter les oxydes purs qui sont ensuite calcinés. Une nouvelle chloration conduit aux chlorures purs anhydres.

– Un procédé par distillation extractive en présence d'un solvant recyclable (mélange NaCl, AlCl3 fondu), mis au point et utilisé en France, dans lequel les chlorures purs sont obtenus directement anhydres et utilisables pour la réduction.

Pour la réduction des chlorures, c'est la réaction de Kroll qui est généralement utilisée :

Elle s'effectue à la pression atmosphérique en faisant réagir les chlorures gazeux sur le magnésium liquide à 800 0C. Le produit obtenu est une masse métallique spongieuse (d'où le nom d'éponge qu'on lui donne) plus ou moins imprégnée de magnésium et de chlorure de magnésium que l'on élimine par distillation sous vide poussé [...]

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Écrit par :

  • : directeur de recherches métallurgique de Métaux spéciaux S.A., groupe Pechiney Ugine

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Pour citer l’article

Marcel ARMAND, « ZIRCONIUM ET HAFNIUM », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 29 août 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/zirconium-et-hafnium/