Bastnäsite, monazite, xénotime et Terres rares
Bastnäsite, monazite et xénotime sont des éléments de terres rares.
Les éléments de terres rares (ETR) s’appellent ainsi à cause de la difficulté à les isoler chimiquement.
Sinon, ils sont très abondants sur terre mais très disséminés.
Les terres rares se subdivisent en deux groupes : terres rares légères (cériques et abondantes) et terres rares lourdes (yttriques et moins abondantes).
On classe aussi en terres rares lourdes, l’europium et le gadolinium. Les lanthanides, autre ensemble, comportent aussi deux sous groupes.
On trouve généralement les éléments de terres rares (ETR) dans certains types de roches et de minerais.
Des minerais précieux
Bastnäsite, monazite et xénotime sont les principaux minéraux des terres rares.
Ils contiennent 95 % des terres rares extractibles que l’on classe en fonction de leurs teneurs.
Bastnäsite, monazite et xénotime sont aussi les trois minéraux de terres rares les plus fréquemment extraits.
La raison en est leurs propriétés exceptionnelles pour les produits de haute technologie.
L’avenir des ETR est prometteur dans le domaine de la haute technologie et des Technologies de l’Information et de la Communication.
Domaines stratégiques donc dans la cadre de la transition énergétique.
- Technologies de l’Information et de la Communication : Écrans plats, téléphones portables et smartphones, batteries rechargeables, CD, DVD, consoles de jeux, GPS, disques durs,…
- Technologies vertes : pots catalytiques, éoliennes, lampes basse consommation, additifs pour le diesel et production de froid
- Applications Militaires : missiles, appareils de vision nocturne, télémètres…
Le paradoxe est que l’on obtient ces métaux rares avec des procédés extrêmement polluants et néfastes aux écosystèmes.
Ils doivent pourtant servir pour les applications de notre transition écologique et un environnement durable.
Bastnäsite et bastnaésite
La bastnäsite (ou bastnaesite) provient d’une mine suédoise à l’ouest de Stockholm, à Bastnäs.
En tant que carbonates de terres rares, c’est l’une des plus courantes.
Elle renferme du carbone et du fluor, couplés à du cérium, du lanthane ou de l’yttrium.
Elle contient d’ailleurs souvent du néodyme et du praséodyme nécessaires pour les éoliennes.
Bayan Obo, en Mongolie intérieur, est le gisement le plus important au monde de Bastnäsite.
China Northern Rare Earth, une filiale du groupe Baogang, l’exploite comme mine de fer à ciel ouvert.
D’autres gisements existent aussi à Mountain Pass (un temps fermé) en Californie (comté de San Bernardino) et au Sichuan près de Baotou.
Extraction de bastnäsite polluante
La Chine dispose de gisements de bastnäsite à Weishan dans la province de Shandong, à Maoniuping et à Dalucao dans la province du Sichuan.
A Baotou, il existe un réservoir de 10 km2 sur le barrage d’une rivière.
Ce lac est toxique car c’est le dépotoir de toutes les usines productrices de terres rares.
Les activités minières se débarrassent dans ce lac de leurs substances chimiques toxiques et leurs déchets radioactifs ; acide sulfurique et nitrique, thorium (cancérigène),…
On y déverse l’oxyde de cérium des écrans tactiles pour Smartphones et tablettes ainsi que le néodyme pour colorer le verre et fabriquer des lasers.
Le comble des produits high-tech pour les énergies renouvelables est de produire des déchets extrêmement toxiques et néfastes pour la santé de l’homme et pour l’environnement.
Famille de trois minéraux
Le bastnäsite minéral fait partie d’une famille de trois minéraux de carbonate – fluorure :
- la bastnäsite – formule de CO₃F
- bastnäsite – formule de CO₃F
- bastnäsite – formule de CO₃F
Cette famille de trois minéraux est aussi étroitement liée à la série minérale parisite.
Toutes les deux sont des fluorocarbonates de terres rares.
Le fluor de la bastnäsite forme des acides hautement nocifs quand la roche est transformée.
A Mountain Pass, le minerai de bastnäsite est mélangé à de la barytine, de la calcite et de la dolomite dont il faut le séparer ensuite.
Les sources les plus importantes du cérium sont la bastnäsite et la monazite.
Pour découvrir plus amplement ce minerai : ici
Monazite
Parmi les minéraux, la Monazite est le plus stable chimiquement et physiquement.
Cela la rend résistante à la dissolution sauf dans des conditions acides ou alcalines extrêmes.
Monazite signifie « qui est solitaire » en grec.
Ce n’est pas une espèce minérale mais un nom générique qui recouvre trois espèces distinctes :
- monazite-(Ce),
- la monazite-(La),
- monazite-(Nd).
Du fait de sa capacité à accepter l’uranium et le thorium, la monazite est le minéral le plus radioactif après l’uraninite, la thorianite et la thorite.
Roche phosphatée radioactive, elle contient du cérium, du lanthane, du néodyme et du samarium.
Mais aussi des quantités non négligeables de thorium et d’uranium.
La monazite est extraite en Australie, au Brésil, en Chine, en Inde, en Malaisie, au Sri Lanka, en Thaïlande, aux États-Unis et en Afrique du Sud.
Par contre elle est en recul face à la bastnäsite non radioactive.
Elle intéresse toutefois encore pour les projets d’éventuelles centrales nucléaires au thorium.
En Afrique du Sud, on exploite la mine de Steenkampskraal (à 350 kilomètres au nord du Cap) depuis les années 1950 pour en extraire du thorium, un combustible nucléaire.
Par contre, suite à une découverte, la mine semble regorger de néodyme, de praséodyme et de monazite.
Le minerai possède en effet une concentration extrêmement élevée pour des terres rares.
Cette découverte bouleverse le monopole chinois du marché.
D’autant plus que la Chine mène un bras de fer commercial avec les États-Unis importateur de terres rares.
La monazite et la bastnäsite sont les sources les plus importantes du cérium.
Xénotime
De couleur variable, le xénotime est un phosphate d’yttrium assez rare.
Ses couleurs sont jaune, jaune – brun, brunâtre, jaune verdâtre et verte. C’est un ortho phosphate à structure zircon, riche en terres yttriques.
On l’utilise peu finalement par rapport à la Monazite et la Bastnäsite.
Le xénotime se compose de phosphore et d’yttrium mais aussi d’oxygène.
Il comprend aussi des terres rares comme le gadolinium, dysprosium, terbium, erbium, ytterbium, cérium, lanthane, scandium.
Parfois le thorium, l’uranium, le zirconium, le béryllium et le calcium se substituent à l’yttrium, mais dans une bien moindre proportion.
Le xénotime appartient au système quadratique et se présente, le plus souvent, en pseudo octaèdres (comme ceux du zircon) et parfois en cristaux prismatiques à section carrée.
On trouve le xénotime dans les mines d’étain en Malaisie.
Comme la monazite, le xénotime est plus ou moins radioactif en raison du thorium et de l’uranium.
Les terres rares possèdent les propriétés catalytiques, électroniques, magnétiques et optiques indispensables pour les technologies nécessaires à la transition énergétique.
Article : P. du Chélas
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