L’étain est connu depuis l’Antiquité puisqu’il est utilisé dans le premier alliage fabriqué, le bronze, qui caractérise une ère préhistorique. Son nom vient du latin stannum qui désignait d’abord un alliage d’argent et de plomb.
Numéro atomique | Masse atomique | Configuration électronique | Structures cristallines | Rayon métallique pour la coordinence 12 | |
50 | 118,71 g.mol-1 | [Kr] 4d10 5s2 5p2 | Transformations | Structures | 154,5 pm |
alpha (gris) jusqu’à 13°C puis bêta (blanc) jusqu’à 162°C et gamma |
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Masse volumique | Dureté | Température de fusion | Température d’ébullition | Conductibilité électrique | Conductibilité thermique | Solubilité dans l’eau |
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1,5 | 231,96°C | 2 270°C | 9,17.106 S.m-1 | 66,6 W.m-1.K-1 | insoluble |
Électronégativité de Pauling | pKa : Sn2+aq/SnOH+aq | E° : Sn2+ + 2e = Sn(s) | E° : SnIV + 2e = SnII | pKs : Sn(OH)2 | pKs : Sn(OH)4 |
1,96 | 1,7 | -0,14 V | 0,14 V | 26,2 | 56 |
Étain bêta (blanc) :
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Étain gazeux :
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La teneur moyenne de l’écorce terrestre est de 3 ppm.
Minerai : le principal est la cassitérite, qui est un dioxyde d’étain, SnO2.
Le minerai est extrait de :
La cassitérite peut fixer, en substitution dans sa structure cristalline, jusqu’à 4 % de tantale. Cela est le cas dans les gisements de Thaïlande, Malaisie, Indonésie et Brésil. Lors des opérations métallurgiques de réduction du minerai, le tantale se retrouve dans les scories. Cette source représente environ 10 % de la consommation mondiale de tantale.
Minéralurgie : la concentration des minerais alluvionnaires est effectuée soit par pompes à graviers (ensemble de bacs de lavage dans lesquels circule le mélange cassitérite, sable et eau ; la cassitérite, plus dense, s’accumulant au fond des bacs), soit à l’aide de bacs à piston (dont le fond est un tamis recouvert de cuboïdes d’aciers au travers desquels par pompage, la cassitérite passe alors que le sable et l’argile flottent). Les concentrés ont des teneurs qui peuvent atteindre 76 % de Sn (sous forme de SnO2).
En milliers de tonnes, en 2023, sur un total mondial de 290 000 t. Source : USGSProduction minière d’étain
Chine | 68 000 | Bolivie | 18 000 | |
Birmanie | 54 000 | Brésil | 18 000 | |
Indonésie | 52 000 | Australie | 9 100 | |
Pérou | 23 000 | Nigeria | 8 100 | |
R. D. du Congo | 19 000 | Malaisie | 6 100 |
Depuis 1850, la production mondiale a été d’environ 24 millions de t.
Producteurs :
Yunnan Tin Group (Chine), en 2021 | 35 000 | Guangxi China Tin (Chine), en 2014 | 11 000 | |
Minsur (Pérou), en 2023 | 31 827 | Empresa Minera Huanuni (Bolivie), en 2020 | 5 469 | |
PT Timah (Indonésie), en 2023 | 14 855 | Metals X (Australie), en 2023 | 4 766 | |
Alphamin Resources (R.D. du Congo), en 2023 | 12 568 |
Commerce international : en 2023.
Principaux pays exportateurs de minerais et concentrés.
Birmanie, estimation | 180 000 | R.D. du Congo | 18 468 | |
Nigeria | 84 433 | Congo | 4 257 | |
Australie | 18 737 | Russie | 3 394 |
Source : ITC
Les exportations birmanes sont destinées quasi totalement à la Chine.
Principaux pays importateurs de minerais et concentrés sur un total de 286 959 t.
Chine | 248 806 | Thaïlande | 11 579 | |
Malaisie | 22 650 | Belgique | 1 833 |
Source : ITC
Les importations chinoises proviennent de Birmanie à 73 %, de R.D. du Congo à 11 %, de Bolivie à 4 %.
En milliers de tonnes, en 2023, sur un total mondial de 4,3 millions de t. Source : USGS
Chine | 1 100 | Brésil | 420 | |
Indonésie, en 2022 | 800 | Bolivie | 400 | |
Birmanie | 700 | Pérou | 130 | |
Australie | 620 | R.D. du Congo | 102 | |
Russie | 460 | Malaisie, en 2021 | 81 |
Source : USGS
Le concentré de dioxyde d’étain est réduit en étain qui est ensuite raffiné.
Réduction : par pyrométallurgie en présence de carbone et de chaux qui sert de fondant, dans des fours réverbères (les plus utilisés) ou des fours électriques. Dans les fours réverbères, la réduction vers 1300-1400°C dure environ 15 heures. La plupart des impuretés se retrouvent dans les scories. L’étain brut est coulé en brames.
Raffinage : selon diverses méthodes.
Le raffinage de l’étain concerne environ la moitié de l’étain recyclé.
En milliers de tonnes, en 2020, sur un total mondial de 371 800 t. Source : Commodity Markets Oulook, World Bank, Avril 2021
Chine | 202 900 | Thaïlande | 11 300 | |
Indonésie | 74 000 | Bolivie | 9 600 | |
Pérou | 19 200 | Belgique | 9 000 | |
Malaisie | 18 500 | Vietnam | 4 600 | |
Brésil | 12 000 | Pologne | 3 900 |
Il n’y a plus de production métallurgique d’étain de première fusion aux États Unis depuis 1989. Par contre, la production secondaire est importante.
Producteurs : en 2023, sur un total de 370 100 t.
Yunnan Tin Group (Chine) | 80 100 | Guangxi China Tin Group (Chine) | 12 000 | |
Minsur (Pérou), hors Taboca | 31 700 | EM Vinto (Bolivie) | 10 000 | |
Yunnan Chengfeng (Chine) | 21 800 | Jiangxi New Nanshan (Chine) | 9 500 | |
Malaysia Smelting Corp (Malaisie) | 20 722 | Aurubis Beerse (Belgique) | 9 300 | |
PT Timah (Indonésie) | 15 300 | Thaisarco (Thaïlande) | 9 200 |
Sources : rapports des sociétés et ITRI
En Malaisie, la production minière n’est, en 2023, que de 2 598 t réalisées par MSC. La production métallurgique est principalement effectuée avec des importations de concentrés, dans les installations de MSC à Butterworth, dans l’État de Penang.
Aurubis a acquis, en mai 2019, le groupe belge Metallo qui recycle de l’étain dans son usine de Beerse, en Belgique, avec, en 2022-23, une production de 7 850 t d’étain.
Commerce international, en 2023, pour l’étain brut :
Principaux pays exportateurs sur un total de 215 535 t :
Indonésie | 68 427 | Chine | 12 169 | |
Pérou | 25 430 | Singapour | 10 854 | |
Malaisie | 18 582 | Brésil | 10 525 | |
Bolivie | 14 964 | Espagne | 8 282 | |
Belgique | 12 252 | Pays Bas | 5 709 |
Les exportations de l’Indonésie sont destinées à la Chine à 30 %, à Singapour à 18 %, à l’Inde à 13 %, à la Corée du Sud à 10 %, au Japon à 8 %.
Principaux pays importateurs sur un total de 219 034 t :
Chine | 34 903 | Belgique | 13 714 | |
États-Unis | 29 186 | Inde | 12 272 | |
Japon | 17 728 | Singapour | 10 776 | |
Allemagne | 15 284 | Pays Bas | 7 053 | |
Corée du Sud | 13 757 | Taipei chinois | 6 673 |
Les importations chinoises proviennent à 71 % d’Indonésie, 16 % du Pérou, 7 % de Malaisie.
L’étain utilisé dans le fer-blanc peut être récupéré par traitement dans la soude chaude (70°C), avec ou sans ajout d’oxydants. L’acier n’est pas attaqué et l’étain est dissous à l’état d’ion stannate. L’électrolyse des solutions d’attaque permet d’extraire l’étain. Cette technique de récupération n’est pas, actuellement, utilisée en France. On récupère le fer blanc pour recycler l’acier qui représente 99,7 %, en poids, du fer blanc.
Dans le monde, en 2019, le recyclage porte sur 30 % de la consommation.
Aux États-Unis, en 2023, le recyclage a donné, 17 000 t dont 10 000 t de vieux déchets et 7 000 t de chutes de fabrication, soit 25 % de la consommation.
En 2023.
Il n’y a pas de mines d’étain (la mine de Saint Renan, en Bretagne, produisait, entre 1960 et 1975, 500 t/an), ni de production métallurgique d’étain primaire en France.
L’étain récupéré à partir de déchets et de vieilles matières est obtenu, sous forme d’alliages destinés, principalement, à la fabrication de soudures. La production était de 1 500 t, en 2008.
Fabrication de sels d’étain et d’anodes pour traitements de surface par la société A.M.P.E.R.E. Industrie à Saint-Ouen-l’Aumône (95).
Commerce extérieur : pour l’étain brut.
Les exportations étaient de 409 t avec comme principaux marchés à :
Les importations s’élevaient à 2 984 t en provenance principalement à :
Monde, en 2022 : 376 900 t, Union européenne, en 2018 : 54 900 t.
Chine | 216 200 | Corée du Sud | 13 400 | |
États-Unis | 29 200 | Taipei chinois | 10 100 | |
Japon | 20 200 | Inde | 9 700 | |
Allemagne | 14 900 | Pays Bas | 5 400 |
En 2022, dans le monde. Source : ITRI
Brasures | 50 % | Batteries | 7 % | |
Chimie | 16 % | Alliages de cuivre | 7 % | |
Fer-blanc, étamage | 12 % |
Aux États-Unis, en 2023, le principal secteur d’utilisation est l’élaboration du fer blanc avec 23 %, suivi par l’élaboration de produits chimiques avec 22 %, puis par les alliages avec 11 %, les soudures avec 11 %, les bronzes et alliages antifriction, 7 %.
Voir ce chapitre.
Dans la fabrication du verre plat selon le procédé « float glass » (verre flotté), en présence d’une atmosphère non oxydante (diazote ou dihydrogène). Le rôle de l’étain fondu (il y a 1500 t d’étain par ligne de fabrication) est de supporter le verre à des températures où il serait normalement marqué de façon permanente par une surface solide. Le verre ainsi obtenu ne demande plus de polissage ultérieur. En 2016, la consommation mondiale dans ce secteur d’activité a été de 7 100 t dont 3 900 t en Chine. Dans ce pays, la quantité totale d’étain immobilisé dans cette application est, en 2016, de 71 800 t.
Les capsules de surbouchage des vins de qualité étaient jusqu’au 1er janvier 1993 en triplex Sn/Pb/Sn. Le plomb était coulé en continu puis laminé jusqu’à atteindre 0,2 mm. Lors des opérations de laminage, des feuilles très minces d’étain étaient plaquées sur chaque face. Depuis 1993, l’utilisation du plomb est interdite et les capsules Pb-Sn sont, en partie, remplacées par des capsules tout étain, dont la masse, pour certains fabricants, est passée de 10 à 4,5 g. Le principal producteur mondial est le groupe espagnol Ramondin avec une production annuelle de 500 millions de capsules en étain, soit 50 % de la production mondiale, suivi par le groupe français Sparflex, avec la société Quibel et la société espagnole Rivercap (500 millions de capsules par an, à 40 % en étain), le groupe Lafitte avec en France les sociétés Le Bouchage Métallique et Coliège métalco emballages.
Alliages de brasure : l’étain mouille et adhère à la plupart des métaux à des températures largement inférieures à leur point de fusion. L’alliage le plus courant est un binaire Sn-Pb. Le point de fusion minimum est de 183°C pour la composition : Sn : 62 %, Pb : 38 %. Pour des contacts alimentaires, le plomb est exclu, seul est employé l’étain pur. L’aluminium peut être brasé avec des alliages Sn-Zn (par exemple : Sn : 70 %, Zn : 30 %). L’alliage utilisé pour les brasures en plomberie est à 70 % en Pb et 30 % en Sn. Le brasage des circuits imprimés est réalisé automatiquement, par exemple, par des machines à la vague.
Alliages fusibles : à 96°C (Bi : 52,5 %, Pb : 32 %, Sn 15,5 %), à 70°C (Bi : 49,5 %, Pb : 27,3 %, Sn : 13,1 %, Cd : 10,1 %). Les alliages fondant en dessous de 70°C contiennent de l’indium. L’alliage Sn : 50 %, In : 50 %, fondant à 127°C est utilisé pour réaliser des liaisons verre-métal pour le vide poussé.
Alliages antifrictions : dans les coussinets et paliers. De trois types :
Bronzes : ce sont probablement les plus anciens alliages utilisés. L’étain apporte de la dureté au cuivre. Les alliages à 1-3 % d’étain sont utilisés dans des applications électriques, à 3-8 % d’étain dans les ressorts d’appareillages chimiques, les boulons, dans les pompes, à 10-12 % d’étain dans des engrenages, à 23 % d’étain pour la fabrication des cloches. Les alliages à 8-10 % d’étain et 2-4 % de Zn (bronze à canon) sont plus faciles à couler et sont utilisés en robinetterie (voir le chapitre alliages de cuivre).
Poteries à l’étain : de composition : Sn : 92 %, Sb : 6 %, Cu : 2 %.
Alliages pour l’aéronautique : l’étain entre à 1-2,5 % dans des alliages de titane-aluminium (2,25-5 %).
Oxyde d’étain (SnO2) : insoluble dans les verres il est utilisé, à des teneurs de 4-8 %, comme opacifiant des glaçures céramiques. Des films très minces (100 nm), transparents, d’oxyde d’étain sont déposés sur des récipients en verre afin accroître leur résistance mécanique de surface. Des dépôts plus épais (1 micromètre), sont, après dopage, conducteurs de l’électricité et sont déposés sur des pare-brise chauffants d’avions, des cellules photoélectriques, des verres rendus ainsi antistatiques. Ils permettent également de réfléchir les radiations infrarouges tout en laissant passer la lumière visible (utilisation en double vitrage pour l’isolation thermique des fenêtres). Ses propriétés semi-conductrices le font employer comme capteur à gaz. Il est utilisé, sous forme frittée, comme électrode, afin de chauffer, dans des fours électriques, le verre au plomb qui est conducteur au-dessus de 800°C. Les électrodes pèsent de 5 à 50 kg. L’oxyde d’étain et de vanadium est utilisé en catalyse hétérogène pour l’oxydation des composés aromatiques (benzène, toluène…).
Chlorure d’étain (SnCl4) : c’est le composé de départ pour la fabrication des organoétains. Utilisé également pour déposer l’oxyde d’étain sur le verre, par pyrolyse, en présence d’air, vers 500-600°C. Utilisé comme catalyseur dans les réactions de Friedel-Crafts d’acylation, d’alkylation et de cyclisation.
Stannates alcalins : utilisés comme source d’étain dans les étamages électrolytiques.
Stannates de zinc (ZnSn(OH)6 et ZnSnO3) : utilisés comme ignifugeant de polymères synthétiques.
Octoate stanneux (Étain (II) 2-éthylhexoate : Sn(C7H15COO)2) : utilisé comme catalyseur pour la production de mousses flexibles de polyuréthane.
Organoétains (50 000 t/an consommées, dans le monde) : les organoétains (ou organostanniques) sont des composés organiques contenant au moins une liaison entre un carbone et l’étain. Le plus connu est, de loin, le tributylétain (TBT, (n-C4H9)3Sn-H). Du fait de son usage répandu dans les peintures navales antifouling (anti-salissures), il a provoqué des changements massifs du développement sexuel des mollusques marins et est interdit en France depuis 1982. Toutefois, plusieurs autres organoétains sont d’usage courant, plus particulièrement les mono et dibutylétain (MBT, DBT), les octylétains (MOT, DOT) et les triphénylétains (TPT).
Les dialkylétain diisooctylthioglycolates sont utilisés, à des teneurs de 1-1,5 %, comme stabilisant thermique du PVC. Cette application a consommé 15 000 t l’étain, en 2011. Le dilaurate de dibutylétain, (nC4H9)2Sn(OOCC11H23)2, est utilisé, à des teneurs de 0,1-1 %, comme catalyseur pour la fabrication des caoutchoucs silicones vulcanisant à la température ordinaire (RTV) ainsi que comme catalyseur dans la production de mousses rigides de polyuréthane. L’oxyde de tributylétain (TBTO, ((nC4H9)3Sn)2O) est un fongicide utilisé pour la préservation du bois.