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Lithium

Données physico-chimiques

Données atomiques

Numéro atomique	Masse atomique	Configuration électronique	Structure cristalline	Rayon métallique pour la coordinence 12
3	6,941 g.mol^-1	[He] 2s¹	cubique centrée de paramètre a = 0,351 nm	156,2 pm

Données physiques

Masse volumique	Dureté	Température de fusion	Température d’ébullition	Conductibilité électrique	Conductibilité thermique	Solubilité dans l’eau
0,534 g.cm^-3	0,6	180,54°C	1 347°C	10,8.10⁶S.m^-1	84,7 W.m^-1.K^-1	oxydé avec dégagement de dihydrogène

Données chimiques

Électronégativité de Pauling	État d’oxydation	pKa : Li_aq⁺/LiOH_aq	E° : Li⁺ + e = Li_(s)	E° : Li⁺ + (Hg) + e = Li(Hg)	pKs : LiOH
0,98	+1	13,8	-3,0 V	-2,00 V	13,8

Données thermodynamiques

Lithium cristallisé :

Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 29,12 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 23,6 J.K^-1mol^-1
Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 4,2 kJ.mol^-1
Enthalpie molaire standard d’ébullition à la température d’ébullition : 147,7 kJ.mol^-1

Lithium gazeux :

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : 155,2 kJ.mol^-1
Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : 122,2 kJ.mol^-1
Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 138,7 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 20,8 J.K^-1mol^-1

Données industrielles

Matières premières

La teneur en lithium (Li) de l’écorce terrestre est de 20 ppm (20 g/t), celle des océans est de 0,18 g/m³.

La production de lithium est assurée à partir de deux sources :

L’exploitation de saumures de lacs salés en partie asséchés, appelés « salars » et présents principalement dans l’Altiplano de la Cordillère des Andes et au Tibet. La teneur en lithium de ces lacs salés peut atteindre 0,16 % pour le « salar » d’Atacama, 0,05 % pour celui de Zhabuye, au Tibet. La zone des salars de la Cordillère des Andes a la forme d’un triangle, entre le nord-ouest de l’Argentine, le nord-est du Chili et le sud de la Bolivie.
Le « salar » d’Uyuni, en Bolivie, situé à 3 656 m d’altitude et s’étendant sur 10 582 km², pour l’instant non exploité industriellement, serait la plus grande accumulation connue de lithium, avec une teneur de 0,05 % de Li, représentant une ressource de 9 millions de t de lithium. Divers projets d’exploitation commencent à prendre forme, le gouvernement bolivien souhaitant développer une industrie du lithium, de la mine à la fabrication de batteries.
En 2022, la production obtenue à partir de salars a été de 341 000 t en équivalent de carbonate de lithium, soit 44 % de la production mondiale. Les productions et utilisations de composés du lithium sont souvent exprimées en équivalent de carbonate de lithium, ce dernier étant la principale forme d’utilisation, sachant qu’une tonne de carbonate de lithium renferme 187 kg de lithium.
L’exploitation, généralement à ciel ouvert, de gisements de pegmatites granitiques, roches lithinifères, contenant des silicoaluminates de lithium : spodumène (LiAlSi₂O₆), pétalite (LiAlSi₄O₁₀), lépidolite (KLi₂AlSi₃O₁₀(OH,F)₂). Par exemple, pour le gisement de spodumène de Greenbushes, en Australie, qui a une teneur de 1,43 % de Li₂O, les minerais sont concentrés sur place à environ 6 % de Li₂O. Le concentré de spodumène est soit utilisé directement dans les industries verrières et céramiques (pour les 2/3 de la production), soit transformé en composés simples du lithium (carbonate, hydroxyde…) pour le 1/3 restant.
En 2022, la production obtenue à partir de pegmatites a été de 430 000 t en équivalent de carbonate de lithium, soit 56 % de la production mondiale.

Il existe d’autres sources potentielles de lithium, dans des saumures géothermales et de champs pétrolifères ou dans des minerais contenant par exemple de la jadarite (LiNaSiB₃O₇(OH)), en Serbie, avec des réserves de 16,6 millions de t renfermant, en 2020, 1,81 % de Li₂O et 13,4 % de B₂O₃. L’exploitation de ce gisement est en cours d’étude de la part de Rio Tinto avec une production envisagée de 55 000 t/an de carbonate de lithium, 160 000 t/an d’acide borique, en B₂O₃ contenu et 255 000 t/an de sulfate de sodium coproduit. En janvier 2022, face à l’opposition des populations locales le gouvernement serbe a annulé l’autorisation d’exploitation puis a relancé le projet après une décision de justice et la signature, en juillet 2024, d’un partenariat avec l’Union européenne pour approvisionner l’Europe en lithium.

En 2024, l’essentiel de la production mondiale provient :

de 9 exploitations minières de spodumène en Australie,
de 6 exploitations de lacs salés en Argentine et au Chili,
de 5 exploitations de lacs salés et de 7 exploitation de roches lithinifères en Chine,
de 2 exploitations minières au Canada,
de 4 exploitations minières au Zimbabwe,
des exploitations de plus faibles capacités existent au Brésil, en Chine, au Portugal et aux États-Unis.

Traitements

Les concentrés miniers sont soit utilisés directement dans les industries verrières et céramiques, cela représente 14 % de la production mondiale, en 2020, soit avec le lithium issu des saumures, transformés en composés simples de lithium, principalement, en carbonate (43 % de la consommation), mais aussi, en hydroxyde (17 % de la consommation), bromure (4 % de la consommation), butyllithium (4 % de la consommation), chlorure (4 % de la consommation)…. Une faible quantité (3 % de la consommation) est réduite en métal, par électrolyse en sel fondu (55 % LiCl, 45 % KCl), à 400°C.

A partir de saumures :
Par exemple, dans le « salar » d’Atacama exploité par SQM, la saumure, qui contient, 0,16 % de Li, est pompée à travers la croûte de sel à une profondeur variant de 1,5 m à 60 m puis est évaporée partiellement dans 1 700 hectares de bassins d’évaporation dans lesquels cristallisent les chlorures de sodium et de potassium. Le principal produit exploité, le chlorure de potassium, est récupéré. La saumure concentrée en chlorure de lithium, sa teneur en lithium atteint 6 %, est ensuite transportée par camions, sur 230 km, au Salar del Carmen, près d’Antofagasta, sur la côte du Pacifique, où a lieu la production de carbonate et hydroxyde de lithium. Une partie du chlorure de lithium est récupérée par cristallisation de la solution. L’essentiel de la solution de chlorure de lithium est traité par du carbonate de sodium pour obtenir du carbonate de lithium, avec une capacité de production, en 2021, de 120 000 t/an de carbonate. Une partie de la production de carbonate de lithium est traitée par de la chaux pour obtenir de l’hydroxyde de lithium, avec une capacité de production de 21 500 t/an d’hydroxyde.

A partir de minerais : il existe deux voies de traitement, une voie acide et une voie basique.

La voie acide consiste tout d’abord à calciner le concentré de spodumène vers 1100°C afin de transformer la forme alpha du spodumène, en forme bêta. Les deux formes ont des masses volumiques nettement différentes (3,20 pour la forme alpha et 2,35 pour la forme bêta) ce qui se traduit, lors de la transformation de phase par un phénomène de décrépitation c’est-à-dire par l’éclatement des grains de matière, du à une augmentation de volume de 27 %, permettant d’améliorer nettement l’efficacité du traitement hydrométallurgique qui suit.
Après broyage en dessous de 200 µm, par réaction avec de l’acide sulfurique concentré, vers 200-250°C, on obtient du sulfate de lithium, qui après refroidissement vers 90-100°C, est extrait de la pulpe obtenue lors du traitement à l’acide sulfurique, avec de l’eau chaude. Une filtration permet de récupérer une solution purifiée contenant 250 g/L de Li₂SO₄, après traitement à l’hydroxyde de sodium pour éliminer, par augmentation du pH, les ions fer, aluminium, calcium et magnésium contenus. Un ajout d’acide sulfurique permet d’ajuster le pH et l’introduction, à 90-100°C, de carbonate de sodium précipite le carbonate de lithium.
La voie basique consiste à réaliser la calcination initiale du concentré, en présence de chaux qui donne du silicate de calcium et de l’oxyde de lithium. Après calcination, une lixiviation, à l’eau chaude, permet d’extraire une solution d’hydroxyde de lithium qui après concentration cristallise en LiOH,H₂O, qui donne par séchage l’hydroxyde LiOH.

Productions

Production minière de lithium

En 2024, en tonnes, sur un total mondial de 240 000 t de lithium contenu. Source : USGS

Productions en 2024, sur un total mondial de 240 000 t de Li contenu.

en tonnes de Li contenu
Australie	88 000 t	Argentine	18 000 t
Chili	49 000 t	Brésil	10 000 t
Chine	41 000 t	Canada	4 300 t
Zimbabwe	22 000 t	Namibie	2 700 t

Source : USGS

La production du Chili se décompose, en 2023, en 220 256 t de carbonate de lithium, 59 130 t de sulfate de lithium et 23 071 t d’hydroxyde de lithium.

En 2018, la production australienne, sous forme de spodumène, a été de 324 000 t en équivalent de carbonate de lithium dont 125 000 t sous forme de concentrés directement exportés.

En Australie, les mines de spodumène sont presque toutes situées en Australie Occidentale.

La société Talison Lithium détenue à 51 % par le groupe chinois Tianqi Lithium et à 49 % par le groupe américain Albemarle, exploite, à ciel ouvert, le gisement de spodumène de Greenbushes, situé à 250 km au sud de Perth. Le minerai est concentré pour être principalement expédié en Chine et transformé en carbonate de lithium. Les capacités de production sont de 1,34 million de t/an de concentré soit 80 000 t/an en équivalent de carbonate de lithium. Les réserves prouvées et probables sont, fin 2023, de 147 millions de t de minerai renfermant 1,82 % de Li₂O. En 2023, la production a été de 42 900 t en équivalent de carbonate de lithium.
Mount Marion, au sud de Kalgoorlie, entrée en production en 2017, est détenue à 50 % par Mineral Resources Limited et à 50 % par Jiangxi Ganfeng Lithium. La production a été, en 2023-24, de 328 000 t de concentré de spodumène, en équivalent à 6 %. Les réserves prouvées et probables sont de 77,8 millions de t de minerai renfermant 1,37 % de Li₂O.
Mount Cattlin, proche de Ravensthorpe, exploitée par Galaxy Resources qui a fusionné en août 2021 avec Orocobre pour donner Allkem qui a son tour a fusionné, en janvier 2024, avec Livent pour donner Arcadium Lithium. En 2023, la production a été de 239 312 t de concentré à 5,7 % de Li₂O et une co-production de concentré d’oxyde de tantale. Les réserves prouvées et probables sont, fin 2023, de 5,74 millions de t de minerai renfermant 1,20 % de Li₂O et 125 ppm de Ta₂O₅.
Le projet de lithium-tantale de Pilgangoora situé à 120 km au sud de Port Hedland est développé par Pilbara Minerals sur 2 sites Pilgan et Ngungaju. En 2023-24 la production a été de 725 329 t de concentré de spodumène à 6 % et de 60 t de concentré de tantalite. Les réserves prouvées et probables sont, mi 2024, de 208,7 millions de t de minerai titrant 1,19 % de Li₂O et 103 ppm de Ta₂O₅.
Le gisement de Wodgina, dans la région de Pilbara, exploité par MARBL, détenue à 50 % par Mineral Resources Limited et 50 % par Albemarle, possède une capacité de production de 900 000 t/an de concentré à 6 % de Li₂O, toute la production étant destinée à Albemarle. En novembre 2019, la production minière a été interrompue dans l’attente du démarrage de l’usine de production d’hydroxyde de lithium de Kemerton puis a repris courant 2022. Les réserves sont de 142 millions de t de minerai renfermant 1,19 % de Li₂O. En 2023-24, la production a été de 424 000 t de concentré de spodumène, en équivalent à 6 % et de 18 384 t d’hydroxyde de lithium, en équivalent de carbonate.
A 130 km au sud de Kalgoorlie, Mineral Resources Limited a acquis, en novembre 2023, la mine de Bald Hill avec une capacité de production prévue de 155 000 t/an de concentré de spodumène. Les réserves prévues et probables sont de 11,3 millions de t de minerai renfermant 1,0 % de Li₂O et 160 ppm de Ta₂O₅. En 2023-24, la production a été de 67 000 t de concentré de spodumène, en équivalent à 6 %
Par ailleurs, la joint venture Covalent Lithium formée par SQM, 50-50, avec Kidman Resources, acquis par Wesfarmers Chemicals en septembre 2019, développe en Australie de l’Ouest, un projet de mine de spodumène, à Mount Holland, avec une capacité de production prévue, en 2025, de 380 000 t/an de concentré de spodumène avec une raffinerie à Kwinana de 50 000 t/an d’hydroxyde de lithium et des réserves de 84 millions de t de minerai renfermant 1,57 % de Li₂O.
La mine de Finniss est la seule qui n’est pas située en Australie Occidentale. Elle est située à 88 km du port de Darwin dans le Territoire du Nord. Exploitée par Core Lithium, elle possède des réserves de 10,6 millions de t renfermant 1,3 % de Li₂O. La production a débuté en octobre 2022, avec une production en 2023-24 de 95 020 t de concentré de spodumène.

Le Chili exploite le « salar » d’Atacama qui s’étend, à 2 300 m d’altitude, sur 2 800 km². La teneur en lithium n’est pas homogène, seules les zones les plus riches sont exploitées. La saumure exploitée, qui contient, en moyenne, 0,157 %, en masse, d’ions Li⁺, 2,36 % d’ions K⁺, 9,1 % d’ions Na⁺, 0,965 % d’ions Mg²⁺, 18,95 % d’ions Cl^–, 1,59 % d’ions SO₄^2- est concentrée par évaporation naturelle et cristallisation des chlorures de sodium et de potassium. Le désert d’Atacama est particulièrement propice à ce type d’exploitation avec une pluviométrie inférieure à 15 mm/an. Le gisement est exploité par 2 sociétés, SQM depuis 1997 et Rockwood Lithium, acquis en janvier 2015 par Albemarle, depuis 1984, qui traitent les saumures concentrées dans des usines situées sur la côte du Pacifique, près d’Antofagasta. Le traitement des saumures conduit à la production de carbonate, hydroxyde et chlorure de lithium.

En Argentine, des « salars » sont exploités par :

La société Arcadium Lithium, issue de la fusion entre Livent et Allkem, exploite, depuis 1995, le « Salar » del Hombre Muerto avec, en 2023, une production de 31 358 t d’équivalent en carbonate de lithium.
Arcadium Lithium via la société Allkem, avec 66,5 % de participation, la société japonaise Toyota Tsusho avec 25 % et le gouvernement provincial avec 8,5 %, a débuté, en avril 2015, l’exploitation à pleine capacité du salar de Olaroz, situé dans la région de Puna, dans la province de Jujuy, au nord de l’Argentine, à 3 900 m d’altitude, avec une capacité de production de 17 500 t/an de carbonate de lithium et une production, en 2023, de 11 806 t d’équivalent en carbonate de lithium. La teneur des saumures est de 690 mg/L de Li⁺, 5 730 mg/L de K⁺ et 1 050 mg/L de bore. Les ressources mesurées sont de 0,27 million de t de lithium, 2,08 millions de t de potassium et 0,39 million de t de bore. Les capacités de production sont en cours d’accroissement et une usine de production d’hydroxyde de 10 000 t/an a été construite, à Nahara, au Japon, en 2022.
Le groupe Jiangxi GanfengLithium est associé 51/49 à la société Lithium Argentina dans le projet d’exploitation du salar de Cauchari-Olaroz, adjacent à l’exploitation de Allkem.
Le groupe français Eramet, développe un projet d’exploitation des salars de Centenario et Ratones, dans la province de Salta, qui s’étendent sur plus de 500 km², à 3 800 m d’altitude. La production devrait débuter mi-2024 et atteindre la capacité de production prévue, à compter de mi-2025, de 24 000 t/an en équivalent de carbonate de lithium, à l’aide d’un procédé original consistant à adsorber uniquement les ions lithium sur un substrat et à réinjecter la saumure dans le salar, en évitant l’étape de concentration de la saumure par évaporation. Une deuxième phase de production de 30 000 t/an en équivalent de carbonate de lithLes réserves prouvées et probables sont de 548 millions de m³ renfermant 438 mg/L de Li⁺. Le projet qui avait été mis sous cocon en 2020 a redémarré, début 2022, avec la construction d’une usine de production de carbonate de lithium, en association avec le groupe chinois Tsingshan, Eramet détenant 50,1 % des parts.

La Chine exploite d’une part des lacs salés, Zhabuye au Tibet et Xitai, Dongtai et Charhan, dans la province du Qinghai et d’autre part des minerais de spodumène dans les provinces du Sichuan et du Jiangxi.

Au Zimbabwe, la mine de Bikita, à ciel ouvert, produit 30 000 t/an de minerai de lépidolite et de pétalite contenant 4,45 % de Li₂O.

Aux États-Unis, le seul gisement, un lac salé, actuellement exploité par Albemarle, est celui de Silver Peak, dans le Nevada, avec une capacité de production de 5 000 t/an de carbonate de lithium qui devrait atteindre 10 000 t/an en 2025. Les réserves prouvées et probables sont, fin 2023, de 68 000 t renfermant 95 mg de Li/L.

Au Portugal, dans le nord du pays, dans la région de Guarda, la société Felmica, filiale du groupe Mota exploite un gisement de pétalite destiné à l’industrie céramique. Divers projets sont en cours de développement dont celui de la mine de spodumène de Barroso de la société Savannah Resources, dans le nord du pays, avec des ressources de 27 millions de t de minerai renfermant 1,06 % de Li₂O. La production prévue est de 175 000 t/an de concentré de spodumène à 6 % de Li₂O.

En Allemagne, dans le fossé rhénan, entre Karlsrule et Frankfurt, la société australienne Vulcan Energy Resources développe un projet d’extraction du lithium contenu dans des sources géothermales. Celles-ci renferment 181 mg de Li⁺/L. Le projet consiste, après un pré-traitement, à extraire directement le chlorure de lithium contenu par adsorption sur des alumines hydratées puis après élution à l’aide d’eau, d’électrolyser la solution de chlorure de lithium obtenue et ainsi récupérer de l’hydroxyde de lithium. La production prévue à compter de 2024 est de 40 000 t/an de LiOH avec des ressources de 15,85 millions de t en équivalent de carbonate de lithium. L’énergie consommée par le procédé est fournie par les 5 forages géothermiques prévus. Un premier forage, à Insheim, a été acheté en décembre 2021 avec une puissance électrique de 4,8 MW et 28,5 MW d’énergie thermique. Après avoir libéré son énergie et le lithium contenu, le fluide géothermal sera réinjecté dans le sous-sol.

Eramet, développe, en France, en Alsace, un projet du même type, voir plus loin.

Réserves de lithium

En 2024, en milliers de t de lithium contenu, sur un total de 30 millions de t. Source : USGS

en milliers de t de lithium
Chili	9 300	États-Unis	1 800
Australie	7 000	Canada	1 200
Argentine	4 000	Zimbabwe	480
Chine	3 000	Brésil	390

Source : USGS

Aux réserves listées par l’USGS, il faudrait ajouter celles de Bolivie estimées à 9 millions de t bien qu’elles ne soient considérées que comme des ressources.

Principaux producteurs

en % de la production mondiale de composés de lithium
Albemarle	21 %	Mineral Resources	6 %
SQM	19 %	Tianqi	5 %
Pilbara Minerals	9 %	Ganfeng	5 %
Arcadium Lithium	8 %

Source : Eramet

Le groupe chinois Jiangxi Ganfeng Lithium exploite le gisement de Mount Marion, au sud de Kalgoorlie, détenu moitié/moitié avec Mineral Resources Limited et est associé 46,7 %/44,8 % à la société Lithium Argentina dans le projet d’exploitation du salar de Cauchari-Olaroz, adjacent à l’exploitation de Allkem, dans la province de Jujuy, en Argentine, avec une capacité de production prévue de 40 000 t/an de carbonate de lithium et des réserves prouvées et probables de 281 600 t de lithium contenu. En 2023, la production du salar de Cauchari-Olaroz a débuté avec 6 000 t de carbonate. En 2020, la production du groupe a été de 54 312 t d’équivalent carbonate.
Albemarle, exploite au Chili le « salar » d’Atacama ainsi que celui de Silver Peak, dans le Nevada, aux États-Unis, détient 49 % de la société Talison Lithium qui exploite le gisement de spodumène de Greenbushes, en Australie. En octobre 2019, a acquis 60 % de la participation de Mineral Resources Limited dans l’exploitation de la mine de Wodgina, cette part ayant diminué à 50 % en octobre 2023. Détient 19 % du marché mondial avec une capacité de production de 45 000 t/an de carbonate de lithium et 40 000 t/an en équivalent carbonate sous forme d’hydroxyde de lithium. A démarré, en août 2012, la production d’hydroxyde de lithium de haute pureté, avec une capacité de production de 5 000 t d’hydroxyde/an, à Kings Mountain, en Caroline du Nord, aux États-Unis. La production du salar d’Atacama est transformée en carbonate et hydroxyde de lithium à La Negra, près d’Antofagasta. Produit du butyllithium, à New Johnsonville, dans le Tennessee, aux États-Unis, à Langelsheim, en Allemagne, à Taichung, à Taipei chinois, dans le Gujarat, en Inde. Une unité de production d’une capacité de production de 50 000 t/an d’hydroxyde de lithium est en cours de construction à Kemerton en Australie de l’Ouest. En 2023, la production d’Albemarle est de 39 000 t en lithium contenu avec 21 000 t à Greenbushes, 7 000 t à Wodgina, 10 000 t pour le salar d’Atacama et 1 000 t pour celui de Silver Peak.
En 2017, a acquis la société chinoise Jiangxi Jiangli New Material qui possède une capacité de production de 15 000 t/an de sels de lithium.

Sociedad Química y Minera de Chile (SQM) détenue à 22,16 % par le groupe chinois Tianqi Lithium Corporation, détient environ 20 % de la production mondiale. Le lithium est coproduit avec le chlorure de potassium, à partir des saumures du « salar » d’Atacama, au Chili. La société produit également à partir de ces saumures, du sulfate de potassium, de l’acide borique et du chlorure de magnésium. Fin 2023, les capacités de production sont de 200 000 t/an de carbonate de lithium et 30 000 t/an d’hydroxyde de lithium. En 2023, la production a été de 165 500 t d’équivalent en carbonate de lithium. Les réserves prouvées et probables sont, en 2023, de 211 millions de m³ possédant 0,20 % de Li.
A compter de 2025, les capacités de production de carbonate de lithium du salar d’Atacama devraient augmenter pour atteindre 210 000 t/an. Par ailleurs, la joint venture Covalent Lithium formée, 50-50, avec Kidman Resources, acquis par Wesfarmers Chemicals en septembre 2019, développe en Australie de l’Ouest, un projet de mine de spodumène, à Mount Holland, avec une capacité de production prévue, en 2024, de 50 000 t/an d’hydroxyde de lithium et des réserves de 42 millions de t de minerai renfermant 1,57 % de Li₂O. En 2023, la production a été de 15 000 t de concentrés de spodumène.
Tianqi Lithium qui possède 51 % de la société Talison Lithium exploite également, en Chine, le gisement de spodumène de Jiajika, dans la province du Sichuan et a en projet l’exploitation du salar de Zabuye, au Tibet. Par ailleurs, Tianqi Lithium a acquis, en 2018, une participation actuellement de 23,13 % dans le capital de la société chilienne SQM. A construit, à Kwinana, en Australie de l’Ouest une usine de production d’hydroxyde de lithium d’une capacité de 48 000 t/an.
Mineral Resources Limited exploite 3 mines de spodumène en Australie :
- Mount Marion, détenue à 50 % en association avec Jiangxi Ganfeng Lithium,
- Wodgina, dans la région de Pilbara, détenue à 50 % en association avec Albemarle,
- Bald Hill, détenue à 100 %.
Arcadium Lithium, société issue le la fusion entre Livent et Allkem exploite le « salar » del Hombre Muerto, en Argentine, avec une capacité de production de 18 000 t/an de carbonate de lithium devant être portée à 60 000 t en 2025 et avec une participation de 66,5 % le « salar » de Olaroz, situé dans la région de Puna, dans la province de Jujuy, au nord de l’Argentine, ainsi qu’en Australiie le gisement de spodumène de Mount Cattlin. Par ailleurs, possède une capacité de production de 25 000 t/an d’hydroxyde. En 2023 les productions ont été de 29 661 t de carbonate, 4 976 t de chlorure, 23 427 t d’hydroxyde, 2 029 t de bultyllithium, 35 t de métal. En octobre 2024 a été annoncée l’acquisition de Arcadium Lithium par Rio Tinto.

Commerce international

Principaux pays exportateurs de carbonate de lithium, en 2023, sur un total de 1,178 million de t, en 2022 :

en tonnes
Chili	188 481	Pays Bas	5 612
Argentine	10 070	États-Unis	4 398
Chine	9 593	Royaume Uni	2 423
Corée du Sud	6 900	Belgique	1 801

Source : ITC

Les exportations chiliennes sont destinées à 69 % à la Chine, 19 % à la Corée du Sud, 5 % au Japon, 4 % aux États-Unis.

Principaux pays importateurs de carbonate de lithium sur un total de 1,289 million de t, en 2022 :

en tonnes
Chine	158 749	Russie, en 2022	5 761
Corée du Sud	50 604	Pays Bas	4 872
Japon	19 152	Inde, en 2022	2 988
États-Unis	16 190	Royaume Uni	2 748
Allemagne	5 917	Canada	2 137

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 87 % du Chili, 11 % d’Argentine.

Recyclage

Le lithium contenu dans les verres et les céramiques est trop dispersé pour être récupéré. Par contre, la récupération de celui renfermé dans les batteries se développe. Par exemple, aux États-Unis, Retriev Technologies a construit une usine de traitement des batteries lithium-ions, entrée en production en 2015, à Lancaster, dans l’Ohio.

En Belgique, à Hoboken, Umicore recycle, par voie pyrométallurgique, les matériaux des batteries au lithium. En France, la société Récupyl, à Domène (38) utilise une voie hydrométallurgique.

Situation française

Production

Le gisement de kaolin d’Echassières (03), exploité par Imerys, co-produit des sables (mélange de quartz et de lépidolite) et des roches broyées lithinifères. La production est, en 2009, de 15 000 t/an de sables contenant 1,8 % de Li₂O et 20 000 t/an de roches broyées contenant 0,9 % de Li₂O. Ces produits sont directement utilisés en verrerie et élaboration de tuiles. Cela représente 208 t/an en lithium contenu.

Imerys dévelope le projet EMILI (Exploitation de Mica Lithinifère) avec une mine souterraine à Echassières et une usine de production d’hydroxyde de lithium de 34 000 t/an à Saint Victor près de Montluçon (03) prévue pour 2028. Par ailleurs, Imerys s’est associé (80 %-20 %) à British Lithium pour exploiter le lithium présent dans une carrière de kaolin en Cornouailles avec des ressources de 161 millions de t renfermant 0,54 % de Li₂O. La production pourrait être de 20 000 t/an en équivalent de carbonate de lithium.

Eramet développe le projet AGeLi (Alsace Géothermie Lithium) en association avec Électricité de Strasbourg au sein de la centrale de géothermie de Rittershoffen avec un objectif d’au moins 10 000 t/an de carbonate de lithium de qualité batterie.

Des gisements de lépidolite ont été exploités ponctuellement à Montrebras (23) et dans les monts d’Ambazac (87 et 23). Le gisement de Tréguennec (29), inexploité renferme des ressources de 40 millions de t à 0,33 % de Li.

Commerce extérieur

En 2024.

Exportations

Les exportations d’oxyde et hydroxyde s’élèvent à 303 t, vers principalement les pays suivants :

à 56 % les Pays Bas,
à 16 % l’Allemagne,
à 11 % la Belgique,
à 7 % l’Italie,
à 4 % l’Espagne.

Les exportations de carbonate s’élèvent à 420 t, vers principalement les pays suivants :

à 40 % l’Allemagne,
à 22 % les Pays Bas,
à 18 % le Royaume-Uni,
à 4 % la Belgique,
à 3 % les États-Unis,
à 3 % l’Italie.

Importations

Les importations d’oxyde et hydroxyde s’élèvent à 539 t. Elles proviennent principalement des pays suivants :

à 31 % des Pays Bas,
à 26 % du Japon,
à 12 % d’Allemagne,
à 5 % du Chili,
à 4 % des États-Unis.

Les importations de carbonate s’élèvent à 1 572 t. Elles proviennent principalement des pays suivants :

à 44 % du Chili,
à 26 % d’Argentine,
à 16 % des Pays Bas,
à 5 % des Pays Bas.

Utilisations

Consommations

La consommation mondiale, en 2023, est de 839 000 t en équivalent de carbonate de lithium.

Secteurs d’utilisation du lithium

En 2023, dans le monde. Source : Eramet

en 2022
Batteries et piles	86 %	Coulée continue	1 %
Verres, céramiques	5 %	Médical	1 %
Graisses lubrifiantes	2 %	Traitement de l’air	1 %

Source : Eramet

En 2016, 86 % des utilisation ont été sous forme de composés simples du lithium (carbonate, hydroxyde, chlorure…) et 14 % directement sous forme de concentrés miniers, principalement dans les industries verrières et céramiques.

Dans les piles et batteries, le lithium est employé dans 2 types de piles (classique sous forme, en général « bouton » et thermique) et 2 types de batteries (lithium-ion et lithium-métal-polymère). Les principales qualités du lithium sont sa faible masse volumique (0,534 g/cm³ pour le métal) et son potentiel électrochimique fortement négatif (le potentiel standard du couple Li⁺/Li est de -3,04 V).

Dans les piles « bouton » au lithium, le lithium est sous forme métallique avec une quantité d’environ 0,09 g/pile.
Les piles thermique peuvent être stockées sans entretien et peuvent réagir instantanément lorsque l’électrolyte solide fond par chauffage. Ces piles pouvant fonctionner dans des environnements sévères ont surtout des application militaires et spatiales, dans les sièges éjectables d’avions, par exemple. La société française ASB-Group, avec une usine à Bourges (18) est le n°2 mondial pour ce type de pile, avec une production de 60 000 piles/an.
Les batteries lithium-ion sont constituées d’une cathode, en général formée d’un oxyde mixte de lithium, principalement LiCoO₂ mais aussi LiMn₂O₄, LiNiO₂, LiFePO₄…, d’un électrolyte constitué de fluorophosphate de lithium (LiPF₆), fluoroborate ou chlorate de lithium, dissous dans un solvant organique (carbonate d’éthylène, diméthyl ou diéthyl carbonate), d’un séparateur perméable aux ions Li⁺ et d’une anode généralement en graphite. Lors de la charge, les ions Li⁺ de la cathode viennent s’intercaler entre les feuillets du graphite. Lors de la décharge, ils circulent en sens inverse.
La consommation des piles lithium-ion est en plein développement avec des applications dans les téléphones mobiles, les ordinateurs portables et surtout les véhicules électriques ou hybrides. C’est dans ce secteur que le lithium est utilisé avec le plus de profit du fait de la puissance électrique élevée délivrée par unité de masse.
En 2022, la capacité mondiale de production de batteries lithium-ions est de 1 570 GWh avec 1 200 GWh en Chine, 130 GWh en Europe, 110 GWh aux États-Unis.
Les batteries lithium-métal-polymère, sont constituées d’une anode en lithium métallique, d’un électrolyte solide de polyoxyéthylène renfermant des sels de lithium et d’une cathode en oxyde de vanadium ou phosphate de fer, carbone et polymère. Elle est industrialisée par le groupe Bolloré dans ses usines Blue solutions à Ergué-Gabéric, près de Quimper (29), en France, détenue à 80 % avec EdF et à Boucherville, dans la province du Québec, au Canada. Ces batteries équipaient les véhicules électriques Bluecar du réseau Autolib’ de Paris. Elles présentent l’avantage d’être solide et de ne pas risquer d’exploser mais l’inconvénient d’avoir un fonctionnement optimal à 85°C.

Consommation de lithium, en 2014, dans des batteries

Appareils	Nombre d’unités, en millions	Masse de Li par unité	Masse totale de Li contenu
Smartphones	1 200	0,9 à 1,3 g	1 320 t
Tablettes	260	3,7 à 5,6 g	1 210 t
Ordinateurs portables	170	6,6 à 8,5 g	1 280 t
Outils portables	65	7,5 à 11,3 g	610 t
Véhicules hybrides	1,8	0,9 kg	1 690 t
Véhicules électriques	0,3	7,5 à 15 kg	3 380 t
Batteries stationnaires		0,3 t	190 t

Source : Albemarle

Dans les verres, l’oxyde de lithium diminue la température de fusion du verre et améliore sa résistance chimique. Sa teneur est, en général, comprise entre 0,1 et 0,25 %. Dans les fibres de verre, elle atteint de 0,2 à 0,7 %. Il est introduit à 58 % sous forme de minéraux (spodumène, lépidolite, pétalite) ou, à 42 %, sous forme de carbonate de lithium. En 2008, la consommation mondiale dans cette application a été de 2 810 t de Li.

Dans les céramiques, l’ajout d’oxyde de lithium abaisse la température de cuisson des produits. En 2008, la consommation a été de 3 200 t de Li, 57 % sous forme de concentrés miniers, 43 % sous forme de carbonate de lithium.

Le coefficient de dilatation thermique du spodumène est négatif, alors que celui des verres est positif. Une dispersion de cristaux de spodumène au sein d’une phase vitreuse (avec une concentration de l’ordre de 10¹⁶ cristaux/cm³), permet d’obtenir un coefficient de dilatation nul permettant de résister aux chocs thermiques ou pouvant être ajusté avec celui d’un support métallique. Ceci est à la base de la conception des vitrocéramiques utilisées à 90 % sous forme de plaques de cuisson. En 2008, la consommation de ce secteur a été de 1 750 t, à 69 % sous forme de concentrés miniers et 31 % sous forme de carbonate de lithium.
Il existe aussi des vitrocéramiques sans lithium, ce dernier étant remplacé par des composés de magnésium ou du baryum.

Les graisses lubrifiantes sont utilisées, par exemple, dans des roulements. Elles sont constituées d’huile et de savons métalliques, principalement de lithium, obtenus par réaction entre l’hydroxyde de lithium et un acide gras. Elles contiennent de 0,2 à 0,3 % de Li. En 2014, la consommation dans ce secteur a été de 3 366 t de lithium.

L’ajout de carbonate de lithium ou de concentrés miniers dans les bains de fusion permet d’améliorer leur fluidité et de préparer directement à partir du métal en fusion, divers profilés, par coulée continue.

Dans l’industrie des caoutchoucs synthétiques (élastomères styrène-butadiène (SBR), caoutchoucs polybutadiène (BR), copolymères styrène-blocs (SBC)), le lithium est utilisé sous forme de butyllithium (C₄H₉Li) afin de catalyser leur polymérisation. La consommation est de 0,3 kg de butyllithium/t de solution styrène-butadiène, 0,14 kg/t de butadiène.

Pour le traitement de l’air, les composés du lithium peuvent remplir 3 fonctions :

Refroidissement par absorption à l’aide d’une solution saturée de bromure de lithium (LiBr), refroidissement qui utilise une source de chaleur, par exemple dans les réfrigérateurs à gaz ou pétrole, au lieu d’un compresseur fonctionnant à l’électricité pour les systèmes classiques. Cette utilisation a consommé 1 045 t de Li, en 2008.
Déhumidification : à l’aide de chlorure de lithium, qui représente 10 % du marché, avec une consommation, en 2008, de 270 t de Li.
Purification de locaux clos (capsules spatiales, sous-marins) : par élimination du dioxyde de carbone, à l’aide d’hydroxyde de lithium selon la réaction :

2 LiOH + CO₂ = Li₂CO₃ + H₂O

La consommation dans ce secteur reste limitée, avec 5 t, en 2008.

Dans la métallurgie de l’aluminium l’ajout, jusqu’à 5 %, de carbonate ou de chlorure de lithium dans le bain de cryolithe permet de former du fluorure de lithium qui abaisse la température de fusion et limite les émissions de difluor. En 2007, 12 % de la production mondiale d’aluminium utilisait de tels bains, principalement en Europe et en Amérique du Nord.

L’ajout de 1 % de lithium dans l’aluminium, permet de diminuer sa masse volumique de 3 % et d’augmenter son module élastique de 6 %. Les alliages produits contiennent de 1,1 à 3,8 % de Li. En France, Constellium produit de tels alliages à Issoire (63) et Montreuil-Juigné (49). Un Airbus A380 contient 13,4 t d’alliages Al-Li soit 5 % de la masse de l’appareil, l’Airbus A350 devrait en contenir 40,3 t soit 23 % de la masse totale.

Utilisations diverses

Utilisé, en pharmacie, dans les troubles bipolaires.
Utilisé en électronique sous forme de niobate et tantalate de lithium.
L’isotope ⁶Li est extrait du lithium naturel qui en contient 7,5 %. Il est utilisé pour produire du tritium ³H, par bombardement de neutrons selon la réaction :

⁶Li + ¹n = ⁴He + ³H

Le tritium, de période 12,32 années, est utilisé dans la fusion nucléaire entre le deutérium et le tritium, principe de fonctionnement de la bombe atomique H ou du programme ITER.

En pyrotechnie, sous forme de nitrate, il donne une couleur rouge.

Bibliographie

J.F. Labbé et G. Daw (2012) – Panorama 2011 du marché du lithium. Rapport public. BRGM/RP – 61340 – FR. 154p., 51 fig., 29 tab.
« Lithium. Sustainability information« , BGR, Juillet 2020.
T.G. Goonan, « Lithium use in batteries« , circular 1371, USGS, 2012.
D. Bradley and B. Jaskula, « Lithium – For harnessing renewable energy« , Facts sheet 2014-3035, USGS, avril 2014.
B. Gourcerol, « Quelle place pour l’Europe dans le marché du lithium ?« , MineralInfo, BRGM, Juillet 2018.
« Le marché du lithium en 2020 : enjeux et paradoxes« , Ecomines, MineralInfo, BRGM, Mars 2020.
« Le lithium (Li) – éléments de criticité« , MineralInfo, BRGM, décembre 2017.

Archives

Cadmium

Données physico-chimiques

Données atomiques

Numéro atomique	Masse atomique	Configuration électronique	Structure cristalline	Rayon métallique pour la coordinence 12
48	112,41 g.mol^-1	[Kr] 4d¹⁰ 5s²	hexagonale compacte de paramètres a = 0,2979 nm et c = 0,5619 nm	156,8 pm

Données physiques

Masse volumique	Dureté	Température de fusion	Température d’ébullition	Conductibilité électrique	Conductibilité thermique	Solubilité dans l’eau
8,642 g.cm^-3	2	320,9°C	765°C	13,8.10⁶ S.m^-1	96,8 W.m^-1.K^-1	insoluble

Données chimiques

Électronégativité de Pauling	pK_a : Cd_aq²⁺ /CdOH_aq⁺	E° : Cd²⁺ + 2e = Cd_(s)	E° : Cd²⁺ + (Hg) + 2e = Cd(Hg)_(s)	pK_s : CdCO₃	pK_s : Cd(OH)₂	pK_s : CdS	pK_s : Cd(IO₃)₂
1,69	9	-0,40 V	-0,35 V	11,3	13,5	27,7	7,5

Données thermodynamiques

Cadmium alpha :

Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 51,8 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : C_p° = 26 J.K^-1mol^-1
Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 6,1 kJ.mol^-1
Enthalpie molaire standard d’ébullition à la température d’ébullition : 99,9 kJ.mol^-1

Cadmium gazeux :

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : 112 kJ.mol^-1
Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : 77,5 kJ.mol^-1
Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 167,7 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : C_p° = 20,8 J.K^-1mol^-1

Données industrielles

Matières premières

La teneur moyenne de l’écorce terrestre est de 0,15 ppm.

Il n’existe pas de minerai de cadmium en quantités exploitables.

Le cadmium est principalement associé au zinc dans les minerais de zinc, avec une teneur en Cd comprise entre 0,01 et 0,05 % et de 0,2 à 0,3 % dans les concentrés de minerai. Il est donc co-produit de la métallurgie du zinc qui donne de 1,8 à 6 kg de cadmium par tonne de zinc élaboré et en moyenne 3 kg/t de Zn. Sa production est en conséquence proportionnelle à celle du zinc.

Le cadmium est également présent dans des minerais de plomb et de cuivre, ainsi que dans des phosphates naturels (34 ppm pour les phosphates jordaniens, 380 ppm pour les phosphates tunisiens). Dans ce dernier cas, divers procédés de décadmiage peuvent être mis en œuvre.

Métallurgie

La métallurgie du cadmium est une activité industrielle connexe à celle du zinc. Dans tous les cas, une partie du cadmium est récupérée par filtration du gaz provenant du grillage des concentrés miniers (voir le chapitre consacré au zinc).

Lors de la pyrométallurgie du zinc : le cadmium restant est récupéré lors du raffinage du zinc. L’éponge de cadmium obtenue est raffinée thermiquement par fusion, à 450°C, en présence de soude pour éliminer Zn et Pb sous forme de zincate et plombate puis par distillation à 770°C.

Lors de l’hydrométallurgie du zinc, le cadmium restant est en solution (0,2 à 0,3 g de Cd²⁺/L) dans le bain destiné à l’électrolyse du zinc. Avant celle-ci, il est récupéré, avec le cuivre présent, par cémentation à l’aide de zinc. On obtient des « boues bleues » contenant environ 6 % de cadmium et 15 % de cuivre qui sont ensuite attaquées à l’aide d’acide sulfurique. Le cadmium passe en solution alors que le cuivre reste inattaqué. Les ions Cd²⁺ sont à nouveau réduits en métal par cémentation par le zinc. Le raffinage a lieu soit par briquetage du cément de cadmium-zinc et distillation (les températures d’ébullition, à la pression atmosphérique, sont de 767°C pour Cd et 907°C pour Zn), soit par lixiviation à l’acide sulfurique et électrolyse avec anode en plomb et cathode en aluminium.

Recyclage

En 2019, le taux de recyclage, est estimé, à l’échelle mondiale, à 23 %, principalement à partir des accumulateurs Ni-Cd, qui sont pratiquement à 100 % recyclables. Le cadmium est facilement récupéré, essentiellement par pyrométallurgie, du fait de sa température peu élevée d’ébullition, 767°C sous une atmosphère. Des procédés hydrométallurgiques de recyclage sont aussi utilisés.

Dans l’Union européenne :

La société française SNAM (Société Nouvelle d’Affinage de Métaux), détenue à 57,9 % par le groupe belge Floridienne, a produit, à Viviez (12) et Saint Quentin Fallavier (38), en 2013, 360 t de cadmium recyclé, représentant 50 % du marché de l’Union européenne.
La société Eurodieuze Industries, filiale de Veolia, située à Dieuze (57) met en œuvre un procédé hydrométallurgique.
Saft, filiale de TotalEnergies, recycle ses batteries Ni-Cd dans son usine d’Oskarshamn, en Suède.
La société Accurec, recycle par pyrométallurgie les métaux des batteries Ni-Cd, dans son usine de Mülheim, en Allemagne.

Aux États Unis :
La société Cirba Solutions recycle par pyrométallurgie des batteries Ni-Cd, à Lancaster dans l’Ohio.

Productions

En 2024. Monde : 24 000 t, Union européenne, en 2016 : 1 770 t.

Production de cadmium

En 2024, en tonnes de Cd contenu, sur un total mondial de 24 000 t. Source : USGS

en tonnes de Cd raffiné
Chine	9 300	Kazakhstan	1 000
Corée du Sud	4 500	Australie	900
Japon	1 700	Russie	800
Canada	1 700	Pérou	620
Mexique	1 200	Pays Bas	400

Source : USGS

En 2024, la production primaire des États-Unis est de 300 t. Elle est réalisée pour la production primaire par Nyrstar avec son usine de Clarksville dans le Tennessee et pour la production secondaire par Cirba Solutions, à Lancaster dans l’Ohio.

Commerce international : en 2021.

Principaux pays exportateurs, sur un total de 15 088 t :

en tonnes
Corée du Sud	4 611	France	769
Japon	1 672	Pérou	591
Canada	1 251	Hong Kong	583
Kazakhstan	963	Émirats Arabes Unis	527
Belgique	801	Russie	508

Source : ITC

Les exportations de la Corée du Sud sont destinées à 52 % à la Chine, 46 % à l’Inde.

Principaux pays importateurs sur un total de 17 073 t :

en tonnes
Inde	8 609	Hong Kong	387
Chine	4 355	Russie	168
Belgique	1 350	Brésil	164
Suède	1 006	États-Unis	155
Pays Bas	518	France	129

Source : ITC

Les importations de l’Inde proviennent à 20 % de Corée du Sud, 20 % du Japon, 10 % de Russie, 8 % de Chine.

Producteurs : les principaux producteurs sont les producteurs de zinc ainsi que les sociétés recyclant les batteries Ni-Cd.

En Corée du Sud, les principaux producteurs sont :

Korea Zinc, à Onsan, avec une capacité de production de 3 000 t/an.
Young Poong, à Sukpo, avec une capacité de production de 1 750 t/an.

Au Japon, les principaux producteurs sont :

Mitsui Metal Mining Company, à Hachinohe et Kamioka.
Dowa Metals and Mining, à Akita.
Sumitomo Metal and Mining, à Harima.
Toho Zinc, à Annaka.

Au Canada, la production est assurée par Teck, à Trail, en Colombie Britannique, avec une capacité de production de 1 400 t/an.

Au Mexique, les principaux producteurs sont :

Industrias Peñoles, à Torreón, avec une production de 600 t, en 2019.
Grupo México, à San Luis de Potosi, avec une production de 526 t, en 2021.

Au Kazakhstan, la production est assurée principalement par Kazzinc, détenu à 69,7 % par Glencore, à Ust-Kamenogorsk.

En Russie, la production est principalement assurée par Chelyabinsk Zinc Plant OJSC et Ural Mining and Metallurgical Company.

Au Pérou, la production est principalement assurée par Nexa, à Cajamarquilla.

Aux États-Unis, la production primaire est assurée par Nyrstar avec son usine de Clarksville dans le Tennessee.

Aux Pays Bas, la production est réalisée par Nyrstar, à Budel.

En Pologne, la production est assurée par Huta Cynku, dans la raffinerie de Miasteczko Slaskie.

En Inde, la production est principalement réalisée par Hindustan Zinc, filiale de Vedanta, à Chanderiya et Debari, avec une capacité de production de 718 t/an.

Réserves : dans le monde, en 2013 : 500 000 t.

en tonnes
Chine	92 000	Inde	35 000
Australie	61 000, en 2011	États-Unis	32 000
Pérou	55 000	Kazakhstan	30 000
Mexique	47 000	Canada	23 000
Russie	44 000	Pologne	16 000

Source : USGS

Les réserves de cadmium sont estimées à partir de celles de zinc sur la base d’un rapport de 1 pour 200 à 400.

Situation française

En 2023.

Production : la France n’a plus de production minière de cadmium depuis la fermeture, en décembre 1993, du gisement de zinc-germanium-argent de Saint-Salvy (81). La production provient principalement du recyclage de batteries Ni-Cd.

Commerce extérieur :

Exportations :

Métal brut : 540 t vers l’Inde à 63 %, la Suède à 35 %.
Oxyde de cadmium : 4,1 t vers l’Allemagne à 22 %, la Thaïlande à 17 %, le Canada à 17 %.

Importations :

Métal brut : 535 t de Chine à 84 %, de Hong Kong à 7 %, de Suède à 7 %.
Oxyde de cadmium : 50 t de Chine à 82 %, de Belgique à 16 %, de Hong Kong à 3 %.

Utilisations

Consommations : en 2019, en t. Monde : 25 000 t.

La consommation importante de la Belgique est liée à la présence de l’usine Flaurea Chemicals, située à Ath, dans le Hainaut, reprise, en 2014, par le groupe Aurea. Cette usine, importe du cadmium dont celui recyclé par la société SNAM, pour le transformer en différents sels ou poudres qui sont ensuite, en grande partie, exportés.

Secteurs d’utilisation du cadmium

En 2019, dans le monde. Source : ICdA

Secteurs d’utilisation : en 2019, dans le monde.

Batteries Ni-Cd	75 %	Pigments	3 %
Alliages	15 %	PVC	2 %
Cadmiage	4 %	Autres	1 %

Source : ICdA

Utilisations diverses :

Accumulateurs (batteries rechargeables) Ni-Cd :
La matière constituant l’anode est un mélange pulvérulent d’hydroxyde de nickel et de graphite. La matière active de la cathode est constituée d’hydroxyde de cadmium mélangé à d’autres substances. Ces matières actives sont déposées sur divers substrats métalliques. L’électrolyte est une solution aqueuse de KOH à 6 à 8 moles/L. Les réactions suivantes se produisent :

A l’électrode positive :

NiOOH + H₂O + e = Ni(OH)₂ + OH^–avec E° = 0,49 V

A l’électrode négative :

Cd + 2OH^– = Cd(OH)₂ + 2e avec E° = – 0,809 V

Les batteries Ni-Cd portables (grand public) sont interdites dans l’Union européenne depuis la promulgation de la directive 2006/66/CE, avec quelques exemptions régulièrement réévaluées par la Commission européenne. Elles ne sont plus fabriquées dans l’Union européenne et sont exclusivement importées d’Asie. Depuis le 1^er janvier 2017, dans l’Union européenne, toute utilisation de batteries Ni-Cd dans les outils sans fil est interdite.
Cependant, les batteries Ni-Cd industrielles restent la solution préférée dans les applications de secours pour lesquelles leurs caractéristiques de fiabilité et de robustesse mécanique (résistance aux chocs), thermique (large plage de température d’utilisation) et électrique (forte résistance aux abus électriques : en cas de surcharge ou décharge profonde) sont indispensables. C’est à ce titre qu’elles sont la solution de référence pour le secours électrique dans les matériels de transport publics (aéronautique, ferroviaire), des équipements médicaux, certains matériels industriels sensibles ainsi que les matériels de réseau (ex : stations de base de réseaux télécom dans les zones mal desservies et à climat rigoureux), et ce malgré un prix bien supérieur à la technologie standard plomb/acide.
Enfin, les caractéristiques électrochimiques de ces batteries leur permettent de faire l’objet d’une maintenance préventive par un suivi de leur vieillissement, elles échappent ainsi au phénomène de mort subite, inacceptable dans des applications de secours.
Ces batteries font l’objet d’une obligation de collecte et de recyclage à la charge des producteurs au titre de la directive 2006/66/CE. Ainsi, une fraction importante des matériaux utilisés dans la fabrication de nouvelles batteries est issue de batteries Ni-Cd usagées collectées et recyclées.

Alliages à bas point de fusion, pour brasures de conducteurs électriques (Ag : 50 %, Cd : 18 %, Zn : 16 %, Cu : 15 %), pour fusibles (Bi : 50 %, Pb : 27 %, Sn : 13 %, Cd : 10 %, fond à 70°C).
Cadmiage : le cadmium est inaltérable à l’air et a un bon comportement en milieu marin. Le cadmiage est effectué par électrolyse. Utilisé, en particulier, pour protéger les rivets d’assemblage en aéronautique.
Les pigments à base de sulfure de cadmium, jaune avec CdS, rouge avec Cd(S,Se) ou orange par mélange des précédents ont été utilisés à grande échelle dans les matières plastiques (gilets de sauvetage, casques de chantiers), verres, céramiques. Le jaune des tournesols de Van Gogh est donné par le sulfure de cadmium.
La Communauté européenne a adopté une directive qui n’interdit pas l’emploi des pigments de cadmium, mais restreint leur utilisation aux cas pour lesquels ils ne peuvent être remplacés, en particulier dans des polymères.
Les pigments à base de sulfure de cadmium sont remplacés par des pigments à base de sulfure de cérium.
Les sels de cadmium, principalement sous forme de stéarates et laurates, ont été longtemps utilisés comme stabilisant du PVC. Ils ne sont plus utilisés, dans l’Union européenne à 15, depuis 2001 et 2007 pour l’UE à 27. La teneur en cadmium dans le PVC destiné à la construction doit être inférieure à 0,1 %, sa présence étant due à l’emploi de PVC recyclé.
Le cadmium a un fort pouvoir d’absorption des neutrons thermiques.
Des cellules photovoltaïques sont en tellurure de cadmium.

Toxicité et pollution

Toxicité, d’après les fiches de l’INERIS : les principaux risques d’intoxication par le cadmium sont actuellement liés aux expositions prolongées et à de faibles doses.
Les intoxications par le cadmium résultent d’une absorption par voies respiratoires ou digestives. L’absorption dépend de la solubilité des sels, par inhalation elle varie de 10 % pour le sulfure à 90-100 % pour le chlorure ; par voie digestive l’absorption est de 5 %. L’absorption par voie digestive de plus de 0,9 g ou par voie respiratoire de poussières à des concentrations supérieures à 200 mg/m³ peut entraîner des troubles graves. En France, la valeur limite d’exposition est fixée à 0,05 mg/m³, pour les fumées d’oxyde.
Transporté par l’hémoglobine, le cadmium se concentre préférentiellement, à 50-70 %, dans le foie et les reins, mais aussi dans le pancréas, la thyroïde, les testicules et les glandes salivaires. Dans les tissus, le cadmium se fixe sélectivement sur des protéines, les métallothionéines. La demi-vie du cadmium est de 20 à 30 ans dans le rein et de 30 jours dans le sang.
Dans le rein, la fixation du cadmium, entraîne des néphropathies irréversibles, une perte anormale de protéines par les urines (protéinurie), caractéristiques des insuffisances rénales.
Le cadmium se fixe également dans le squelette, par substitution du calcium de l’apatite, constituant minéral des os, donnant de l’ostéoporose avec des douleurs osseuses intenses observées lors de la maladie « d’itaï-itaï » survenue dans les années 50, au Japon, après consommation de riz contaminé.
L’intoxication chronique par le cadmium se traduit également par des cancers pulmonaires et prostatiques.

Sources de pollution : d’après les données du CITEPA, les émissions atmosphériques de cadmium ont été, en 2021, en France, de 2,6 tonnes, en diminution constante depuis 1990 où elles étaient de 21 t. L’origine des émissions est principalement dans la combustion de combustibles minéraux solides, de fioul lourd et de biomasse. La répartition est la suivante, en 2021 :

Industrie manufacturière et construction	44 %	Usage et activité des bâtiments	12 %
Transport	19 %	Agriculture	7 %
Industries de l’énergie	12 %	Déchets	6 %

Source : CITEPA

En France, en milieu urbain, la concentration atmosphérique en cadmium est comprise entre 1 et 10 ng/m³. Elle est comprise entre 0,1 et 0,5 ng/m³ en milieu rural. Dans l’Union européenne, les émissions par les volcans sont de 15 t/an avec une concentration de 30 µm/m³ près de l’Etna. La valeur limite proposée par l’OMS est de 5 ng/m³. En milieu professionnel, la VME est de 50 µg/m³. La consommation de tabac peut représenter jusqu’à 75 % de l’absorption alimentaire humaine quotidienne, 20 cigarettes apportant 2 µg.

En général, la concentration en cadmium des eaux douces est, en France, inférieure à 1 µg/L. La valeur limite pour les eaux de consommation est de 5 µg/L.

La principale origine du cadmium présent dans les organismes humains est l’alimentation et plus particulièrement, les poissons, crustacés, abats, légumes et céréales. Par exemple, les mollusques bivalves concentrent le cadmium d’un facteur 300 000. Le cadmium est présent dans les céréales et les légumes, son origine réside dans une présence naturelle dans les sols ainsi que dans les apports d’engrais phosphatés, l’apport de ces engrais étant de 2 à 6 g de Cd/ha/an. Le cadmium se concentre alors principalement dans les feuilles des plantes (salades, choux mais aussi tabac)… A noter que la tabagie est la source majoritaire d’absorption du cadmium chez les fumeurs.

Bibliographie

Le cadmium en « questions », Collectif pour l’étude du cadmium, 30 Av de Messine, 75008 Paris.
« Cadmium review« , Nordic Council of Ministers, janvier 2003.
« Final review of scientific information on cadmium« , UNEP, décembre 2010.
G. Lefebvre et D. Tavignot, « Fiche de criticité – Cadmium« , BRGM, COMES, octobre 2019.
CITEPA, 7 Cité du Paradis, 75010 Paris.
INERIS, Parc Technologique ALATA, BP 2, 60550 Verneuil-en-Halatte.
L’Actualité Chimique, janvier, février 1992.
International Cadmium Association (ICdA) 168, Av. de Tervuren, Box 4, B-1150 Bruxelles, Belgique.

Archives

Béryllium

Données physico-chimiques

Données atomiques

Numéro atomique	Masse atomique	Configuration électronique	Structure cristalline	Rayon métallique pour la coordinence 12
4	9,012 g.mol^-1	[He] 2s²	hexagonale de paramètres a = 0,2289 nm et c = 0,3583 nm	113 pm

Données physiques

Masse volumique	Dureté	Température de fusion	Température d’ébullition	Conductibilité électrique	Conductibilité thermique	Solubilité dans l’eau froide	Solubilité dans l’eau chaude
1,848 g.cm^-3	5,5	1 278°C	2 970°C	31,3.10⁶ S.m^-1	201 W.m^-1.K^-1	insoluble	peu soluble

Données chimiques

Électronégativité de Pauling	État d’oxydation	pK_a : Be_(aq)²⁺/BeOH_(aq)⁺	E° : Be²⁺ + 2e = Be_(s)	pK_s : Be(OH)₂
1,57	+2	6	-1,85 V	17,7

Données thermodynamiques

Béryllium cristallisé	Béryllium gazeux
Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 9,5 J.K^-1mol^-1 Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 9,6 kJ.mol^-1 Enthalpie molaire standard d’ébullition à la température d’ébullition : 294,5 kJ.mol^-1 Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 16,4 J.K^-1mol^-1	Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : 324 kJ.mol^-1 Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : 286,7 kJ.mol^-1 Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 136,2 J.K^-1mol^-1 Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 20,8 J.K^-1mol^-1

Données industrielles

Matières premières

La teneur en béryllium (Be) de l’écorce terrestre est de 2,8 ppm.

Deux minéraux de béryllium sont exploités industriellement, la bertrandite (Be₄Si₂O₇(OH)₂) aux États-Unis et le béryl (Be₃Al₂Si₆O₁₈), dans des pegmatites granitiques, dans les autres pays. Aux États-Unis, la teneur du minerai de bertrandite exploité est de 0,25 % de Be.

Jusqu’en 1969, début de l’exploitation du gisement de bertrandite des États-Unis par Materion, seuls les gisements de béryl étaient exploités.

Les gisements de béryl sont également exploités pour leurs cristaux d’émeraude, d’aigue-marine… L’émeraude est un béryl, c’est-à-dire un silicoaluminate de béryllium dans lequel une partie des ions Al³⁺ est substituée par des ions Cr³⁺ ou V³⁺.

Productions

Productions minières

Elle est estimée, en 2024, à 360 t de béryllium contenu.

en t de Be contenu
États-Unis	180	Ouganda	1
Brésil	80	Madagascar	1
Chine	77	Rwanda	1
Mozambique	24

Source : USGS

En 2022, la production mondiale de concentrés de béryl, contenant environ 4 % de Be, est estimée à 3 450 t dont 1 750 t en Chine, 1 000 t au Brésil et 629 t au Mozambique.

Réserves minières

Elles sont peu connues, sauf pour les États-Unis où elles sont évaluées à 19 000 t de Be contenu, en 2024.

Fabrication industrielle

Les minerais de béryl sont concentrés, ceux de bertrandite traités directement par hydrométallurgie.

Aux États-Unis, le minerai de bertrandite et les concentrés de béryl éventuellement importés sont lixiviés, à chaud, par de l’acide sulfurique. Au préalable, les concentrés de béryl sont fondus à 1650°C trempés dans l’eau et traités à l’acide sulfurique. Seulement 50 à 60 % du Be contenu passant en solution, un deuxième traitement thermique de la pulpe inattaquée vers 900-1000°C, permet d’augmenter le taux de récupération du béryllium à 90-95 %.
La solution de lixiviation contient de 0,4 à 0,7 g de Be/L. Les métaux contenus sont extrait par un solvant organique et ré-extrait par une solution de carbonate d’ammonium, vers 70°C. Après élimination des ions fer et aluminium par précipitation sous forme d’hydroxydes, à 85°C, et filtration, un chauffage à 95°C, entraîne la précipitation du béryllium sous forme de carbonate basique, BeCO₃,Be(OH)₂ qui par chauffage est décomposé en hydroxyde de béryllium Be(OH)₂, appelé glucine. L’oxyde de béryllium BeO, est obtenu par calcination de l’hydroxyde.
Le béryllium métallique, est préparé par électrolyse en sel fondu, en présence de chlorure de sodium, lithium ou potassium. Le béryllium obtenu titre 99,5 %. Sa purification est réalisée par anode soluble, dans un bain de chlorure fondu.

Principaux producteurs

Les principaux producteurs sont :

Materion, qui exploite le gisement de bertrandite des États-Unis. Le gisement, à ciel ouvert, est situé à Spor Mountain, près de Delta, dans le comté de Juab, dans l’Utah. En 2023, la production a été de 164,2 t de béryllium contenu. Les réserves prouvées et probables sont, fin 2023, de 8,56 millions de t contenant 0,246 % de Be. Le minerai est traité à Delta, dans l’Utah pour produire de l’hydroxyde de béryllium, lui même transformé en alliages de cuivre, en métal et oxyde, à Elmore, dans l’Ohio. A Elmore, la capacité de production de métal de haute pureté est de 73 t/an dont les 2/3 sont destinées au département de la Défense des États-Unis. Le béryllium de haute pureté est préparé plutôt à partir de béryl importé que de bertrandite produite localement car cette dernière renferme plus d’impuretés.
Ulba Metallurgical Plant (UMP), filiale de KazAtomProm, qui produit, au Kazakhstan, divers composés de béryllium, des alliages et du métal, à partir des stocks accumulés, en Russie, avant 1990. En 2016, la production est de 90 t de Be contenu dans les composés fabriqués.

En Chine la production serait pour environ la moitié à partir de minerais importés principalement du Kazakhstan. Les principaux producteurs chinois sont Hunan Shuikoushan Non Ferrous Metals Group dans la région autonome du Xinjiang et Fuyun Hengsheng Beryllium Industry dans la province du Guangdong.

Recyclage et stocks

Le recyclage est estimé de 20 à 25 % de la consommation.

Considéré, aux États-Unis comme un métal stratégique, en 2021, son stock est de 57 t de métal, 7 t de poudre et 1 t de concentré de béryl.

Situation française

Il n’y a plus de production minière. Une faible production de béryl a eu lieu au début du XX^ème siècle, dans les Monts d’Ambazac (87). La présence de béryllium, associé au lithium, est attestée dans quelques sites (voir le chapitre lithium).

Il n’y a plus de production métallurgique depuis 1976. Avant cette date, la société Péchiney avait développé, à Salindres (30) et La Praz (73), une filière complète de production de béryllium.

La mise en forme d’alliages de béryllium est réalisée, à Couëron (44) par le groupe japonais NGK Berylco.

Commerce extérieur : en 2024 pour le béryllium brut et la poudre.

Exportations : 700 kg à 97 % vers l’Allemagne.
Importations : 17 kg totalement d’Allemagne.

Utilisations

Consommations

La consommation mondiale, en 2014, était estimée à environ 300 t, dont, en 2024, 170 t aux États-Unis.

En 2011, la consommation européenne était de 30,2 t dont 22,2 t en Allemagne.

Secteurs d’utilisation

Les principaux secteurs utilisateurs, en valeur, de Be aux États-Unis, en 2024, sont les suivants :

Composants industriels	20 %	Infrastructures télécom	8 %
Défense, aérospatial	19 %	Appareils électroniques	6 %
Électronique automobile	11 %	Énergie	6 %

Source : USGS

Utilisations diverses

La principale utilisation, avec 75 % du total en 2017, est sous forme d’alliages de cuivre, renfermant de 0,15 à 2,6 % de Be. L’ajout de béryllium permet d’accroître spectaculairement la résistance mécanique du cuivre qui passe de 200 MPa à 1500 MPa pour un alliage à 2 % de Be. Ces alliages sont utilisés principalement dans des connections électroniques, les circuits intégrés et la fabrication de moules pour injection de matières plastiques. Les alliages Cu-Be sont préparés à partir d’un alliage-maître renfermant 4 % de Be. Après ajustement de la composition souhaitée, l’alliage en fusion est solidifié et maintenu vers 800°C. A cette température l’alliage est monophasé, avec dissolution du béryllium dans le cuivre, à 800°C la solubilité étant d’environ 2 %. Il est malléable et peut être mis en forme facilement. Une trempe permet de conserver un alliage malléable, avec une seule phase, mais avec une solution solide sursaturée car, à la température ambiante, la solubilité du Be dans le cuivre est très faible, inférieure à 0,25 %. Un durcissement structural est obtenu, par un chauffage de revenu, entre 300 et 400°C, qui permet d’accélérer l’obtention d’un état stable avec formation de deux phases, du cuivre renfermant très peu de béryllium et un précipité intermétallique du type CuBe.

Les autres utilisations sont les suivantes :

Les alliages avec l’aluminium sont employés dans l’aéronautique et le spatial du fait de la faible densité du béryllium et de la dureté des alliages formés. Ces alliages sont également obtenus par durcissement structural.
Les alliages avec le nickel sont employés dans des contacteurs thermo-sensibles utilisés, par exemple, dans le déclenchement des airbags.
Des alliages nickel-chrome ou nickel-cobalt contenant du béryllium sont employés dans des prothèses dentaires. Mais dans cette application la teneur en béryllium est actuellement limitée à 0,02 %.
Sa faible densité et son bon comportement au polissage le fait utiliser comme matériau de miroirs de télescopes spatiaux.
Dans le domaine spatial, il est utilisé comme matériau de tuyères de moteurs, de gyroscopes…
De faible numéro atomique, il absorbe peu le rayonnement X et pour cela est utilisé comme fenêtre de tubes de production de rayonnement X.
Il est utilisé comme réflecteur de neutrons dans les ogives nucléaires et ralentisseur de neutrons dans les centrales nucléaires.
Le béryllium est prévu comme matériau de couverture du plasma dans le réacteur ITER, en construction à Cadarache.
L’oxyde de béryllium, BeO, isolant électrique, possède une conductibilité thermique élevée, juste après celle du diamant. Il trouve des applications comme support de composants électroniques. Ses propriétés réfractaires le font également utiliser comme matériau de boucliers de rentrée dans l’atmosphère de missiles. En 2017, il représente, dans le monde, 5 % de la consommation de béryllium.

Toxicité

Le béryllium est un métal très toxique et cancérigène. Des teneurs dans l’atmosphère supérieures à 100 µg/m³ peuvent causer des pneumopathies graves, une exposition chronique donnant une maladie professionnelle, la bérylliose. La valeur limite d’exposition est de 2 µg/m³.

Bibliographie

P. Christmann , L. Corbineau , J.F. Labbé et J. Monthel, avec la collaboration extérieure de la Compagnie Européenne d’Intelligence Stratégique (CEIS) (2011) – Panorama mondial 2010 du marché du béryllium. BRGM/RP – 60203 – FR, 60 p., 15 fig., 7 tabl.
Le béryllium (Be) – éléments de criticité, BRGM, septembre 2016.
BeST (Beryllium Science and Technology Association), rue Belliard 40, 1040 Bruxelles, Belgique.
M.A. Boland, « Beryllium – Important for national defense« , Fact sheet, 2012-3056, USGS, mai 2012.
C. Gayot, A. Renier, « Le cuivre béryllium : un alliage indispensable au quotidien« , Traitement & Matériaux, 454, novembre 2018.

Archives

Argent

Données physico-chimiques

Données atomiques

Numéro atomique	Masse atomique	Configuration électronique	Structure cristalline	Rayon métallique pour la coordinence 12
47	107,87 g.mol^-1	[Kr] 4d⁹ 5s²	cubique à faces centrées de paramètre a = 0,4086 nm	144,5 pm

Données physiques

Masse volumique	Dureté	Température de fusion	Température d’ébullition	Conductibilité électrique	Conductibilité thermique	Solubilité dans l’eau
10,5 g.cm^-3	2,5	961,93°C	2 212°C	63.10⁶ S.m^-1	429 W.m^-1.K^-1	insoluble

Données chimiques

Électronégativité de Pauling	pK_a : AgOH/AgO^–	pK_a : Ag_(aq)⁺ /AgOH
1,93	12,1	11,7

Potentiels standards :

Ag⁺ + e = Ag_(s)	E° = 0,80 V
Ag²⁺ + e = Ag⁺	E° = 2,00 V
Ag₂O_3(s) + H₂O + 2e = 2AgO_(s) + 2OH^–	E° = 0,74 V
Ag₂O_(s) + 2H⁺ + 2e = 2Ag_(s) + H₂O	E° = 1,17 V
Ag₂O_(s) + H₂O + 2e = 2Ag_(s) + 2OH^–	E° = 0,34 V
Ag₂O_3(s)+ 2H⁺ + 2e = 2AgO_(s) + H₂O	E° = 1,71 V
Ag₂O_3(s)+ 6H⁺ + 4e = 2Ag⁺ + 3H₂O	E° = 1,76 V
2AgO_(s) + 2H⁺ + 2e = Ag₂O_(s) + H₂O	E° = 1,40 V
2AgO_(s) + H₂O + 2e = Ag₂O_(s) + 2OH^–	E° = 0,60 V

Produits de solubilité :

AgCN	pKs = 15,9
AgSCN	pKs = 12
Ag₂CO₃	pKs = 11,1
Ag₂S	pKs = 49,2
Ag₂SO₄	pKs = 4,8
Ag₃PO₄	pKs = 16
AgCl	pKs = 9,7
AgBr	pKs = 12,3
AgI	pKs = 16,1
AgIO₃	pKs = 7,5
Ag₂CrO₄	pKs = 11,9

Données thermodynamiques

Argent cristallisé :

Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 42,55 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 25,4 J.K^-1mol^-1
Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 11,3 kJ.mol^-1
Enthalpie molaire standard d’ébullition à la température d’ébullition : 254,1 kJ.mol^-1

Argent gazeux :

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : 284,9 kJ.mol^-1
Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : 245,8 kJ.mol^-1
Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 172,9 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 20,8 J.K^-1mol^-1

Données industrielles

Matières premières

La teneur moyenne de l’écorce terrestre est de 0,075 ppm ou g/t.

Les teneurs des minerais exploités varient, en général, de quelques dizaines à quelques centaines de g/t. Dans ses minerais, l’argent est souvent associé, dans des sulfures, au cuivre, au plomb, au zinc ainsi que parfois au bismuth et à l’antimoine. Il accompagne toujours l’or dans ses gisements.

En 2023, 30,8 % de la production minière mondiale d’argent provient de mines de plomb-zinc, 26,7 % de mines de cuivre et 13,7 % de mines d’or. 28,3 % seulement de la production provient de mines extrayant principalement l’argent.

Par exemple, en 2022, Codelco (Chili), premier producteur mondial de cuivre, avec 1,553 million de t, a produit également comme co-produit de l’exploitation du cuivre, 20 498 t de molybdène, 671 t d’argent et 2,2 t d’or.

Productions minières

Production minière d’argent

En tonnes d'argent contenu, en 2023, sur un total mondial de 25 830 t. Source : The Silver Institute

Les valeurs données traditionnellement en millions d’onces troy ont été converties en tonnes avec 1 once troy = 31,103477 g.

en tonnes d’argent contenu, sur un total mondial de 25 830 t
Mexique	6 290	Pologne	1 323
Chine	3 399	Russie	1 236
Pérou	3 331	Australie	1 071
Chili	1 617	États-Unis	996
Bolivie	1 326	Argentine	808

Source : The Silver Institute

Au total, jusqu’en 2020, il a été extrait du sol, dans le monde, 1,68 million de t d’argent dont 62 % depuis 1940.

Principales mines d’argent exploitées : d’après leur production de 2023.

en tonnes d’argent contenu
KGHM (Pologne)	1 278	San Juliàn (Mexique)	417
Sindesar Khurd (Inde)	591	Fresnillo (Mexique)	398
Peñasquito (Mexique)	560	Cannington (Australie)	386
Juanicipio (Mexique)	523	Saucito (Mexique)	376
Dukat (Russie)	463	Antamina (Pérou)	361

Sources : The Silver Institute et rapport des sociétés

KGHM exploite 3 mines souterraines dans le sud-ouest de la Pologne, à Lubin, Polkowice-Sieroszowice et Rudna.
La mine souterraine de Sindesar Khurd, au Rajasthan, en Inde, est exploitée par Hindustan Zinc, groupe détenu à 64,9 % par Vedanta et 29,5 % par l’État indien. En 2022-23, l’extraction de 5,2 millions de t de minerai a donné 171 000 t de zinc, 101 000 t de plomb et 591 t d’argent. Les réserves sont de 43,4 millions de t renfermant 3,0 % de Zn, 2,0 % de Pb et 100 g/t de Ag.
La mine de Peñasquito, dans l’État de Zacatecas, au Mexique, est exploitée, à ciel ouvert, par Newmont. La mine est constituée de deux excavations Peñasco et Chili Colorado. Elle a été acquise, début 2019, auprès de Goldcorp. C’est une mine d’or qui a produit, en 2023, 4 t d’or, 560 t d’argent, 104 300 t de zinc et 51 300 t de plomb. Fin 2023, les réserves prouvées et probables sont de 291 millions de t renfermant 0,77 % de Zn, 0,33 % de Pb, 33 g/t de Ag et 0,53 g/t de Au.
La mine souterraine de Juanicipio, dans l’État de Zacatecas au Mexique a débuté sa production commerciale en 2023. Elle est exploitée par une joint venture détenue à 56 % par Fresnillo et 44 % par MAG Silver. Elle est située à 14 km de la mine de Fresnillo. En 2023, la production est de 20 412 t de Zn, 12 700 t de Pb, 523 t de Ag et 1,14 t de Au et les réserves de 15,4 millions de t de minerai renfermant 4,80 % de Zn, 2,64 % de Pb, 248 g/t de Ag et 1,58 g/t de Au.
La mine souterraine de Dukat, exploitée par Polymetal, est située dans la région de Magadan, en Sibérie orientale. Son exploitation a débuté en 2000 et devrait durer jusqu’en 2028. 2,523 millions de t de minerai ont été extraites en 2022 avec une teneur de 301 g/t de Ag. La production a été de 569 t d’argent et 1,960 t d’or. Les réserves prouvées et probables sont de 6,7 millions de t de minerai renfermant 185 g/t de Ag et 0,3 g/t d’or.
La mine souterraine de San Juliàn, dans l’État de Chihuahua, au Mexique, est exploitée par Fresnillo, avec 14 410 t de Zn, 6 843 t de Pb, 242 t de Ag, 108 kg de Au et des réserves de 2,2 millions de t de minerai renfermant 1,09 % de Zn, 0,50 % de Pb, 157 g/t de Ag, 0,11 g/t de Au.
La mine souterraine de Fresnillo, exploitée par le groupe mexicain Fresnillo, a produit, en 2023, 45 386 t de Zn, 21 373 t de Pb, 397 t de Ag, 1,15 t de Au avec des réserves prouvées et probables de 12,1 millions de t renfermant 3,11 % de Zn, 1,48 % de Pb, 253 g/t de Ag, 0,70 g/t de Au. L’exploitation de cette mine se poursuit depuis 1554.
La mine souterraine, à 650 m de profondeur, de Cannington, dans le Queensland, en Australie, est exploitée par South32. Le gisement, découvert en 1990, a commencé à produire des concentrés de plomb et de zinc en 1997. Au 30 juin 2023, les réserves prouvées et probables sont de 15 millions de t de minerai contenant 5,33 % de Pb, 3,02 % de Zn et 183 g/t de Ag. Le minerai, avec, en 2022-23, 2,156 millions de t traitées sur place par flottation, donne des concentrés transportés par route sur 187 km puis par voie ferrée sur 750 km jusqu’au port de Townville à l’aide de convois de 45 wagons transportant 3 000 t. Les concentrés de plomb contiennent 3 kg de Ag par tonne de concentré, ceux de zinc, 250 g/t. En 2022-23, dans les concentrés miniers, la production est de 101 700 t de Pb, 59 200 t de zinc, 348 t d’argent.
La mine souterraine de Saucito, dans l’État de Zacatecas, au Mexique, exploitée par le groupe mexicain Fresnillo, a produit 32 991 t de Zn, 19 535 t de Pb, 376 t de Ag, 2,26 t de Au avec des réserves de 10,1 millions de t de minerai renfermant 2,04 % de Zn, 1,30 % de Pb, 343 g/t de Ag, 1,27 g/t de Au.
La mine de zinc d’Antamina, au Pérou, est détenue par Glencore à 33,75 %, BHP-Billiton à 33,75 %, Teck à 22,5 % et Mitsubishi Corporation à 10 %. Elle est située dans la cordillère des Andes entre 4 200 et 4 700 m d’altitude, dans la province de Huari. Le minerai, extrait à ciel ouvert, est concentré puis mis en suspension dans l’eau et envoyé à l’aide d’un minéralduc de 302 km de longueur jusqu’au port de Punta Lobitos situé près de Port Huarmey afin d’être exporté. Le minéralduc de 21 à 25 cm de diamètre est enfoui à 1 m de profondeur. Le trajet dure environ 50 h, avec une capacité de 2,5 millions de t/an. Les réserves prouvées et probables sont, fin 2023, de 226 millions de t avec 0,66 % de Zn, 0,94 % de Cu, 0,02 % de Mo et 11 g/t de Ag, ainsi que du plomb et du bismuth. En 2023, la production a été de 464 000 t de Zn, 421 900 t de Cu, 360,6 t d’argent et, en 2021, 7 407 t de plomb, 2 234 t de molybdène. La production a débuté en 2001 et devrait se poursuivre jusqu’en 2026.
La mine de Greens Creek, en Alaska, est exploitée par Hecla Mining. En 2023, la production est de 51 496 t de zinc, 19 578 t de plomb, 303 t d’argent, 1,9 t d’or avec des réserves prouvées et probables de 10,02 millions de t de minerai renfermant 6,6 % de Zn, 2,5 % de Pb, 327 g/t de Ag et 2,8 g/t de Au.

Commerce international de minerais et de leurs concentrés : en 2023.

Principaux pays exportateurs : sur un total de 658 585 t.

en tonnes
Pérou	417 515	Mongolie	13 434
Cuba	66 834	Corée du Sud	11 089
Russie	48 119	Vietnam	7 346
Malaisie	38 015	Maroc	6 939
Bolivie	14 755	Honduras	6 741

Source : ITC

Les exportations du Pérou sont destinées à 95 % à la Chine, à 3 % à la Corée du Sud.

Principaux pays importateurs : sur un total de 1,731 million de t.

en milliers de t
Chine	1 599 533	Belgique	10 604
Corée du Sud	54 931	Japon	9 076
Pérou	16 370	Bulgarie	8 394
Namibie	11 935	Allemagne	5 778

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 43 % du Pérou, 20 % du Mexique, 9 % de Bolivie, 6 % d’Espagne.

Principaux producteurs : en 2023.

en tonnes d’argent contenu
Fresnillo Plc (Mexique)	1 663	Codelco (Chili)	596
KGHM Polska Miedz (Pologne)	1 428	Industrias Peñoles (Mexique)	589
Hindustan Zinc (Inde)	739	Southern Copper (Mexique)	573
Pan American Silver (Canada)	636	Newmont (États-Unis)	560
Glencore (Suisse)	622	Polymetal (Russie)	550

Source : The Silver Institute

Fresnillo PLC, contrôlée par le groupe Peñoles, exploite, au Mexique, des mines d’argent (Fresnillo, Saucito et San Juliàn, voir ci-dessus) et d’or (Ciénega, Herradura et Noche Buena). En 2023, la mine souterraine d’or de Ciénega a produit 3 550 t de Zn, 2 881 t de Pb, 135 t de Ag, 1,12 t de Au. Celles, à ciel ouvert, de Herradura, 19,0 t d’argent et 11,05 t d’or et de Noche Buena, 0,311 t d’argent et 1,3 t d’or. Les coproductions ont été, en 2023, de 107 705 t de zinc, 57 833 t de plomb et 19,0 t d’or.
KGHM exploite 3 mines souterraines dans le sud-ouest de la Pologne, à Lubin, Polkowice-Sieroszowice et Rudna. En 2023, a extrait 32,1 millions de t de minerai contenant 1,46 % de Cu et 50,4 g/t de Ag et produit de 592 400 t de cuivre (dont 386 000 t contenues dans le minerai extrait), 29 100 t de plomb, 1 403 d’argent, 3,452 t d’or, platine et palladium et en 2016, 81,7 t de sélénium et 8,9 t de rhénium. Le gisement, découvert en 1957, est situé entre 600 et 1380 m de profondeur et occupe une surface de 550 km². La production a commencé en 1968. Fin 2014, les réserves prouvées et probables étaient pour Lubin de 339 millions de t de minerai renfermant 0,95 % de Cu et 40 g/t de Ag, pour Polkowice-Sieroszowice de 431 millions de t de minerai renfermant 1,83 % de Cu et 45 g/t de Ag et pour Rudna de 378 millions de t de minerai renfermant 1,68 % de Cu et 51 g/t de Ag. KGHM exploite également des mines au Canada, aux États-Unis et au Chili avec, en 2023, une production de 118 500 t de cuivre, 2 858 t de molybdène, 400 t de nickel, 25 t d’argent, 3,123 t d’or, platine et palladium.
Glencore (Suisse), coproduit de l’argent dans de nombreux pays.
- Dans des mines de cuivre :
  - au Chili, à Collahuasi détenue à 44 %, avec, en 2023, 125 t de Ag,
  - au Pérou à Antamina détenue à 33,75 % avec, en 2023, 122 t de Ag et Antapaccay avec, en 2023, 39 t de Ag,
  - en Australie, à Cobar, avec 5,6 t d’argent contenu dans des concentrés.
- Dans des mines de zinc :
  - au Kazakhstan, par sa filiale Kazzink détenue à 69,7 %, avec 84,8 t de métal,
  - en Australie, à Mount Isa et Mac Arthur River avec 159 t contenues dans des concentrés,
  - au Canada, à Kidd, avec 42,9 t contenues dans des concentrés,
- Dans des mines de nickel, au Canada, à Sudbury et Raglan, avec 6,9 t de métal.
Pan American Silver, société canadienne, exploite des mines d’argent et d’or. En février 2019, a acquis les mines d’or de Tahoe Resources (Shahuindo, La Arena, Timmins et Bell Creek).
- Mines d’argent :
  - la mine souterraine de Colorada, dans l’État de Zacatecas, au Mexique, a produit, en 2023, 294 t de Ag, 0,71 t de Au, 7 370 t de Zn, 4 220 t de Pb et 80 t de Cu. Les réserves prouvées et probables sont de 9,2 millions de t renfermant 294 g/t de Ag, 0,20 g/t de Au, 2,18 % de Zn et 1,25 % de Pb,
  - la mine souterraine et à ciel ouvert de Dolores, dans l’État de Chihuahua, au Mexique, a produit 68 t de Ag et 3,3 t de Au avec des réserves prouvées et probables de 7,6 millions de t renfermant 18 g/t de Ag et 0,53 g/t de Au,
  - la mine souterraine de Huaron, dans la province de Pasco, au Pérou, a produit 112 t de Ag, 0,034 t de Au, 18 490 t de Zn, 12 640 t de Pb et 4 360 t de Cu. Les réserves prouvées et probables sont de 9,3 millions de t renfermant 172 g/t de Ag, 3,11 % de Zn, 1,74 % de Pb et 0,45 % de Cu,
  - la mine souterraine de San Vicente, en Bolivie, détenue à 95 %, a produit 93 t de Ag, 0,003 t de Au, 9 700 t de Zn, 1 020 t de Pb et 600 t de Cu. Les réserves prouvées et probables sont de 1,4 million de t renfermant 300 g/t de Ag, 3,5 % de Zn, 0,27 % de Pb et 0,3 % de Cu,
  - la mine souterraine de Manantial Espejo, en Argentine, a produit, en 2023, 5,9 t de Ag et 0,053 t de Au avant sa fermeture.
- Mines d’or : les mines de Cerro Moro, El Peñon et Minera Florida ont été acquises en mars 2023.
  - la mine à ciel ouvert de Shahuindo, au Pérou, a produit 8,6 t de Ag et 4,4 t d’or. Les réserves prouvées et probables sont de 92,4 millions de t renfermant 7 g/t de Ag et 0,47 g/t de Au,
  - la mine à ciel ouvert de La Arena, au Pérou, a produit 1,5 t de Ag et 3,0 t de Au. Les réserves prouvées et probables sont de 32,6 millions de t renfermant 0,33 g/t de Au,
  - la mine de Timmins, au Canada, dans l’Ontario, a produit 0,5 t de Ag et 4,1 t de Au. Les réserves prouvées et probables sont de 9,7 millions de t renfermant 2,9 g/t de Au.
  - La mine de Cerro Moro, en Argentine, a produit 110 t de Ag et 2,6 t d’or avec des réserves prouvées et probables de 1,2 million de t renfermant 270 g/t de Ag et 7 g/t de Au.
  - La mine de El Peñon, au Chili, a produit 90,4 t de Ag et 3 t d’or avec des réserves prouvées et probables de 6,1 millions de t renfermant 158 g/t de Ag et 4,38 g/t de Au.
  - La mine Minera Florida, au Chili, a produit 8,8 t de Ag et 2,3 t d’or avec des réserves prouvées et probables de 2,9 millions de t renfermant 22 g/t de Ag et 3,27 g/t de Au.

Réserves minières d’argent

En milliers de t d'argent contenu, en 2024, sur un total mondial de 640 000 t. Source : USGS

en milliers de t de Ag contenu, sur un total mondial de 640 000 t
Pérou	140	Mexique	37
Australie	94	Chili	26
Russie	92	États-Unis	23
Chine	70	Bolivie	22
Pologne	61	Inde	8

Source : USGS

Métallurgie

L’extraction de l’argent contenu dans les minerais dépend du type de minerai exploité.

Dans le cas de l’argent contenu dans des minerais de Pb-Zn, l’argent se retrouve dans les concentrés de plomb et de zinc et est récupéré lors des opérations métallurgiques de traitement de ces concentrés. Il en est de même pour l’argent contenu dans des minerais sulfurés de cuivre.

Lors des opérations de purification du plomb, à l’état liquide, l’ajout de zinc (procédé Parkes) se traduit par une dissolution préférentielle de l’argent, du cuivre et de l’or dans le zinc avec, en particulier, formation de l’alliage Ag₂Zn₃ solide qui est récupéré à la surface du bain liquide. Le zinc est ensuite éliminé par chauffage sous vide puis recyclé. Les diverses impuretés sont oxydées à chaud à l’air et ainsi éliminées. Il reste un alliage Ag-Au (doré) qui est traité par électrolyse à anode soluble. Le doré est placé à l’anode, la cathode est en acier inoxydable ou en argent, l’électrolyte est une solution aqueuse de nitrate d’argent et de cuivre en présence d’acide nitrique. Les cristaux d’argent se déposent sur la cathode d’où ils sont récupérés périodiquement, lavés puis fondus et enfin l’argent est coulé en lingots. Les impuretés contenues (Au, Pd, Pt…) restent insolubles et forment des boues anodiques qui sont traitées pour récupérer les métaux contenus.
Lors du traitement hydrométallurgique du zinc, l’argent reste insoluble, avec le plomb, lors de l’opération de lixiviation dans l’acide sulfurique. Ces résidus insolubles sont ensuite traités selon les techniques de la métallurgie du plomb (voir ci-dessus).
L’argent contenu dans les minerais de cuivre se retrouve, lors des opérations métallurgiques, dans le blister qui est ensuite purifié selon le procédé à anode soluble. L’argent et l’or, insolubles, se retrouvent dans les boues anodiques qui après purification donnent par fusion un doré qui est traité par électrolyse (voir ci-dessus).
Dans le cas de l’argent contenu dans des minerais d’or, l’argent est extrait, avec l’or, par cyanuration (voir le chapitre or). Ensuite, au contraire des minerais pauvres en argent pour lesquels l’or est récupéré par adsorption sur du charbon actif, l’argent s’adsorbant mal, la solution de lixiviation est traitée par cémentation à l’aide de poudre de zinc (procédé Merrill-Crowe). L’argent et l’or se retrouvent sur les particules de zinc et le cément ainsi obtenu est traité par un mélange d’acide chlorhydrique et de peroxyde d’hydrogène. L’or et le zinc passent en solution et l’argent, précipitant sous forme de AgCl, est récupéré.

Recyclage, stocks et commerce international

Production d’argent recyclé

En tonnes, en 2023, sur un total mondial de 5 556 t. Source : The Silver Institute

en tonnes, sur un total mondial de 5 556 t
États-Unis	1 241	Japon	269
Chine	1 221	Italie	143
Inde	529	Royaume Uni	127
Allemagne	321	Corée du Sud, en 2019	137
Russie	316	France	98

Source : The Silver Institute

Le recyclage représente, en 2023, 17,7 % de l’approvisionnement mondial.

En 2023, l’argent recyclé provient à 55,7 % du secteur industriel, 19,3 % de bijoux, 13,3 % de l’argenterie, 9,6 % de la photographie, 2,1 % de monnaies.

Recyclage en photographie :

Les films et papiers émulsionnés vierges contiennent de 0,5 à 3,5 % de Ag, après exposition et développement : de 2 à 15 g/kg de film. Un fixateur usé contient de 4 à 7 g d’Ag/L.
Lors du développement, l’argent se répartit, pour de la photographie noir et blanc, moitié-moitié entre le film et le fixateur. Dans le cas de la couleur, l’argent passe à 99 % dans le fixateur.

Récupération de l’argent :

Des films et papiers : par brûlage ou par lavage des supports en polyester à l’aide d’une solution bouillante de soude dans l’éthanol. 95 % de l’argent contenu est ainsi récupéré.
Du fixateur : par électrolyse, en continu, au cours de la fixation. Ag se dépose à la cathode. En radiographie, la récupération est de l’ordre de 2,5 g par m² d’émulsion fixée soit pour 100 clichés/jour, 7 kg d’Ag par an. Parallèlement à la récupération de l’argent, de 50 à 80 % du fixateur est régénéré.

Stocks :

Fin 2018, les stocks gouvernementaux sont estimés à 2 771 t. Par exemple, en 2021, aux États-Unis, le stock gouvernemental est de 498 t, celui des industries de 60 t et celui du COMEX, bourse d’échange de New York, de 11 064 t.

L’argent stocké par les particuliers, en Inde, est de 60 000 à 160 000 t. Dans ce pays, il est traditionnel d’offrir, en cadeau de mariage, de l’argent.

Commerce international de l’argent brut : en 2023.

Principaux pays exportateurs, sur un total de 40 663 t, en 2022 :

en tonnes
Hong Kong	6 345	Allemagne	2 734
Japon	6 065	Suisse	2 089
Chine	4 113	Pologne	1 963
Royaume Uni	3 818	États-Unis	1 731
Corée du Sud	2 951	Canada	1 652

Source : ITC

Les exportations de Hong Kong sont destinées à 32 % au Royaume Uni, 18 % à l’Inde, 11 % à Taipei chinois, 10 % aux États-Unis.

Principaux pays importateurs :

en tonnes
États-Unis	7 786	Canada	3 036
Royaume Uni	4 905	Japon	1 781
Hong Kong	3 974	Allemagne	1 734
inde	3 625	Turquie	1 556
Chine	3 347	Suisse	1 499

Source ITC

Les importations des États-Unis proviennent à 41 % du Mexique, 17 % du Canada, 8 % de Corée du Sud.

Situation française

Production : la production minière est nulle depuis l’arrêt de l’exploitation des mines d’or du Bourneix (87) en 2002 et de Salsigne (11) en 2004.
Le recyclage a porté sur 99 t, en 2023.

Commerce extérieur : en 2023.
Minerai :

Exportations : 6 kg vers le Royaume Uni à 33 %, l’Australie à 33 %, la Corée du Sud à 17 %.
Importations : 3,4 t d’Allemagne à 58 , du Royaume Uni à 41 %

Argent colloïdal :

Exportations : 14 t vers la Pologne à 70 %, le Mexique à 15 %, l’Allemagne à 8 %.
Importations : 24 t d’Allemagne à 55 %, des États-Unis à 42 %, d’Espagne à 3 %.

Nitrate d’argent :

Exportations : 205 t vers l’Inde à 52 %, l’Indonésie à 15 %, l’Arabie Saoudite à 11 %.
Importations : 83 t du Royaume Uni à 18 %, d’Allemagne à 14 %, de Belgique à 13 %.

Argent en poudre :

Exportations : 119 t vers la Corée du Sud à 39 %, les États-Unis à 19 %, le Royaume Uni à 18 %, le Mexique à 13 %.
Importations : 123 t des États-Unis à 43 %, de Suisse à 35 %, de République tchèque à 9 %.

Argent brut, hors poudre :

Exportations : 50 t vers l’Italie à 52 %, l’Allemagne à 22 %, la Suisse à 10 %, l’Algérie à 5 %.
Importations : 272 t d’Allemagne à 48 %, de Suisse à 25 %, d’Italie à 18 %, de Belgique à 4 %.

Utilisations

Consommations : en 2023, dans le monde : 37 169 t, dont dans l’Union européenne, en 2018 : 4 004 t.

Secteurs d’utilisation de l’argent

En 2023, dans le monde. Source : The Silver Institute

	Monde 2023	France 2018		Monde 2023	France 2018
Industrie	54,8 %	49,8 %	Investissements physiques	20,2 %	40,3 %
Bijouterie	17,0 %	10,5 %	Argenterie	4,6 %	0,7 %

Source : The Silver Institute

La consommation industrielle mondiale concerne à 68,0 %, l’électricité et l’électronique, dont à 29,6 % le photovoltaïque, à 7,7 % la brasure, à 4,1 % la photographie. En France, la part des industries électriques et électroniques est de 76,1 %, celle de la brasure de 7,3 %.
Par exemple, l’industrie automobile a consommé, en 2018, 1 611 t.

Contacts électriques : l’argent utilisé dans ce domaine est le plus souvent mélangé à de l’oxyde de cadmium CdO ou, de plus en plus, à de l’oxyde d’étain SnO₂ afin d’absorber l’énergie de l’arc électrique et diminuer les forces de soudure des contacts. Le mélange est préparé soit par oxydation interne (par diffusion de O₂) dans un alliage Ag-Cd, soit par métallurgie des poudres, soit par réduction et coprécipitation à partir d’une solution.
Les écrans plasma de plus de 42 pouces contiennent plus de 30 g d’argent.
Photovoltaïque : plus de 90 % des cellules photovoltaïques renferment de l’argent sous forme d’une couche mince permettant d’extraire le courant de la cellule. La consommation mondiale dans ce secteur a été, en 2023, de 6 019 t, représentant 15 % du coût de revient des panneaux photovoltaïques.
Catalyseur, sous forme d’oxyde d’argent, pour la production d’oxyde d’éthylène et de formaldéhyde. La consommation mondiale destinée à la production d’oxyde d’éthylène est, en 2018, de 169 t, avec un total de 5 048 t immobilisées dans les unités de production d’oxyde d’éthylène. En 2018, les États-Unis ont consommé pour la production d’oxyde d’éthylène 102 t d’argent, la Chine, 36 t, le Mexique 10 t, l’Arabie Saoudite, 9 t…
Photographie et radiographie : une once d’argent (31,1035 g) permet de réaliser 5 000 photographies couleur d’un format standard. Toutefois, face à la concurrence de la photographie numérique, la consommation dans ce secteur est en diminution constante (27 % des utilisations en 1995). Le maximum de consommation dans ce secteur a été atteint en 2000 avec 4,5 milliards de films et 1,76 milliard de m² de papier. En 2003, dans le monde, les ventes d’appareils numériques (hors téléphones portables) ont dépassé celles des appareils traditionnels, argentiques (hors appareils jetables). En 2023, la consommation dans ce secteur a été de 840 t.

Utilisations diverses :

Bactéricide et algicide, l’argent est employé dans la purification de l’eau. Son action bactéricide est telle que les solutions contenant des ions Ag⁺ ne doivent pas être rejetées dans les circuits d’eaux usées car leur présence empêche le fonctionnement des stations d’épuration. On assiste au développement de l’utilisation de pansements imprégnés aux sels d’argent.
Batteries à l’oxyde d’argent.
Élaboration de miroirs : bien que des miroirs soient fabriqués par dépôt sous vide en phase vapeur de divers métaux (Al…), le principe de leur fabrication repose toujours sur le procédé traditionnel utilisé depuis la moitié du XIX^ème siècle. En solution aqueuse de nitrate d’argent, les ions Ag⁺, complexés par l’ammoniac, sont réduits par du formaldéhyde, de l’hydrazine, du glucose ou du tartrate double de sodium et de potassium (sel de Rochelle). Le procédé a été amélioré en pulvérisant sur la surface du miroir une solution de chlorure d’étain qui après rinçage et séchage laisse, adsorbés, à la surface du verre des ions Sn²⁺ qui ont pour fonction d’initier la réduction des ions Ag⁺ en de nombreux points afin de créer un grand nombre de germes de cristallisation de l’argent qui ainsi pourra former une couche continue exempte de défauts. Enfin une fine couche de cuivre est déposée selon le même procédé de réduction d’une solution de sel de cuivre. Le cuivre joue le rôle d’anode sacrificielle afin de protéger l’argent de la corrosion.
Amalgames dentaires : ils sont obtenus par trituration (mélange) à froid d’une poudre (par exemple : Ag : 70 %, Sn : 25 %, Cu : 4 %, Zn : 1 %) avec du mercure (voir le chapitre mercure).
En Inde, l’argent est considéré comme étant aphrodisiaque et bon pour la santé. Il est souvent incorporé sous forme de fines feuilles d’argent dans des sandwichs et bonbons ou le tabac. En moyenne, la consommation, dans ce secteur, est de 30 mg d’Ag/indien/an.

Bibliographie

Pierre Blazy et Yves Jehanne, Recyclage des métaux précieux, Techniques de l’Ingénieur, 2002.
Jean-Louis Vignes et Yves Jehanne, L’hydrométallurgie, BUP n°857 (1), vol. 97 (2003) 1290.
Pierre Blazy et El-Aïd Jdid, Techniques de l’Ingénieur, 2006.
World Silver Survey, The Silver Institute, 1400 I. Street, NW Ste 550, Washington, D.C., 20005, États-Unis.
W.C. Butterman, H.E. Hilliard, Silver, Mineral commodity profiles, USGS, 2004.

Archives

Antimoine

Données physico-chimiques

Données atomiques

Numéro atomique	Masse atomique	Configuration électronique	Structure cristalline	Rayon métallique (coordinence 12)
51	121,76 g.mol^-1	[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p³	rhomboédrique de paramètres a = 0,4308 nm et c = 1,1247 nm	159,0 pm

Données physiques

Masse volumique	Dureté	Température de fusion	Température d’ébullition	Conductibilité électrique	Conductibilité thermique	Solubilité dans l’eau
6,684 g.cm^-3	3	630,74°C	1 750°C	2,88.10⁶ S.m^-1	24,3 W.m^-1.K^-1	insoluble

Données chimiques

Électronégativité de Pauling	pK_a : HSbO₂/Sb(OH)₄^–	pK_s : SbO(OH)
1,93	11	17,1

Potentiels standards :

Sb₂O_5(s) + 6H⁺ + 4e = 2SbO⁺ + 3H₂O	E° = 0,58 V
Sb₂O₅_(s) + 4H⁺ + 4e = Sb₂O₃_(s) + 2H₂O	E° = 0,69 V
SbO₃^– + H₂O + 2e = SbO₂^– + 2OH^–	E° = -0,59 V
Sb₂O₄_(s)+ 4H⁺ + 2e = 2SbO⁺ + 2H₂O	E° = 0,68 V
Sb₂O₃_(s)+ 6H⁺ + 6e = 2Sb_(s) + 3H₂O	E° = 0,15 V
SbO⁺ + 2H⁺ + 3e = Sb_(s)+ H₂O	E° = 0,21 V
SbO₂^– + 2H₂O + 3e = Sb_(s) + 4OH^–	E° = -0,67 V

Données thermodynamiques

Antimoine cristallisé :

Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 45,7 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 25,2 J.K^-1mol^-1
Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 20,1 kJ.mol^-1
Enthalpie molaire standard d’ébullition à la température d’ébullition : 82 kJ.mol^-1

Antimoine gazeux :

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : 262,4 kJ.mol^-1
Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : 222,3 kJ.mol^-1
Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 180,2 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 20,8 J.K^-1mol^-1

Données industrielles

Matières premières

La teneur moyenne de l’écorce terrestre est de 0,2 ppm d’antimoine.

L’antimoine, Sb, sous forme sulfurée, Sb₂S₃ ou Pb₂Sb₂S₅, est présent dans les gisements de minerais sulfurés de plomb, de cuivre, d’argent. C’est souvent un co-produit de la métallurgie de ces métaux.

Minerais : les principaux sont sulfurés, sous forme de stibine Sb₂S₃, de jamesonite Pb₂Sb₂S₅, de tétraédrite Cu₁₂Sb₄S₁₃. Des minerais oxydés, valentinite et senarmontite (Sb₂O₃) sont également exploités. Les minerais sulfurés exploités en Chine ont une teneur d’environ 2,7 % de Sb.

L’or, l’argent et le mercure accompagnent souvent l’antimoine dans ses minerais. Les producteurs d’or sont parfois également producteurs d’antimoine, comme par exemple les producteurs russes GeoProMining et Polyus.

Productions minières

Production minière d’antimoine

En 20223, en tonnes de métal contenu sur un total mondial de 83 000 t. Source : USGS

en tonnes de Sb contenu
Chine	40 000	Bolivie	3 000
Tadjikistan	21 000	Australie	2 300
Turquie	6 000	Mexique	700
Birmanie	4 600	Iran	500
Russie	4 300	Kazakhstan	300

Source : USGS

Il n’y a pas de production minière d’antimoine dans l’Union européenne.

Depuis 1990, la Chine représente généralement près de la moitié de la production minière totale d’antimoine. Le gisement chinois le plus important est celui de Xikuangshan, dans la province du Hunan, exploité dans le complexe de Lengshuijiang par Hsikwangshan Twinkling Star, filiale de Hunan Nonferrous Metals Corp., elle même contrôlée par le groupe d’État China Minmetals Corp. Le gisement couvre une surface de 16 km² avec deux couches de 2,5 à 5 m d’épaisseur et une teneur de 4 % de Sb. Les capacités de production sont de 20 000 t/an de métal et de 40 000 t/an de trioxyde.
Le deuxième plus important producteur chinois et mondial est Hunan Chenzhou Mining, devenu, en 2018, Hunan Gold, filiale du groupe Jie Fu Corp. avec, en 2017, une production de 27 000 t de Sb contenu, 2 300 t de tungstène et 30 t d’or.
La production russe était réalisée ces dernières années par la société GeoProMining, qui exploite en Sibérie orientale, en Yakutia, les mines d’antimoine et d’or de Sentachan avec une capacité de 30 000 t/an de concentrés, Sarylakha avec une capacité de 79 000 t/an de concentrés, Vzbros avec une capacité de 245 000 t/an renfermant 4 % de Sb et 14,8 g/t d’or et Kim avec une capacité de 90 000 t/an renfermant 7,7 % de Sb et 2,7 g/t d’or. Les concentrés produits sont exportés vers la Chine par le port de Magadan avec, en 2020, une production de 6 567 t de Sb contenu.
Depuis 2018, le producteur d’or Polyus a démarré une production de concentrés d’antimoine, sur le site de la mine d’Olimpiada, dans la région de Krasnoyarsk. Les concentrés, avec une production de 30 420 t en 2022, renferment 4 391 t de Sb et 2,6 t d’or. Ils sont expédiés en Chine pour leur traitement.
Au Tadjikistan, la production, associée à celle de mercure, est réalisée dans le complexe de Anzob Mining and Beneficiation, sur le gisement de Jijikurt, dans la région de Sughd, exploité en joint venture avec 49 % pour la société Comsup Commodities (États-Unis).
En Australie, la mine souterraine d’or-antimoine de Costerfield, dans l’état de Victoria, exploitée par Mandalay Resources, a produit, en 2022, 2 292 t d’antimoine et 1,489 t d’or, avec des réserves prouvées et probables de 769 000 t renfermant 2,5 % de Sb et 12,6 g/t d’or. Les concentrés produits sont expédiés en Chine.
La production bolivienne est réalisée à 80 % dans de petites mines et des coopératives. Le groupe St Louis (États-Unis) exploite des mines en Bolivie.
En Turquie, de nombreuses mines sont exploitées avec en particulier la société Ozdemir Antimuan Madenleri, qui exploite la mine souterraine de Turhal et le groupe Cengiz Holding, celle de Haliköy dans la province d’Izmir.

Commerce international : en 20223.

Principaux pays exportateurs sur un total mondial de 44 473 t de minerais et concentrés.

en tonnes de minerais et concentrés
Tadjikistan	8 475	Turquie	5 054
Russie	8 246	Oman	2 552
Australie	6 552	Bolivie	1 955
Chine	5 967	Libye	1 085

Source : ITC

Les exportations du Tadjikistan sont destinées totalement à la Chine.

Principaux pays importateurs sur un total mondial de 49 479 t de minerais et concentrés.

en tonnes de minerais et concentrés
Chine	35 210	Italie	1 815
Oman	5 537	Turquie	738
Inde	5 219	Vietnam	450

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 24 % du Tadjikistan, 23 % de Russie, 16 % d’Australie, 8 % de Birmanie.

Réserves d’antimoine

En 2023, en milliers de tonnes d'antimoine contenu sur un total supérieur à 2 millions de t. Source : USGS

en milliers de tonnes de Sb contenu
Chine	640	Australie	140
Russie	350	Turquie	99
Bolivie	310	Canada	78
Kirghizistan	260	États-Unis	60
Birmanie	140	Tadjikistan	50

Source : USGS

Les réserves chinoises sont principalement situées dans la province du Hunan.

Élaboration industrielle

Les minerais sulfurés sont traités, après broyage, principalement par flottation, avec un taux de récupération de 80 à 95 % et l’obtention de concentrés renfermant de 60 à 68 % d’antimoine.
Les minerais oxydés sont concentrés à l’aide de méthodes gravimétrique, par exemple avec des tables à secousses ou des spirales, le taux de récupération étant d’environ 50 % en donnant des concentrés renfermant de 25 à 40 % d’antimoine.

Les concentrés miniers sont ensuite traités par pyrométallurgie ou par hydrométallurgie.

Traitements pyrométallurgiques : le choix du procédé dépend principalement de la teneur en antimoine des concentrés.

Les concentrés titrant entre 5 et 25 % de Sb subissent un grillage, vers 1000°C, donnant de l’oxyde brut volatil selon la réaction :

Sb₂S₃ + 9/2 O_2(g) = Sb₂O_3(g) + 3 SO_2(g)

L’oxyde est récupéré dans les gaz de combustion. L’apport en dioxygène ne doit pas être trop important afin d’éviter la formation de tétraoxyde Sb₂O₄ non volatil. La qualité de l’oxyde obtenu dépend des conditions de grillage. L’oxyde peut être commercialisé dans cet état mais, en général, il est purifié soit directement soit en passant par la formation du métal.
La réduction de l’oxyde, en présence de charbon générant du monoxyde de carbone, est réalisée dans un four réverbère, vers 1200°C, selon la réaction :

Sb₂O₃ + 3 CO = 2 Sb + 3 CO₂

Les concentrés titrant entre 25 et 40 % de Sb sont réduits dans un haut fourneau, entre 1200 et 1400°C. En présence d’air, une partie du sulfure est transformée en oxyde par grillage et ce dernier réagit avec le sulfure restant selon la réaction :

2 Sb₂O₃ + Sb₂S₃ = 6 Sb + 3 SO₂

Les concentrés riches en antimoine, avec des teneurs supérieures à 45 % peuvent subir une liquation, en atmosphère réductrice pour éviter l’oxydation de l’antimoine et à une température comprise entre 550 et 600°C, entre les températures de fusion et d’évaporation du sulfure. Le sulfure liquide est ainsi extrait du concentré et récupéré pour subir l’opération de réduction en métal. Celle-ci peut être réalisée, à l’état fondu, à l’aide de fer selon la réaction :

Sb₂S₃ + 3 Fe = 2 Sb + 3 FeS

Dans tous les cas le métal obtenu est, en grande partie, transformé, par oxydation, à 1000°C, par de l’air comprimé, en trioxyde (Sb₂O₃) purifié selon la réaction :

2 Sb + 3/2 O₂ = Sb₂O₃

Les concentrés les plus riches, avec une teneur supérieure à 50 % de Sb, peuvent subir d’abord un grillage transformant le sulfure en oxyde, puis une réduction à l’aide de coke.

Traitements hydrométallurgiques : ils comportent une première étape de lixiviation permettant d’extraire l’antimoine du concentré minier et une seconde étape de réduction par électrolyse.

Le principal solvant de lixiviation est une solution de sulfure et d’hydroxyde de sodium, en présence de soufre. On obtient une solution de thioantimoniate de sodium (Na₃SbS₄) puis, une électrolyse permet de recueillir l’antimoine sur la cathode avec une pureté qui peut atteindre 99,5 %.

Formes de commercialisation :

Le trioxyde d’antimoine (Sb₂O₃ ou ATO) représente 60 % de la production d’antimoine, l’antimoine métallique, appelé régule, 36 % (environ une moitié sous forme de métal et une autre moitié allié au plomb), l’antimoniate de sodium (NaSbO₃), 4 %. Ce dernier est principalement utilisé par les industries verrières et céramiques.

Productions

En 2016, la production mondiale de trioxyde d’antimoine est d’environ 130 000 t/an.
La production d’oxydes raffinés est mieux répartie dans le monde que celle de l’oxyde brut avec, en particulier, une production européenne importante à partir d’oxydes bruts ou de métal importés. En 2019, la production de trioxyde d’antimoine dans l’Union européenne a été de 26 905 t dont 15 845 t, en France, en 2017.

Commerce international d’antimoine brut et de poudre : en 2023.

Principaux pays exportateurs, sur un total de 26 563 t.

en tonnes
Vietnam	5 376	Pérou	2 943
Chine	5 300	Oman	2 466
Thaïlande	3 210	États-Unis	2 427

Source : ITC

Les exportations chinoises sont destinées à 48 % aux Pays Bas, 29 % au Japon, 8 % à la Corée du Sud.

Principaux pays importateurs sur un total mondial de 41 855 t, en 2022.

en tonnes
France	7 180	Équateur	3 296
États-Unis	6 074	Thaïlande	2 817
Belgique	5 377	Corée du Sud	2 001
Japon	4 695	Inde	1 590

Source : ITC

Les importations des États-Unis proviennent à 23 % d’Inde, 21 % de Thaïlande, 16 % d’Oman, 14 % du Vietnam, 13 % de Chine.

Producteurs :

Les principaux producteurs de métal, d’oxydes bruts et de sels, sont chinois. En plus de sa production minière importante, la Chine importe des minerais et des concentrés pour produire métal et oxydes.
Aux États-Unis, une seule société, United State Antimony Corporation (USAC), produit du métal et des composés d’antimoine dans son usine de Thompson Falls, dans le Montana, à partir de minerais importés ou produits par cette société au Mexique, dans 5 mines dont Los Juarez dans l’État de Queretaro et Wadley dans l’État de San Luis de Potosi. Dans ce pays, USAC possède également une usine métallurgique à Madero, dans l’État de Coahuila. En 2022, les ventes de USAC, ont porté sur 632 t d’antimoine contenu dans les produits élaborés.
Le groupe néerlandais AMG, dont les deux sociétés françaises SICA, Société Industrielle et Chimique de L’Aisne basée à Chauny (02) et PCDL, Produits Chimiques de Lucette basée à Le Genest Saint Isle (53) sur une ancienne mine d’or et d’antimoine sont filiales. La capacité de production du groupe est de 15 000 t/an de trioxyde d’antimoine.
En Oman, au port de Sohar, la société Strategic & Precious Metals Processing (SPMP) a construit, une unité métallurgique à partir de concentrés importés, d’une capacité de 20 000 t/an d’antimoine contenu dans du métal et du trioxyde, ainsi que 1,5 t d’or, qui est opérationnelle en 2020. La société TriStar Resources possède 40 % de SPMP avec le fonds souverain d’Oman qui possède également 40 % de la société.

Recyclage

L’antimoine contenu dans les alliages est très bien recyclé, en particulier celui des alliages Pb-Sb utilisés dans les accumulateurs au plomb. Toutefois, cette récupération est en constante diminution avec la substitution de l’antimoine par d’autres éléments dans les plaques de batteries.
L’antimoine recyclé représente, en 2010, dans le monde, 56 % de la consommation d’antimoine pour l’élaboration des alliages de plomb.

En Europe, Campine, est une importante société qui recycle l’antimoine des batteries usagées, à Beerse, en Belgique, avec une production d’antimoine recyclé donnant 12 000 t/an de trioxyde à côté de 64 300 t de plomb. A acquis, en 2022, les usines françaises de Recylex à Escandoeuvre (59) et Villefranche-sur-Saône (69) et celle de C2P, de recyclage de polypropylène à Villefranche-sur-Saône (69). Recylex avait recyclé, en 2020, 61 000 t de batteries. Possède ainsi une capacité de traitement de 180 000 t/an de batteries au plomb usagées.

Dans les autres utilisations, retardateur de flamme, verres, céramiques, l’antimoine est trop dispersé pour envisager, pour l’instant, une récupération.

En 2019, le taux de recyclage mondial est de 20 %. Aux États Unis, en 2023, il est de 18 %, avec 4 000 t.

Situation française

En 2023.

Minerai : en France, la stibine (Sb₂S₃) était exploitée depuis le XVIII^ème siècle. De 1890 à 1908, la France a occupé le premier rang mondial des producteurs miniers et la métallurgie de l’antimoine a pris son essor au début du XX^ème siècle. La production minière française commença à décliner à partir de cette date pour cesser en 1935, malgré quelques brèves tentatives d’exploitation jusqu’en 1991 : Ouche dans le Massif Central à la fin des années 1970, Ty Gardien en Bretagne, Les Brouzils en Vendée en 1991.
Jusqu’en 1991, la production française cumulée a été de 130 000 t, principalement dans les mines de La Lucette (53), Brioude (43), Massiac (15), Les Brouzils et Rochetréjoux (85).
Entre 1905 et 1934, la production de la mine de La Lucette (53) a été de 42 000 t d’antimoine et de 8 700 kg d’or. En 1908, la mine de La Lucette assurait 1/4 de la production mondiale.

Bien que des ressources existent, toutefois dispersées, il n’y a pas actuellement de production minière en France.

Métal :

Exportations : 71 t vers l’Algérie à 35 %, l’Allemagne à 24 %, l’Afrique du Sud à 13 %, les États-Unis à 6 %.
Importations : 7 180 t du Tadjikistan à 79 %, du Vietnam à 11 %, d’Oman à 3 %.

Oxydes :
Production : 15 845 t en 2017.

Producteurs :

SICA, Société Industrielle et Chimique de L’Aisne, filiale du groupe AMG, basée à Chauny (02) est le premier producteur européen de trioxyde d’antimoine avec une capacité de production annuelle de 10 000 t.
PCDL, Produits Chimiques de Lucette, filiale du groupe AMG, basée à Le Genest Saint Isle (53) sur une ancienne mine d’or et d’antimoine possède une capacité de production annuelle proche de 5 000 t.

Commerce extérieur :

Exportations : 7 096 t vers l’Italie à 25 %, l’Allemagne à 23 %, le Royaume Uni à 8 %, la Belgique à 8 %.
Importations : 1 121 t provenant de Belgique à 57 %, de Chine à 35 %.

Utilisations

Consommations : en 2016, comptée en Sb, la consommation mondiale, y compris Sb recyclé, est de 188 000 t, dont la moitié en Asie et, en 2023, 22 000 t aux États-Unis.

Secteurs d’utilisation de l’antimoine

En 2018, dans le monde (source : Roskill)

Secteurs d’utilisation : en 2018, dans le monde.

Retardateur de flamme	48 %	Autres métallurgies	6 %
Batteries	34 %	Verres	2 %
Plastiques	8 %	Céramiques	1 %

Source : Roskill

Aux États-Unis, en 2023, la consommation sous forme de métal représente 43 % des utilisations, comme retardateur de flammes, 35 % et les emplois dans les céramiques, verres et polymères, 22 %.

Sous forme métallique :

Élément d’alliage pour améliorer les propriétés mécaniques du plomb, surtout dans les grilles de batteries. Afin d’éviter la consommation d’eau dans les batteries au plomb, les alliages Pb-Sb sont remplacés par des alliages Pb-Ca ou Pb-Sb-Se. Voir le chapitre consacré au plomb.
La teneur des batteries en antimoine est, en 2011, de 5 kg/t aux États-Unis et de 12 kg/t en Europe.
En 2011, la consommation mondiale de batteries a été de 406 millions d’unités SLI (pour véhicules non électriques) et 40 millions d’unités pour véhicules électriques et applications industrielles. Pour les batteries SLI, la teneur en antimoine est de 0,6 % soit 0,09 kg par batterie et au total une consommation de 36 024 t. Pour les autres types de batteries, la teneur est de 1,5 % de Sb soit 0,45 kg par batterie et une consommation totale de 17 607 t.

Sous forme d’oxyde (Sb₂O₃ ou ATO) : en 2013, la consommation mondiale est de 130 000 t.

L’oxyde d’antimoine est un retardateur de flamme lorsqu’il est associé aux composés organiques chlorés et bromés présents ou ajoutés dans les matières plastiques et les élastomères utilisés dans le bâtiment, les automobiles, les câbles…. Par exemple, le PVC peut contenir de 3 à 20 % d’oxyde d’antimoine selon les applications alors que les caoutchoucs et élastomères peuvent en contenir jusqu’à 30 %.

Pour l’utilisation dans les matières plastiques, l’oxyde peut être utilisé sous la forme de mélanges-maîtres (oxyde d’antimoine et matrice polymère) qui contiennent jusqu’à 90 % de Sb₂O₃. Les mélanges-maîtres peuvent également contenir d’autres adjuvants (tels que les composés organiques chlorés et bromés), dans ce cas, la teneur en oxyde est plus faible.

Le trioxyde est aussi employé comme catalyseur de polymérisation du PET et comme stabilisant du PVC. La teneur du PET en antimoine est comprise entre 150 et 250 mg/kg. La diffusion de cet antimoine par exemple dans l’eau de boisson contenue dans les bouteilles en PET est, dans des conditions normales d’utilisation, limitée et reste en deçà de la teneur limite dans l’Union européenne de 5 µg/L.

Autres utilisations de l’oxyde : peintures, émaux et céramiques comme opacifiant, verre comme décolorant, pigments, fibres et films polyester.

Autres formes d’utilisation :

Sous forme de sulfure (Sb₂S₃) : en pyrotechnie, dans des allumettes, pour lubrifier des plaquettes de freins et des embrayages à disque.
Sous forme d’antimoniate de sodium pour décolorer le verre et pour opacifier des céramiques et des émaux.

Bibliographie

R.R. Seal et al, « Antimony« , USGS, 2017.
International Antimony Association (i2a), Av. de Broqueville, 12, 5 th floor, 1150 Bruxelles, Belgique.
« Fundamental shifts expected in the antimony market », MMTA, septembre 2018.
P. Blazy et V. Hermant, « Métallurgie extractive de l’antimoine », Techniques de l’Ingénieur, mars 2015.
A.S. Audion, avec la collaboration extérieure de la Compagnie Européenne d’Intelligence Stratégique (CEIS) (2012) – Panorama mondial 2011 du marché de l’antimoine. Rapport public. BRGM/RP – 61342 – FR, 82 p., 22 fig., 17 tabl.
D. Dupont, S. Arnout, P.T. Jones, K. Binnemans, « Antimony recovery from end-of-life products and industrial process residues : a critical review« , J. Sustain. Metall., 2016, DOI 10.1007/s40831-016-0043-y.
« Study on the review of the list of critical raw materials« , European Commission, juin 2017.
L’antimoine, fiche de synthèse sur la criticité des métaux, BRGM, avril 2015.
J-D. Bourzat, La saga de l’antimoine, L’Actualité Chimique, n°293, janvier 2006.
C.G. Anderson, « Antimony production and commodities » in SME Minerals processing and extractive metallurgy handbook, 2^ème édition, chapitre 9.22.2, p 431-442, 2019.
A. Pochon, « Le prix de l’antimoine atteint des sommets … » Ecomine, MIneralInfo, novembre 2024.

Archives

Cobalt

Données physico-chimiques

Données atomiques

Numéro atomique

Masse atomique

Configuration électronique

Structures cristallines

Rayon métallique pour la coordinence 12

58,93 g.mol^-1

[Ar] 3d⁷ 4s²

alpha puis gamma au dessus de 421°C

alpha : hexagonale compacte de paramètres a = 0,251 nm et c = 0,407 nm
gamma : cubique à faces centrées de paramètre a = 0,354 nm

125,2 pm

Données physiques

Masse volumique	Dureté	Température de Curie	Température de fusion	Température d’ébullition	Conductibilité électrique	Conductibilité thermique	Solubilité dans l’eau
8,9 g.cm^-3	5	1 121°C	1 495°C	2 870°C	17,2.10⁶ S.m^-1	100 W.m^-1.K^-1	insoluble

Données chimiques

Électronégativité de Pauling	pK_s : Co(OH)₂	pK_s : Co(OH)₃	pK_s : CoS alpha	pK_s : CoS bêta
1,88	14,2	44,5	20,4	24,6

Constantes d’acidité :

Co²⁺_aq/CoOH⁺_aq	pKa = 9,8
Co³⁺_aq/CoOH²⁺_aq	pKa = 1,8

Potentiels standards :

CoO_2(s) + H₂O + e = CoOOH_(s) + OH^–	E° = 0,7 V
CoO₂^– + 2H₂O + e = Co(OH)_2(s)+ 2OH^–	E° = -0,22 V
CoOOH_(s) + H₂O + e = Co(OH)_2(s) + OH^–	E° = 0,17 V
Co(OH)_2(s) + 2e = Co_(s) + 2OH^–	E° = -0,73 V
Co^III_aq+ e = Co²⁺	E° = 1,77 V
Co²⁺ + 2e = Co(s)	E° = -0,29 V

Données thermodynamiques

Cobalt alpha :

Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 30 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : C_p° = 24,8 J.K^-1mol^-1
Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 15,5 kJ.mol^-1
Enthalpie molaire standard d’ébullition à la température d’ébullition : 382,4 kJ.mol^-1

Cobalt gazeux :

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : 424,8 kJ.mol^-1
Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : 380,5 kJ.mol^-1
Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 179,5 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : C_p° = 23 J.K^-1mol^-1

Données industrielles

Matières premières

La teneur de l’écorce terrestre est comprise entre 25 et 29 ppm de cobalt.

Minerais

Ils sont très nombreux sous forme d’oxydes, carbonates, sulfures, arséniures (smaltite : CoAs₂), thioarséniures (cobaltite : CoAsS)… de teneurs variant de 0,5 à 2,5 % de Co. Dans les gisements exploités, le cobalt est, en général, associé au cuivre ou au nickel et est co-produit lors des opérations métallurgiques d’obtention de ces éléments.

Le cobalt est co-produit de l’extraction de minerais de cuivre en République Démocratique du Congo et en Zambie, de l’extraction de minerais sulfurés de nickel en Russie, Canada, Australie, de minerais latéritiques de nickel en Nouvelle Calédonie, Cuba, Indonésie, Australie, Philippines, Madagascar. En Afrique du Sud, le cobalt est, en partie, co-produit de l’exploitation de métaux précieux et en Chine de celle de minerais de fer.
La seule mine exploitant exclusivement un minerai de cobalt, de la smaltite (CoAs₂), hors la production artisanale de la R.D. du Congo, est celle de Bou Azzer au Maroc.
En 2023, 79 % du cobalt extrait provient de mines de cuivre, 20 % de mines de nickel et moins de 1 % de la mine de cobalt de Bou Azzer. 6,7 % des revenus des exploitations minières de nickel proviennent du cobalt, 1,3 % pour celles de cuivre.
Lorsque le minerai de nickel est destiné à la fabrication de ferronickel, le cobalt contenu n’est pas récupéré.

Productions minières

Production minière de cobalt

En 2024, en tonnes de Co contenu, sur un total mondial de 290 000 t. Source : USGS

en t de Co contenu, sur un total mondial de 238 300 t
R.D. du Congo	220 000	Australie	3 600
Indonésie	28 000	Cuba	3 500
Russie	8 700	Papouasie Nlle Guinée	2 800
Canada	4 500	Turquie	2 700
Philippines	3 800	Madagascar	2 600

Source : USGS

République Démocratique du Congo : la production provient des provinces de Lualaba et du Haut-Katanga où, outre des mines, les tailings (rejets miniers) des anciennes exploitations de cuivre renferment des quantités importantes de cobalt. La production congolaise est principalement exportée sous forme de concentrés miniers mais aussi à un degré moindre, après un premier traitement pyrométallurgique, sous forme d’alliage blanc (voir plus loin la partie métallurgie) ou encore sous forme d’hydroxyde, de carbonate ou de métal obtenu par électrolyse.
Il y a 15 producteurs dont 6 représentent 80 % de la production du pays.
La production est pénalisée par les difficultés de fourniture d’énergie électrique et les problèmes de transport.

Glencore contrôle à 95 % la mine de Mutanda avec des réserves prouvées et probables, fin 2023, de 97 millions de t de minerai renfermant 1,88 % de Cu et 0,69 % de Co et une production, en 2023, de 35 100 t de Cu et de 11 200 t de Co. La production avait été suspendue fin 2019 pour reprendre en 2021. Glencore contrôle également, à 75 %, la société Katanga Mining qui possède en particulier la mine souterraine de Kamoto, avec, fin 2023, 128 millions de t de réserves prouvées et probables de minerai contenant 3,69 % de Cu et 0,46 % de Co et une production, en 2023, de 206 400 t de Cu et 27 600 t de Co. Fin 2018, l’exportation de l’hydroxyde de cobalt produit par Katanga Mining a été suspendue temporairement à cause d’un teneur trop élevée en uranium et reprise depuis après la mise en place d’une unité d’extraction de l’uranium par résines échangeuses d’ions. En 2021, Glencore a assuré 23,5 % de la production congolaise.
La société Tenke Fungurume Mining, détenue à 80 % par CMOC (ex China Molybdenum) qui a acheté, en 2016, les parts de Freeport McMoRan et de Lundin Mining, et 20 % par Gécamines, exploite, à ciel ouvert, une mine possédant des réserves prouvées et probables de 277,5 millions de t de minerai contenant 2,84 % de Cu et 0,30 % de Co. En 2023, la production a été de 280 300 t de Cu et 21 700 t de Co. Le minerai, traité en partie par hydrométallurgie, donne après lixiviation, extraction par solvant et électrolyse des cathodes de cuivre et de l’hydroxyde de cobalt. En 2021, Tenke Fungurume a assuré 15,7 % de la production congolaise.
Le groupe CMOC a démarré l’exploitation de la mine de Kisanfu (KFM) début 2023 avec des réserves de 66,5 millions de t de minerai renfermant 2,91 % de Cu et 1,19 % de Co. En 2023, la production de cuivre est de 113 700 t et celle de cobalt de 33 900 t.
Le groupe kazakh Eurasian Resources Group (ERG) possède 70 % de la société Boss Mining, à côté de Gécamines avec 30 %, qui exploite la mine de Kakanda avec des réserves de 14,9 millions de t de minerai renfermant 2,6 % de Cu et 0,1 % de Co. En 2015, la production avait été de 4 640 t de cobalt contenu, envoyé d’une part à la raffinerie de Chambishi, en Zambie et d’autre part exporté en Chine. L’exploitation de la mine de Kakanda qui avait été suspendue en février 2019 a repris en novembre 2022. ERG exploite également la mine Frontier avec 84 254 t de Cu, en 2019. ERG a débuté par ailleurs, en 2019, le projet Metalkol RTR à Kolwezi qui envisage de traiter pendant 50 ans, 112,8 millions de t de rejets miniers renfermant 1,49 % de Cu et 0,32 % de Co, soit un total de 1,68 million de t de Cu et 360 000 t de Co. En 2021, la production a été de 94 807 t de Cu et 20 718 t de Co. En 2021, ERG a assuré 11 % de la production congolaise.
Le groupe chinois Zhejiang Huayou Cobalt contrôle les sociétés Congo Dang Fang International et Minière de Kasombo (Mikas).
Le groupe indien Shalina contrôle la société Chemaf qui exploite la mine Etoile, avec, en 2017, une production de 27 000 t de Cu et 5 000 t de Co.
La Société de Traitement du Terril de Lubumbashi (STL) détenue par le groupe public Gécamines exploite une partie de l’accumulation, entre 1924 et 1992, des scories issues des activités métallurgiques de l’Union Minière du Haut Katanga puis de la Gécamines. La partie exploitée représente 4,5 millions de t de scories, sur un total de 14,5 millions de t, renfermant 2,1 % de cobalt. Un traitement pyrométallurgique sur place donne un « alliage blanc », renfermant 18 % de Co, 10 % de Cu, qui est raffiné, en Finlande à Kokkola. En 2016, en métal contenu, la capacité de production était de 5 500 t/an de cobalt, 4 000 t/an de cuivre et 22 000 t/an d’oxyde de zinc. La production, interrompue entre 2017 et 2019 a repris en octobre 2019. En 2022, la production est de 3 502 t de Co, 2 906 t de Cu et 14 125 t de Zn.
Le groupe chinois Jinchuan a pris le contrôle de la société Metorex qui exploite (avec 75 % des parts de la société, 25 % pour Gécamines) la mine de Ruashi avec des réserves prouvées et probables de 6,1 millions de t de minerais renfermant 2,6 % de Cu et 0,2 % de Co ainsi que 6,8 millions de t de terrils renfermant 1,5 % de Cu et 0,2 % de Co. En 2023, la production a été de 31 787 t de Cu et de 2 207 t de cobalt contenu sous forme d’hydroxyde exporté en Chine.
Gécamines, groupe contrôlé par l’État congolais détient des participations dans de nombreuses sociétés minières.
De nombreuses exploitations artisanales, contrôlées principalement par des intérêts chinois, sont en activité, avec une part estimée, en 2021, à 12 % de la production congolaise totale soit 14 500 t de Co contenu.

En Russie, la production est principalement assurée par Nornickel (Norilsk) comme co-produit de la production de nickel, voir ce chapitre. Le minerai est traité, en Russie dans la péninsule de Kola ou en Finlande dans la raffinerie de Harjavalta.

Australie :

Nickel West, filiale de BHP-Billiton exploite, en Australie de l’Ouest, des minerais sulfurés de nickel à Mt Keith et Leinster qui ont produit, en 2023-24, 734 t de cobalt et 81 500 t de Ni.
Minara Ressources, filiale du groupe Glencore exploite des minerais latéritiques de nickel, à Murrin Murrin, avec des réserves, fin 2023, de 159 millions de t de minerai contenant 0,97 % de Ni et 0,08 % de Co. L’exploitation est prévue durer 40 ans. En 2023, la production de Murrin Murrin a été de 36 400 t de nickel dont 31 100 t attribuées à Glencore et 2 400 t de cobalt dont 2 100 t attribuées à Glencore.

Philippines : la société Nickel Asia Corporation exploite des mines de nickel et exporte une grande partie de son minerai en Chine et au Japon pour la production de ferronickel mais aussi extrait du minerai de limonite, dans deux mines, Rio Tuba, dans l’île de Palawan, détenue à 60 %, qui a produit, en 2021, 2,917 millions de t de limonites renfermant 1,03 % de Ni livrées à l’usine hydrométallugique de Coral Bay et Taganito, au nord de l’île de Mindanao, détenue à 65 %, qui a produit, en 2021, 3,999 millions de t de limonites renfermant 1,08 % de Ni livrées à l’usine hydrométallurgique de Taganito. Les réserves prouvées et probables de limonites sont de 167 millions de t de minerai renfermant 1,04 % de Ni et du cobalt. Les usines de Coral Bay détenue à 54 % par Sumitomo, 18 % par Mitsui, 18 % par Sojitz et 10 % par Nickel Asia avec une capacité de production de 24 000 t/an de Ni contenu et 1 500 t/an de Co contenu et une production, en 2020, de 19 100 t de Ni et Taganito détenue à 75 % par Sumitomo, 15 % par Mitsui de 10 % par Nickel Asia avec une capacité de 36 000 t/an de Ni contenu et 3 000 t/an de Co contenu et une production, en 2020, de 29 400 t de Ni produisent du sulfate double de nickel et de cobalt renfermant 57 % de Ni et 4 % de Co exporté au Japon pour être raffiné par Sumitomo Metal Mining Company (SMMC).

Canada :

La mine à ciel ouvert de Voisey’s Bay, au Labrador, exploitée par Vale, a débuté sa production en novembre 2005. Elle est devenue souterraine en 2022. Ses réserves prouvées et probables sont de 31,1 millions de t de minerai à 1,80 % de Ni, 0,82 % de Cu, 0,11 % de Co. L’extraction est de 6 000 t/jour avec production d’un concentré de cuivre et d’un concentré mixte Ni-Cu-Co. Les concentrés sont expédiés dans la raffinerie de Long Harbour, à Terre Neuve. En 2023, la production a été de 13 500 t de Ni, 9 600 t de Cu, 637 t de Co.
Par ailleurs, Vale exploite des mines souterraines à Sudbury, en Ontario, possédant des réserves de 75,1 millions de t de minerai renfermant 1,42 % de Ni, 1,37 % de Cu, 0,04 % de Co, 0,84 g/t de Pt, 1,01 g/t de Pd, 0,32 g/t de Au. La production de Sudbury a été, en 2023, de 57 900 t de Cu, 38 200 t de Ni, 365 t de Co, 3,9 t de Pt, 4,6 t de Pd, 1,4 t de Au. La mine souterraine de Thomson, dans le Manitoba, a produit, en 2023, 7 900 t de Ni, 4 700 t de Cu et 94 t de Co.
Glencore, exploite 2 mines souterraines à Sudbury (Fraser et Nickel Rim South) et 4 mines souterraines à Raglan, dans la province de Québec. Les concentrés miniers sont expédiés à la fonderie de Sudbury pour former des mattes qui sont traitées dans la raffinerie de Kristiansand, en Norvège, cette dernière produisant les métaux purs. Les réserves prouvées et probables, fin 2023, des mines de Sudbury et Raglan sont de 31,9 millions de t contenant 2,12 % de Ni, 0,81 % de Cu, 0,05 % de Co, 0,56 g/t de Pt, 1,11 g/t de Pd. En 2023, les mines canadiennes de Glencore ont donné 39 300 t de nickel, 13 700 t de cuivre, 400 t de cobalt, 6,936 t d’argent, 0,342 t d’or, 2,022 t de palladium, 0,746 t de platine, 93 kg de rhodium.

Cuba : le gisement de Moa Bay, situé dans la province de Holguin, est exploité par Moa Joint Venture, détenue moitié-moitié par Sherrit et General Nickel Company, société de l’État cubain. Le minerai latéritique, extrait à ciel ouvert et concentré sous forme de sulfures mixtes de nickel et de cobalt, est traité dans la raffinerie de Fort Saskatchewan, dans l’Alberta, au Canada. En 2023, la production a été de 28 672 t de Ni et 2 876 t de Co. Les réserves prouvées et probables sont de 114,1 millions de t renfermant 1,01 % de Ni, 0,12 % de Co.

Papouasie Nouvelle Guinée : la société Ramu Nickel, détenue à 85 % par des intérêts chinois (Metallurgical Corporation of China (MCC), Jilin Jien Nickel, Jiuquan Iron & Steel et Jinchuan), 6,44 % par des sociétés étatiques de Papouasie et 8,56 % par la société australienne Highlands Pacific, acquise en janvier 2019 par le fonds d’investissement canadien Nickel28, exploite à ciel ouvert un minerai latéritique de nickel-cobalt dans la mine de Krumbukari. Le minerai sous forme de pulpe est acheminé par un pipeline de 135 km de long jusqu’à la raffinerie de Basamuk où le minerai est traité par lixiviation acide haute pression pour donner un mélange d’hydroxydes de nickel et de cobalt. En 2023, la production a été de 33 604 t de Ni et 3 072 t de Co. Les réserves prouvées et probables sont, fin 2019, de 54 millions de t de minerai renfermant 0,88 % de Ni et 0,09 % de Co.

Madagascar : l’exploitation d’Ambatovy, détenue par Sumitomo Corporation à 54 % et par Komir à 46 % est entrée en production en 2012. En 2020, la part de 12 % initialement détenue par Sherritt a été vendue à ses deux partenaires. Le gisement de latérite s’étend sur une surface de 1 800 hectares à une profondeur comprise entre 20 et 100 m. Le minerai additionné d’eau forme une pulpe envoyée à un débit de 836 t/h par un pipeline de 220 km, en 30 heures, jusqu’à l’usine de transformation de Toamasina. Le minerai est traité par hydrométallurgie à l’aide d’une lixiviation à l’acide sulfurique sous pression, à 5 000 kPa et 260°C, dans des autoclaves selon le procédé Sherrit (voir plus loin). La capacité de production prévue est de 60 000 t/an de Ni, 5 600 t/an de Co et 210 000 t/an de sulfate d’ammonium destiné à l’industrie des engrais. Le nickel et le cobalt à 99,8 % sont livrés en poudre ou briquettes. En 2022, la production avait été de 35 737 t de Ni, 3 428 t de Co et 117 077 t de sulfate d’ammonium. Les réserves prouvées et probables sont de 152,1 millions de t renfermant 0,93 % de Ni et 0,08 % de Co. La production a été arrêtée de mars 2020 à mars 2021 suite à la propagation de la COVID-19.

Maroc : la Compagnie de Tifnout Tiranimine (CTT), filiale du groupe Managem, exploite la mine de Bou Azzer et traite, par hydrométallurgie, le minerai à Guemassa en produisant des cathodes de cobalt à 99,3 %. Le minerai d’arséniure de cobalt est relativement riche avec environ 1 % de Co. Les réserves sont de 2,139 millions de t de minerai renfermant 0,55 % de Co. En 2023, la production est de 1 506 t de cathodes de cobalt.

Nouvelle Calédonie : la présence de cobalt est associée à celle du nickel.

Carte des sites d’activité du nickel en Nouvelle Calédonie, DIMENC/SMC.

Le groupe Eramet contrôle 56 % de la Société Le Nickel (SLN) qui exploite, en Nouvelle Calédonie, des mines de nickel renfermant du cobalt (voir le chapitre Nickel). Le minerai était transformé sur place pour donner du ferronickel et des mattes de nickel, ces dernières étant traitées, jusqu’en août 2016, en métropole, à Sandouville (76) pour donner les métaux purs nickel et cobalt. En 2016, la production avait été de 119 t de cobalt contenu dans des mattes de nickel-cobalt. Depuis, la production de mattes est arrêtée et convertie en ferronickel supplémentaire. En conséquence, le cobalt contenu dans le minerai n’est plus récupéré.
Le groupe Vale détenait 80,5 % de la mine de Goro, renfermant un gisement de 122,2 millions de t de minerai latéritique contenant 1,42 % de Ni et 0,08 % de Co. En 2020, la production a été de 31 000 t de Ni et 2 198 t de Co. En avril 2021, l’usine a été vendue à la société Prony Resources et la production s’est limitée à la production d’hydroxyde de nickel renfermant le cobalt initialement présent dans le minerai, ce dernier n’étant plus récupéré sur place. En 2023, la production est de 31 741 t d’hydroxyde mixte de nickel et cobalt renfermant 37 % de Ni et de 2 à 3 % de Co.
Le groupe Glencore détient 49 % de la société Koniambo Nickel en association avec la Société Minière du Sud Pacifique (51 %) qui exploite le minerai du massif de Koniambo et a construit l’Usine du Nord près de Koné. La production a débuté fin 2013. L’usine pyrométallurgique a produit, en 2023, 27 200 t de nickel dans du ferronickel. Les réserves de minerai prouvées et probables, fin 2022, sont de 35,5 millions de t contenant 2,20 % de Ni. Le cobalt contenu dans le minerai n’est pas récupéré.

Dans l’Union européenne, des mines sont exploitées principalement en Finlande avec celles de :

Talvivaara, près de Sotkamo, exploitée par Terrafame qui a produit, en 2021, 54 353 t de Zn, 28 582 t de Ni, du cuivre et du cobalt,
Kevitsa exploitée par Boliden qui a produit, en 2023, 20 000 t de Cu, 10 000 t de Ni, 513 t de Co, 396 kg d’or, 933 kg de Pt et 762 kg de Pd, avec des réserves prouvées et probables de 82,1 millions de t de minerai renfermant 0,31 % de Cu, 0,20 % de Ni, 0,009 % de Co, 0,09 g/t de Au, 0,19 g/t de Pt et 0,12 g/t de Pd.

En Indonésie, la production, en 2021, de 2 100 t de Co, devrait exploser ces prochaines années. En effet, de nombreux projets pilotés par des groupes chinois sont en cours de développement. Le pays possède des réserves importantes de minerais latéritiques de nickel renfermant également du cobalt qui à l’aide du procédé hydrométallurgie HPAL peuvent donner des hydroxydes mixtes de nickel et cobalt adaptés à une production de produits destinés aux batteries pour véhicules électriques. En 2021, deux nouveaux projets ont démarré et deux autres devraient suivre en 2022 et 2023 :

PT Huayue, joint-venture entre Zhejiang Huayou Cobalt, Tsingshan et CMOC, dans l’île de Sulawesi avec une capacité de production prévue de 60 000 t/an de Ni et 7 800 t/an de Co. En 2022, la production a été de 2 400 t de Co.
PT Halmahera Persada Lygend, joint-venture entre Ningbo Lygend et le groupe indonésien Harita Group, dans l’île d’Obi avec une capacité de production prévue de 120 000 t/an de Ni et 15 000 t/an de Co. En 2022, la production a été de 2 800 t de Co.

Commerce international de minerais et concentrés

En 2023, en t de produits.

Principaux pays exportateurs : sur un total de 5 403 t.

en t de minerais et concentrés
R.D. du Congo, en 2022	8 072	Taipei chinois	1 432
Italie	1 961	Zambie	312
Malaisie	1 438	Belgique	122

Source : ITC

Les exportations congolaises sont destinées à 99 % à la Chine.

Principaux pays importateurs : sur un total de 23 698 t.

en t de minerais et concentrés
Chine	16 861	Maroc	1 455
Taipei chinois	2 138	Malaisie	592
Finlande	1 783	Vietnam	361

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent quasi totalement de la R.D. du Congo.

Réserves

En 2024. Monde : 11 millions de t de Co contenu.

en milliers de t de Co contenu
R.D. du Congo	6 000	Russie	250
Australie	1 700	Canada	220
Indonésie	640	Chine	140
Cuba	500	Madagascar	100
Philippines	260	Turquie	91

Source : USGS

Des ressources significatives de cobalt, non exploitables dans les conditions économiques actuelles, sont aussi présentes dans des nodules sous-marins, par exemple dans l’océan Pacifique. Ces ressources sont estimées contenir entre 2,5 et 10 millions de tonnes de cobalt.

Métallurgie

Les minerais sont traités par voie pyrométallurgique suivie par des opérations hydrométallurgiques ou directement, plus récemment, par voie hydrométallurgique.

Les minerais de cuivre-cobalt de République Démocratique du Congo et de Zambie sont soit traités, en deux étapes, par voie pyrométallurgique puis hydrométallurgique soit traités directement par voie hydrométallurgique (voir dans ce dernier cas le chapitre cuivre). Ces dernières années, le traitement direct par voie hydrométallurgique s’est fortement développé. Il consiste en une lixiviation à l’aide d’acide sulfurique suivie d’une extraction du cuivre par solvant spécifique puis d’une électrolyse donnant des cathodes de cuivre. La solution de lixiviation après extraction du cuivre donne en milieu basique, par ajout de chaux, un précipité d’hydroxyde de cobalt Co(OH)₂ qui est commercialisé.
Dans le cas d’un traitement par pyrométallurgie puis hydrométallurgie, le minerai après ajout de coke (10 % de la masse du minerai) est réduit au four électrique. La consommation d’énergie est de 12 000 kWh/t de Co. On obtient une scorie contenant 15 % de Co qui est recyclée, un alliage « blanc » contenant 42 % de Co, 15 % de Cu, 39 % de Fe et un alliage « rouge » à 89 % de Cu, 4 % de Co, 4 % de Fe. Le cobalt de ce dernier alliage est récupéré lors des opérations de métallurgie du cuivre. L’alliage blanc est dissous à chaud dans H₂SO₄. Le cuivre est précipité par cémentation à l’aide de fer. Le cobalt est précipité en milieu basique (ajout de chaux) par du carbonate de sodium. On obtient du carbonate de cobalt.
Les minerais oxydés de nickel-cobalt, sont traités traditionnellement en 2 étapes, pyrométallurgique puis hydrométallurgique. C’était le cas, en partie, des minerais de Nouvelle Calédonie exploités par le groupe Eramet, voir le chapitre nickel.
Actuellement, se développe le traitement des minerais oxydés de nickel-cobalt uniquement par voie hydrométallurgique. Le procédé Sherrit, a été mis au point pour traiter, dans la raffinerie de Fort Saskatchewan, en Alberta, au Canada, le minerai cubain de Moa Bay. Il est employé également, par exemple à Murrin Murrin, en Australie, par le groupe Glencore et était employé à Goro, en Nouvelle Calédonie, par le groupe Vale. Les minerais sont traités par lixiviation acide, sous pression (procédé HPAL : « High Pressure Acid Leaching »). Le minerai mis en suspension dans l’eau est placé dans un autoclave, vers 270°C, sous environ 5 MPa, en présence d’acide sulfurique (de 360 à 440 kg/t de minerai). De nombreux éléments passent en solution et, en particulier, Co²⁺ et Ni²⁺. Après élimination des ions ferriques et aluminium par neutralisation à l’aide de lait de chaux, du cuivre par résine échangeuse d’ions, Co²⁺ et Ni²⁺ et Zn²⁺ sont extraits par solvant organique puis élués à l’aide d’acide chlorhydrique. Leur concentration est ainsi augmentée d’un facteur 20. Zn²⁺ est ensuite éliminé à son tour sur résine échangeuse d’ions puis les ions Co²⁺ et Ni²⁺ séparés par solvants spécifiques. En général, on obtient une solution de chlorure de cobalt qui à l’aide de carbonate de sodium donne du carbonate de cobalt qui précipite. La solution de chlorure de nickel est traitée par pyrohydrolyse vers 820°C pour donner de l’oxyde de nickel.
Les minerais sulfurés de nickel-cobalt sont traités, traditionnellement, par voie pyrométallurgique. Un nouveau procédé, hydrométallurgique, dérivé du traitement des minerais oxydés est développé, par Vale, pour traiter les concentrés de la mine de Voisey’s Bay. Il consiste à réaliser une lixiviation sous pression, environ 10 atm., vers 150°C, en présence d’acide sulfurique et de dioxygène. Après neutralisation et élimination de l’alumine et de l’oxyhydroxyde de fer, Cu²⁺, Co²⁺ et Ni²⁺ sont extraits par des solvants spécifiques.

Productions métallurgiques

En 2023. Monde : 178 700 t, Union européenne (Finlande, Belgique, France), en 2019 : 14 116 t.

Répartition, en %
Chine	78,5 %	Norvège	1,7 %
Finlande	8,8 %	Australie	1,7 %
Canada	3,1 %	Madagascar	1,7 %
Japon	1,9 %	Maroc	1,0 %

Sources : Cobalt Institute et Benchmark Mineral Intelligence

La production de cobalt raffiné de la République Démocratique du Congo est faible, avec 400 t, en 2016, en regard de la production minière, cette dernière, l’hydroxyde de cobalt ou l’alliage blanc produit localement étant exporté principalement vers la Chine et la Finlande. Une partie de la production minière de R.D. du Congo était traitée, avant sa fermeture, en Zambie, dans la raffinerie de Chambishi.

Les principaux producteurs sont chinois avec Zhejiang Huayou Cobalt qui a produit, en 2019, 23 307 t de cobalt, Jinchuan, Shenzhen GEM avec des activités de recyclage…

En Finlande, la société Freeport Cobalt détenue à 56 % par Freeport McMoRan, 24 % par Lundin Mining et 20 % par Gécamines, traite dans sa raffinerie de Kokkola les minerais congolais de Tenke Fungurume Mining. Fin 2019, les parts de Freeport et de Lundin Mining ont été vendues à Umicore. Par ailleurs, Nornickel (Norilsk) traite une partie de ses minerais russes dans sa raffinerie de Harjavalta où sur le même site Boliden produit des mattes de nickel qui sont en partie exportées, en France, vers l’usine Eramet de Sandouville.

En Norvège, Glencore, dans sa raffinerie de Kristiansand, traite les mattes issues de la fonderie canadienne de Sudbury.

Les minerais cubains sont traités au Canada et en Chine.

Commerce international de mattes, produits intermédiaires de cobalt (métal blanc, hydroxyde, carbonate) et métal brut : en 2023.

Principaux pays exportateurs sur un total de 67 718 t :

en t de produits
R.D. du Congo, en 2021	308 204	Chine	4 883
Malaisie	9 448	Philippines	4 103
Russie	8 321	États-Unis	3 592
Belgique	7 309	Japon	3 549
Canada	7 191	Madagascar	3 461

Source : ITC

Les exportations congolaises sont destinées à 99 % à la Chine.

Principaux pays importateurs, sur un total de 467 978 t de produits :

en t de produits
Chine	400 197	Malaisie	7 230
Corée du Sud	12 125	Japon	6 549
Belgique	9 387	Taipei chinois	3 929
États-Unis	7 975	Royaume Uni	3 635

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 97 % de la R.D. du Congo.

Recyclage et stocks stratégiques : le recyclage du cobalt représente, en 2023, 11 500 t soit 6 % de la demande. En 2020, il provient à 65 % du recyclage de batteries, 21 % par celui de carbures cémentés, 9 % par celui de superalliages et aimants, 4 % par celui de catalyseurs. Aux États-Unis, en 2022, le recyclage a représenté 24 % de la consommation.

Il y a eu une diminution continue des stocks stratégiques au cours des dernières années. La DLA (Defense Logistics Agency) des États-Unis ne détient plus que 302 tonnes. Les États-Unis n’ont pas vendu de cobalt issu du stocks stratégiques depuis 2011 alors que ce montant atteignait 2 720 t en 2000.

Principaux producteurs mondiaux : en 2020.

en tonnes
Glencore (Norvège, R.D. du Congo, Australie)	31 300	Sumitomo Metal Mining Co. (Japon)	3 669
CMOC (Chine, Finlande)	15 436	Sherritt (Canada)	1 763
Umicore (Belgique, Chine, Finlande)	6 360	Norilsk (Russie)	1 800
Jinchuan (Chine)	6 000	CTT (Maroc)	1 796
Vale (Canada)	4 672	Eurasian Resources Group (Zambie)	1 613

Sources : Cobalt Institute et rapports des sociétés

En 2023, CMOC, avec le démarrage de l’exploitation de la mine de Kisanfu, en RDC ,est devenu premier producteur mondial avec 24 % du marché devant Glencore avec 18 %.

Glencore, qui exploite des gisements de nickel-cobalt à Sudbury, Alberta, et Raglan, province du Québec, au Canada, produit des cathodes de cobalt à Kristiansand, en Norvège, à partir des mattes de nickel canadiennes. Les productions congolaises et australiennes sont valorisées sous forme d’hydroxyde de cobalt ou de métal.
CMOC (ex China Molybdenum) traite une partie de ses minerais congolais de Tenke Fungurume Mining dans la raffinerie finlandaise de Umicore à Kokkola.
Umicore produit des composés de cobalt à Olen, en Belgique et à Ganzhou, en Chine, à travers une société détenue à 40 %. Fin 2019 a acquis la raffinerie de Kokkola, en Finlande.
Jinchuan, exploite en Chine, le gisement sulfuré de cuivre, nickel, cobalt de Jinchuan et le raffine sur place avec des produits importés de R.D. du Congo, d’Australie et de Papouasie Nouvelle Guinée. Possède une capacité de production de 600 000 t/an de cuivre, 150 000 t/an de nickel et 10 000 t/an de cobalt.
En 2023, Vale a produit au Canada 1 232 t à Port Colborne, dans l’Ontario et 673 t à Long Harbour, à Terre Neuve.
Sumitomo Metal Mining, à partir du minerai livré par Nickel Asia Corporation exploite des raffineries de nickel et cobalt qui produisent du sulfate double de nickel et de cobalt renfermant 57 % de Ni et 4 % de Co à Coral Bay dans l’île de Palawan et Taganito, dans l’île de Mindanao, aux Philippines et produit à partir de ce sulfate double du cobalt et des sels de cobalt dans ses raffineries de Niihama et Harima au Japon.
La production cubaine de Moa Bay (partagée moitié-moitié entre Sherrit et General Nickel Company, société de l’État cubain) est traitée dans la raffinerie de Fort Saskatchewan, dans l’Alberta, au Canada. En 2023, la production a été de 28 672 t de Ni et 2 876 t de Co.
La raffinerie de Chambishi, en Zambie, est propriété à 90 % du groupe Eurasian Resources Group (ERG). Elle traitait les concentrés congolais de la société Boss Mining et de diverses mines zambiennes. La capacité de production est de 55 000 t/an de Cu et 6 800 t/an de Co. En 2019, sa production a été suspendue.

Situation française

En 2022, en t de métal ou de cobalt contenu dans les sels.

Production :

En 2016, la production avait été de 119 t de cobalt contenu sous forme de chlorure à l’usine Eramet de Sandouville à partir de mattes calédoniennes (voir le chapitre nickel). Après l’arrêt, en août 2016, de la production de mattes à l’usine de Doniambo, en Nouvelle Calédonie, l’alimentation de l’usine de Sandouville est assurée à l’aide de mattes finlandaises provenant de l’usine de Boliden à Harjavalta. La production prévue, à partir de 25 000 t/an de mattes, est de 13 000 t/an de nickel de haute pureté (99,99 %), 2 300 t/an de nickel contenu dans des sels, 3 000 t/an de fer et 400 t/an de cobalt. L’usine date de 1978, son effectif est de 180 personnes. En novembre 2021, Eramet a annoncé la vente à Sibanye Stillwater de cette usine qui est devenue effective le 4 février 2022. En 2022, sur 11 mois, la production a été de 4 839 t de nickel métal, 2 003 de Ni contenu dans des sels, 153 t de Co contenu dans du chlorure et 1 399 t de chlorure ferrique.
Hydroxyde de nickel et de cobalt : 26 217 t, en 2022, par Prony Resources, à Goro, en Nouvelle Calédonie.
Umicore, après l’achat de Eurotungstene, en 2017, produit du cobalt en poudre à Grenoble (38) avec 322 t vendues en 2013.

Commerce extérieur : en 2023, en t de produits.

Oxydes et hydroxydes :

Exportations : 66 t à 64 % vers le Japon, 15 % la Turquie, 4 % l’Allemagne, 3 % vers l’Inde.
Importations : 446 t à 43 % de Chine, 20 % de Finlande, 17 % du Royaume Uni, 15 % de Belgique.

Chlorure :

Exportations : 1 099 t à 92 % vers la Belgique, 3 % l’Algérie.
Importations : 1 628 t à 79 % de Belgique, 21 % du Royaume Uni.

Mattes, poudre et autres produits intermédiaires :

Exportations : 820 t à 29 % vers l’Allemagne, 23 % le Royaume Uni, 20 % vers le Canada, 6 % l’Italie.
Importations : 1 416 t à 48 % des États-Unis, 13 % de Belgique, 9 % du Canada, 7 % du Royaume Uni.

Utilisations

Consommation : dans le monde, en 2022, 187 000 t.

Secteurs d’utilisation du cobalt

En 2022, dans le monde. Source : Cobalt Institute

Secteurs d’utilisation : en 2022, dans le monde.

Véhicules électriques	40 %	Carbures cémentés	5 %
Portables	30 %	Catalyseurs	3 %
Superalliages	9 %	Céramiques et pigments	3 %

Source : Cobalt Institute

Aux États-Unis, en 2024, l’élaboration des superalliage représente 51 % de la consommation, celle des carbures cémentés, 9 %, celle de divers alliages métalliques, 15 %, celle de produits chimiques, 25 %.

Formes de commercialisation du cobalt métal et de ses composés chimiques :

Pour le métal avec, en 2023, 28 % de la production mondiale :
- cathodes,
- poudres grossières et fines,
- briquettes,
- barres rondes.
Pour les composés chimiques avec, en 2023, 72 % de la production mondiale :
- tétroxyde (Co₃O₄),
- sulfate,
- chlorure,
- monoxyde (CoO),
- carbonate,
- hydroxyde,
- oxalate.

En Chine, la production de tétroxyde et sulfate domine, en Finlande, celle de poudre grossière et de tétroxyde, au Japon celle de cathodes.

Utilisations sous forme de métal dans les domaines suivants :

Superalliages,
Carbures cémentés,
Aciers spéciaux,
Aimants.

Utilisations sous forme de composés chimiques dans les domaines suivants :

Batteries,
Catalyseurs,
Pigments et céramiques,
Pneus et siccatifs.

Batteries : ce secteur d’utilisation est devenu, ces dernières années, de plus en plus important. Il représentait seulement 10 % des utilisations du cobalt en 2001 et 38 % en 2012.
Le cobalt est employé dans les cathodes des batteries lithium-ion et Ni-hydrures métalliques ainsi que dans les batteries Ni-Cd.
Les batteries lithium-ion sont actuellement celles qui ont la plus grande capacité d’accumulation d’énergie par unité de masse. Elles sont en conséquence les mieux adaptées pour la mobilité électrique (appareillages portables et véhicules électriques). Le cobalt permet d’accroître leur densité énergétique, augmente leur stabilité et leur longévité.
Dans les batteries lithium-ion, sont employés : le cobaltate de lithium, LiCoO₂, dans les batteries LCO (Lithium-Cobalt-Oxyde), l’oxyde de lithium, nickel, manganèse, cobalt pour les batteries NMC, l’oxyde de lithium, nickel, cobalt, aluminium pour les batteries NCA, l’oxyde de manganèse-lithium pour les batteries LMO, le phosphate de fer-lithium pour les batteries LFP. Seules les batteries LCO, NMC et NCA renferment du cobalt. Les batteries LMO et LFP n’en contiennent pas.

Les batteries LCO présentent l’avantage de posséder la plus grande capacité d’énergie par unité de masse mais l’inconvénient de s’enflammer lorsque la température dépasse 150°C. Elles sont principalement réservées à une utilisation dans l’électronique portable.
Dans les batteries LCO, le matériau de la cathode contient 60 % en masse de cobalt sous forme de cobaltate de lithium, LiCoO₂.
Dans les batteries NMC, la teneur en cobalt de la cathode est comprise entre 6 et 21 %. Les plus riches en cobalt sont les batteries NMC 111, les plus pauvres les batteries NMC 811, les chiffres exprimant les rapports atomiques entre les éléments nickel, manganèse et cobalt. Elles sont particulièrement employées pour les véhicules électriques. Les batteries NMC 811 représentent, en 2021, 18 % de part de marché, les batteries NMC 622, 24 %.
Les batteries NCA construites par Panasonic équipent les véhicules Tesla.

En 2021, les consommations de cobalt pour élaborer des batteries ont été de 59 000 t pour les véhicules électriques, 26 000 t pour les téléphones mobiles, 16 000 t pour les ordinateurs portables et les tablettes, 9 000 t pour les drones, 2 200 t pour le stockage d’énergie.

Autres utilisations :

Superalliages : ce sont des alliages réfractaires pour des turbines à gaz et des turboréacteurs pour l’aéronautique. Exemple de composition : Co : 30 %, Cr : 20 %, Ni : 20 %, Fe : 14 %, Mo : 10 %, W : 5 %. Voir ce chapitre.
L’alliage Co-Cr (Co : 66 %, Cr : 29 %, Mo : 5 %) est utilisé pour réaliser des armatures de prothèses orthopédiques et dentaires.
Entre dans la composition d’outils de coupe carburés : ce sont des alliages frittés de carbure de tungstène dans une matrice de Co, exemple : WC : 88 %, Co : 12 %. Voir le chapitre consacré au tungstène.
Comme catalyseur en chimie : dans le procédé Fischer-Tropsch de synthèse d’hydrocarbures liquides à partir de gaz de synthèse (mélange de monoxyde de carbone et de dihydrogène) obtenu à partir de charbon (CTL : Coal To Liquid) ou de gaz naturel par vaporeformage (GTL : Gaz To Liquid). Des catalyseurs contenant 3 à 5 % en masse de Co₃O₄ avec 14 % de MoO₃, sur alumine, sont employés en pétrochimie pour désulfurer le gaz naturel et le pétrole par hydrogénation. Environ 70 % de la consommation dans ce secteur, en présence de manganèse sur un promoteur à base de bromure de sodium, est destinée à la synthèse de l’acide téréphtalique pour, principalement, la fabrication de PET (polytéréphtalate d’éthylène).
Le cobalt entre dans la composition des aimants permanents AlNiCo, et Sm-Co. La présence de cobalt (qui possède une température de Curie de 1121°C) permet de conserver des propriétés magnétiques à plus haute température que pour le fer seul (la température de Curie du fer est de 770°C). Ainsi un alliage 65 % atomique Fe – 35 % atomique Co a une température de Curie de 900-950°C. Les aimants AlNiCo renferment en % atomique, 62 % de Fe, 21 % de Ni, 12 % de Al et 5 % de Co. Les aimants samarium-cobalt ont la formule suivante : Co₅Sm. La consommation mondiale, dans ce secteur d’application, est à 70 % dans les alliages AlNiCo et 20 % dans les alliages Sm-Co.
Dans des alliages à coefficient de dilatation thermique nul avec la composition suivante : Co : 54 %, Fe : 36 %, Cr : 9 %.
Les alliages durs à base de cobalt sont massivement employés dans la robinetterie nucléaire et en particulier dans le circuit primaire des réacteurs à eau sous pression.
Sous forme d’oxyde Co₃O₄ (verts et bleus de cobalt) dans des verres, émaux et céramiques. Le bleu de cobalt, est obtenu avec un aluminate de cobalt CoAl₂O₄, de structure spinelle. L’oxyde de cobalt est également employé à très faible teneur afin de supprimer la couleur jaune du verre due à la présence de traces d’oxyde ferrique.
L’isotope ⁶⁰Co est utilisé en radiothérapie, stérilisation d’aliments et en radiographie industrielle. Sa demi-vie est de 5,26 années. Il émet des rayons gamma et est employé dans 70 % des traitements de cancers par radiothérapie.
Des cibles de pulvérisation en cobalt sont employées pour déposer, sous vide, les couches magnétiques des disques durs.
Entre, sous forme de carboxylate (appelé savon de cobalt), dans la fabrication des pneumatiques à carcasse radiale afin d’améliorer l’adhérence acier-caoutchouc et comme siccatif dans les peintures, vernis et encres. Les peintures glycérophtaliques contiennent, en moyenne, 0,06 % de Co.
Sous forme de sulfate ou de carbonate, c’est un complément alimentaire pour le bétail afin de favoriser la synthèse de la vitamine B12. En effet, celle-ci appelée également cobalamine, contient en moyenne 4,5 % en masse de cobalt. Elle est synthétisée par fermentation bactérienne, en particulier dans la panse des ruminants.

Bibliographie

Cobalt Institute (CI), 18 Jeffries Passage, Guildford, Surrey, GU1 4AP, Royaume Uni.
A.S. Audion, C. Hocquard, J.P. Labbé, J.J. Dupuy, « Panorama mondial 2013 du marché du cobalt« , rapport public, BRGM/RP-63626-FR, mai 2014.J.
G. Levebvre et M. Leguérinel, « Fiche de criticité – Cobalt« , BRGM, COMES, janvier 2021.
« La structure traditionnelle du marché du cobalt est bouleversée par les besoins de la mobilité électrique« , MinéralInfo, BRGM, décembre 2018.
P. Alves Dias et al, « Cobalt : demand-supply balances in the transition to electric mobility » JRC Science for Policy Report, European Commission, 2018.
S. van den Brink et al, « Identifying supply risks by mapping the cobalt supply chain« , Resources, Conservation and Recycling, 156, mai 2020.

Archives

Aluminium

Données physico-chimiques

Données atomiques

Numéro atomique	Masse atomique	Configuration électronique	Structure cristalline	Rayon métallique pour la coordinence 12
13	26,98 g.mol^-1	[Ne] 3s² 3p¹	cubique à faces centrées de paramètre a = 0,405 nm	143 pm

Données physiques

Masse volumique	Dureté	Température de fusion	Température d’ébullition	Conductibilité électrique	Conductibilité thermique	Solubilité dans l’eau
2,702 g.cm^-3	1,5	660,4°C	2 467°C	37,7.10⁶ S.m^-1	237 W.m^-1.K^-1	insoluble

Données chimiques

Électronégativité de Pauling	État d’oxydation le plus courant	pK_a : Al_(aq)³⁺/AlOH_(aq)²⁺	pK_s : Al(OH)₃
1,61	+3	5,0	32,5

Potentiels standards :

Al³⁺ + 2e = Al⁺	E° = -1,66 V
Al³⁺ + 3e = Al_(s)	E° = -2,76 V
Al⁺ + e = Al(s)	E° = -0,55 V

Données thermodynamiques

Aluminium cristallisé

Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 28,3 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : C_p° = 24,4 J.K^-1mol^-1
Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 10,9 kJ.mol^-1
Enthalpie molaire standard d’ébullition à la température d’ébullition : 284,2 kJ.mol^-1

Aluminium gazeux

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : 329,7 kJ.mol^-1
Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : 289,1 kJ.mol^-1
Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 164,4 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : C_p° = 21,4 J.K^-1mol^-1

Données industrielles

Matières premières

L’aluminium, à l’état oxydé, est l’élément métallique le plus répandu dans l’écorce terrestre, avec une teneur de 8 % en aluminium ou de 15 % exprimée en alumine, Al₂O₃. Il est présent surtout sous forme de silicoaluminates dans des argiles, schistes… contenant de 18 à 38 % de Al₂O₃, mais il est plus économique de récupérer Al₂O₃ à partir des bauxites proprement dites (présentes principalement en Europe, avec de faibles réserves) ou des latérites bauxitiques (présentes sous les climats tropicaux, avec d’importantes réserves). Par généralisation, les latérites bauxitiques sont également dénommées bauxites.

Minerais

La bauxite contient principalement de l’alumine hydratée, de 10 à 20 % d’oxyde de fer et environ 5 % de silice. Les teneurs sont généralement de 48 à 58 % en Al₂O₃ sous forme principalement de gibbsite ou d’hydrargillite (hydroxyde d’aluminium, Al(OH)₃) dans les latérites et de böhmite ou de diaspore (oxy-hydroxyde d’aluminium, AlO(OH)) dans les bauxites.

Les bauxites renferment une faible teneur, de 30 à 80 ppm, de gallium et sont la principale source de cet élément. Par exemple, en 2022, avec une production de 17,642 millions de t d’alumine, le groupe chinois Chalco a coproduit 146 t de gallium.
En Russie, en Sibérie et dans la péninsule de Kola, sont exploités également des minerais riches en néphéline (2SiO₂,Al₂O₃,Na₂O-K₂O), récupérés comme sous-produits de l’extraction des apatites destinées à l’industrie des engrais phosphatés. En 2023, la production de néphéline du groupe UC Rusal, en Sibérie, à Kiya Shaltyr, a été de 4,519 millions de t et celle du groupe PhosAgro, qui exploite à Kirovsk le dépôt de Khibiny situé dans la péninsule de Kola, dans la région de Mourmansk, est, en 2022, de 1,176 million de t de néphéline.

Productions minières

Production de bauxite

En 2024, en millions de t, sur un total mondial de 450 millions de t. Source : USGS

en milliers de t de bauxite
Guinée	130 000	Inde	25 000
Australie	100 000	Russie	6 300
Chine	93 000	Jamaïque	6 100
Brésil	33 000	Arabie Saoudite	5 800
Indonésie	32 000	Vietnam	4 200

Source : USGS

La production de la Grèce, principal pays producteur de l’Union européenne, est, en 2020, de 1,368 million de t. En septembre 2023, Mytilineos, producteur grec d’aluminium, qui possédait une capacité de production de 570 000 t/an de bauxite, a acquis les mines, souterraines, grecques de bauxite du groupe français Imerys et ainsi est devenu avec 1,2 million de t/an le principal producteur de bauxite de l’Union européenne.

Les exploitations minières sont à 80 % à ciel ouvert. En général, dans ces exploitations, le gisement de bauxite se présente sous forme d’une couche horizontale de quelques mètres d’épaisseur (en moyenne de 7 à 8 m) située à faible profondeur, parfois moins d’un mètre, sur une surface de plusieurs km². Le sol recouvrant le gisement est généralement stocké afin, après exploitation, de réhabiliter le site.

L’Indonésie qui était, en 2013, le deuxième producteur mondial, avec 55,7 millions de t totalement exportées, quasi exclusivement vers la Chine, a vu sa production chuter à 2,6 millions de t, en 2014, du fait de l’interdiction d’exportation de la bauxite afin de développer son secteur industriel et en particulier sa transformation sur place. Afin d’approvisionner la Chine, la Malaisie a pris le relai, avec une production de 24,187 millions de t, en 2015, mais après une restriction des exportations de ce pays, c’est actuellement la Guinée qui a développé sa production afin d’assurer une grande partie des besoins de la Chine.

Exploitations minières australiennes

Source : Geoscience Australia

La deuxième plus importante mine de bauxite au monde est celle de Huntly, avec une capacité de production de 26 millions de t/an, propriété d’AWAC (Alcoa World Alumina and Chemicals), détenu à 60 % par Alcoa et 40 % par la société australienne Alumina Limited, qui exploite depuis 1976 le « Darling Range », en Australie de l’Ouest, au sud de Perth, où le gisement de bauxite est situé à environ 50 cm de profondeur sur une épaisseur moyenne de 7 mètres. La bauxite possède une faible teneur en alumine (de 28 à 33 %) et une teneur élevée en silice (28 %) avec toutefois une faible part de celle-ci (1 à 3 %) réactive lors de l’élaboration de l’alumine et donc entraînant une consommation plus élevée d’hydroxyde de sodium. Malgré ces inconvénients, les facilités d’exploitation rendent ce gisement particulièrement rentable. AWAC exploite également, dans le « Darling Range », depuis 1984, la mine de Willowdale, avec une capacité de production de 10 millions de t/an. En 2023, la production des deux mines a été de 30,9 millions de t de bauxite. La mine de Huntly alimente les usines australiennes d’élaboration d’alumine de Pinjarra et Kwinana, celle de Willowdale, l’usine de Wagerup. Les réserves prouvées et probables dans le Darling Range sont de 401,6 millions de t renfermant en moyenne 32,1 % d’alumine.

La société South32 possède à 86 %, les 14 % restants étant détenus par des intérêts japonais, sur le même gisement, la mine de Boddington, avec une capacité de production de 18 millions de t/an. En 2019, la part de South32 a représenté 15,9 millions de t. La bauxite, avec une production de 3 200 t/h, est acheminée sur 51 km, à l’aide d’un convoyeur à bande, jusqu’à l’usine d’élaboration d’alumine de Worsley, à la vitesse de 26 km/h, puis l’alumine est transportée par 55 km de voie ferrée jusqu’au port de Bunburry pour être exportée. Les réserves prouvées et probables, au 30 juin 2024, sont de 199 millions de t renfermant 28,2 % de Al₂O₃.

Toujours en Australie, Rio Tinto, exploite des gisements plus riches (à plus de 50 % d’alumine) à Weipa (Queensland) et Gove (Territoire du Nord). La mine de Weipa, plus importante mine de bauxite au monde, exploite depuis 1961, une bauxite constituée à 55 % de gibbsite et 14 % de böhmite, avec des réserves prouvées et probables de 860 millions de t à 54,2 % de Al₂O₃ et une production, en 2023, de 35,126 millions de t destinées principalement aux usines de production d’alumine de Gladstone. La mine de Gove, exploitée depuis 1971, avec des réserves prouvées et probables de 56 millions de t à 50,5 % de Al₂O₃, a produit, en 2023, 11,566 millions de t.

Exploitations minières guinéennes

La Guinée possède les plus importantes réserves au monde et sa production est presque totalement exportée.
La Compagnie des Bauxites de Guinée (CBG) exploite, depuis 1973, le gisement de Boké, situé sur le plateau de Sangaredi, qui contient, en moyenne, 53 % d’alumine et 2 % de silice. La société est détenue à 51 % par la joint venture Halco (45 % Alcoa, 45 % Rio Tinto, 10 % Dadco) et à 49 % par l’État guinéen. Les réserves prouvées et probables sont de 362 millions de t à 47,1 % de Al₂O₃, avec une production, en 2022, de 16,115 millions de t, transportée par voie ferrée sur 135 km jusqu’au port de Kamsar.

Le groupe russe UC Rusal a produit, en 2023, un total de 4,979 millions de t avec l’exploitation du gisement de Kindia avec une production de 2,670 millions de t, celle du complexe de Friguia, construit par Pechiney en 1957 et vendu en 1997, avec une production de 837 000 t et celle du projet Dian-Dian, dans la région de Boké, avec une production de 2,072 millions de t et des réserves de 564 millions de t renfermant 59 % de Al₂O₃.

La Société Minière de Boké (SMB), contrôlée, à 22,5 %, par le groupe chinois Shandong Weiqiao associé au transporteur singapourien Winning International Group, avec 40,5 %, au transporteur terrestre UMS International, avec 27 % et pour 10 % à État guinéen a débuté sa production mi-2015, avec, en 2022, une production de 34 millions de t totalement exportées vers la Chine. Le minerai a été initialement acheminé par voie routière jusqu’à 2 ports, Katougouma et Dapilon, sur le fleuve Nunez, puis sur des barges de 8 000 t jusqu’aux navires mouillés en haute mer, la Guinée ne disposant pas de port en eaux profondes, pour être livré au port de Yantaï, en Chine. La SMB a inauguré, en juin 2021, une voie ferrée de 125 km pour acheminer le minerai et a en projet la construction d’une raffinerie pour transformer la bauxite en alumine. L’objectif de la SMB est de produire 38 millions de t en 2024.

Guinea Alumina Corporation, filiale du groupe des Émirats Arabes Unis, Emirates Global Alumina (EGA), développe toujours sur le gisement de Boké, un projet de mine d’une capacité de 12 millions de t/an de bauxite. Les premières exportations ont eu lieu en août 2019.

Le groupe chinois Chalco développe le projet de la mine de Boffa, avec une production, en 2022, de 13,6 millions de t.

Divers autres projets sont développés.

Exploitations minières brésiliennes

Le gisement le plus important, Porto Trombetas, dans l’ouest de l’État de Pará, est exploité depuis 1979, par la société Mineração Rio do Norte (MNR) détenue à 45 % par Glencore qui a acquis, en avril 2023, les 40 % de Vale et les 5 % de Hydro, 33 % par South32 qui a acquis, en avril 2022, la part de 18,2 % d’Alcoa (dont 9,6 % à travers AWAC), 22 % par Rio Tinto, qui a acquis, en novembre 2023, les 10 % de la Companhia Brasileira de Aluminio. Le gisement d’une épaisseur moyenne de 4 m est situé à une profondeur d’environ 8 m. La bauxite a une teneur d’environ 50 % en alumine. Les réserves prouvées et probables sont, en 2023, de 46,3 millions de t à 48,91 % de Al₂O₃. Le minerai est acheminé par 28 km de voie ferrée jusqu’à Porto Trombetas sur la rivière Trombetas, affluent de l’Amazone, puis par barges sur 1570 km jusqu’au port de Vila do Condo, sur l’Amazone, pour alimenter l’usine de production d’alumine d’Alunorte, propriété à 62 % d’Hydro, située à Barcarena. Le trajet dure 3 jours. En 2022, la production est de 11,1 millions de t.

Le gisement de Paragominas, situé dans l’est de l’État de Pará, est exploité depuis 2007 par le groupe Hydro. Il s’étend sur 1 000 km² avec une épaisseur moyenne de 2,2 m. Il renferme 50 % d’alumine et 4 % de silice réactive. Les réserves sont de 1 milliard de t. La bauxite est acheminée à l’aide d’un minéral-duc de 244 km jusqu’à l’usine de production d’alumine d’Alunorte à Barcarena. En 2023, la production a été de 10,897 millions de t.

Le gisement de Juruti, dans l’ouest de l’État de Pará est exploité depuis 2009 par AWAC. En 2023, la production est de 5,0 millions de t et les réserves prouvées et probables, de 85,4 millions de t renfermant 47,1 % de Al₂O₃. Le minerai est principalement destiné à alimenter l’usine de production d’alumine Alumar, à São Luis.

Le gisement de Poços de Caldas dans le Minas Gerais, exploité par AWAC, a produit, en 2023, 400 000 t de bauxite avec des réserves prouvées et probables de 3 millions de t renfermant 39,1 % de Al₂O₃.

Principaux producteurs

En 2023, les principaux producteurs sont les suivants :

en millions de t
Rio Tinto (Canada)	54,6	South32 (Australie), en 2021	17,6
AWAC (États-Unis, Australie)	41,0	UC Rusal (Russie)	13,4
Chalco (Chine)	30,4	Hydro (Norvège)	10,9

Sources : rapports des sociétés

Rio Tinto, exploite en Australie la mine de Gove, avec, en 2023, une production de 11,566 millions de t et celle de Weipa, avec 35,126 millions de t, au Brésil, la part de Rio Tinto, 22 %, depuis novembre 2023, sur la mine de Porto Trombetas est de 1,502 million de t, en Guinée, la part de Rio Tinto, de 22,95 % dans le capital et de 45 % pour la production, dans l’exploitation de la mine de Boké est de 6,425 millions de t.
AWAC (Alcoa Worldwide Alumina and Chemicals), joint venture entre Alcoa (60 %) et Alumina Limited (40 %), exploite des mines en Australie à Huntly et Willowdale, avec, en 2023, une production de 30,9 millions de t, au Brésil avec l’exploitation des mines de Poços de Caldas et de Juruti, avec 5,4 millions de t, en Guinée au travers d’une participation dans la mine de Boké, avec 3,6 millions de t et en Arabie Saoudite, à Al Ba’itha, au travers d’une participation de 25,1 % dans Ma’aden, avec une part de 1,1 million de t. En 2024, a été annoncée la vente, pour début 2025, de cette participation dans Ma’aden. En août 2024, Alcoa a acquis la participation d’Alumina Limited.
Chalco, exploite 14 mines en Chine avec une production, en 2022, de 14,6 millions de t et des réserves prouvées et probables de 147 millions de t d’un minerai renfermant 60,01 % de Al₂O₃. Par ailleurs, développe le projet de Boffa, en Guinée, avec une participation de 85 %, de 13,6 millions de t/an qui a commencé à produire début 2020. En 2022, a fourni 29,6 millions de t de bauxite à ses propres raffineries et s’est procuré par ailleurs 15,7 millions de t par des achats extérieurs.
South32 exploite sur le « Darling Range », en Australie de l’Ouest, la mine de Boddington, avec une capacité de production de 18 millions de t/an, avec 86 % de participation. Par ailleurs, possède une participation de 33 % dans la mine de Porto Trombetas, au Brésil.
Le groupe UC Rusal, exploite des mines de bauxite, en Russie, avec la mine de Timan, près de Ukhta, dans la République de Komi, avec une production, en 2023, de 3,923 millions de t et celles du Nord de l’Oural, avec une production de 2,258 millions de t, en Guinée, les exploitations minières de Kindia, Friguia et Dian-Dian ont produit 4,979 millions de t, en Jamaïque, le complexe de Windalco a produit 1,616 million de t.
Hydro, au Brésil, exploite la mine de Paragominas, avec une production, en 2023, de 10,897 millions de t.

Commerce international

Principaux pays exportateurs

En 2023, les exportations minières s’élevaient à 163,358 millions de t, réparties comme suit :

en milliers de t
Guinée	109 126	Indonésie	1 921
Australie	37 697	Ghana	1 736
Brésil	4 732	Sierra Leone	1 243
Turquie	2 641	Malaisie	557
Jamaïque	2 086	Guyana	400

Source : ITC

Le premier pays exportateur qui était, en 2013, l’Indonésie, avec 57 millions de t, dont 56,5 millions de t vers la Chine, a interdit l’exportation de bauxite à compter de 2014 afin de développer son secteur industriel et en particulier la transformation sur place de la bauxite. En conséquence, ses exportations ont chuté en 2014 pour atteindre 2,1 millions de t, devenir insignifiantes en 2015, puis reprendre à un niveau moindre depuis. L’arrêt des exportations indonésienne a entraîné une augmentation fulgurante de la production de la Malaisie et de ses exportations avec 27,9 millions de t, en 2015, destinées à 99 % à la Chine. Depuis 2017, la Guinée a pris le relai pour approvisionner la Chine.

En 2023, les exportations australiennes sont destinées à 98 % à la Chine.

Principaux pays importateurs

Les importations de 2023 avec un total de 161,529 millions de t sont réparties principalement dans les pays suivants :

en milliers de t
Chine	141 565	Espagne	1 649
Canada	3 827	Grèce	1 145
Inde	3 781	Allemagne	1 104
Irlande	3 432	Corée du Sud	290
États-Unis	3 371	France	290

Source : ITC

Les importations de la Chine proviennent à :

69 % de Guinée,
24 % d’Australie.

Les importations de l’Union européenne ont été, en 2020, de 15,707 millions de t.

Réserves mondiales de bauxite

Les réserves sont de 29 milliards de t en 2024, situées principalement dans les pays suivants :

En millions de t
Guinée	7 400	Jamaïque	2 000
Australie	3 500	Chine	680
Vietnam	3 100	Inde	650
Indonésie	2 800	Russie	480
Brésil	2 700	Kazakhstan	280

Source : USGC

Situation française

La plus grande partie de la production a été arrêtée fin 1991. Le maximum avait été atteint en 1973 avec 3,2 millions de t. Au total, la production a été de 100 millions de t de bauxite, la France ayant été premier producteur mondial jusqu’en 1939. Les gisements étaient situés dans le Var (Brignoles…), les Bouches du Rhône (Les Baux) et l’Hérault. Les réserves françaises de bauxite sont estimées à 70 millions de t. Une faible production (70 000 t, en 2013), dans l’Hérault, est destinée à des applications non métallurgiques principalement pour ajuster la composition des ciments.

En 2024, les importations s’élevaient à 214 605 t en provenance de Grèce à 37 %, de Turquie à 34 %, de Chine à 8 %, d’Allemagne à 6 % tandis que les exportations étaient de 4 876 t vers l’Italie à 29 %, l’Allemagne à 27 %, les Pays Bas à 16 %, la Slovaquie à 14 %, la Suisse à 5 %.

Utilisations

Environ 95 % de la bauxite utilisée dans le monde est destiné à la fabrication de l’alumine (pour, à 90 %, produire de l’aluminium), le reste est utilisé dans les industries des ciments, des produits réfractaires et des abrasifs. En 2022, aux États-Unis, sur un total de 2,170 millions de t de bauxite consommée, la production d’alumine a utilisé 1,960 million de t, les autres secteurs industriels (produits réfractaires, abrasifs et chimie), 203 000 t.

Élaboration de l’alumine

Fabrication industrielle

La fabrication industrielle est réalisée dans des raffineries, à partir de bauxite, selon le procédé Bayer. Le procédé, qui consiste à extraire l’alumine de la bauxite, en éliminant les impuretés présentes dans le minerai, utilise le caractère amphotère des hydroxydes d’aluminium qui sont solubles en milieu basique ce qui n’est pas le cas, par exemple, des oxydes de fer.

La bauxite est traitée par une solution d’hydroxyde de sodium, NaOH, concentrée et chaude. L’attaque, qui dure 2 jours, a lieu dans des autoclaves, sous 2 à 4 MPa, et entre 140 et 150°C pour les minerais riches en gibbsite, entre 220 et 270°C pour ceux riches en böhmite et entre 250 et 280°C pour ceux riches en diaspore. On sépare ainsi l’aluminium, en solution sous forme d’ions aluminates hydratés – (Al(OH)₄(H₂O)₂)^–, des oxydes de fer et de la silice, solides, qui donnent des « boues rouges ». Ensuite, l’hydroxyde d’aluminium, Al(OH)₃, précipite par dilution et refroidissement. La précipitation est initiée et contrôlée par une quantité importante d’amorce de Al(OH)₃ provenant de fabrications précédentes. Les réactions mises en jeu sont représentées par l’équation chimique ci-dessous avec déplacement de l’équilibre vers la droite lors de la dissolution et vers la gauche lors de la précipitation après élimination de la phase solide.

Al₂O₃,(7+n)H₂O + 2 OH^– = 2 (Al(OH)₄(H₂O)₂)^– + n H₂O

Lors de la précipitation de l’alumine, l’hydroxyde de sodium est régénéré. Toutefois, la présence de silice dans le minerai, entraîne une consommation d’hydroxyde de sodium et d’alumine par formation d’un silicoaluminate de sodium de formule : 5SiO₂,3Al₂O₃,3Na₂O,5H₂O. En conséquence, les bauxites à haute teneur en silice susceptible de réagir sont économiquement pénalisées.

Les bacs de précipitation peuvent atteindre des volumes de 4 500 m³. L’alumine calcinée est obtenue par chauffage à 1200°C.

En 2017, il y a 80 raffineries, dans le monde. En Chine le nombre est passé de 7 usines, en 2001 à 49 usines en 2011.

Les résidus de traitement de la bauxite (boues rouges) représentent, en général, de 0,7 à 2 t/t d’alumine, soit, dans le monde, 182 millions de t/an. Au total, cela représente depuis l’exploitation du procédé Bayer, 3 milliards de t.

Composition des résidus de traitement de la bauxite :

Fe₂O₃	20 à 45 %	CaO	0 à 14 %
Al₂O₃	10 à 22 %	SiO₂	5 à 30 %
TiO₂	4 à 20 %	Na₂O	2 à 8 %

Sources : IAI et EAA

Consommations

Pour produire 1,9 t de Al₂O₃ (qui donne 1 t de Al) il faut :

Bauxite	4 à 5 t		Chaux	200 kg		Énergie : 380 kWh
Eau	13,5 t		NaOH	210 kg

Par exemple, la répartition des coûts de production, dans la raffinerie Alunorte, exploitée par Hydro, au Brésil, est, en 2020, la suivante :

Bauxite	40 %		Hydroxyde de sodium	15 %
Énergie	30 %		Divers	15 %

Source : Hydro

Productions

Production d’alumine

En 2024, en millions de t, sur un total mondial de 142 millions de t. Source : USGS

Les principaux pays producteurs sont les suivants :

En milliers de t de Al₂O₃
Chine	84 000	Émirats Arabes Unis	2 400
Australie	18 000	Arabie Saoudite	1 800
Brésil	11 000	Irlande	1 600
Inde	7 600	Jamaïque	1 500
Russie	2 900	Vietnam	1 500

Source : USGS

D’après l’IAI, en 2023, la production mondiale est de 141,924 millions de t dont 82,380 millions de t en Chine.

La production chinoise, en 2016, était de 60,827 millions de t dont 58,382 millions de t d’alumine métallurgique et 2,445 millions de t d’alumine non métallurgique. En 2000, la production chinoise totale était de 4 millions de t.

Production australienne :

Alcoa, à travers AWAC, a produit, en 2022, dans sa raffinerie de Pinjarra 4,466 millions de t, dans celle de Kwinana 1,920 million de t et celle de Wagerup 2,605 millions de t, toutes situées dans l’Australie de l’Ouest. L’arrêt de la production, pour le deuxième trimestre 2024, a été annoncé à Kwinana.
Rio Tinto, a produit, en 2023, de l’alumine dans les raffineries de Gladstone QAL, dans le Queensland avec 80 % de la production soit 2,693 millions de t, alimentée par la bauxite du gisement de Weipa et Gladstone Yarwun, dans le Queensland avec 3,006 millions de t.
South32 a produit, en 2022-23, 3,839 millions de t, avec une participation de 86 % dans la raffinerie de Worsley, en Australie de l’Ouest. L’alumine produite alimente, en partie, les usines de production d’aluminium du groupe à Hillside en Afrique du Sud et Mozal au Mozambique.
UC Rusal avait produit, en 2022, 182 000 t avec 20 % de participation dans la raffinerie de Gladstone QAL. En 2023, la part de Rusal est nulle.

Production brésilienne : la raffinerie d’Alunorte, détenue à 62 % par Hydro, située à Barcarena, dans l’État de Pará, a produit, en 2023 de 6,185 millions de t. En avril 2023, le groupe Glencore a pris une participation de 30 % dans la raffinerie. Elle est approvisionnée à 35 % par de la bauxite livrée en bateaux, sur un trajet de 1 570 km sur l’Amazone, par MNR à partir des mines de Porto Trombetas et à 65 % par de la bauxite livrée sous forme de pulpe à partir de la mine de Paragominas, exploitée par Hydro, à l’aide d’une canalisation de 244 km. Une partie de l’alumine produite alimente les électrolyses de production d’aluminium d’Albras à Barcarena et Valesul à Rio de Janeiro. L’essentiel de la production, à environ 80 %, est exporté.
La raffinerie Alumar, située à São Luis, dans l’État de Maranhão, détenue à 54 % par AWAC, 36 % par South32 et 10 % par Rio Tinto, a produit, en 2022, 3,771 millions de t.

Dans l’Union européenne, il y a, en 2023, 5 usines de production, avec une production totale de 5,495 millions de t, dont une dans chacun des pays suivants :

Allemagne, à Stade, exploitée par Dadco avec une capacité de 1 million de t/an,
Espagne à San Ciprian, exploitée par AWAC avec 1,343 million de t, en 2022,
Irlande, à Anghinish, exploitée par UC Rusal avec 1,629 million de t en 2022,
Grèce, à Distomon exploitée par Mytilineos avec 861 000 t/an, en 2022,
Roumanie, à Tulcea, exploitée par Alum, filiale du groupe Vitmeco, avec 108 405 t en 2022. La raffinerie est approvisionnée avec de la bauxite provenant de la mine de Sierra Leone du groupe qui a produit, en 2022, 910 344 t de bauxite.

Producteurs

Les principaux producteurs sont les suivants :

en millions de t.
Chalco (Chine), en 2023	16,67	Jinjiang Group (Chine), en 2020	6,4
Hongqiao Group (Chine), en 2020	16	Hydro (Norvège), en 2023	6,2
Xinfa Group (Chine), en 2020	12 à 13	UC Rusal (Russie), en 2023	5,134
AWAC (États-Unis), en 2023	10,908	South32 (Australie), en 2023-24	5,1
Rio Tinto (Canada), en 2023	7,537	SPIC (Chine), en 2020	2,7

Sources : Al Circle et rapports des sociétés

Chalco, en 2022, possède, en Chine, une capacité de production de 22,26 millions de t/an avec l’exploitation de 12 raffineries qui ont produit 17,642 millions de t destinées à la métallurgie de l’aluminium et 4,285 millions de t destinées à d’autres applications. Le groupe a été approvisionné par 45,33 millions de t de bauxite provenant à 65,4 % de ses propres mines. Chalco a produit, en 2021, 23,6 % de l’alumine chinoise.
Hongqiao Group possède, en Chine une capacité de production de 15 millions de t/an avec 6 unités de production et de 1 million de t/an en Indonésie, qui devrait atteindre 2 millions de t/an fin 2021.
AWAC (Alcoa Worldwide Alumina and Chemicals), joint venture entre Alcoa (60 %) et Alumina Limited (40 %) exploite 5 raffineries en Australie (voir ci-dessus), au Brésil à São Luis avec 39,96 % de Alumar et 1,507 million de t, en Espagne, à San Ciprián, avec 1,343 million de t et possède une participation de 25,1 %, dans Ma’aden, en Arabie Saoudite avec une part de 0,444 million de t. En 2024, a été annoncée la vente, pour début 2025, de cette participation dans Ma’aden.
UC Rusal, exploite en Russie, les raffineries d’Achinsk, avec, en 2023, 872 000 t, de Bogoslovsk, avec 988 000 t, d’Urals avec 918 000 t et PGLZ avec 244 000 t, en Irlande, la raffinerie d’Anghinish avec 1,629 million de t, en Jamaïque, la raffinerie de Windalco avec 456 000 t, en Ukraine, la raffinerie de Nikolaev avec 300 000 t, en 2022, est arrêtée depuis l’agression russe, en Guinée, la raffinerie de Friguia qui a redémarré en 2018, avec 273 000 t et en Australie, 182 000 t, en 2022, avec 20 % de participation dans la raffinerie de Gladstone QAL, dans le Queensland, la production étant nulle en 2023.
Rio Tinto, outre ses raffineries australiennes (voir ci-dessus), produit de l’alumine au Canada, à Jonquières, avec en 2023, 1,501 million de t et à São Luis, au Brésil avec 10 % de la production, soit 338 000 t.
Hydro, exploite au Brésil la raffinerie Alunorte, à Barcarena dans l’état de Pará (voir ci-dessus).
South32, exploite, en Australie la raffinerie de Worsley avec, en 2023-24, une production de 3,777 millions de t et possède une participation de 36 % dans la raffinerie de São Luis, au Brésil, avec 1,286 million de t.

Commerce international

Principaux pays exportateurs

Les principaux pays exportateurs sont les suivants, en 2023, sur un total de 36,441 millions de t, en 2022 :

en milliers de t
Australie	15 941	Irlande	1 337
Brésil	7 731	Chine	1 265
Indonésie	2 154	Vietnam	1 005
Inde	2 145	Kazakhstan	873
Jamaïque	1 396	Espagne	873

Source : ITC

Les exportations australiennes sont destinées à 19 % au Bahreïn, 13 % aux Émirats Arabes Unis, 9 % au Canada, 9 % à l’Afrique du Sud.

Principaux pays importateurs

Les principaux pays importateurs sont, en 2023, les suivants :

en milliers de t
Canada	4 871	Malaisie	1 867
Russie	3 400	Chine	1 827
Norvège	2 544	Oman	1 670
Inde	2 464	Islande	1 649
Émirats Arabes Unis	2 462	Afrique du Sud	1 403

Source : ITC

Les importations canadiennes proviennent à 72 % du Brésil, 26 % d’Australie.

Les importations de l’Union européenne ont été, en 2020, de 610 739 t pour 1,614 million de t d’exportations.

Divers types d’alumines

On distingue (voir les chapitres correspondants) :
– Les alumines hydratées,
– Les alumines de transition,
– L’alumine alpha ou corindon.

Secteurs d’utilisation

En 2019, sur une production mondiale de 131,910 millions de t, 123,525 millions de t d’alumine ont été destinées à l’élaboration de l’aluminium et 8,385 millions de t à des applications non métallurgiques.

Les principaux secteurs d’utilisation, hors matière première pour la fabrication de l’aluminium (95 % de la consommation d’alumine est utilisé pour élaborer l’aluminium), sont les suivants :

Matériaux réfractaires	25 %	Charges de papiers, plastiques	12 %
Traitement de l’eau, papeteries	25 %	Fondant (industrie de Al)	12 %
Adsorbant, catalyseur	12 %	Abrasif, verres, émaux	12 %

Situation française

La production était, en 2017, de 300 000 t de Al₂O₃.

Une seule usine, exploitée depuis août 2012 par Alteo qui a pris la suite de Rio Tinto Alcan qui avait succédé à Alcan et elle-même à Pechiney, était en fonctionnement, à Gardanne (13) jusqu’en 2022. Elle traitait de la bauxite importée avec une capacité de production d’alumines de 635 000 t/an destinées à 80 % à des usages non métallurgiques, ce qui en fait le n° 2 mondial de production des alumines de spécialité. C’est dans cette usine, en 1894, que fut réalisée la première exploitation industrielle du procédé Bayer.
Les « boues rouges » (173 784 t en 2014) de l’usine, après lavage, étaient transportées, depuis 1966, par une canalisation de 30 cm de diamètre sur 40 km et déversées à 7 km au large de Cassis dans une fosse sous-marine de 2 400 m de profondeur. Depuis le 1^er janvier 2016, les « boues rouges » étaient filtrées, les résidus solides étaient soit stockés à terre sur le site de Mange-Garri à Bouc Bel Air soit valorisés sous forme d’un produit solide la Bauxaline^®obtenue après séchage dans un filtre-presse. La production était de 350 t/jour. Ce produit (constitué à environ 50 % de Fe₂O₃ et 15 % de Al₂O₃avec un pH de 10) est destiné aux travaux publics (remblais routiers), au bâtiment, à la réhabilitation de centres d’enfouissement de déchets, à l’horticulture comme substrat de cultures… La solution obtenue après filtration était évacuée dans la fosse de Cassis après, depuis mars 2019, un traitement au dioxyde de carbone qui permettait une neutralisation et une diminution des concentrations en aluminium et en arsenic.

En janvier 2021, le groupe guinéen United Mining Supply a pris le contrôle d’Alteo avec l’arrêt, a compter de mars 2022, de l’exploitation du procédé Bayer, l’alumine étant achetée à l’extérieur.

Commerce extérieur : en 2024.

Oxyde :
- Exportations : 193 932 t à 27 % vers les Pays Bas, 11 % l’Espagne, 10 % la Chine, 8 % l’Allemagne, 7 % les États-Unis, 6 % la Pologne, 6 % l’Italie.
- Importations : 729 581 t à 62 % d’Irlande, 14 % de Grèce, 6 % d’Espagne, 4 % de Jamaïque.
Hydroxyde :
- Exportations : 8 668 t à 14 % vers l’Italie, 12 % vers l’Allemagne, 6 % l’Egypte, 6 % la Suisse.
- Importations : 167 605 t à 64 % du Brésil, 17 % d’Allemagne, 9 % de Grèce, 6 % des États-Unis.

Élaboration de l’aluminium

Par électrolyse de l’alumine, en sel fondu, dans des fonderies.

La température de fusion de Al₂O₃étant très élevée (2 040°C) on ajoute principalement de la cryolithe (AlF₃3NaF) pour obtenir une fusion vers 960°C. La cryolithe est obtenue par synthèse (voir le produit alumines hydratées).

La composition moyenne d’un bain d’électrolyse est la suivante : 83 % de cryolithe, 7 % de AlF₃, 5 % de CaF₂, 5 % de Al₂O₃.
La cathode est constituée par le creuset, en graphite, de la cellule d’électrolyse qui possède une masse de 50 t pour une durée de vie de 5 ans. Par exemple, la construction de l’usine d’électrolyse Rio Tinto Alcan de Dunkerque (59), qui a commencé en 1992, a nécessité 9 000 t de produits carbonés pour le garnissage des cuves. Les anodes, généralement précuites, sont en carbone et sont consommées, en moyenne, en 26 jours. Elles sont élaborées à partir de coke de pétrole et de brai, dans l’usine de production d’aluminium. Pour produire en un an 170 000 t d’aluminium il faut 200 000 anodes de 400 kg chacune (voir le chapitre consacré au graphite artificiel). Les réactions se produisant lors de l’électrolyse sont extrêmement complexes. Globalement, on peut écrire les équations suivantes :
- A la cathode : 2/3 Al₂O₃= 4/3 Al + O₂
- A l’anode : C + O₂ = CO₂
Caractéristiques de l’électrolyse : tension : 4 V, intensité : 180 000 à 600 000 A (390 000 A puis 415 000 A à compter de 2021, à Dunkerque). A Dunkerque, pour une capacité de production de 270 000 t, 264 cuves sont montées en séries dans 2 halls de 850 m de long. Les cellules ont les dimensions suivantes : longueur de 9 à 16 m, largeur de 3 à 4 m, hauteur de 1 à 1,5 m. Les capacités de production, par cuve, peuvent atteindre jusqu’à 4,5 t de Al/48 h. En 2012, pour une production de 250 000 t, les consommations ont été les suivantes :
- alumine : 491 051 t,
- coke : 96 048 t,
- brai : 19 450 t,
- électricité : 3 629 GWh,
- gaz naturel : 223 GWh.

A Dunkerque, l’approvisionnement en énergie représente, en 2014, 23 % des coûts de production.

Les cuves d’électrolyse sont soigneusement capotées afin d’éviter, au maximum, des rejets de produits fluorés. Ces rejets (principalement HF) atteignaient de 3 à 12 kg de fluor par t d’aluminium dans les années 1950. A Dunkerque, en fixant, par de l’alumine, HF dans les rejets gazeux (3 m³/s de gaz émis par cuve) et en formant ainsi AlF₃ qui est recyclé, les émissions de produits fluorés sont, en 2014, de 0,48 kg de fluor/t de Al, soit 130 t. Au niveau mondial les émissions sont, en 2022, de 0,57 kg de fluor/t de Al, soit, 40 000 t.

L’une des usines la plus importante, au monde, située à Bratsk, en Russie, a produit, en 2022, 1 005 000 t d’aluminium soit 26 % de la production russe. Elle consomme 75 % de l’énergie produite par le barrage voisin situé sur l’Angara.

Consommations

Pour produire 1 t de Al 1^ère fusion il faut, en moyenne, en Europe, en 2010 :

Bauxite	4 326 kg	Anode (carbone)	440 kg
Hydroxyde de sodium	102 kg	AlF₃	16 kg
Chaux	81 kg	Énergie	13 000 à 15 000 kWh
Alumine	1 922 kg

Source : EAA

Décomposition du prix de revient de Al 1^ère fusion :

Matières premières	15 %		Main d’œuvre	16 %
Énergie	30 %		Amortissement, frais financiers	39 %

L’énergie, représente 37,5 %, du coût total (incluant extraction minière, transformation en alumine et électrolyse) de l’aluminium primaire produit en Australie. Dans ce pays les coûts se répartissent entre : 4 % pour l’extraction de la bauxite, 25 % pour l’élaboration de l’alumine et 71 % pour l’élaboration de l’aluminium.

Consommation d’énergie selon les différentes sources, en 2022, en TWh :

	Monde	Europe	Amérique du Nord	Chine
Totale	903,980	119,081	48,939	540,792
Hydroélectricité	310,270	111,198	46,819	103,832
Charbon	455,337	0,777	1,828	402,890
Gaz naturel	94,910	1,060	0,003	0
Nucléaire	5,075	1,772	0,030	3,245
Autres renouvelables	38,039	3,932	0,257	30,825

Source : IAI

La consommation d’énergie était de 80 000 kWh/t à la fin du XIX^ème siècle (l’intensité d’électrolyse étant de 4 000 A), 21 000 kWh/t en 1950, 17 000 kWh/t en 1980, de 13 500 à 15 500 kWh/t actuellement. En 2022, dans le monde, elle est, en moyenne, de 14 103 kWh/t, en Europe, de 15 481 kWh/t, en Amérique du Nord, de 14 944 kWh/t, en Chine, de 13 448 kWh/t.

Le prix de l’énergie électrique (environ 1/3 des coûts de production de l’aluminium) est un facteur important dans le choix de l’implantation des usines d’électrolyse. En France, le choix des implantations dans les Alpes (Saint Jean de Maurienne) et les Pyrénées (Lannemezan, arrêtée) a été lié à la production d’hydroélectricité. Le choix du site de Dunkerque a été lié à la proximité de la centrale nucléaire de Gravelines.
Les producteurs disposant de ressources propres en hydroélectricité sont avantagés, par exemple Rio Tinto au Québec, Rusal en Russie, Hydro en Norvège. Il en est de même pour les producteurs disposant de sources d’énergie peu chères, gaz naturel pour les pays du Golfe, géothermie pour l’Islande. Dans le monde, en 2019, la part d’autoproduction d’énergie est de 54,9 %, en Europe, de 2,8 %, en Amérique du Nord de 48,0 %, en Chine de 65,2 %.

La pureté de l’aluminium de première fusion obtenu est comprise entre 99,5 et 99,9 % de Al.

Aluminium raffiné

A côté de la principale qualité d’aluminium, comprise entre 99,5 et 99,9 %, il y a des besoins en aluminium raffiné à 99,99 % (4N), 99,999 % (5N) ou 99,9995 % (5N5). L’aluminium 4N est principalement utilisé dans la fabrication de condensateurs électriques, l’aluminium 5N est utilisé dans les écrans plats LCD et comme cibles de pulvérisation cathodique dans certaines technologies de fabrication de panneaux solaires, l’aluminium 5N5 est utilisé principalement comme cibles de pulvérisation cathodique dans la fabrication de semi-conducteurs. Deux techniques de raffinage sont utilisées :

L’électrolyse en sel fondu (raffinage 3 couches) : l’aluminium primaire, densifié grâce à l’addition de 25 à 30 % de Cu est fondu à 750°C et forme, dans le fond de la cuve d’électrolyse, l’anode. L’électrolyte fondu est situé au-dessus, lui même étant surmonté par l’aluminium raffiné qui forme la cathode. Al est transporté de l’anode à la cathode d’où il est extrait. 2 procédés se différencient par la nature de l’électrolyte. Le procédé Gadeau-Pechiney utilise le mélange : BaCl₂ : 60 %, AlF₃ : 23 %, NaF : 17 %. Ce procédé était utilisé dans l’usine Pechiney de Mercus (09) rachetée successivement par Alcan, en 2003, puis Praxair, en 2006. Cette production a été arrêtée depuis.
La cristallisation fractionnée, soit par ségrégation, soit par fusion de zone : ce type de raffinage repose sur les équilibres thermodynamiques entre l’aluminium et les différentes impuretés qu’il contient initialement. Les impuretés formant un système binaire eutectique avec l’aluminium ont tendance à être séparées de l’aluminium tandis que les impuretés formant un système binaire péritectiques avec l’aluminium ont tendance à se concentrer dans l’aluminium. Une série de fours de ségrégation permettant d’obtenir des puretés allant de 4N à 5N5 est en activité, en France, sur le site Praxair-Linde à Mercus (09), avec une production comprise entre 300 et 500 t/an.

Productions d’aluminium primaire

Production d’aluminium primaire

En 2024, en milliers de t, sur un total mondial de 72 millions de t. Source : USGS

Les principaux pays producteurs sont les suivants :

en milliers de t
Chine	43 000	Bahreïn	1 600
Inde	4 200	Australie	1 500
Russie	3 800	Norvège	1 300
Canada	3 300	Brésil	1 100
Émirats Arabes Unis	2 700	Malaisie	870

Source : USGS

En 2022, la production de l’Union européenne est de 1,258 millions de t.

D’après l’IAI, en 2023, la production mondiale est de 70,593 millions de t dont 41,666 millions de t en Chine.

De 1888 à 2018, la production totale d’aluminium a été de plus de 1 400 millions de t.

Usines de production

Dans le monde il y a 231 usines de production d’aluminium primaire dans 45 pays.

Dans l’Union européenne, 11 usines fonctionnent, en 2022. Sur les 26 usines en production, en 2007, 15 ont fermé.
La production a lieu, en 2021, en :
- Allemagne, avec 395 000 t, à Hamburg, Essen, Voerde, par Trimet,
- France, avec 379 200 t, à Dunkerque par Alvance Aluminium et Saint Jean de Maurienne par Trimet,
- Roumanie, à Slatina avec 293 399 t, par Alro, filiale de Vimetco,
- Grèce, à Distomon avec 184 800 t, par Aluminium of Greece,
- Slovaquie, avec 175 000 t, à Ziar nad Hronom, par Hydro, la production ayant cessé, en 2023.
- Suède, à Kubikenborg avec 124 000 t, par UC Rusal,
- Slovénie, à Kidricevo avec 114 581 t, par Talum, détenue à 86 % par le Groupe Eles,
- Pays Bas, à Delfzijl avec 82 000 t, par Aldel.
- Espagne, avec 228 000 t, à San Ciprian, par Alcoa. Fin 2021, Alcoa a annoncé l’arrêt de l’usine.
au Canada, 90 % de la production est réalisée au Québec avec 8 usines,
aux États-Unis, 6 usines sont en fonctionnement,
11 usines en Russie,
7 en Norvège.

La production japonaise primaire est actuellement nulle alors qu’elle était de 1,6 million de t en 1977. La production d’aluminium de deuxième fusion est par contre importante avec 725 300 t en 2022. Les importations sont de 2,457 millions de t d’aluminium brut allié et non allié.

Évolution de la production mondiale :

1886	1949	1973	1995	2012	2020
13 t	1,3 million t	13 millions t	20 millions de t	45 millions de t	67 millions de t

C’est actuellement le 1^er métal non ferreux consommé : sa production a dépassé celle de l’étain en 1923, du plomb en 1943, du zinc en 1954, du cuivre en 1958.

Évolution de la production mondiale de quelques métaux : en millions de tonnes (aluminium de première fusion et cuivre raffiné non allié) d’après l’Annuaire Statistique Mondial des Minerais et Métaux (SIM et BRGM) jusqu’en 1999 et l’USGS depuis.

Producteurs

Les principaux producteurs d’aluminium de première fusion, en 2022, sont les suivants :

en milliers de t
Chalco (Chine), en 2023	6 790	Emirates Global Aluminium (EAU)	2 700
China Hongqiao Group	6 041	SPIC (Chine)	2 500
UC Rusal (Russie), en 2023	3 848	Vedanta (Inde), en 2022-23	2 291
Xinfa Group (Chine)	3 600	East Hope Group (Chine)	2 200
Rio Tinto (Canada), en 2023	3 272	Hydro (Norvège), en 2023	2 030

Sources : Rusal et rapports d’activités des sociétés

Chalco, possède, en 2022, en Chine, d’une capacité de production de 7,35 millions de t/an d’aluminium, avec 9 unités de production, la plus importante, celle de Yunnan Aluminium, de 3,04 millions de t/an ayant produit 2,7 millions de t. En 2023, la production a été de 6,79 millions de t d’aluminium primaire.
UC Rusal, société fondée en 2007 par fusion entre Rusal, Sual et les actifs dans l’aluminium de la société suisse Glencore, regroupe l’essentiel de l’industrie russe de l’aluminium en exploitant des usines d’électrolyse principalement en Russie, avec un total, en 2023, de 3,848 millions de t, en Russie à Bratsk avec, 1,005 million de t, Krasnoyarsk avec 1,014 million de t, Sayanogorsk avec 538 000 t, Novokuznetsk avec 204 000 t, Khakas avec 304 000 t, Irkutsk avec 425 000 t, Kandalaksha avec 57 000 t, Volgograd avec 69 000 t, Taishet avec 112 000 t et en Suède, à Kubikenborg, avec 119 000 t.
Rio Tinto a acquis Alcan en 2007 qui avait absorbé Pechiney fin 2003. Le groupe possède des capacités de production d’hydroélectricité suffisantes pour répondre à la moitié de ses besoins. Les usines de production sont situées :
- au Canada, dans la province du Québec, en 2023, à Alma, avec 484 000 t, Arvida, avec 231 000 t, Grande Baie, avec 229 000 t, Laterrière, avec 244 000 t, Alouette (Sept-Îles), avec 40 % de participation d’une production de 634 000 t, soit 253 000 t, Bécancour, avec 25,1 % d’une production de 465 000 t, soit 117 000 t et dans la province de Colombie Britannique, à Kitimat, avec 377 000 t,
- en Australie, à Bell Bay, avec 186 000 t, Boyne Island, avec 59,4 % d’une production de 496 000 t, soit 295 000 t, Tomago, avec 51,6 % d’une production de 589 000 t, soit 304 000 t,
- en Nouvelle-Zélande, à Tiwai Point, avec 79,4 % d’une production de 334 000 t, soit 265 000 t,
- en Islande, à Reyjavik, avec 209 000 t,
- en Oman, à Sohar, avec 20 % de 398 000 t, soit 80 000 t.

Carte des implantations de Rio Tinto Alcan au Québec (document Rio Tinto Alcan que nous remercions).

Au Québec, les usines de production d’aluminium primaire sont situées soit sur le fleuve Saint-Laurent, à Sept-Îles et Bécancour soit sur la rivière Saguenay et la rive du Lac Saint-Jean. La bauxite et les autres matières premières arrivent par le Saint-Laurent et la Saguenay jusqu’au port, en eaux profondes, de Port Alfred. Une voie ferrée de 142 km permet de relier les différentes usines de la société. La bauxite est transformée en alumine à Vaudreuil, proche de Jonquière puis acheminée vers les usines d’électrolyse d’Alma, Arvida, Laterrière et Grande Baie. Environ 90 % de l’énergie électrique nécessaire à l’électrolyse est produite en propre dans 6 centrales hydroélectriques d’une puissance totale de 3 135 MW.

Emirates Global Aluminium, est une coentreprise des Émirats Arabes Unis qui regroupe les activités de Dubaï Aluminium et d’Emirates Aluminium. Les usines d’électrolyse sont situées, à Jebel Ali, à Dubaï, avec une capacité de production de 1,1 million de t/an avec 1 577 cellules et à Al Taweelah, à Abu Dhabi, avec une capacité de production de 1,4 million de t/an avec 1 200 cellules ce qui en fait la plus grande usine d’électrolyse d’aluminium au monde. La pureté moyenne de l’aluminium obtenu est de 99,91 %. Les puissances électriques installées sont respectivement de 2 350 et 3 500 MW et les électrolyse sont réalisées sous 400 000 ou 450 000 A. La production est, à 90 %, exportée.

Alcoa produit de d’aluminium primaire avec, en 2023, une capacité de production de 2,847 millions de t/an.
- aux États-Unis, à Warrick, dans l’Indiana, avec une capacité de production de 215 000 t/an et à Massena West, dans l’état de New-York, avec 130 000 t/an,
- au Canada, dans la province du Québec, à Baie Comeau, avec 324 000 t/an, à Deschambault, avec 287 000 t/an et à Bécancour, avec une participation de 350 000 t/an,
- en Espagne, à San Ciprián, avec 228 000 t/an,
- en Norvège, à Lista, avec 95 000 t/an et Mosjøen, avec 200 000 t/an,
- en Islande, à Fjaðaál, avec 351 000 t/an,
- en Australie, à Portland, avec 55 % d’une capacité de production de 358 000 t/an, soit 197 000 t/an,
- au Brésil, à São Luis, avec 60 % d’une capacité de production de 447 000 t/an, soit 268 000 t/an,
- En Arabie Saoudite, à Ras Al Khair, avec 25,1 % d’une capacité de production de 804 000 t/an soit 202 000 t/an.

En novembre 2016, Alcoa a séparé ses activités en deux sociétés, l’une gardant le nom d’Alcoa avec les productions minières, celles d’alumine et d’aluminium primaire ainsi que la production d’énergie, l’autre, Arconic, regroupant les activités de transformation de l’aluminium et la production secondaire.

Alcoa possède en propre une puissance d’hydroélectricité de 1 278 MW et a produit, en 2021, 8,107 TWh.

Hydro, produit de l’aluminium primaire :
- en Norvège, à Suundal, avec en 2023, une production d’aluminium primaire de 428 000 t, à Årdal, avec 192 000 t, à Karmøy, avec 208 000 t, à Høyanger, avec 67 000 t et à Husnes, avec 150 000 t,
- au Qatar, avec une participation de 50 % et 322 000 t,
- au Brésil, à Albras, avec une participation de 51 % de 450 000 t,
- au Canada, à Alouette, avec une participation de 20 % de 127 000 t,
- en Australie, à Tomago, avec 12,4 % de la société et une part de 73 000 t/an.

En Norvège, pour approvisionner en électricité ses 5 usines d’électrolyse, Hydro possède 36 usines hydroélectriques avec une production de 13,7 TWh, en 2023.

Vedanta possède, en Inde, une capacité de production de 2,3 millions de t avec, en 2022-23, une production de 1,721 million de t à Jharsunguda dans l’État d’Odisha et de 570 000 t à Korba dans l’État de Chhattisgarth. L’alumine est produite à Lanjigarh, dans l’État d’Odisha avec une production de 1,793 million de t à partir de mines de bauxite de l’État d’Odisha pour 56 % et d’importations pour 44 %.
South32 a produit, en 2023-24, un total de 1 138 000 t d’aluminium primaire :
- en Afrique du Sud, à Richards Bay, avec 720 000 t,
- au Mozambique, à Maputo, avec une participation de 63,7 % et une production propre de 314 000 t,
- au Brésil, à São Luis, dans l’État de Maranhão, avec une part de 40 % de Alumar, qui avait été arrêté en 2015 et qui a redémarré en juin 2022, avec une production pour South32 de 104 000 t.
Trimet, produit de l’aluminium primaire :
- en Allemagne à Essen, avec 165 000 t/an, à Hambourg, avec 135 000 t/an, à Voerde, avec 95 000 t/an,
- en France, à Saint-Jean de Maurienne (73), avec 145 000 t/an.

Commerce international de l’aluminium brut non allié

Principaux pays exportateurs

Les principaux pays exportateurs, en 2023, sont les suivants, sur un total, en 2021, de 13,225 millions de t :

en milliers de t
Russie, en 2021	3 451	Mozambique	1 448
Canada	2 863	Norvège	1 313
Malaisie	1 973	Bahreïn	1 241
Inde	1 957	Pays Bas	788
Australie	1 535	Islande	768

Source : ITC

Les exportations russes, en 2021, sont destinées à la Turquie à 20 %, au Japon à 14 %, à la Chine à 11 %, aux États-Unis à 8 %.

Principaux pays importateurs

Les principaux pays importateurs, en 2023, sont les suivants :

en milliers de t
États-Unis	4 158	Turquie	1 690
Chine	2 675	Corée du Sud	1 533
Allemagne	2 309	Pays Bas	1 311
Japon	2 109	Italie	1 271
Malaisie	1 705	Thaïlande	561

Source : ITC

Les importations des États-Unis proviennent du Canada à 64 %, des Émirats Arabes Unis à 13 %, d’Australie à 5 %.

Recyclage

L’aluminium recyclé est appelé aluminium de deuxième fusion ou d’affinage ou secondaire.

Origines

Produit à partir de la récupération des déchets d’aluminium ou d’alliages à base d’aluminium, l’aluminium récupéré provient de deux origines :

les chutes de fabrication, qui donnent un déchet de composition connue, facilement recyclable, et les résidus de production et transformation du métal qui nécessitent des traitements plus complexes de préparation et d’affinage.
les objets usagers divers (véhicules, démolitions, emballages…) qui nécessitent triage manuel et/ou broyage suivi de tri par liqueur dense ou par flottation, avant affinage. La densité des alliages d’aluminium étant comprise entre 2,6 et 3,0, le choix d’une liqueur de densité légèrement supérieure à 3 permet leur récupération. Dans cette gamme de densité, est utilisée la suspension dans l’eau de particules de ferrosilicium qui présentent l’avantage d’être ferromagnétiques et donc de pouvoir être facilement récupérées.

Pour les déchets ménagers et les mâchefers d’incinération, un triage automatique est mis en œuvre en utilisant un séparateur magnétique à courants de Foucault. Un tambour rotatif (2 600 tours par minute) muni de puissants aimants permanents génère dans les métaux non ferreux à trier, des courants de Foucault qui créent un champ magnétique opposé au champ qui leur a donné naissance. Les objets en aluminium sont repoussés.

On distingue d’une part les usines d’affinage qui produisent, en général à partir de déchets, des alliages de moulage (surtout pour l’automobile : bloc-moteur, carters de boîtes de vitesse) et de l’aluminium destiné à désoxyder les aciers et d’autre part des fonderies qui produisent, en général à partir de chutes de fabrication, des alliages de corroyage sous forme de lingots, billettes et plaques.

En France, en 2019, 10 affineries et 7 usines de recyclage direct fonctionnent avec 500 000 t/an de capacité totale. La plus importante est exploitée par Regeal Affimet, société du groupe Aurea, à Compiègne (60) qui produit 50 000 t/an d’alliages d’aluminium.

Sources

L’automobile est la première source de déchets (95 % de l’aluminium utilisé dans ce secteur est recyclé).

Une autre source importante, particulièrement aux États-Unis, est les boîtes-boisson.

Quelques chiffres

De 1886 à 2018, sur une production totale d’aluminium de 1 400 millions de t, 1 068 millions de t sont encore en utilisation dans les secteurs suivants :

à 34 % dans les bâtiments,
à 30 % dans les transports,
à 25 % dans les équipements électriques et mécaniques,
à 1 % dans les emballages.

Ce stock représentant environ 75 % de l’aluminium produit est susceptible d’être recyclé.

L’économie circulaire de l’aluminium simplifiée, en 2019, en millions de t de Al contenu, d’après « Global aluminium flow 2016 », IAI.

Les autres utilisations, exclues du stock d’aluminium en usage, concernent principalement l’aluminium employé dans la déoxydation de l’acier et qui peut être considéré comme perdu.

En 2012, l’aluminium recyclé provient à :

42 % des transports,
28 % des emballages,
11 % des équipements électriques et mécaniques,
8 % des bâtiments.

La production d’aluminium recyclé est économique : 95 % de l’énergie nécessaire pour produire l’aluminium est économisée. Il ne faut que 650 kWh/t de Al. Le recyclage de 1 t d’aluminium économise :

2,44 t de bauxite,
1,07 m³ d’eau,
26,6 MWh d’énergie,
6,9 t de rejets en équivalent CO₂.

Dans le monde :

Globalement, en 2021, il a porté sur 37 millions de t à 60 % à partir de vieux déchets.
Aux États-Unis, en 2024, recyclage de 3,6 millions de t, à 44 % de produits usagés (dont les boîtes-boisson représentent 44 % de la masse totale) et de 56 % de chutes de fabrication. Dans ce pays, en 2018, 60,9 milliards de boîtes-boisson ont été recyclés soit 63,6 %, la consommation ayant été de 88,4 milliards de boîtes.
En Europe, en 2015, le recyclage a représenté 10,5 millions de t, avec 220 usines. En Europe (UE + Suisse, Norvège et Islande), en 2019, recyclage de 76 % des boîtes boisson en aluminium, soit 36,5 milliards de boîtes et 488 000 t, avec un taux de 99 % en Allemagne, 98 % en Belgique, 97 % en Finlande, 76 % au Royaume Uni, 73 % en France.
En France, l’aluminium recyclable représente de 500 000 à 600 000 t/an. 70 % de cet aluminium est effectivement recyclé. Les taux de recyclage sont de :
- 85 % dans le bâtiment,
- 80 % dans les transports,
- 70 % dans les applications mécaniques et électriques,
- 65 % dans l’équipement ménager. Il couvre, en 2015, 47 % des besoins.

La production japonaise est exclusivement secondaire avec, en 2022, 725 300 t.

Situation française

Productions : en 2019, la production d’Al 1^ère fusion était de 402 000 t tandis que celle de 2^ème fusion était de 491 000 t.

Commerce extérieur : en 2024.

Les exportations d’aluminium non allié brut étaient de 45 188 t, à destination à :

46 % de l’Allemagne,
9 % de la Pologne,
7 % de la Hongrie,
7 % de la Croatie.

Les importations d’aluminium non allié brut étaient de 128 002 t, en provenance à :

14 % d’Inde,
12 % de Nouvelle Zélande,
12 % d’Islande,
10 % d’Arabie Saoudite,
8 % d’Allemagne,
7 % du Canada.

Producteurs d’aluminium primaire :

Trimet produit de l’aluminium primaire à Saint Jean de Maurienne (73), avec une capacité de production de 145 000 t/an à l’aide de 180 cuves d’électrolyse.
Aluminium Dunkerque, contrôlé, depuis 2021, par le fonds d’investissement American Industrial Partners exploite l’usine d’aluminium primaire de Loon-Plage (59), avec une capacité de production de 332 000 t/an. Le groupe Gupta, via la société Alvance Aluminium avait acquis fin 2018 l’usine auprès de Rio Tinto.

Utilisations

Consommations d’aluminium primaire, en 2020, dans le monde : 64,817 millions de t.

en milliers de t
Chine	39 005	Japon	1 433
États-Unis	4 327	Corée du Sud	1 062
Allemagne	1 767	Turquie	1 062
Vietnam	1 639	Malaisie	854
Inde	1 568

Source : « Commodity markets outlook », World Bank, oct. 2021

L’ensemble de la consommation mondiale d’aluminium totale, avec l’aluminium recyclé, dans le monde, en 2019 était de 89,8 millions de t dont, en 2017 :

47 % en Chine,
18 % dans le reste de l’Asie,
16 % en Europe,
14 % en Amérique du Nord.

Secteurs d’utilisation de l’aluminium

En 2020, dans le monde. Source : Hydro

Construction	25 %	Équipements	11 %
Transports	23 %	Feuilles d’aluminium	9 %
Électricité	12 %	Emballages	8 %

Source : Hydro

Formes d’utilisation

En 2021, en Europe, la demande de demi-produits laminés a représenté 5,447 millions de t. Ils ont été destinés à :

27 % pour l’emballage,
20 % pour les transports,
17 % pour les feuilles minces,
12 % pour la construction.

Les demi-produits extrudés ont représenté 3,827 millions de t, destinées, en 2019, à :

41 % à la construction,
23 % au transport,
10 % aux équipements mécaniques,
4 % aux équipements électriques.

Utilisations diverses

L’aluminium est concurrencé par les plastiques et les matériaux composites, mais il tend toujours à remplacer l’acier et la fonte dans l’automobile et la construction ainsi que le cuivre dans l’électrotechnique : 1 kg d’aluminium assure les mêmes fonctions électriques que 2 kg de cuivre.

Boîtes-boisson

La consommation mondiale, en 2015, était de 320 milliards de boîtes, en fer blanc ou en aluminium, dont 5,1 milliards, en France.
Le corps de la boîte en aluminium est en alliage de la série 3000 (Al-Mn-Mg), le couvercle, plus épais, en alliage de la série 5000 (Al-Mg). Celui-ci représente 1/4 de la masse de la boîte (le gain de masse du modèle 202 a été obtenu en réduisant le diamètre du couvercle). Actuellement, une boîte de 355 mL pèse 12,97 g, elle pesait 20,38 g en 1973. Le métal entre pour 60 % dans le prix de revient des boîtes en aluminium. La cadence de production peut atteindre 2 000 boîtes par minute.

L’aluminium concurrence l’acier (voir le chapitre fer-blanc) pour la fabrication des boîtes-boissons. Aux États-Unis, quasiment toutes les boîtes sont en aluminium. En Europe, de 1980 à 2012, la part de marché de l’aluminium est passé de 24 % à 70 %.

Aux États-Unis, la consommation a été de 88,4 milliards de boîtes en 2018 soit 1,1 million de t de Al. En 2018, 63,6 % des boîtes sont récupérées après utilisation, représentant 682 621 t d’aluminium, et le métal est recyclé pour produire de nouvelles boîtes. On estime qu’une boîte est recyclée 4 fois par an.

En 2013, la consommation dans l’Union européenne de boîtes-boisson a été de 58,8 milliards de boîtes avec un taux de recyclage, de 70 %.

En France la consommation a été de 5,1 milliards de boîtes, en 2014, à 70 % en fer blanc. Une usine de production de boîtes en aluminium, exploitée par Ball Packaging Europe, est située à La Ciotat (13). Constellium, recycle des boîtes-boisson à Neuf-Brisach (68).

Aéronautique et spatial

Dans un Airbus A 340, 66 % des 118 t, est en aluminium.

60 % du poids de la structure d’un Airbus A380 est en aluminium.

Les alliages les plus utilisés (à haute résistance mécanique) sont ceux des séries 2000 (Al-Cu) et 7000 (Al-Zn-Mg-Cu). Le réservoir principal d’Ariane V est en aluminium : 23 m de haut, 5 m de diamètre, 2 mm d’épaisseur.

Automobiles

Dans une voiture particulière, dans l’Union européenne, il y avait, en 2019, en moyenne, 180 kg d’aluminium (28 kg en 1973, 50 kg en 1990, 140 kg en 2012). L’Audi-e-tron en renferme 804 kg, la Range Rover, 794 kg.

Dans les véhicules courants, en 2019, dans l’Union européenne, l’aluminium est présent sous forme d’alliages de fonderie à 65 %, de tôles laminées à 19 %, de profilés extrudés à 11 % et de pièces forgées à 5 %.

En moyenne, en 2019, dans l’Union européenne, l’aluminium est présent à 23 % dans le moteur, 21 % dans les jantes, 11 % dans les transmissions, 11 % dans le châssis, 11 % dans les systèmes d’évacuation de la chaleur, 8 % dans la carrosserie, 7 % dans les portes…

Les alliages utilisées sont surtout des alliages de fonderie (l’automobile représente 75 % des utilisations de ces alliages) du type : AS9U3 ou AS7U3 (7-9 % Si, 3 % Cu). Ces alliages sont, en grande partie, élaborés à partir d’aluminium recyclé. En France, l’aluminium utilisé dans les automobiles est recyclé à 90 %.

De 1953 à 1957, la Dyna Z de Panhard avait une carrosserie en aluminium.

Voir également les alliages d’aluminium.

Autres utilisations

L’aluminium est aussi utilisé dans les cas suivants :

Feuilles minces : selon la normalisation, leur épaisseur est comprise entre 6 micromètres et 200 μm. En 2018, la production européenne a été de 942 500 t.
Métallisation, sous vide, de polymères, de papiers, utilisés en emballage alimentaire, condensateurs. Par exemple, les emballages alimentaires en carton pour conservation du lait sont constitués d’un matériau multicouche : 74 % en masse de papier, 21 % de polyéthylène, 5 % d’aluminium.
Sidérurgie : l’aluminium est utilisé pour désoxyder les aciers. Dans les installations les plus récentes de métallurgie en poche, la consommation est réduite à 1 kg de Al/t d’acier.
Navires à grande vitesse.
Aluminothermie : dans l’industrie d’élaboration des ferro-alliages (de Mo, de V, de Ti) et du chrome, ainsi que pour la soudure des rails. Les rails du TGV longs de 18 m sont soudés électriquement, en usine, pour donner des rails de 244 m eux-mêmes soudés sur la voie par aluminothermie. En France, de 130 à 150 000 soudures sont ainsi effectuées par an, soit une consommation de l’ordre de 1 000 t de Al/an.
Bâtiment : en Europe de l’ouest, en 2006, utilisation de 2,9 millions de t d’aluminium dont 1,7 million de t sous forme de profilés extrudés, 1 million de t de tôles laminées et 200 000 t dans des alliages de fonderie. Réalisations importantes : Institut du Monde Arabe, Arche de la Défense (800 t d’aluminium). L’aluminium pour le bâtiment subit un traitement de surface par anodisation (couche de 5 à 25 micromètres d’oxyde) ou par laquage.
Poudre d’aluminium : utilisée comme propergol pour les « boosters » de la fusée Ariane (36 t/fusée). Employée pour élaborer les bétons cellulaires. En milieu basique (cas les ciments) Al donne un dégagement de dihydrogène qui forme des pores et donc allège le ciment.
Chimie : production de AlCl₃ par combustion de l’aluminium dans le dichlore. Utilisation comme catalyseur dans les synthèses de Friedel et Crafts.

Bibliographie

International Aluminium Institute (IAI), 10 Charles II Street, SW1Y 4AA, Londres, Royaume Uni.
European Aluminium Association (EAA), Av de Broqueville 12, B-1150 Bruxelles.
« Commodity markets outlook« , World Bank, octobre 2021.
Association Française de l’Aluminium.
The Aluminum Association, 1400 Crystal Drive, Suite 430, Arlington, 22202 Virginie, États-Unis.
Japan Aluminium Association, Tsukamoto Sozan Building, 2-15 Ginza 4-Chome, Chuo-ku, Tokyo, 104-0061, Japon.
« Bauxite residue management : best practice« , IAI et EAA, juillet 2015.
A. Tabereaux, « Addressing the challenge of bauxite residues« , Light Metal Age, 11 mars 2019.
J.-L. Vignes, T. di Costanzo, S. Bouquet, D. Ferton, « Une vie d’aluminium« , Bulletin de l’Union des Physiciens, n°790-91, janvier-février 1997.

Archives

Chlore

Données physico-chimiques

Données atomiques

Numéro atomique	Masse atomique	Configuration électronique	Rayon covalent
17	35,45 g.mol^-1	[Ne] 3s² 3p⁵	99 pm

Données chimiques

Électronégativité de Pauling	pKs : AgCl	pKs : CuCl	pKs : Hg₂Cl	pKs : PbCl₂	pKs : TlCl
3,16	9,7	6,7	17,9	4,7	3,7

Données thermodynamiques

Chlore gazeux :

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : 121,302 kJ.mol^-1
Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : 105,3 kJ.mol^-1
Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 165,076 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 21,8 J.K^-1mol^-1

Ion chlorure gazeux :

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : -246,1 kJ.mol^-1

Ion chlorure en solution aqueuse :

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : -167,08 kJ.mol^-1
Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : -131,3 kJ.mol^-1Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 56,73 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = -136,4 J.K^-1mol^-1

Données industrielles

Voir le produit Dichlore.

Magnésium

Données physico-chimiques

Données atomiques

Numéro atomique	Masse atomique	Configuration électronique	Structure cristalline	Rayon métallique pour la coordinence 12
12	24,305 g.mol^-1	[Ne] 3s²	Hexagonale compacte de paramètres a = 321 pm et c = 521 pm	160 pm

Données physiques

Masse volumique	Dureté	Température de fusion	Température d’ébullition	Conductibilité électrique	Conductibilité thermique	Solubilité dans l’eau froide	Solubilité dans l’eau chaude
1,74 g.cm^-3	2,5	648,8°C	1 090°C	22,6.10⁶ S.m^-1	156 W.m^-1.K^-1	insoluble	oxydé en Mg(OH)₂

Données chimiques

Électronégativité de Pauling	État d’oxydation	pKa : Mg_aq²⁺/MgOH_aq⁺	E° : Mg²⁺ + 2e = Mg_(s)	pKs : Mg(OH)₂	pKs : MgCO₃
1,31	+2	11,4	-2,37 V	11,0	7,5

Données thermodynamiques

Magnésium cristallisé

Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 32,7 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 24,9 J.K^-1mol^-1
Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 9,2 kJ.mol^-1
Enthalpie molaire standard d’ébullition à la température d’ébullition : 131,8kJ.mol^-1

Magnésium gazeux

Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : 147,1 kJ.mol^-1
Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : 113,2 kJ.mol^-1
Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 148,5 J.K^-1mol^-1
Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 20,8 J.K^-1mol^-1

Données industrielles

Matières premières

La teneur en magnésium de l’écorce terrestre est d’environ 2 %. Il est abondant et bien réparti dans le monde en étant présent dans plus de 60 minéraux, dont les plus importants sont :

la magnésite ou giobertite : MgCO₃, voir le chapitre carbonate de magnésium.
la dolomite qui renferme de la dolomie (Ca,Mg)CO₃, avec une teneur de 38 % de MgO après calcination,
la carnallite : KCl,MgCl₂,6H₂O, présente dans des gisements de potasse. Elle est utilisée, en particulier, comme source de magnésium dans les engrais,
la bischofite : MgCl₂,6H₂O, voir le chapitre chlorure de magnésium.
la kiesérite : MgSO₄,H₂O, utilisée dans l’industrie des engrais,
la brucite : Mg(OH)₂,
l’olivine : silicate de magnésium et de fer avec une composition comprise entre celle de la forstérite (Mg₂SiO₄) et celle de la fayalite (Fe₂SiO₄). La qualité commercialisée comme source de magnésium renferme de 45 à 51 % de MgO et de 7 à 8 % de Fe₂O₃. Le principal producteur mondial est la Norvège.

Le magnésium est également récupéré dans l’eau de mer et dans des saumures, voir le chapitre chlorure de magnésium. La teneur de l’eau de mer est en moyenne de 1,3 kg/m³ soit 0,13 %. Certaines mers ou lacs fermés en contiennent jusqu’à 35 kg/m³. Par exemple, la teneur du Grand Lac Salé dans l’Utah, aux États-Unis, est, en masse, de 5 % en magnésium. Le magnésium est extrait sous forme de chlorure de magnésium MgCl₂ et éventuellement transformé en oxyde MgO, en d’autres composés : hydroxyde, sulfate… ou en métal. Par exemple, aux États-Unis, en 2021, le magnésium extrait de l’eau de mer ou de saumures est à l’origine de 64 % de la production de sels de magnésium du pays. En 2017, dans le monde, la part provenant de l’eau de mer et des saumures est de 5,6 %. Toute la production primaire de magnésium métal des États-Unis et d’Israël provient du Grand Lac Salé pour l’un et de la Mer Morte pour l’autre.

Par exemple, en 2022, aux États-Unis, la production provient, exprimée en capacités annuelles de production d’équivalent en MgO :

d’une carrière de magnésite à Gabbs, dans le Nevada par Premier Magnesia avec 140 000 t/an,
d’une carrière d’olivine à Bellingham, dans l’État de Washington par Olivine Corp.,
d’eau de mer à Chula Vista, en Californie par South Bay Salt Works avec 3 000 t/an,
d’eau de mer à Lewes, dans le Delaware par SPI Pharma avec 5 000 t/an,
de puits d’extraction de saumure à Manistee, dans le Michigan avec 314 000 t/an et d’une carrière de dolomie à Woodville dans l’Ohio, par Martin Marietta Magnesia Specialties,
de lac salé à Ogden, dans l’Utah par Compass Minerals avec 288 000 t/an,
de lac salé à Wendover, dans l’Utah par Intrepid Potash avec 45 000 t/an.

Métallurgie

Elle est réalisée actuellement selon 2 voies :

Par réduction thermique de MgO issu de la calcination de dolomite ou de magnésite en présence de calcaire selon les procédés Pidgeon, Bolzano ou Magnetherm. Le principal procédé utilisé est le procédé Pidgeon, employé pour la plus grande partie de la production chinoise.
Par électrolyse, en sel fondu, de MgCl₂ extrait de l’eau de mer, de saumures ou obtenu à partir de carnallite selon les procédés Dow, Norsk Hydro ou IG Farben.
Par ailleurs, des projets sont en cours de développement, au Canada, dans la province de Québec, afin de traiter les résidus de l’exploitation de l’amiante, renfermant de la serpentine (3MgO,2SiO₂,2H₂O).
Un projet développé par Latrobe Magnesium est également en cours de construction, en Australie, dans l’État de Victoria, afin de récupérer, avec un taux de récupération de 90 %, le magnésium contenu dans des cendres volantes issues de la centrale thermique de Yallourn produisant de l’électricité à partir de lignite. Le stock accumulé est considérable avec 25 millions de t renfermant jusqu’à 12 % de MgO contenu dans de la magnésioferrite, Mg(Fe³⁺)₂O₄ de structure spinelle, et la production annuelle de 320 000 t.

Réduction thermique par le silicium selon le procédé Pidgeon

Ce procédé mis au point en 1940, au Canadian National Research Council par Lloyd Montgomery Pidgeon a été industrialisé en 1942, à Haley, en Ontario, par la société Dominium Magnesium. L’usine a été fermée par la société Timminco Metals en 2008.

La dolomite (voir le produit carbonate de magnésium) ou la magnésite en présence de calcaire est d’abord décarbonatée dans un four rotatif entre 1000 et 1200°C. Ensuite, après broyage, ajout de ferrosilicium (à 78 % de Si) comme agent réducteur et de fluorure de calcium, pressage et briquetage, la matière première est introduite dans un four porté à 1200°C, sous vide (avec une pression d’environ 100 Pa). Le chauffage est effectué extérieurement (en Chine, le gaz de chauffage est souvent issu de cokeries). La réaction représentée par l’équation suivante a lieu :

2 MgO,CaO + SiFe = 2 Mg_(g) + Ca₂SiO₄ + Fe

Le magnésium, à l’état de vapeur, est condensé, dans une chambre refroidie par circulation extérieure d’eau. La réduction dure environ 6 h. Le magnésium obtenu possède une pureté élevée qui peut atteindre 99,95 %. Ce procédé présente l’inconvénient d’être discontinu, de faible productivité avec une production de 40 à 70 kg par four et de consommer une importante quantité d’énergie, avec environ 300 GJ/t. Toutefois, les investissements nécessaires sont réduits.

En Chine, les coût de production à l’aide du procédé Pidgeon se répartissent entre le ferrosilicium pour 48 %, l’énergie pour 15 %, la dolomite pour 6 %.

Électrolyse de MgCl₂ selon le procédé Dow

C’est le procédé le plus ancien.

Mg²⁺ contenu dans des solutions de chlorure de magnésium provenant soit d’eau de mer, soit de saumures, est précipité, à l’aide de dolomie calcinée, en Mg(OH)₂ qui est récupéré par filtration. L’hydroxyde est ensuite transformé en MgCl₂,6H₂O par attaque chlorhydrique, puis déshydraté partiellement en MgCl₂,1,5H₂O ou totalement pour alimenter les cuves d’électrolyse.

L’électrolyte qui fond vers 720-780 °C a la composition suivante :

NaCl	CaCl₂	MgCl₂
50-60 %	15 %	20-30 %

Les anodes sont en graphite. Dans le cas des cellules Dow, les anodes sont entourées par des cathodes en acier percées de déflecteurs dont la forme permet de guider le magnésium formé vers le pourtour de la cellule, à l’abri de l’oxydation. Le magnésium, liquide, surnage sur le mélange de sels fondu. La consommation énergétique est de 12 000 kWh/t, pour les cellules les plus modernes.

L’un des problèmes lié à l’obtention du magnésium par électrolyse est l’utilisation l’hexafluorure de soufre SF₆, servant à protéger le magnésium fondu de l’oxydation à l’air. L’hexafluorure de soufre est un gaz à effet de serre qui possède un potentiel de réchauffement global 22 800 fois plus important que le dioxyde de carbone (voir le chapitre effet de serre). Il est remplacé par du dodécafluoro-2-méthyl-3-pentanone ou par du dioxyde de soufre.

Projets québécois de traitement de la serpentine

Au Québec, l’exploitation de l’amiante sous forme de chrysotile (Mg₃Si₂O₅(OH)₄) de 1877 à 2011 a laissé des quantités considérables de rejets miniers, environ 800 millions de t, d’une roche, la serpentine, famille de minéraux à laquelle appartient le chrysotile, avec une teneur en magnésium d’environ 25 %. Diverses sociétés envisagent de produire du magnésium à partir de cette matière première située dans le sud-est de la province à Asbestos et à Thetford Mines.

Tergeo, ex Alliance Magnésium (AMI) envisage un procédé hydrométallurgique de lixiviation à l’aide d’acide chlorhydrique avec formation de chlorure de magnésium suivi d’une électrolyse donnant le métal et une capacité de production de 11 700 t/an, pouvant être portée à 50 000 t/an.
Cover Technologies ex Mag One Products développe un procédé hydrométallurgique donnant de l’oxyde de magnésium avec une capacité de production de 30 000 t/an ainsi que de la fumée de silice et du magnésium par réduction de MgO par aluminothermie et une capacité de production de 5 000 t/an.

Projet australien de traitement de cendres volantes

Il associe un traitement hydrométallurgique donnant de l’oxyde MgO à un traitement pyrométallurgique de réduction à l’aide de ferrosilicium de type procédé Pidgeon. Le traitement hydrométallurgique consiste en une série de dissolutions dans de l’hydroxyde de sodium puis dans de l’acide chlorhydrique afin de dissoudre la magnésioferrite. Du carbonate de calcium et de l’hématite (Fe₂O₃) précipitent puis du chlorure de magnésium est récupéré et par calcination transformé en oxyde, le chlorure d’hydrogène formé étant recyclé pour donner de l’acide chlorhydrique. Cet oxyde, par pyrométallurgie, est réduit par du ferrosilicium en magnésium.

La production prévue pour 2021 est de 3 000 t/an et elle pourrait ensuite être portée à 40 000 t/an.

Production

Production de magnésium primaire

En 2024, en milliers de t de magnésium sur un total de 1 million de t. Source : USGS

En 2024, productions. Monde : 1 million de t.

en tonnes
Chine	950 000	Russie	15 000
Brésil	20 000	Turquie	15 000
Kazakhstan	20 000	Iran	5 000
Israël	20 000

Source : USGS

Il n’y a pas de production primaire dans l’Union européenne.

La production des États-Unis a pris fin en 2022.

Fin 2018, la capacité mondiale de production de magnésium primaire est estimée à 1,855 million de t/an.

Il y a, en 2018, en Chine, plus de 60 usines utilisant le procédé Pidgeon, avec 58 % de la production provenant de la province du Shaanxi et 26 % de celle du Shanxi.

Commerce international : en 2023, pour le magnésium brut d’une teneur > 99,8 %.

Principaux pays exportateurs sur un total de 306 528 t :

en tonnes
Chine	214 464	Russie	1 231
Israël	50 813	Canada	1 203
Turquie	25 069	Belgique	1 104
Pays Bas	4 618	États-Unis	1 094
Brésil	1 979	Croatie	834

Source : ITC

Les exportations de la Chine sont destinées à 26 % aux Pays Bas, 12 % à l’Inde, 8 % au Canada, 8 % au Japon…

Principaux pays importateurs sur un total de 217 639 t.

en tonnes
Inde	23 247	Corée du Sud	13 219
Japon	18 441	Russie	9 954
Canada	18 119	Émirats Arabes Unis	9 649
Norvège	15 000	Turquie	9 447
Allemagne	14 562	Pays Bas	6 457

Source : ITC

Les importations indiennes proviennent à 98 % de Chine.

Principaux producteurs de magnésium, en 2019, hors celui auto-consommé pour produire l’éponge de titane, avec un total mondial de 935 000 t :

en milliers de t
Sociétés chinoises	809	Rima Industrial (Brésil)	15
US Magnesium (États-Unis)	63	VSMPO-Avisma (Russie)	6
Dead Sea Magnesium (Israël)	20	Royal Metal (Iran)	5
Solikamsk Magnesium Works (Russie)	15	Esan (Turquie)	5

Source : Solikamsk Magnesium Works

Rare Earth Magnesium Technololy Group filiale du groupe Century Sunshine Group Holdings Ltd. exploite une mine à ciel ouvert de dolomite à Baishan dans la province de Jilin et produit du magnésium à Hami dans la région autonome ouïghoure du Xinjiang avec, en 2023, 12 300 t d’alliages de magnésium.
La société QingHai Salt Lake exploite le chlorure de magnésium contenu dans le lac salé de Qarham, à 2800 m d’altitude sur le plateau tibétain, dans la province de Qinghai et produit, à Golmud, par électrolyse, du magnésium. Celui-ci approvisionne l’usine d’élaboration d’alliages de magnésium de la société australienne Magontec. La production, par électrolyse, selon le procédé Norsk Hydro, a débuté en octobre 2018 avec une capacité de production de 56 000 t/an. Le dichlore coproduit lors de l’électrolyse est destiné à la production de PVC. Toutefois les difficultés de fonctionnement de Qinghai Salt Lake n’ont pas permis un approvisionnement suffisant et, en 2021, la production de magnésium n’a été que de 5 660 t.
Yinguang Magnesium Industry possède, à Yaocun, dans la province du Shanxi, une capacité de production de 80 000 t/an.
US Magnesium LLC (Utah, États Unis) est le seul producteur aux États Unis, à Rowley, dans l’Utah, avec une usine exploitant les saumures du Grand Lac Salé et produisant du magnésium par électrolyse avec une capacité de production de 63 500 t/an. La production a cessé en 2022.
Dead Sea Magnesium, filiale de Israel Chemicals Ltd. (Israël), avec une capacité de production de 24 000 t/an, exploite, à Sodom, l’eau de la Mer Morte. En 2023, la production a été de 17 000 t. La solution de chlorure de magnésium obtenue à partir de la carnallite extraite de la Mer Morte est électrolysée pour donner du magnésium et du dichlore employé dans la production de dibrome (voir ce chapitre).
En Russie, les sociétés productrices Solikamsk Magnesium Works et VSMPO-Avisma sont aussi productrices de titane. En conséquence, une partie de leur production est auto-consommée par cette application. Solikamsk Magnesium Works possède une capacité de production de 18 200 t/an par électrolyse et a vendu, en 2019, 15 336 t de magnésium à partir de carnallite et VSMPO-Avisma a vendu, 6 000 t.
Rima (Brésil) à Bocaiuva, dans l’État du Minas Gerais possède une capacité de production de 22 000 t/an à partir d’une production minière de 180 000 t/an de dolomite.
Kar Magnesium Smelter produit du magnésium en Turquie depuis 2016, avec une capacité de production de 15 000 t/an, à Emirdag, dans la province d’Afyonkarahisar, à l’aide du procédé Pidgeon, à partir de dolomite. En 2019, la production est de 4 500 t.
« UKTMK » (Ust-Kamenogorsk Titanium-Magnesium Combine) (Kazakhstan) possède une capacité de production de 30 000 t/an et auto-consomme la plus grande partie de sa production pour la fabrication d’éponge de titane.
Zaporozhye Titanium & Magnesium Combine (Ukraine) possède une capacité de production de 15 000 t/an par électrolyse en sel fondu de chlorure de magnésium et de carnallite. La quasi totalité de la production est employée à fabrication d’éponge de titane.
Mg Serbien (Serbie) produit 5 000 t/an à Baljevac, selon le procédé Magnetherm à partir de dolomite.

Recyclage

La production mondiale de magnésium secondaire est estimée à 200 000 t/an, hors recyclage du magnésium contenu dans les alliages d’aluminium directement recyclés. La production de magnésium de deuxième fusion est, en 2021, de 113 000 t aux États Unis, dont 86 000 t provenant de chutes neuves et 27 000 t de métal récupéré, les alliages d’aluminium comptant pour 55 % de l’approvisionnement. Toutefois, aux États-Unis, le chlorure de magnésium sous-produit de la métallurgie du titane et recyclé avec la production de magnésium primaire n’est pas prise en compte.
En 2012, dans l’Union européenne, le recyclage a porté sur 63 300 t dont 51 700 t de chutes neuves de fabrication et 11 700 t de vieux déchets.

Situation française

En 2024.

La production de magnésium qui était réalisée par Pechiney Électrométallurgie à Marignac (31), selon le procédé Magnetherm, à partir de dolomite, avec 12 500 t/an, a cessé en juillet 2001.

Commerce extérieur :

Les exportations s’élevaient à 2 022 t à destination à :

50 % d’Autriche,
31 % de République tchèque,
12 % d’Allemagne,
3 % de Tunisie.

Les importations s’élevaient à 9 899 t en provenance principalement à :

65 % de Chine,
15 % d’Israël,
14 % d’Allemagne,
2 % du Luxembourg.

Utilisations

Consommations

En 2019, la consommation mondiale de magnésium primaire est de 940 000 t.

Secteurs d’utilisation : en 2019, dans le monde.

Alliages d’aluminium	34 %	Alliages de titane	15 %
Alliages de magnésium	34 %	Désulfuration de l’acier	13 %

Source : Fortune Business Insight

Secteurs d’utilisation du magnésium

En 2019, dans le monde (source : Fortune Business Insights)

Aux États-Unis, en 2021, la part des alliages de magnésium est de 45 %, celle des alliages d’aluminium de 35 % et celle de la désulfuration de l’acier de 16 %.

Alliages d’aluminium : le magnésium entre dans la composition des alliages (série 5000) utilisés pour élaborer les boîtes-boisson. Aux États-Unis, une grande partie du magnésium utilisé est recyclé lors du recyclage de ces boîtes. En moyenne, les alliages d’aluminium renferment 0,8 % de magnésium, soit, en 2015, une consommation de 350 000 t de magnésium.
Alliages de magnésium : utilisés en fonderie sous pression, à 70 % dans l’industrie automobile. Le plus utilisé est G-A9Z1 (9 % Al, 1 % Zn, 0,5 % Mn). En moyenne, par véhicule il y a 2,3 kg de magnésium mais le poids peut atteindre 23 kg pour certains modèles. Utilisés également en aéronautique et, par exemple, pour fabriquer le corps de taille-crayons. Un cadre de bicyclette, en alliage de magnésium, ne pèse que 2,5 kg. En 2015, l’élaboration des alliages de magnésium a consommé 315 000 t.
Le magnésium est employé comme agent de réduction (par magnésiothermie) dans diverses métallurgie dont principalement celle du titane, mais aussi celles du zirconium, du hafnium, du béryllium, de l’uranium (voir ces éléments). En 2015, la production de l’éponge de titane a consommé 130 000 t de magnésium mais une partie de celui-ci est recyclé par électrolyse du chlorure de magnésium formé selon le procédé Kroll et en conséquence, la consommation de magnésium primaire a été proche de 80 000 t.
En sidérurgie, le magnésium intervient dans la désulfuration des fontes de hauts fourneaux, en concurrence avec le carbure de calcium et dans la nodulisation des fontes, le magnésium favorisant les structures à graphite nodulaire sphéroïdal. En moyenne, la consommation est de 50 g de Mg/t d’acier, soit, en 2015, une consommation de 95 000 t.

Utilisations diverses

Quelques autres exemples d’utilisations :

Chimie : fabrication d’organomagnésiens.
Automobiles : le magnésium est utilisé afin de réduire le poids des véhicules et ainsi diminuer leur consommation en carburant. Il y a 14 kg de magnésium utilisé pour les VW Passat, Audi A4 et A6. Le concept car de Volvo utilise environ 50 kg de magnésium dans les roues, les châssis et les moteurs.
Les coques des sièges, les accoudoirs et les tablettes des TGV à 2 étages sont, en 2^ème classe, en magnésium. Le siège en magnésium pèse 14 kg au lieu de 26 kg lorsqu’il était en aluminium.
Le magnésium est utilisé pour fabriquer des cadres de téléphones portables.
Débismuthage du plomb.
Pyrotechnie : Mg ou Al-Mg sous forme de poudres très fines.
Piles et anodes sacrificielles : l’utilisation comme anode sacrificielle représente 1 010 t, en 2014, aux États-Unis.
Les rubans de magnésium utilisés en chimie sont obtenus par fraisage de lingots ou tournage de billettes (cylindres de 30 à 50 cm de diamètre et plusieurs mètres de long).
La réaction exothermique du magnésium avec l’eau est utilisée, en particulier par l’armée américaine, pour chauffer des rations de combat. En 15 minutes, une température de 60 °C est atteinte.

Bibliographie

Morgo Magnesium Limited, PO Box 342, 7200 AH Zutphen, Pays-Bas.
International Magnesium Association, 1000 N Rand rd, Suite 214, Wauconda, IL 60084, États-Unis.
MMTA, Suite 53, 3 Whitehall Court, Londres, SW1A 2EL, Royaume Uni.
Life cycle assessment of magnesium components in vehicle construction, IMA LCA Study, DLR, mai 2013.
N. Bell, R. Waugh, D. Parker, « Magnesium recycling in the EU« , IMA juin 2017.
P. Blazy et V. Hermant, Techniques de l’Ingénieur, 2013.
D.C. Lynch, « Magnesium Minerals and Metal », in SME Mineral Processing & Extraction Metallurgy Handbook, chapter 12.21, p1855, Society for Mining, Metallurgy & Exploration, 2019.

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