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1 NOTIONS DE BASE SUR LES ÉLÉMENTS DE TERRES RARES Avril 2012 2 TABLE DES MATIÈ

1 NOTIONS DE BASE SUR LES ÉLÉMENTS DE TERRES RARES Avril 2012 2 TABLE DES MATIÈRES Explication des éléments de terres rares 3 Propriétés uniques 4 Applications des terres rares 5 ETR sur la liste des matières critiques 9 Facteurs fondamentaux de l'offre et de la demande 10 Importance de la rapidité de la mise en marché 13 Chaîne de valeur des terres rares 14 Prix des ETR 14 Page NÉODYME 3 Explication des éléments de terres rares (ETR) Les éléments de terres rares (ETR) regroupent de 17 éléments chimiques (métalliques) présents dans le tableau périodique. Ce groupe est formé des 15 lanthanides ainsi que de l'yttrium et du scandium. Ils ont de nombreuses propriétés en commun, ce qui explique pourquoi ils se retrouvent ensemble dans les mêmes gisements géologiques. Les 17 ETR se retrouvent dans tous les gisements d'ETR, mais leur distribution et leur concentration varient. On les appelle des terres « rares » parce qu'elles ne sont pas fréquemment trouvées en concentrations commercialement rentables. Les ETR sont généralement classées en deux catégories : les terres rares légères et les terres rares lourdes, possédant chacune divers niveaux d'utilisation et de demande. Les gisements minéraux d'ETR sont souvent riches en terres rares légères ou en terres rares lourdes, mais ne contiennent que rarement les deux catégories en quantité importante. En général, les ETR sont essentiels dans certains marchés ayant la croissance la plus rapide du monde : l'énergie propre et la haute technologie. Pénurie prévue des éléments de terres rares suivants au cours des 15 prochaines années * Néodyme, europium, terbium, dysprosium, yttrium Terres rares légères  Lanthane (La)  Cérium (Ce)  Praséodyme (Pr)  Néodyme (Nd)  Samarium (Sm) Terres rares lourdes (moins fréquentes et plus précieuses)  Europium (Eu)  Gadolinium (Gd)  Terbium (Tb)  Dysprosium (Dy)  Holmium (Ho)  Erbium (Er)  Thulium (Tm)  Ytterbium (Yb)  Lutécium (Lu)  Yttrium (Y) Comptent pour 66,8 % de la demande mondiale en 2010 Notes:  Bien que l'yttrium soit plus léger que les terres rares légères, il fait parti du groupe des terres rares lourdes en raison de son association chimique et physique avec les terres rares lourdes dans les gisements naturels *Ernst & Young Technology Minerals – The Rare Earths Race is On- avril 2011 4 Propriétés uniques De couleur blanc argenté ou gris, ces métaux sont très brillants et s'oxydent facilement au contact de l'air. Les ETR se retrouvent dans la plupart des applications courantes en raison de leurs propriétés chimiques et physiques uniques. De nouvelles applications sont apparues régulièrement au cours des 50 dernières années (CIBC), dont d'importantes innovations environnementales, comme les convertisseurs catalytiques et la conception d'aimants permanents qui ont permis une meilleure efficience, miniaturisation, durabilité et vitesse des composantes électriques et électroniques. Il existe des substituts, mais ils fonctionnent rarement aussi efficacement. Les propriétés de chaque ETR ainsi que la proportion en pourcentage de la production mondiale estimée en 2015 sont résumées dans le tableau suivant. ETR Catalytique Magnétique Électrique Chimique Optique Proportion en pourcentage de l'offre mondiale estimée en 2015* Lanthane (La) x x x x 27 % Cérium (Ce) x x x x 40 % Praséodyme (Pr) x x x x 5 % Néodyme (Nd) x x x x 16 % Samarium (Sm) x 2 % Europium (Eu) x 0,4 % Gadolinium (Gd) x x 2 % 5 ETR Catalytique Magnétique Électrique Chimique Optique Proportion en pourcentage de l'offre mondiale estimée en 2015* Terbium (Tb) x x 0,2 % Dysprosium (Dy) x x 0,9 % Erbium (Eu) x 0,4 % Yttrium (Y) x 5 % Cette liste ne comprend pas l'holmium, le thulium, l'ytterbium, le lutécium et le scandium, puisque ces derniers ne représentent qu'une infime portion de l'offre totale. *Source : IMCOA - Basé sur l'offre estimée en 2015 d'environ 225 000 tonnes. Applications des terres rares Souvent appelés les « germes de la technologie » par les Japonais, les ETR sont une composante importante de nombreux matériaux de pointe, surtout dans les secteurs de la haute technologie et de l'énergie verte, où une performance robuste, une durabilité et de faibles émissions de CO2 sont si importantes. Application de chaque ETR Lanthane Il sert à fabriquer des piles rechargeables à hydrure métallique de nickel-lanthane (le type utilisé dans les véhicules électriques et hybrides, les ordinateurs portatifs et les caméras), la fibre optique pour augmenter la vitesse de transmission, des lentilles d'appareil photo haut de gamme, des télescopes, des jumelles (puisque le lanthane améliore la clarté), du verre absorbant le rayonnement infrarouge pour les lunettes de vision nocturne; il sert aussi à réduire le niveau de phosphates des personnes souffrant d'une maladie du rein. Cérium Il sert à polir le verre, le métal et les pierres précieuses, les puces d'ordinateur, les transistors et autres pièces électroniques; il sert à fabriquer des convertisseurs catalytiques pour réduire la pollution, il est ajouté dans le processus de fabrication de verre pour le décolorer et il procure la partie verte du spectre optique des ampoules fluorescentes compactes. Praséodyme Combiné au néodyme, il sert principalement à fabriquer des aimants de forte puissance. Il sert à fabriquer des lunettes de soudeur et de souffleurs de verre, puisque l'oxyde de praséodyme protège des éblouissements et de la lumière UV; il sert aussi à fabriquer du plastique et de la céramique jaune vif. 6 Néodyme L'utilisation principale du néodyme, ce jumeau du praséodyme, est la fabrication des aimants les plus puissants du monde. Ceux-ci sont si puissants qu'un aimant de la taille d'une pièce de monnaie sur un réfrigérateur ne peut pas être retiré à la main. Parmi les autres applications, on retrouve les télémètres laser et les systèmes de guidage. Samarium Il sert principalement dans la production d'aimants permanents, mais aussi dans la production de lasers à rayons X et d'armes à guidage de précision et dans la génération du bruit blanc dans la technologie furtive. Europium Il sert principalement dans les phosphores utilisés dans les écrans de visualisation pilote, les télévisions (rouge-orange) et les tubes fluorescents éco-énergétiques (rouge-orange et bleus). Gadolinium Il sert à améliorer la clarté des examens IRM en injectant des substances de contraste de gadolinium dans le patient. Il sert dans les barres de commande des réacteurs nucléaires pour contrôler le processus de fission. Terbium Il sert principalement dans les phosphores, particulièrement dans les ampoules et tubes fluorescents (jaune-vert), les émetteurs verts à haute intensité et les écrans intensificateurs de rayons X (jaune-vert, violets et bleus). Dysprosium Il sert surtout dans la fabrication d'aimants permanents de néodyme-fer-bore à haute puissance. Le dysprosium-165 est injecté dans les articulations pour soigner la polyarthrite rhumatoïde. Le dysprosium est utilisé dans les dosifilms pour détecter et surveiller l'exposition à la radiation. Erbium Il sert à colorer le verre et comme amplificateur en fibres optiques et il est utilisé dans les lasers pour utilisation médicale et dentaire. Yttrium Les phosphores d'yttrium servent dans les ampoules et les lampes fluorescentes. L’oxyde de zirconium stabilisé avec de l'yttria est utilisé dans des applications à haute température, comme les isolants thermiques servant à protéger les surfaces à haute température en aérospatiale. Il peut augmenter la résistance des alliages métalliques. Applications dans les marchés à forte croissance Source : Marchés mondiaux CIBC Inc. 7 Les marchés à plus forte croissance pour les ETR sont les aimants permanents, les piles rechargeables, les phosphores et les agents de polissage; le néodyme, le praséodyme, le dysprosium, l'yttrium et le terbium sont les plus utilisés dans ces segments. Application Taux estimé de croissance annuel composé pour 2010- 2015* Aimants permanents Le plus important utilisateur final d'ETR est l'industrie des aimants permanents. Ce segment représente environ 25 % de la demande totale et devrait représenter 30 % d'ici 2015. Les aimants permanents sont en forte demande en raison de leur puissance, de leur résistance à la chaleur et de leur capacité à maintenir leur magnétisme pendant de très longues périodes. Les aimants fabriqués d'éléments de terres rares comme le néodyme, le praséodyme et le dysprosium sont les aimants permanents les plus puissants connus. Leur haute performance et leur petite taille permettent de nombreuses utilisations dans les technologies miniatures, comme des appareils électroniques personnels (téléphones intelligents, écouteurs- boutons, lecteurs iPod). Un aimant miniature fabriqué en néodyme fait vibrer le téléphone cellulaire lorsqu'il reçoit un appel. La capacité de production représente un des plus grands défis du secteur éolien. En remplaçant les turbines à engrenages par des générateurs à aimants permanents à entraînement direct, l'efficience peut augmenter de 25 %. Certaines des plus grandes turbines nécessitent deux tonnes d'aimants en terres rares, composés d'environ 30 % d'ETR. 16 % Piles rechargeables Les piles rechargeables (NiMh) fabriquées à l'aide de lanthane, de cérium, de néodyme et de praséodyme (combinés avec du nickel, du cobalt, du manganèse et/ou de l'aluminium) sont utilisées dans les batteries de voitures hybrides et électriques, dans les appareils électroniques et dans les outils électriques. 18 % Autocatalyseurs Le lanthane et le cérium servent à la fabrication de convertisseurs catalytiques, qui convertissent les polluants uploads/Geographie/ ree101-april-2012-fr.pdf