Academic literature on the topic 'Métaux des terres rares – Analyse'

Ce mémoire présente les travaux effectués pour la mesure rapide des éléments des terres rares (ETR), comprenant Sc et Y, dans des matériaux géologiques. La digestion acide sur plaque chauffante, la digestion micro-onde et la digestion par fusion boratée ont été étudiées en tant que méthodes de digestion possibles pour les minéraux porteurs d’ETR. Une nouvelle procédure de digestion a été développée en utilisant un appareil de fusion. La température élevée de la digestion (1050 °C) et l'utilisation de LiBO2 comme fondant se sont montrées efficaces pour la digestion de chaque ETR. L'analyse par activation neutronique (NAA), la spectroscopie d’émission atomique par plasma micro-onde (MP-AES), la spectroscopie d’émission optique couplée à un plasma induit (ICP-OES) et la spectrométrie de masse en tandem couplée à un plasma induit (ICP-MS/MS) ont été explorées à titre des techniques d'analyse possibles pour la mesure des ETR dans divers échantillons de minerais. L'étude comparative a montré que les résultats obtenus par ICP-MS/MS sont en accord avec les résultats de matériaux de références certifiés, alors que les autres techniques d'analyse révèlent plusieurs interférences spectrales pour certains ETR. En outre, la spectrométrie de masse en tandem permet de nouvelles configurations de filtrage de masse, ce qui réduit les interférences polyatomiques lors de la détermination du Sc dans des matrices minérales. La conversion des ions Sc+ en ions ScO+ a fourni des conditions analytiques sans interférence et des limites de détections suffisamment basses, en bas de 3 ng/L, pour quantifier avec précision le Sc. La précision de la méthode proposée a été évaluée par l'analyse de cinq matériaux de référence certifiés différents (BX-N, 2-OKA, NIM-L, SY-3 et GH).<br>In this work, an innovative analytical protocol is introduced for rapid measurement of rare-earth elements (REE), including Sc and Y, in geological materials. Open-vessel acid digestion, microwave digestion and alkali digestion were investigated as possible digestion methods for minerals bearing REE. A new digestion procedure was developed using a fusion apparatus. The high digestion temperature (1050 ºC) and the use of LiBO2 as a flux were found to be effective for the digestion of every REE. Instrumental neutron activation analysis (NAA), microwave induced plasma atomic emission spectroscopy (MP-AES), inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES), and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) were explored as possible analytical techniques for the measurement of REE in various mineral samples. The comparative study showed that the results obtained by ICP-MS are in good agreement with the certified reference materials (CRM) data, whereas the other analytical techniques reveal several spectral interferences for some REE. Furthermore, the tandem quadrupole instrument enables new mass filtering configurations, which can reduce polyatomic interferences during the determination of Sc in mineral matrices. Conversion of Sc+ ions into ScO+ ions provided interference-free conditions and sufficiently low limits of detection, down to 3 ng/L, to accurately quantify Sc. The accuracy of the proposed methodology was assessed by analyzing five different CRM (BX-N, OKA-2, NIM-L, SY-3 and GH).

Dans une première partie, nous étudions successivement l'effet de H, N, C sur une même famille d'alliages: les composés R2Fe17. Nous montrons que les modifications structurales induites par la présence d'éléments interstitiels sont à l'origine de modifications spectaculaires des propriétés magnétiques (aimantation, température de Curie, anisotropie magnétique. . . ). Ainsi, l'insertion d'atomes interstitiels dans le réseau R2Fe17 provoque une nette augmentation des interactions d'échange entre électrons 3d et un renforcement de l'aimantation macroscopique. Contrairement à l'hydrogène, le carbone et l'azote ont un effet bénéfique sur l'anisotropie magnétique et les composés Sm2Fe17N3 et Sm2Fe17Cx sont susceptibles d'applications comme aimants permanents. L'étude par spectroscopie d'absorption X (XANES) montre que la présence d'éléments interstitiels dans Ce2Fe17 provoque une relocalisation des orbitales 4f du cérium. Les mesures du dichroïsme circulaire magnétique des rayons X (MCXD) révèlent l'existence d'un moment magnétique 5d ordonné sur le cérium. L'insertion d'éléments légers dans le réseau R2Fe17 conduit à une redistribution des électrons 3d avec évolution vers un état ferromagnétique fort. Dans une seconde partie, nous étudions l'effet des interstitiels sur d'autres structures cristallines: Nd2Fe14B, ThFe11Cx et R(FeM)12. Dans ces structures comme dans les composés R2Fe17 l'aimantation et la température de Curie sont très sensibles à la présence d'interstitiels. Il ressort que l'effet des éléments interstitiels sur l'anisotropie magnétocristalline est étroitement lié à la localisation de ces atomes dans l'environnement de l'atome R. Les études précédentes ont révélé l'extrême sensibilité du magnétisme du fer à son environnement local. Nous montrons que la hiérarchie des moments magnétiques portés par les atomes de fer peut être établie semi-quantitativement dans de nombreux composés, à partir de l'analyse de l'environnement cristallographique du fer.

Les proprietes physiques fondamentales de la skutterudites remplie cefe 4sb 1 2 et des skutterudites partiellement remplies ce yfe 4 xni xsb 1 2 sont etudiees. L'etude se propose d'etablir le role preponderant joue par l'atome de cerium et les consequences sur les proprietes thermoelectriques. L'observation metallographique et l'atd permettent d'affirmer que les echantillons polycristallins obtenus possedent une composition proche de la nominale (pour cefe 4sb 1 2 et ce yfe 4 xni xsb 1 2 si y<0. 7) et se decomposent peritectiquement au dessus de 748\c. La structure est principalement regie par les liaisons a l'interieur du reseau hote et non par la presence de cerium. Ce dernier, tres peu lie au reseau, possede un facteur d'agitation thermique important et maximal pour une concentration en cerium proche de y = 0. 6. La presence de lacunes dans le reseau de cerium est ainsi une source de desordre statique, resultat confirme par l'evolution du facteur de debye-waller deduit des mesures exafs. Les experiences d'absorption x au seuil l 3 et m du cerium demontrent sans ambiguite l'etat trivalent pour cet atome de terre rare. Les composes sont paramagnetiques. Le comportement magnetique est different de part et d'autre de la concentration y = 0. 66. Pour y>0. 66, le cerium et le fer participent a l'etablissement d'un moment effectif important. A basse temperature, la courbure de 1(t) est expliquee par un effet kondo. Pour les concentrations y0. 66, la densite d'etats d au niveau de fermi diminue et le cerium est seul responsable du magnetisme. L'effet kondo disparait pour ces concentrations. La disparite de comportement magnetique de comportement magnetique de part et d'autre de y = 0. 66 va de pair avec les proprietes de transport (isolant ou metal). Ces dernieres mesures permettent aussi de verifier l'existence d'un effet de champ cristallin sur le cerium. Cet ensemble de proprietes permet de degager des regles de selection en vue d'applications thermoelectriques. Le compose le plus prometteur correspond a y = 0. 7.

Un nombre croissant d’études académiques et de rapports d’organismes internationaux relèvent une dépendance accrue des nouvelles technologies de l’énergie vis-à-vis d’une catégorie de ressources souvent prénommés métaux rares. Parallèlement, il se forme depuis plusieurs années des inquiétudes sur la disponibilité économique de ces métaux pour opérer la transition énergétique nécessaire à la lutte contre le réchauffement climatique. Cette thèse a donc pour objectif de souligner l’ensemble des contraintes et des risques qu’implique l’usage fréquent et généralisé de ces métaux dans les nouvelles technologies de l’énergie. Une première partie de la thèse est consacrée aux indicateurs et aux théories reliées à la disponibilité économique de long terme d’une ressource non renouvelable tout en faisant apparaitre un ensemble de traits communs partagés par les métaux rares. La seconde partie de cette thèse démontre les risques attachés à une absence d’élasticité prix de l’offre de métaux rares du fait d’une contrainte de sous-produit. Elle offre également une analyse approfondie des causes et des conséquences relatives à l’absence de marché à terme pour la quasi-totalité de ces métaux rares. Enfin, son dernier chapitre propose d’explorer la liaison très forte existant entre le secteur de l’énergie et le secteur des métaux. Il y est démontré que cette connexion s’accentue et qu’elle implique la possibilité d’un cercle vicieux entre des énergies toujours moins concentrées (avec un contenu en métaux grandissant) et des métaux qui consomment toujours plus d’énergie sous l’effet de leur épuisement<br>A growing number of academic studies and international organizations reports have noticed an increasing dependency of new energy technologies on a specific class of natural resources often called minor metals. For several years, worries about economic availability of these metals in order to realize the energy transition have appeared. This thesis aims at underline the broader risks and constraints involved by general use of these metals in new energy technologies. A first part of this thesis is devoted to theories and indicators related to the depletion of non renewable resources. This part also shows that minor metals share many characteristics and that they can form a group of metal consistent. In a second part, this thesis addresses the issues linked to the absence of price elasticity for the supply of minor metals due to the byproduct constraint. Another chapter offers an analysis of causes and consequences connected to the absence of futures markets for almost all minor metals. Finally, a last chapter highlights the strong link existing between the energy sector and the metals sectors. This connection is increasing and can create a vicious circle between energies which are less and less concentrated and metals which consume more and more energy due to their depletion

Étude réalisée pour les composés à valence saturée (ceni::(3), ceco etc. Et les composés à valence 2 intermédiaire (CEPD::(3), CESI::(2)) ou de Kondo(CESN::(3)). Étude de la corrélation entre la structure de bande et l'anomalie de valence. Étude du cas des lanthanides plus lourds(EU et YB)

La cinétique des premiers stades de précipitation dans les alliages Mg-RE a été étudiée par sonde atomique tomographique et par Microscopie électronique en transmission. La formation et la croissance des précipités β′′ ordonnés et cohérents, depuis la solution solide HCP a été étudiée à 150◦C pour l'alliage binaire Mg-2.6%pds Nd et pour l'alliage ternaire Mg-2.6%pds Y-2.7%pds Nd. Dans l'alliage binaire, les précipités β′′ forment des disques prismatiques de plan d'habitat { 10-10 }. Leur croissance a lieu dans les directions [0001] et [11-20], leur épaisseur n'évoluant pas de façon significative. L'étude de la cinétique dans l'alliage ternaire a montré que l'ajout d'yttrium ralentit fortement la cinétique. Seuls des amas de solutés riches aplatis ont été observés aux temps très longs. Ce travail de thèse contribue également à la détermination du diagramme de phase Mg-Nd en précisant la solubilité à haute température du Nd dans Mg. En parallèle aux études expérimentales, des simulations de la cinétique de formation de la phase D019 à partir d'une solution solide HCP ont été réalisées dans un alliage A-5.5%at B grâce à la méthode Monte-Carlo cinétique. Nous nous sommes focalisés sur l'influence de la mobilité atomique sur le chemin cinétique. Cette mobilité est contrôlée par le paramètre d'asymétrie u. Il a été montré que u n'influence que l'ordre à courte distance dans les premières sphères de coordination pendant les tout premiers stades de décomposition. La cinétique globale est indépendante de la valeur de u. La coalescence des précipités D019 se produit par un mécanisme d'évaporation-condensation quel que soit la valeur de u, et est d'écrite par la loi de coalescence de Lifshitz-Slyozov-Wagner.

Ce travail porte sur l'elaboration de poudres ceramiques par des voies chimiques. Celles-ci se caracterisent par un passage en phase gazeuse ou liquide au cours de la synthese. La methode du flux reactif, utilisation d'un vecteur gazeux participant a la reaction, a ete retenue pour l'etude du systeme lanthane-titane-oxygene qui fait l'objet du premier chapitre. Dans ce systeme, un certain nombre de composes ternaires sont connus et font l'objet d'applications, comme par exemple le materiau ferroelectrique la#2ti#2o#7. Cette etude conduit a la preparation et a la caracterisation structurale, par diffraction des rayons x sur monocristaux, de deux composes nouveaux: la#2ti#2sio#9 et la#4ti#9si#2cl#2o#2#7. Cette methode a egalement permis de preparer une cementite partiellement nitruree, fe#3c#0,#9n#0#,#1 a l'etat de monocristaux utilisables pour une experience de diffraction. La structure de la cementite est connue par diffraction sur poudre depuis 1940 mais c'est la premiere fois que des monocristaux du compose homometallique sont obtenus, permettant une analyse tres precise de la structure. Le second chapitre du memoire est consacre a la preparation de silicates par chimie douce. La reaction de base consiste en une attaque par la potasse alcoolique de melanges si+metal, si+alliages metalliques, si+nitrures metalliques. Parmi la trentaine d'elements testes, une quinzaine reagissent conduisant a des silicates amorphes aux rayons x. Parmi eux, le bore et l'aluminium permettent d'acceder respectivement aux verres borosilicates ainsi qu'aux aluminosilicates. Cette reaction ouvre un champ de recherches extremement vaste dont l'exploration est loin d'etre terminee

La modélisation du recyclage - et l'allocation en général - est un sujet très débattu dans le domaine de l’analyse du cycle de vie (ACV). Cette thèse a pour objectif le développement d’une approche scientifique et cohérente pour la modélisation du recyclage en ACV afin de fournir des informations pertinentes aux entreprises. Ainsi, un cadre systématique est établi pour catégoriser les procédures d'allocation existantes en fonction de l’objectif de l’ACV et de l’approche attributionelle (ACV-A) ou conséquentielle (ACV-C). Une revue critique des directives officielles a montré qu'aucun d'entre elles ne recommande des procédures d’allocation conforme à ce cadre. L’approche d’imputation basée sur un schéma axiomatique qui explicite toute hypothèse subjective a été identifiée comme la méthode la plus pertinente pour l’ACV-A. Dans le cas de l'ACV-C, le ratio entre le prix du marché du matériau recyclé et celui du matériau primaire substitué est présenté comme un nouvel indicateur pour identifier si le recyclage permet de substituer la production de matériau primaire ou d’éviter son traitement en tant que déchet. Les processus qui sont affectés par une demande changeante pour un produit sont identifiés avec un diagramme de boucle causale, qui inclut également les stocks anthropiques comme un nouvel élément dans l’ACV-C. L'application des procédures d’allocation est démontrée par une étude de cas portant sur le recyclage des éléments de terres rares (ETR) des lampes fluorescentes. Les deux approches d’ACV fournissent des informations différentes et utiles aux entreprises<br>Modeling of recycling – and allocation in general – is a heavily debated topic in the Life Cycle Assessment (LCA) domain. This thesis aimed to find a coherent scientific approach to model recycling in LCA that provides relevant information to companies. Existing allocation procedures are captured by mathematical formulas and linked to an LCA goal and an attributional or consequential approach in a systematic framework. A review of official guidelines showed that none of them provides recommendations on allocation that is consistent with this framework. A partitioning approach was identified for attributional LCA (a-LCA). This approach is based on subjective assumptions, which are made explicit by axioms. In consequential LCA (c-LCA), the market-price ratio between the recycled and substituted primary material is introduced as a new indicator to identify whether additional recycling substitutes the production of primary materials or avoids waste treatment. The processes that are affected by a changing demand for a product are identified by a causal loop diagram, which also includes stockpiling as a new element in c-LCA. The application of the allocation procedures is demonstrated by a case study of the recycling of rare earth elements (REEs) from used fluorescent lamps. The a-LCA indicated that recycled REEs are more sustainable than primary REEs. The c-LCA showed that recycling is environmentally beneficial as long as the REEs are used in fluorescent lamps that substitute less energy-efficient halogen lamps. This demonstrates that both LCA approaches provide different but useful information for companies. Suggestions are given for policy measures when the market situation does not stimulate environmentally beneficial behavior. It is recommended, among other options, to extend the causal loop diagram of c-LCA to include additional mechanisms, such as rebound effects