Les terres rares sont un groupe de métaux aux propriétés voisines comprenant le scandium21Sc, l'yttrium39Y et les quinze lanthanides.
Ces métaux sont, contrairement à ce que suggère leur appellation, assez répandus dans l'écorce terrestre, à l'égal des métaux usuels. Leur nom vient du fait qu'on les a découverts au début du XIX siècle dans des minerais (d'où le nom de « terres », utilisé à l'époque en français, langue des échanges internationaux, pour les oxydes) peu courants à cette époque : terres rares signifiait donc « minerais rares ».
Origine
Ils sont, la plupart du temps, présents simultanément dans les minerais tels que la bastnäsite, la monazite, la loparite (niobiotitanate), l'apatite, le xénotime (orthophosphate) et les argiles latéritiques. Leur abondance dans la croûte terrestre varie du cérium, le 25 élément le plus abondant (60 ppm), au thulium et au lutécium, les terres rares les moins abondantes (0,5 ppm). Sous forme élémentaire, les terres rares ont un aspect métallique et sont assez tendres, malléables et ductiles. Ils sont aussi généralement chimiquement assez réactifs, surtout à températures élevées ou lorsqu'ils sont finement divisés.
Minerais
Monazite : orthophosphate de terres rares et de thorium, (TR,Th)PO4. C'est le plus abondant et également le principal minerai de thorium.
Bastnäsite : fluorocarbonate (TR)FCO3, sous-produit d'un minerai de fer.
Disponibilité
Répartition production mondiale 1950-2000
Jusqu'en 1948, la plupart des sources de terres rares provenait de dépôts de sable en Inde et au Brésil. Durant les années 1950, l'Afrique du Sud est devenu le principal producteur après la découverte d'immenses veines de terres rares (sous forme de monazite) à Steenkampskraal.
Hégémonie de la production chinoise
Depuis le début des années 2000, ces mines indiennes et brésiliennes produisent toujours quelques concentrés de terres rares, mais sont surpassées par la production chinoise qui couvre désormais 95% de l'offre de terres rares. Cette prépondérance inquiète les pays occidentaux qui cherchent à diversifier leur approvisionnement, d'autant plus que la Chine a annoncé le 1er septembre 2009 vouloir réduire ses quotas d'exportation à 35 000 tonnes par an (sur une production de 110 000 T) dès 2010. L'argumentation justifiant cette décision porte sur la volonté de préserver des ressources rares et l'environnement, mais vise surtout à satisfaire sa demande interne immédiate, croissante.
La mine de terres rares de Mountain Pass en Californie devrait ainsi faire l'objet d'importants investissements afin de limiter cette sujétion ; la réouverture de la mine sud-africaine est à l'étude. Certains gisements canadiens (Hoidas Lake), vietnamiens, australiens et russes sont aussi en cours d'évaluation.
Toute la gamme des terres rares est extraite par la Chine principalement en Mongolie Intérieure comme par exemple le dépôt de Bayan Obo, dans le district minier de Baiyun. Les mines illégales sont répandues dans la campagne chinoise et souvent liées à des pollutions des eaux environnantes.
Utilisation
Nombre de ces éléments possèdent des propriétés uniques qui les rendent utiles dans de nombreuses applications (voir ci-après) ; ainsi l'utilisation des terres rares s'est accrue depuis la fin du XXème siècle.
Composants pour véhicules électriques et hybrides
La probable croissance des véhicules électriques renforce l'intérêt pour certaines terres rares : composant d'accumulateurs de type NiMH (lanthane) et la fabrication d'aimants compacts pour les moteurs électriques synchrones dit "sans balais" (néodyme, dysprosium, samarium).
Les oxydes de terre rare sont également utilisés comme pigments, en particulier pour le rouge (pour remplacer l'oxyde de chrome) et pour leurs propriétés fluorescentes, notamment dans les lampes à décharge (néons, ampoules fluocompactes), les « filets » des lampes à gaz de camping, comme photophores des écrans cathodiques ainsi que, récemment, comme dopant dans différents types de laser.
Toutefois, une part importante de la production de terres rares est utilisée en mélange.
Le mélange des métaux de terres rares appelé mischmétal est généralement riche en terres cériques. Du fait de cette importante proportion de cérium, il est incorporé dans les alliages pour pierre à briquet. On l'utilise également comme catalyseur, pour le piégeage de l'hydrogène (réservoir).
Précautions
Les utilisateurs professionnels courent des risques. Voir la brochure de l'INRS sur ce sujet : INRS ND 1881
