Zirconium : pas seulement brillant

Par Tom Vulcain

Pour tous les futurs mariés en difficulté financière, 1976 a été une année charnière.

Les diamants sont peut-être les meilleurs amis d’une fille, mais ils peuvent être un anathème pour le solde bancaire. À partir de cette année-là, pour tous les hommes souhaitant offrir à leur future épouse une superbe bague de fiançailles, il existait une alternative abordable (divulguée ou non) au diamant traditionnel : le zircon cubique. (Les journaux de l’époque étaient remplis de pages pleines vantant ses vertus. Et on peut encore parfois voir quelques publicités.)

La zircone cubique (CZ), ou la forme cristalline cubique synthétisée de l'oxyde de zirconium, se décline dans à peu près toutes les couleurs et est optiquement impeccable. Et comme sa production est très bon marché, la taille n’est pas un problème ; les pierres en vrac, de formes, de tailles et de couleurs variées, peuvent être obtenues à des prix allant de 100 à 300 dollars par carat.

Et ce qui est génial, c'est que, pour un œil non averti, CZ ressemble au vrai McCoy.

Pas seulement le deuxième meilleur ami d'une fille

Le zirconium (numéro atomique 40), dont le CZ n'est qu'une forme d'oxyde, est un métal blanc argenté, doux et brillant, avec un point de fusion très élevé. Et bien qu’il ait un certain nombre d’utilisations importantes sous forme métallique, le zirconium ne se trouve jamais dans la nature sous forme de métal libre. Parmi les métaux présents dans la croûte terrestre, il n'est pas rare : il est même trois fois plus abondant que le cuivre.

Indépendamment de son utilisation dans les diamants simulés, qui consomme une infime quantité de l’élément, le zirconium et ses composés ont une grande variété d’autres utilisations, beaucoup plus importantes. Celles-ci vont de son utilisation dans les frittes céramiques utilisées dans la fabrication d'articles sanitaires (bidets, cuvettes de toilettes et éviers), de carrelage et de vaisselle, jusqu'à son utilisation, sous forme métallique, dans les crayons de combustible nucléaire et les alliages spéciaux. Dans les composés chimiques et en tant que métal, le zirconium est également présent dans tout, des catalyseurs automobiles et piles à combustible aux abrasifs, et de l'électronique aux alliages industriels de haute performance.

Bien que présents dans un certain nombre d’autres minéraux, les deux principales sources de zirconium sont le zircon (silicate de zirconium – ZrSiO4) et la baddeleyite (une autre forme d’oxyde de zirconium – ZrO2). Le sable de zircon, cependant, est de loin la principale source minérale de zirconium, qu’il soit transformé en métal, en oxyde ou en composé chimique.

Le sable de zircon est généralement récupéré à partir de sables minéraux, soit en tant que produit principal, soit en tant que sous/coproduit, par exemple lors de la production de minéraux de titane. (Les sables minéraux font généralement référence à des « concentrations de minéraux lourds (HM) dans un environnement alluvial (ancienne plage ou système fluvial) » et sont extraits à sec ou humide, à l'aide de roues à godets, de bulldozers, de chargeuses frontales, de grattoirs et pompes aspirantes.)

Source : Iluka Resources Limited

D’où viennent les concentrés de zirconium ?

L'US Geological Survey (USGS) identifie seulement trois pays (Australie : 42 % ; Afrique du Sud : 30 % ; Chine : 12 %) comme représentant environ 84 % de la production mondiale de concentrés de minéraux de zirconium en 2008.

* Chiffres non divulgués Source : USGS

Alors que la grande majorité de ces concentrés proviennent de l'exploitation des sables minéralisés, la mine de Kovdorsky GOK, située dans la péninsule russe de Kola, produit en réalité de la baddeleyite comme sous-produit de ses opérations d'apatite et de magnétite.

La production nationale de zircon aux États-Unis provient de l'extraction de minéraux lourds sur deux sites : à Stony Creek en Virginie et à Starke en Floride. Bien que les chiffres ne soient pas facilement disponibles sur la production totale de zircon aux États-Unis (les chiffres sur la production de zircon de DuPont en Floride ne sont pas disponibles), Iluka Resources Inc. (détenue par la société australienne Iluka Resources Ltd (Iluka) basée à Perth) a produit quelques 70 000 tonnes de zircon provenant de son exploitation de sables minéraux lourds en Virginie.

En plus des pays produisant déjà du zircon, un certain nombre d’autres pays abritent désormais soit de nouveaux projets de zircon en construction, soit des activités d’exploration de minéraux lourds pour le zircon, soit comme produit principal, soit comme sous-produit. (Il reste cependant à voir si tous seront effectivement mis en service et entreront en production.)