Indium

49

In

Indium

Données physico-chimiques

Données atomiques

Numéro atomique	Masse atomique	Configuration électronique	Structure cristalline	Rayon métallique pour la coordinence 12
49	114,82 g.mol-1	[Kr] 4d10 5s2 5p1	quadratique de paramètres a = 0,3253 nm et c = 0,4956 nm	166,3 pm

Données physiques

Masse volumique	Dureté	Température de fusion	Température d’ébullition	Conductibilité électrique	Conductibilité thermique	Solubilité dans l’eau
7,30 g.cm-3	1,2	156,61°C	2 080°C	11,6.106 S.m-1	81,6 W.m-1.K-1	insoluble

Données chimiques

Électronégativité de Pauling	pKa : Inaq3+ /InOHaq2+	pKs : In(OH)3
1,78	4,4	33,2

Potentiels standards :

In3+ + 2e = In+	E° = -0,43 V
In3+ + 3e = In(s)	E° = -0,34 V
In+ + e = In(s)	E° = -0,18 V

Données thermodynamiques

Indium cristallisé : Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 57,8 J.K-1mol-1 Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 26,7 J.K-1mol-1 Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 3,3 kJ.mol-1 Enthalpie molaire standard d’ébullition à la température d’ébullition : 232,2 kJ.mol-1

Indium gazeux : Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : 243,4 kJ.mol-1 Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : 208,8 kJ.mol-1 Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 173,7 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 moyenne de l’écorce terrestre est de 0,2 ppm.

Il n’y a pas de gisements propre d’indium, celui-ci étant principalement co-produit par la métallurgie du zinc. En effet, il est présent, en solution solide, dans le principal mineral de zinc, la sphalérite, sulfure de zinc, ZnS, appelée également blende. La teneur en indium d’un gisement de zinc peut atteindre 100 ppm. Lors du traitement des minerais de zinc, il accompagnera celui-ci pendant la concentration du minerai et le grillage des concentrés obtenus jusqu’aux opérations, appelées raffinage, de purification. Celles-ci ont principalement lieu par hydrométallurgie. Voir le chapitre consacré au zinc.
De l’indium est également récupéré lors des métallurgies du cuivre et de l’étain, mais cela représente moins de 5 % de la production primaire d’indium.

Extraction métallurgique des concentrés miniers de zinc

Divers procédés hydrométallurgiques, pyrométallurgiques ou combinant les deux sont employés.
Lors du traitement hydrométallurgique, après grillage, des concentrés de zinc, l’indium, sous forme d’oxyde, avec le plomb et les métaux précieux, se retrouve dans le résidu d’une première lixiviation à l’acide sulfurique, appelée lixiviation neutre.
Ce résidu peut être traité par hydrométallurgie à l’aide d’une lixiviation à l’acide sulfurique concentré et chaud afin de dissoudre l’indium. Il peut être également traité par pyrométallurgie, selon le procédé Waelz, dans un four tournant, en présence de coke. L’indium est dans ce cas récupéré dans les fumées et mis en solution.
Quel que soit le procédé, une série de purifications, par cémentation, extraction par résines échangeuses d’ions ou solvants organiques, électrolyses extractives, est mise en œuvre pour obtenir, par électrolyse, de l’indium impur à la cathode.
Une purification finale est réalisée par électrolyse à anode soluble. L’indium impur est placé à l’anode et se dépose à la cathode, en éliminant les impuretés qui forment des boues d’électrolyse.

Lors du traitement pyrométallurgique de concentrés de plomb et de zinc, l’indium est récupéré lors des opérations de purification du plomb, voir le chapitre plomb.

Seulement une partie des raffineries de zinc récupère l’indium contenu dans les concentrés miniers. La part récupérée est estimée à 35 %.

Productions

Productions métallurgiques, en 2019. Monde : 760 t, Union européenne : 70 t.

Réserves minières : estimées, en 2013, dans le monde, à 15 000 t, d’après celles de zinc.

• En Chine, le principal producteur est Zhuzhou Smelting Group, à Zhuzhou dans la province du Hunan, avec 50 t/an.
• Le principal producteur coréen est Korea Zinc, à Onsan, avec une capacité de production de 260 t/an. Young Poong possède, à Sukpo, une capacité de production de 30 t/an.
• La production japonaise provient, en grande partie, du recyclage. Le groupe Dowa possède, à Akita, une capacité de production de 70 t/an d’indium primaire et de 150 t/an d’indium recyclé. Les autres principaux producteurs sont Mitsui Mining and Smelter Co. Ltd. à Takehara, Sumitomo Metal Mining Co. Ltd. à Harima, Asahi Pretec Corp. avec une capacité de 200 t/an d’indium recyclé, à Fukuota.
• La production canadienne provient de la raffinerie de Trail, en Colombie Britannique exploitée par Teck, avec une capacité de production de 75 t/an.
• La production française provient de la raffinerie de zinc d’Auby (59), exploitée par Nyrstar, avec une capacité de production de 48 t/an. En juillet 2019, Nyrstar est devenue filiale du groupe de négoce Trafigura.
• La production belge provient de l’usine d’Hoboken d’Umicore avec une capacité de recyclage de 50 t/an.
• La production péruvienne provient de la raffinerie de Cajamarquilla, exploitée par le groupe brésilien Nexa, avec une capacité de production de 50 t/an et de la raffinerie de Doe Run Peru, à La Oroya avec une capacité de production de 5 t/an.
• La société russe Chelyabinsk Zinc Plant, possède une capacité de production de 15 t/an à Chelyabinsk.
  La société Ural Mining and Metallurgical possède une raffinerie à Vladikavkaz, en Ossétie du Nord, avec une capacité de 5 t/an.

Recyclage

Le recyclage concerne principalement l’indium utilisé pour la production d’écrans plats. Lors du dépôt en couches minces d’ITO, seulement une partie, soit environ 30 %, de l’indium utilisé se retrouve sur le substrat. Le reste, 70 %, est récupéré à l’intérieur de la chambre de pulvérisation et est recyclé.
Le recyclage a porté, en 2017, sur 1002 t, sur un total de production de 1 722 t, soit un taux de recyclage de 58 %. Il se pratique principalement au Japon.

Situation française

En 2019.

A Auby (59), dans sa raffinerie de zinc, Nyrstar récupère, depuis 2007, de l’indium dans des concentrés renfermant 25 % d’indium, qui, depuis 2012, sont traités sur place pour donner de l’indium à 99,998 % de pureté. Par ailleurs la production de zinc de la raffinerie d’Auby a été de 155 200 t. En novembre 2015, un incendie dans l’atelier de cémentation de l’indium a entraîné l’arrêt de la production qui a repris début 2017. La capacité de production est de 48 t/an.
La France avait été, jusqu’en 2002, avec 65 t/an, le deuxième pays producteur d’indium, juste après la Chine. La production provenait de la raffinerie de plomb-zinc de Metaleurop à Noyelles-Godault qui a fermé en novembre 2002. Cette fermeture s’était traduite par une brusque montée du cours de l’indium. Cette raffinerie traitait des minerais de plomb-zinc selon un procédé pyrométallurgique.

Production : en 2015, la production avait été de 41 t.

Commerce extérieur : en 2019.

• Exportations : 27,160 t à 55 % vers les États-Unis, 19 % le Japon, 3 % la Corée du Sud.
• Importations : 1,709 t à 62 % de Chine, 16 % d’Allemagne, 11 % du Luxembourg.

Utilisations

Consommations, en 2017. Monde : 1 682 t, dont, en 2019, 110 t aux États-Unis.

Secteurs d’utilisation : dans le monde, en 2013.

• Électrode transparente pour écrans LCD en oxyde d’indium et d’étain (ITO) qui contient 78 % d’indium sous forme d’oxyde d’indium (In₂O₃), à 90 % avec 10 % d’oxyde d’étain SnO₂. L’ITO présente l’avantage d’être un bon conducteur, transparent sous faible épaisseur.
  Il est déposé sur du verre, en phase vapeur, sous vide, par ablation laser, avec une épaisseur d’environ 150 nm. La capacité de production d’ITO est, en 2015, hors Chine, de 1 980 t/an, principalement au Japon, en Corée du Sud et aux États-Unis. En 2013, la production chinoise est encore faible, avec 70 t.
  La masse d’indium par appareil est, en moyenne, de 39 mg pour un ordinateur portable, 79 mg pour un écran d’ordinateur de bureau, 254 mg pour un écran LCD de téléviseur, ce qui a représenté, en Allemagne, en 2010, plus de 2,5 t d’indium.
• Alliages à faible point de fusion : l’alliage à 24 % d’indium et 76 % de gallium est liquide à la température ambiante.
• Semi-conducteur : sous forme de nitrure d’indium-gallium, InGaN, utilisé pour apporter la couleur bleue des lampes électroluminescentes (LED). La longueur d’onde d’émission varie avec la composition, elle est de 450 nm pour un rapport In/Ga de 40/60. Un lampe LED contient, en moyenne, 29 µg d’indium.
• Cellules solaires : l’indium entre dans la composition des cellules de séléniure de cuivre, indium et germanium (CIGS) qui comptent, en 2015, pour 2 % de la production mondiale de cellules solaires. En 2015, la consommation en indium de ce secteur a été de 40 t.

Bibliographie