Pourquoi extraire du tungstène ?

Le tungstène

Le tungstène est un métal de couleur gris acier de symbole W (de l’allemand Wolfram). Son nom français provient du suédois « tung » (lourd) et « sten » (pierre).
Les principaux minerais de tungstène sont la wolframite (Fe/MnWO4) et la scheelite (CaWO4).

De tous les métaux, le tungstène a le plus haut point de fusion (3 422 °C) et la plus grande résistance à la traction à température élevée. Sa masse volumique, ou densité, 19,25 g/cm3, est quasiment égale à celle de l’or (19,30 g/cm3).

Le tungstène est commercialisé sous 3 formes principales :

  • Les concentrés de minerai, à environ 70% de WO3. Ces concentrés doivent ensuite être raffinés dans des usines spécialisées, essentiellement en Chine.
  • Le ferrotungstène, qui contient environ 80% de tungstène.
  • Le paratungstate d’ammonium (APT), qui contribue à l’essentiel des utilisations industrielles.

À partir de ces 3 produits, s’élaborent les produits finaux :

  • Carbure de tungstène et carbures cémentés
  • Aciers au tungstène et alliages de tungstène
  • Tungstène métal

Utilisations

Historiquement, le tungstène, de par son très haut point de fusion, a été utilisé dès le début du XXe siècle pour la fabrication des filaments des lampes à incandescence.

En 2023, la production mondiale de tungstène a été d’environ 75 000 tonnes, la Chine en assurant 85%. L’Europe consomme annuellement 17 000 tonnes de tungstène et la France 7 000 tonnes.

Actuellement, il n’y a plus d’extraction de tungstène en France mais, au cours du XXe siècle, 13 gisements ont été exploités avec une production totale de 25 000 tonnes de WO3, la mine la plus importante ayant été celle d’Anglade/Salau, fermée en 1986.

Aujourd’hui, avec une production cumulée d’environ 4 000 tonnes, les 5 mines de tungstène en exploitation en Europe permettent de subvenir à moins de 25% de la consommation européenne. En outre, l’essentiel de cette production se fait sous forme de concentrés de minerai qui doivent être expédiés en Chine pour y être raffinés, ce pays maîtrisant ainsi la quasi-totalité de nos approvisionnements industriels.

Du fait de cette très forte dépendance étrangère, le tungstène a été classé comme matière première stratégique et critique par la Commission européenne.

Grâce à ses remarquables propriétés de résistance à la chaleur, à la corrosion et aux contraintes mécaniques, le tungstène a de nombreuses et irremplaçables utilisations industrielles.

Les carbures et carbures cémentés, par exemple tungstène-cobalt, représentent environ 60% de la demande totale de tungstène. Ce sont des matériaux très durs, très résistants et réfractaires qui sont indispensables pour les industries aéronautique et automobile (outils de découpe), minière et pétrolière (outils de forage) et de défense (blindages et certains types de munitions).

Environ 10% de la demande en tungstène est sous forme de métal pur, destiné à la fabrication des électrodes des lampes à décharge luminescente haute et basse pression, de certains contacts électriques et électroniques, d’anodes dans les tubes à rayons X pour l’imagerie médicale, des résistances chauffantes des fours industriels. Le tungstène est également un élément clé pour la recherche sur la fusion thermonucléaire civile. Ainsi, le projet ITER prévoit de l’utiliser dans la composition du « divertor » qui constitue le « plancher » du réacteur.

Les aciers et alliages au tungstène, environ 20 % de la demande, de par leur résistance à la chaleur, à la corrosion et à la fatigue, s’utilisent dans les installations offshore, le traitement des eaux usées, les systèmes de désalinisation de l’eau de mer, etc. Les superalliages au tungstène sont eux indispensables à la fabrication des pièces pour les parties chaudes des turboréacteurs (aéronautique et aérospatiale) et les turbines à gaz (production d’électricité).

Enfin, Les 10% restants de la consommation de tungstène sont utilisés sous forme de composés chimiques pour les catalyseurs et les pigments.