Sels de néodyme courants dans l’eau : solubilité, élimination et concentration
Selon leur origine et la chimie de l’eau, le néodyme est présent dans l’eau principalement sous forme d’espèces Nd(III) dissoutes ou dans des matières en suspension. Les composés ci-dessous comprennent des sels utilisés dans les procédés et des précipités issus du traitement ; ils ne constituent pas une liste des minéraux couramment présents dans les eaux naturelles.
Pour en savoir plus sur sa présence et son contexte environnemental, voir le néodyme dans l’eau.
Solubilité des sels et composés de néodyme
| Composé et formule | Comportement de solubilité et réserves | Milieux où il peut être rencontré |
|---|---|---|
| Sulfate de néodyme, Nd2(SO4)3, y compris les hydrates | La solubilité mesurée dépend du pH, de la température et des autres sels de sulfate. Les mesures publiées couvrent un pH de 2 à 7 et des températures de 25 à 80 °C, notamment pour des mélanges contenant des sulfates de sodium et d’ammonium [1]. La forme hydratée influe sur les comparaisons. | Solutions de lixiviation sulfatées et solutions de traitement des terres rares. |
| Chlorure de néodyme, NdCl3, y compris les hydrates | Sel de procédé de Nd(III) soluble dans l’eau. Sa solubilité dans un système simple ne permet pas de prévoir la spéciation ni la précipitation dans une solution complexe. | Solutions de procédé à base de chlorures et réactifs. |
| Nitrate de néodyme, Nd(NO3)3, y compris les hydrates | Source de Nd(III) soluble dans l’eau ; la précipitation ultérieure dépend de l’ensemble de la chimie de la solution. | Solutions de procédé contenant des nitrates et réactifs. |
| Carbonate et carbonate basique de néodyme | Les carbonates peuvent former des solides, mais les complexes carbonatés en solution et les sels doubles compliquent les prévisions simples de solubilité [4]. La composition du carbonate basique peut varier. | Solutions contenant des carbonates et produits de précipitation. |
| Hydroxyde de néodyme, Nd(OH)3 | Peut précipiter lorsque le pH augmente ; les concentrations résiduelles dissoutes dépendent du pH et des constituants complexants. | Solides issus de la neutralisation et du traitement. |
| Oxalate de néodyme, Nd2(C2O4)3, y compris les hydrates | Forme des précipités peu solubles dans des conditions appropriées ; l’acidité, la dose et les espèces concurrentes influent sur la récupération et la composition du produit [3]. | Précipitation à l’oxalate et concentrés mixtes de terres rares. |
| Phosphate de néodyme, NdPO4 | Une phase peu soluble peut se former en présence de phosphate ; sa formation effective dépend de la matrice de l’eau. | Eaux de procédé contenant des phosphates et solides issus du traitement. |
| Fluorure de néodyme, NdF3 | Une phase peu soluble peut se former dans des conditions appropriées en présence de fluorure ; les complexes et les précipités concurrents influent sur son comportement. | Solutions de procédé contenant des fluorures et solides issus du traitement. |
Le tableau décrit des comportements qualitatifs, et non des concentrations de saturation. Les données chiffrées de solubilité doivent préciser la température, le pH, la forme hydratée ou la phase solide, la composition de la solution et les unités. Les valeurs exprimées en g pour 100 g d’eau ne peuvent pas être utilisées directement comme des valeurs en g/L de solution. Les informations des fournisseurs sur le chlorure et le nitrate confirment leur solubilité dans l’eau [7] ; la chimie de la précipitation dépend de la solution réelle [5]. L’hydroxyde figure ici comme composé associé au traitement, et non comme sel. L’ajout de fluorure n’est pas une recommandation générale pour le traitement de l’eau.
Pourquoi les effluents réels se comportent différemment
La solubilité d’un sel dans l’eau pure ne permet pas de prévoir directement la concentration de néodyme dissous dans une eau minière ou une solution de procédé. Le pH influe sur l’hydrolyse et la précipitation ; les sulfates et les carbonates influent sur la complexation et la formation de solides. La température, la force ionique, les autres métaux et les ligands organiques jouent également un rôle. Les résultats publiés sur les sulfates montrent pourquoi il faut préciser le pH, la température et les sels présents dans la solution [1]. Le carbonate de néodyme peut aussi former des sels doubles dans certaines conditions de solution [4].
Options de traitement et de récupération
La neutralisation peut transférer les terres rares dissoutes vers les solides et favoriser leur coprécipitation avec le fer ou l’aluminium. Les oxydes de fer, d’aluminium ou de manganèse fraîchement formés peuvent retenir les éléments des terres rares ; les solides issus du traitement des eaux de drainage minier peuvent contenir des terres rares associées à différentes phases géochimiques [2]. Ce processus élimine ces éléments de la phase dissoute sans les détruire, et les solides obtenus doivent être gérés de manière appropriée.
L’échange d’ions sur résines cationiques ou chélatantes peut capter les terres rares dissoutes et les éluer dans un volume de solution plus faible en vue d’un traitement ultérieur [6]. Une précipitation par étapes, notamment par cristallisation des oxalates, peut être évaluée pour récupérer un concentré mixte de terres rares. Des recherches sur les eaux minières acides indiquent que la récupération varie selon le mélange d’éléments et les conditions d’exploitation [3] ; elles ne garantissent pas la récupération sélective du néodyme sous forme de produit pur.
La nanofiltration ou l’osmose inverse peuvent concentrer un effluent adapté si la pression osmotique, l’entartrage et le colmatage le permettent. Ces membranes ne constituent pas en elles-mêmes des étapes de récupération sélective des terres rares. Des essais représentatifs doivent évaluer les concentrations résiduelles dissoutes, la qualité du concentrat ou de l’éluat ainsi que la gestion des solides issus du traitement et des flux résiduels.
Concentration : mg/L exprimés en Nd par opposition aux mg/L de sel
Exprimez la concentration de néodyme en Nd élémentaire, par exemple en µg/L exprimés en Nd ou en mg/L exprimés en Nd, et distinguez les concentrations dissoutes des concentrations totales. Une dose de sel ne correspond pas à la quantité de Nd dissous restant après précipitation, adsorption ou mise à l’équilibre. Il n’existe pas de concentration représentative unique pour toutes les eaux naturelles ou tous les effluents de procédé.
Concentration calculée de Nd (mg/L) = dose de sel (mg/L) × n × 144,242 / masse molaire du sel (g/mol).
Ici, n est le nombre d’atomes de Nd par unité de formule. Incluez l’eau de cristallisation dans la masse molaire et tenez compte du titre du produit.
| Sel défini | Masse molaire approximative (g/mol) | Nd provenant de 100 mg/L de sel, valeur calculée |
|---|---|---|
| NdCl3, anhydre | 250.59 | 57,6 mg/L exprimés en Nd |
| NdCl3·6H2O | 358.68 | 40,2 mg/L exprimés en Nd |
| Nd(NO3)3·6H2O | 438.34 | 32,9 mg/L en Nd |
Ces calculs stœchiométriques supposent un matériau pur, une dissolution complète et aucune perte ultérieure. Il ne s’agit ni de mesures de solubilité ni de concentrations environnementales. Un mmol/L de Nd correspond à environ 144,24 mg/L en Nd ; 1 mg/L en Nd correspond à environ 6,93 µmol/L.
Concentration du néodyme en vue de sa récupération
L’élimination réduit la concentration de Nd dans l’eau traitée ; la récupération consiste à le collecter dans un autre flux ou produit. L’élution après échange d’ions peut concentrer le Nd dans un volume de liquide plus faible, tandis que la précipitation le concentre dans un solide. Des recherches utilisant des solutions simulées de lixiviation d’aimants NdFeB ont étudié l’adsorption et l’élution par étapes pour récupérer le Nd et le Dy [8]. Ces résultats dépendent de la composition chimique étudiée et ne permettent ni de prévoir les performances pour une eau quelconque ni de garantir l’obtention de néodyme pur.
Facteur de concentration dans le liquide = concentration de Nd dans l’éluat collecté / concentration de Nd dans l’alimentation. Calculez séparément le taux de récupération en divisant la masse de Nd collectée par la masse de Nd dans l’alimentation. Par exemple, 1 m³ contenant 10 mg/L en Nd contient 10 g de Nd. Une récupération de 90 % dans 10 L donnerait 900 mg/L en Nd et un facteur de concentration de 90. Il s’agit d’un bilan massique illustratif, et non d’une prévision des performances du traitement.
Informations nécessaires à l’évaluation du traitement
Les données utiles comprennent le débit, les concentrations de Nd dissous et total, le pH, la température, les principaux anions, les métaux concurrents, les matières en suspension et la concentration cible en sortie. Convenez avec le laboratoire des modalités d’échantillonnage et de préparation analytique afin que les résultats pour le Nd dissous et total restent comparables. Les essais en laboratoire doivent évaluer la concentration résiduelle de Nd, la séparation des solides, la consommation de réactifs et la composition du concentrat. Une filtration classique des particules n’élimine pas les ions Nd librement dissous ; la précipitation doit être suivie d’une séparation efficace des solides. L’élimination du Nd n’élimine pas nécessairement ses contre-ions chlorure, nitrate ou sulfate.
Discuter d’un projet de traitement ou de récupération du néodyme
Communiquez à Lenntech la composition de l’eau ou du flux de procédé ainsi que l’objectif du traitement pour discuter des possibilités de séparation, de purification ou de récupération.
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Dernière révision : 10 novembre 2026, par Lenntech.
Sources et lectures complémentaires
- [1] Cunningham et al. (2024), solubilité des sulfates de néodyme et de dysprosium, Hydrometallurgy 224, DOI : 10.1016/j.hydromet.2023.106253. Page de l’étude.
- [2] Hedin et al. (2024), associations géochimiques des terres rares dans les résidus du traitement des eaux de drainage minier, USGS. Page de la publication.
- [3] Crespo et al. (2026), échange d’ions suivi d’une précipitation à l’acide oxalique à partir d’eau de drainage minier acide. Page de l’étude.
- [4] Yang et al. (2019), comportement du carbonate de néodyme en solution et précipitation de sels doubles, ACS Omega. Texte intégral.
- [5] Han (2020), Characteristics of Precipitation of Rare Earth Elements with Various Precipitants.
- [6] Lenntech, Échange d’ions.
- [7] Stanford Materials, Composés du néodyme : informations sur les produits chlorure et nitrate.
- [8] Mohammed et Zhang (2026), Recovering and Purifying Neodymium and Dysprosium from Simulated Leaching Solution of Spent NdFeB Magnets via Ion Exchange Processes.