EXTRACTION DES SELS DE RADIUM

Minerais.

Le radium se trouve à l'état de traces dans un certain nombre de minéraux, tels que la pechblende et la carnotite. Il accompagne l'uranium et le baryum dans ces minéraux, mais jamais on ne le trouve dans les minéraux de baryum ne contenant pas d'uranium.

M. et M'"^ Curie ont tenu à élucider ce dernier fait expérimental, en s'assurant que le chlorure de baryum du commerce ne contient pas de chlorure de radium, A cet effet, ils ont entrepris le fractionnement d'une grande quantité de chlorure de baryum du commerce, par la méthode que nous étudierons plus loin, espérant concentrer par ce procédé la trace de chlorure de radium qui pouvait s'y trouver. Le produit obtenu n'a montré aucune radioactivité ; il ne contenait donc pas de radium. Ce corps est, par suite, absent des minerais qui fournissent le baryum du commerce.

En Europe, c'est de la pechblende de Joachimslhal, en Bohême, que l'on a retiré jusqu'à ce jour le radium. Cette pechblende est environ deux à trois fois plus active que l'uranium métallique et permet d'obtenir 1 à 2 décigrammes de bromure de radium par tonne de minerai traité.

La complexité de la matière première, jointe à sa très faible teneur en radium, a rendu ces recherches extrêmement pénibles.

La pechblende est un minerai d'oxyde d'uranium accompagné d'un grand nombre d'autres métaux, tels que le fer, l'aluminium, le calcium, le plomb, le bismuth, le cuivre, l'arsenic, l'antimoine et des matières radioactives nouvelles, le polonium, le radium, et l'actinium.

D'après les expériences récentes de MM. Elster et Geitel, on peut admettre que les substances radioactives se trouvent répandues d'une manière presque uniforme à la surface de la terre. Un très grand

nombre de corps doivent en contenir, mais, toutefois, en très faible quantité.

MM. Elster et Geitel sont parvenus à retirer de matières argileuses très peu actives des produits dont l'activité était comparable à celle de l'uranium.

Traitement de la pechblende.

Le traitement de la pechblende se divise en trois phases bien distinctes.

Dans une première phase, la pechblende est d'abord débarrassée de tout l'uranium qu'elle contient. Jusqu'à ce jour, cette opération s'est effectuée sur le lieu même d'extraction du minerai.

Les résidus de cette opération contiennent les substances fortement radioactives. Un nouveau traitement, réalisé à l'usine, a pour but de séparer et de purifier les portions riches en radium, polonium et actinium. Cette nouvelle opération constitue la deuxième phase du traitement. Chacune des portions est ensuite traitée séparément, en vue d'obtenir la substance radioactive qu'elle contient.

La portion qui renferme le radium est environ soixante fois plus active que l'uranium ; on en retire le radium par une série de fractionnements effectués sur le bromure de baryum radifère. Ces fractionnements, réalisés au laboratoire, forment la troisième et dernière phase du traitement.

Nous allons examiner avec un peu plus de détails les diverses parties de ce traitement.

1» SÉPARATION DE l'uRANIUM CONTENU DANS LA PECHBLENDE.

Le minerai, concassé et broyé, est grillé avec du carbonate de soude. La matière résultant de ce traitement est lessivée d'abord à l'eau chaude pour enlever les sels de soude solubles, puis à l'acide sulfurique étendu. Cette dernière solution contient tout l'uranium. Le résidu insoluble, autrefois sans valeur, est aujourd'hui recueilli avec soin ; il contient les substances fortement radioactives. Il a une acti^^té quatre à cinq fois plus grande que celle de l'uranium.

2° Traitement des résidus.

Ce résidu renferme principalement des sulfates de plomb et de calcium, de la silice, de l'alumine et de l'oxyde de fer. On y trouve, en outre, en quantité plus ou moins grande, presque tous les métaux (cuivre, bismuth, zinc, cobalt, manganèse, nickel, vanadium, anti' moine, thallium, terres rares, niobium, tantale, arsenic, baryum, etc.). Le radium se trouve disséminé dans ce mélange à l'état de sulfate et en constitue le sulfate le moins soluble.

La première opération, effectuée sur ces résidus, consiste à les traiter par de l'acide chlorhydrique concentré. La matière est fortement désagrégée et passe en partie dans la solution. De cette dissolution on peut tirer le polonium et Factinium; le premier est précipité par l'hydrogène sulfuré; le second se trouve dans les hydrates précipités par l'ammoniaque, dans la dissolution séparée des sulfures et peroxydée. Quant au radium, il reste dans la portion insoluble qui est lavée à l'eau, puis traitée par une dissolution concentrée et bouillante de carbonate de soude, opération qui a pour but de transformer en carbonates, les sulfates non attaqués dans la réaction précédente. On lave alors la matière très complètement, à l'eau, puis on l'attaque par l'acide chlorhydrique étendu, exempt d'acide sulfurique. La dissolution contient le radium avec un peu de polonium et d'actinium. On la filtre et on la précipite par l'acide sulfurique. On obtient ainsi des sulfates bruts de baryum radifère contenant également de la chaux, du plomb, du fer, et ayant aussi entraîné un peu d'actinium.

Une tonne de résidu fournit environ 10 à 20 kilogr. de sulfates bruts, dont l'activité est trente à soixante fois plus grande que celle de l'uranium métallique.

On procède alors à la purification de ces sulfates. Pour cela, on les fait bouillir avec une solution concentrée de carbonate de soude et on transforme les carbonates obtenus en chlorures. La dissolution, traitée par l'hydrogène sulfuré, donne un léger précipité de sulfures actifs contenant du polonium. On filtre, on peroxyde par le chlorate de potassium et on précipite par de l'ammoniaque pure.

Les oxydes et les hydrates précipités sont très actifs ; ils contiennent

encore un peu d'actinium. La dissolution filtrée est précipitée par le carbonate de soude. Les carbonates alcalino-terreux précipités sont lavés et transformés en chlorures. Ces chlorures sont évaporés à sec et lavés avec de l'acide chlorhydrique concentré et pur. Le chlorure de calcium se dissout presque complètement, alors que le chlorure de baryum radifère reste insoluble. La solution surnageante contient, par conséquent, la chaux et peut entraîner un peu de radium. On la précipite par l'acide sulfurique. Il se dépose peu à peu un sulfate très actif que l'on fait entrer dans un nouveau traitement. Quant au chlorure de baryum radifère insoluble dans l'acide chlorhydrique concentré, il est repris par l'eau. La solution est de nouveau précipitée par le carbonate de soude. Les carbonates alcalino-terreux, lavés, sont traités cette fois par l'acide bromhydrique, dans le but de les translormer en bromures.

Après cette longue série d'opérations, on obtient, par tonne de matière première traitée, 8 à 10 kilogr. de bromure de baryum radifère, dont l'activité est environ soixante fois plus grande que celle de l'uranium métallique. Ce bromure est alors prêt pour le fractionnement.

3<* Fractionnement des sels de baryum rapifères.

Le fractionnement a pour but d'obtenir des bromures de baryum radifères de plus en plus riches en radium. Le procédé consiste à soumettre le mélange des bromures à une série de cristallisations dans l'eau pure d'abord, puis dans l'eau additionnée d'acide bromhydrique. On utilise la différence des solubilités des deux bromures, celui de radium étant moins soluble que celui de baryum.

Au début de leurs recherches sur la séparation du radium, M. et M'"^ Curie effectuaient les fractionnements sur les chlorures. M. Giesel a reconnu que la séparation du baryum et du radium, par cristallisations fractionnées des bromures, était beaucoup plus avantageuse, surtout au début du fractionnement.

Les bromures sont dissous dans l'eau distillée et la dissolution amenée à saturation à la température de l'ébuUition. On la laisse ensuite cristalliser par refroidissement dans une capsule couverte. On obtient ainsi au fond de la capsule de beaux cristaux, que l'on sépare

de la liqueur surnageante par décantation. Ces cristaux sont environ cinq fois plus actifs que le bromure en solution.

On a ainsi partagé le sel en deux portions sur lesquelles on répète identiquement la même opération. La dissolution des bromures est évaporée et amenée à saturation à chaud ; les sels sont redissous, puis de nouveau mis à cristalliser.

Quand les cristallisations sont terminées, on se trouve en présence de quatre portions nouvelles. La solution surnageante de la partie la plus active (cristaux) est réunie avec les cristaux de la partie la moins active (solution), ces deux matières ayant sensiblement la même activité. On se trouve avoir alors trois portions qui sont soumises à un traitement analogue. Le fractionnement se poursuit ainsi, toujours par la même méthode. Après chaque série d'opérations, la solution saturée, provenant d'une portion, est versée sur les cristaux provenant de la portion suivante. Il s'ensuit que les produits de plus en plus actifs et les produits de moins en moins actifs suivent une marche en sens inverse.

Cependant on ne laisse pas croître indéfiniment le nombre des portions. Quand les produits appauvris (queue du fractionnement) n'ont plus qu'une activité insignifiante, on les élimine. Il en est de même pour les portions enrichies (tête du fractionnement) quand le nombre de portions que l'on désire a été obtenu. On opère alors avec un nombre constant de portions. On élimine progressivement et au fur et à mesure que le nombre des fractionnements augmente, d'une part, des produits très peu actifs, de l'autre, des produits très riches en radium.

La faible quantité de produit dont on dispose aujourd'hui n'a pas permis d'étudier d'une façon bien complète les propriétés chimiques des sels de radium. Cette étude pourrait, sans doute, conduire à quelques modifications intéressantes au point de vue de la rapidité de la préparation de ce corps.

On a obtenu un certain nombre de sels, le bromure, le chlorure l'azotate, mais on n'a pas encore préparé le radium à l'état métalhque. Il serait cependant facile de réaliser cette préparation, qui présente peu d'intérêt, par la méthode que Bunsen a employée pour la préparation du baryum.