Substances métalliques  
Vanadium
(V)

 

 

Le vanadium (V) est une substance métallique appartenant aux minéraux identifiés comme critiques et stratégiques au Québec. Ces minéraux revêtent une importance économique significative pour des secteurs clés de l’économie, présentent un risque d’approvisionnement élevé et n’ont pas de substituts. Les minéraux critiques et stratégiques, comme le vanadium, sont essentiels à une économie et une technologie propres et modernes. En raison de ses propriétés uniques, le vanadium est une substance fortement demandée, surtout en raison de son utilisation dans l’industrie de l’acier, de l’automobile et de l’aérospatiale.

 

 

Le vanadium est principalement utilisé dans les alliages d’acier, particulièrement dans les aciers à haute résistance mécanique surtout utilisés dans les domaines de la construction, de l’énergie et du transport. Les perspectives de croissance de la consommation sont donc fortement liées à la demande pour l’acier. De plus, le vanadium est largement utilisé dans des applications de technologie verte, et plus spécifiquement pour le stockage de l’énergie (batteries Redox). Même si ces nouveaux créneaux demeurent marginaux comparativement à celui de l’acier, les accumulateurs d’énergie et les batteries au vanadium offrent de bonnes perspectives pour son utilisation.

En février 2022, les prix du ferrovanadium et du pentoxyde du vanadium (V2O5) continuaient d’augmenter en Europe et aux États-Unis (Vanadiumprice.com, février 2022).

 

 

 

 

 

Usages

Le vanadium, en raison de ses qualités de malléabilité, de ductillité et de résistance à la corrosion, est utilisé principalement (90 %) dans les alliages de ferrovanadium pour la fabrication d’acier à haute résistance mécanique. Ces alliages peuvent contenir 0,05 % à 5 % de vanadium. L’ajout de vanadium permet de renforcer de façon importante la résistance mécanique de l’acier et, par conséquent, réduit la quantité de métal nécessaire pour fabriquer un produit donné. L’utilisation d’acier plus résistant et plus léger exerce donc un impact moindre sur l’environnement.

Le vanadium entre dans la fabrication de plusieurs produits :

 

 

Source et contexte géologique des minéralisations

Les principaux pays producteurs de vanadium sont la Chine, la Russie, l’Afrique du Sud et le Brésil. Ceux-ci fournissent 92 % de la production mondiale (USGS, 2020). En 2021, la production mondiale de vanadium était de l’ordre de 107 800 t (tonnes métriques) (USGS, 2020). La Chine avec une production de 73 000 t représentait 67,7 % de la production mondiale, suivie de la Russie (17,6 % avec 19 000 t), de l’Afrique du Sud (8,4 % avec 9100 t) et du Brésil (6,2 % avec 6700 t).

 

 

Le vanadium est associé à quatre types de minéralisations (Bowell et al., 2019) :

  • minéralisations de titanomagnétite vanadifère dans les roches intrusives mafiques;
  • minéralisations urano-vanadifères dans les grès;
  • minéralisations associées aux roches riches en carbone;
  • minéralisations de vanadates.

Minéralisations de titanomagnétite vanadifère dans les roches intrusives mafiques

Les minéralisations de titanomagnétite vanadifère sont généralement associées à des intrusions mafiques-ultramafiques litées. Elles représentent la principale source de vanadium avec des ressources de 47,4 Mt de V2O5 (Bowell et al., 2019). La magnétite massive ou disséminée forme des lits ou des niveaux lenticulaires (Hanan, 2004). Généralement, les dépôts de titanomagnétite vanadifère renferment <1 % de V2O5 (Silin et al., 2020). 

Des exemples de ce type de minéralisation comprennent :

  • le Complexe igné du Bushveld, en Afrique du Sud;
  • la zone minéralisée en V-Ti-Fe de Panzhihua, dans le sud-ouest de la Chine;
  • la zone minéralisée de Speeweeh, en Australie;
  • le Complexe de la Rivière Bell dans le secteur de Matagami, au Québec, Canada;
  • la Suite intrusive du Lac Doré dans le secteur de Chibougamau, au Québec, Canada.

Minéralisations urano-vanadifères dans les grès 

Des zones minéralisées en vanadium-uranium dans les grès sont assez répandues dans le monde et renferment généralement des teneurs élevées en vanadium (Bowell, 2019). Ces minéralisations présentent une teneur moyenne de 0,1 % à 1 % V2O5. Les minéraux associés sont la roscoélite et la carnotite

Deux hypothèses sont proposées pour la source du vanadium (Than et al. 1981, Meunier, 1984) : 

  • l’altération chimique superficielle qui libère le vanadium des roches sédimentaires détritiques sus-jacentes;
  • l’altération des grains d’ilménite et de magnétite qui libère du vanadium des roches sédimentaires hôtes.

Les exemples typiques de zones minéralisées sont :

  • l’Ouest du Colorado, l’est de l’Utah, le nord de l’Arizona et du Nouveau-Mexique, aux États-Unis;
  • la zone minéralisée de Bigrlyi dans le Territoire du Nord, en Australie;
  • le district de Tonco-Amblayo, en Argentine;
  • le quartier d’Amarillo Grande, en Argentine;
  • le district de Karamurun de l’Oblysy d’Almaty, au Kazakhstan.

Minéralisations associées aux roches riches en carbone

Des concentrations élevées de vanadium sont associées à des roches riches en carbone, notamment à celles contenant des combustibles fossiles (charbon, pétrole lourd, sables bitumineux). Ces zones minéralisées, considérées comme l’une des sources potentielles de vanadium les plus prometteuses, peuvent renfermer d’importantes quantités de cette substance (Bowell et al., 2019). La teneur en vanadium issue du charbon varie de 0,1 % à 1,2 % V2O5 (Silin et al., 2020).

Les exemples de ce type de minéralisation sont :

  • le schiste de Gibellini de la région d’Elko au Nevada, aux États-Unis;
  • les schistes phosphatés du Membre de Meade Peak de la Formation de Phosphoria en Idaho et au Wyoming, aux États-Unis;
  • des portions de la Formation de Toolebuc dans le Queensland, en Australie;
  • le projet Skåne, en Suède;
  • le projet Häggån, en Suède.

Minéralisations de vanadates 

Les minéralisations de vanadates de métaux usuels se sont mises en place près de la surface, dans la zone d’oxydation, mais atteignent rarement en profondeur le niveau des eaux souterraines. Il s’agit d’occurrences de minéraux de vanadate de plomb, de zinc et de cuivre dans les parties oxydées des zones minéralisées primaires (Fischer, 1975). Les minéraux de vanadate de plomb sont distribués de manière irrégulière dans les corps minéralisés. Les teneurs en vanadium varient de 1 % à 10 % V2O5 (Silin et al. 2020)

Les zones minéralisées de vanadates de métaux usuels sont largement distribuées dans les zones tropicales et tempérées et dans les régions arides et semi-arides. Elles résultent du lessivage, de l’érosion et de l’altération des roches environnantes et des sulfures primaires par les eaux souterraines et météoriques dans des conditions oxydantes (Fischer, 1975).

Les zones minéralisées de vanadates sont particulièrement importantes dans certaines parties de l’Afrique australe, spécifiquement en Namibie, en Zambie et en Angola. Même si de nos jours ces zones minéralisées sont en grande partie épuisées, elles renfermaient autrefois plusieurs millions de tonnes de minerai. Les exemples connus sont : 

  • Otavi Mountainland, Berg Aukas et Abenab en Namibie;
  • Kabwe en Zambie;
  • Mibladen au Maroc.

Exploration au Québec

Le Québec présente un bon potentiel pour le vanadium.

Les zones minéralisées en vanadium d’intérêt économique sont associées aux minéralisations de titanomagnétite vanadifère dans les intrusions mafiques des provinces géologiques du Supérieur et du Grenville.

Les complexes stratiformes mafiques-ultramafiques (p. ex. de Lac Doré et de Rivière Bell) et les suites anorthositiques (p. ex. de Lac-Saint-Jean et de Havre-Saint-Pierre) présentent un potentiel pour les minéralisations vanadifères au Québec.

 

Zone minéralisée de Lac Doré – Extension NE
La zone minéralisée de Lac Doré – Extension NE est encaissée dans la zone litée du Lac Doré (Suite intrusive du Lac Doré). Elle est constituée d’une série de lits riches en magnétite intercalés dans des unités d’anorthosite, de leucogabbro, de gabbro et de pyroxénite. La minéralisation consiste principalement en magnétite vanadifère, en magnétite titanifère et en ilménite disséminées à massives. L’essentiel de la minéralisation vanadifère se trouve dans le gabbro qui renferme jusqu’à 40 % de magnétite.

Des ressources présumées (non conformes au règlement NI 43-101) ont été évaluées à 90 Mt à 0,25 % V (0,45 % V2O5) (Girard, 1998).

Zone minéralisée de Vanadium-Lac Doré
La zone minéralisée de Vanadium-Lac Doré s’étend sur plus de 3,5 km de longueur et son épaisseur varie de 100 à 150 m, atteignant localement 200 m. La minéralisation disséminée à massive est encaissée dans des unités d’anorthosite, de leucogabbro, de gabbro et de pyroxénite appartenant à la zone litée du Lac Doré (Suite intrusive du Lac Doré). La minéralisation se trouve principalement dans le gabbro. Elle consiste en une succession de lits massifs à disséminés de magnétite titanifère et vanadifère et d’ilménite, présents en proportions variables dans les différentes unités stratigraphiques. La zone minéralisée contient ~30 % de magnétite, le principal minéral hôte du vanadium (1,8 % V2O5), et 10 % d’ilménite (0,3 % V2O5).

Les ressources mesurées et indiquées ont été évaluées à 214,93 Mt à 0,4 % V2O5, 27,1 % Fe et 7,1 % TiO2; les ressources présumées sont de 86,91 Mt à 0,4 % V2O5, 28 % Fe et 7,6 % TiO2 (Vanadiumcorp Resource, Rapport technique NI 43-101, 14 décembre 2020).

Zone minéralisée de Blackrock – Zone Sud-Ouest
La zone minéralisée de Blackrock – Zone Sud-Ouest est constituée de lits riches en oxydes de fer disséminés à massifs concordants dans la Suite intrusive du Lac Doré. La minéralisation consiste principalement en magnétite vanadifère, en magnétite titanifère et en ilménite disséminées à massives.
Les ressources mesurées de la zone Sud-Ouest ont été évaluées en 2010 à 152,2 Mt à 4,84 % Ti (8,07 % TiO2), 29,1 % Fe et 0,26 % V (0,47 % V2O5), incluant une zone plus riche de 64,3 Mt à 5,08 % Ti (8,48 % TiO2), 30,3 % Fe et 0,27 % V (0,49 % V2O5). Les ressources indiquées sont de 87,9 Mt à 4,66 % Ti (7,77 % TiO2), 28,2 % Fe et 0,25 % V (0,45 % V2O5) (Bernatchez et al., 2013 et publication de Métaux BlackRock sur le site web de l’Agence canadienne d’évaluation environnementale [ACEE]).
 

Zone minéralisée de Blackrock – Zone Armitage
La zone minéralisée de Blackrock – Zone Armitage est encaissée dans la zone litée du Lac Doré (Suite intrusive du Lac Doré). Cette zone est composée d’une alternance de pyroxénite, de gabbro et d’anorthosite. Les unités de pyroxénite et de gabbro sont généralement riches en oxyde de fer, vanadium et titane. La minéralisation consiste principalement en magnétite vanadifère, en magnétite titanifère et en ilménite disséminées à massives.

En 2013, des réserves probables étaient évaluées à139,5 Mt à 25,1 % Fe, 4,12 % Ti (6,87 % TiO2) et 0,21 % V (0,37 % V2O5) (Bergeron et al., 2014 et publication de Métaux BlackRock sur le site web de l’Agence canadienne d’évaluation environnementale [ACEE]).

Zone minéralisée de Iron-T (Lac Olga-Ouest)
La zone minéralisée Iron-T (Lac Olga-Ouest) est constituée de lits centimétriques à décimétriques de gabbro riche en magnétite titanifère et en ilménite (20 à 90 % d’oxydes de fer) et de gabbro riche en pyroxène et olivine altérés enrichis en fer du Complexe de la Rivière Bell. Ces gabbros sont interstratifiés avec des phases anorthositiques et pyroxénitiques. Le tout est coupé par de petits dykes de composition intermédiaire ou granitique. Cette zone minéralisée en fer-titane-vanadium est lenticulaire. Les ressources présumées sont évaluées à 14,38 Mt à 27 % Fe, 6,55 % TiO2 et 0,42 % V2O5 (19 mai 2010; SGM – Mines et projets).

 

 

 

 

 

 

 

Exploitation au Québec

Aucune production de vanadium n’est effectuée actuellement au Québec.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Consulter ici la carte interactive du Québec montrant toutes les zones minéralisées de vanadium.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Télécharger un jeu de données (formats .FGDB et .SHP) de la carte interactive du Québec avec les zones minéralisées de vanadium et démarrer votre propre projet d’exploration!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Visualiser en un clin d’œil l’ensemble des analyses géochimiques avec des valeurs anomales et indicielles de vanadium.

 

 

 

 

Références

 

 

 

BERGERON, K., BERNATCHEZ, M., BIENVENU, L., BLACKBURN, D., CÔTÉ, S., DAWSON, O., DIONNE, J., DJEMAL, D., DOUCET, P., FRAGASSO, D., GAUDREAU, R., GIRARD, G., HOULE, P., LABRECQUE, M., LACROIX, R., LAFRANCE, P. A., LAMOTHE, J., LAPLANTE, D., LESAGE, D., MADORE, L., MAURICE, C., MOORHEAD, J., MOUKHSIL, A., PAQUET, J., PROULX, S., RAYMOND, D., ROY, P., TOGOLA, N., TURCOTTE, S., ZETCHI, M., 2015. Rapport sur les activités minières au Québec 2013. MERN; DV 2014-01, 153 pages.

BERNATCHEZ, M., BLACKBURN, D., CARANGE, V., CÔTÉ, S., COUTURIER-DUBÉ, A., CYR, J., DIONNE, J., DJEMAL, D., DOUCET, P., DUFOUR, M., FRAGASSO, D., GAUDREAU, R., GIRARD, G., KHARIS, A., LABRECQUE, M., LACROIX, R., LAFRANCE, P. A., LAMOTHE, J., LESAGE, D., MADORE, L., MARCOUX, P., MAURICE, C., MOORHEAD, J., MOUKHSIL, A., OUELLET, S., PAQUET, J., PROULX, S., RAYMOND, D., ROY, P., TOGOLA, N., ZETCHI, M., 2013. Rapport sur les activités minières au Québec 2012. MRN; DV 2013-01, 144 pages.

BOWELL, R.J., BROUGH, C., LARKIN, J., 2019. The geology of vanadium deposits. In: An introduction to Vanadium: Chemistry, Occurrence and Applications (Bowell, R., editor). Nova; pages 87-117.

FISCHER, R.P., 1975. Geology and Resources of Base-Metal Vanadate Deposits.U.S. Geological Survey; Professional Paper 926-A, 13 pages

GIRARD, R., ALLARD, G.O., 1998. Le gîte de vanadium du lac Doré, Chibougamau. Dans : Géologie et métallogénie du district minier de Chibougamau (Pilote, P., éditeur). MRN; DV 98-03, pages 115-118.

HANAN, B., 2004. La genèse des dépôts d’oxydes fer, titane et vanadium associés aux anorthosites massives de la région du Lac-Saint-Jean (Saint-Charles et lac Élan) et de la région de Havre-Saint-Pierre (massif de la Rivière-au-Tonnerre, massif de la rivière Romaine et massif de lac Allard), Québec, Canada. Université du Québec à Chicoutimi; mémoire de maîtrise, 151 pages.

MEUNIER, J.D., 1983. Les phénomènes d’oxydo-réduction dans un gisement urano-vanadifère de type tabulaire : les grès du Salt-Wash (Jurassique Supérieur). District minier de CottonWood-Wash (Utah, États-Unis). Université de Poitier; thèse de 3e cycle, 214 pages.

SILIN, I., HAHN, K.M. , GÜRSEL, D, KREMER, D, GRONEN, L., STOPIC, S., FRIEDRICH, B., WOTRUBA, H., 2020. Mineral processing and metallurgical treatment of lead vanadate ores. Minerals; volume 10.

THAMM J.K., KOVSCHAX A.A. Jr., ADAMS S.S., 1981. Geology and recognition criteria for sandstone uranium deposits of the Salt Wash type, Colorado Plateau Province. U.S. Department of Energy Report GJBX-6(81), 136 pages.