Pyrométallurgie Hydrométallurgie et Electrolyse - Les procédés de traitement du minerai

La pyrométallurgie, l'hydrométallurgie et l'électrolyse sont trois techniques de métallurgie extractive, la métallurgie qui consiste à transformer un minerai brut en un élément métallique (Cu, Fe, Zn, Ni, ...) plus ou moins pur (99.99 %). La métallurgie traditionnelle (en four à induction, à gaz, cubilots, ...) et qui consiste à élaborer un alliage (Al Si7Mg / Inox 316L / magnésium AM60) à partir de métaux de base, prend le relais de la pyrométallurgie et de l'hydrométallurgie.


Minerai de cuivre, transformé par une technologie selon
son état (sulfuré --> pyrométallurgie ou oxydé --> hydrométallurgie)

Pourquoi un traitement spécifique ?
Seuls quelques très rares métaux (or, argent, cuivre, ...) peuvent être extraits dans la nature à l'état natif sans traitements particuliers. Cela explique leur utilisation très ancienne par l'humanité dès le néolithique. Le cuivre, par exemple, n'existe plus à l'état natif, comme dans l'antiquité mais sous forme de sels contenant 30 à 90 % de cuivre, mélangés à d'autres métaux. Les métaux se trouvent donc combinés à des minerais (à l'état de cations) et mélangés à des rochers stériles. Ils ont formés au fil du temps des oxydes (Fe3O4, Al2O3), des carbonates (CaCO3, PbCO3), des silicates (de fer, d'aluminium, de calcium) et des sulfures (FeS2, ZnS, NiS, ...).

Pour récupérer le métal pur, il faut réaliser une opération de réduction du minerai qui peut se faire de trois manières :

• Par voie chimique (on parle alors de "pyrométallurgie")
• Par voie électrochimique (l' "hydrométallurgie")
• Par électroloyse de sels fondus (appelée communément d' "électrolyse")

Principe de la pyrométallurgie
Le procédé thermique de pyrométallurgie est constitué de 3 étapes :

• Un traitement thermique pour homogénéiser la source de métal (grillage)
• Une réaction chimique (oxydation) permettant la séparation
• L'affinage

Ce procédé est utilisé en particulier pour le cuivre, le nickel ou le zinc.

Principe de l'hydrométallurgie
L'hydrométallurgie est une technique plus récente (début de 20e siècle) qui comporte une étape où le métal est solubilisé (d'où le préfixe "hydro") pour permettre sa purification et qui peut faire appel en dernière étape à l'électrolyse (Al, Zn).

Un procédé d'hydrométallurgie typique comporte donc les étapes suivantes :

• Mise en solution des différents métaux (lixiviation) à l'aide soit d'un acide (sulfurique, ...), soit d'un oxydant (chlore)
• Séparation des différents métaux entre eux (purification) réalisée par différentes techniques (cémentation, précipitation, extraction par solvant, ...)

L'hydrométallurgie est en particulier utilisée pour l'aluminium, le zinc et le cuivre, mais aussi pour le nickel, le chrome et le manganèse.

Pour en savoir plus
   Hydrométallurgie Ni et Co - VALE
   Hydrométallurgie ERAMET

Principe de l'électrolyse
L'électrolyse est réalisée en faisant passer un courant électrique de forte puissance entre une anode et une cathode dans une solution métallique contenant l'élément à extraire. L'électrolyse est pratiquée pour les alliages d'aluminiump et de zinc. Elle a la particularité d'être grosse consommatrice d'énergie électrique. L'étape d'électrolyse est en général précédée d'autres techniques d'hydrométallurgie.

Le développement des métaux au travers les âges
Certains métaux (aluminium en particulier) ne peuvent pas être produits en grande quantité avec un degré de pureté suffisant autrement que par électrolyse, ce qui explique leur développement très récent (après 1900) lié à la nécessité d'une production électrique industrielle. A l'opposé, de nombreux autres matériaux (cuivre, fer, or, ...) connaissent une utilisation historiquement très ancienne car présent à l'état natifs et ne demandant pas de technologies pointues d'extraction et de purification. Seule l'élévation à haute température (bas fourneaux) et la frappe à chaud (forge) étaient alors pratiquées dans l'antiquité et au moyen âge.

Les technologies concurrentes
Ces technologies peuvent être en concurrence et pour un même métal, on peut soit pratiquer la pyrométallurgie, soit l'hydrométallurgie. Le choix dépendra du type de minerai à traiter (pureté, teneur en éléments tel le soufre). C'est le cas du zinc, qui bien qu'il se transforme principalement par hydrométallurgie (90 % du minerai), est également purifié par pyrométallurgie. Le début du process (flottation et grillage) est d'ailleurs semblable.

Comments

[Bika]

Bon documents

[zz]

Merci de ce partage intéréssant même pour les mineurs

[HPDC]

Bonjour Mike et merci de votre intérêt pour la métallurgie

[Mike]

j'aime la métallurgie