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) à partir de métaux de base, prend le relais de l'industrie de la pyrométallurgie et de l'hydrométallurgie.

cuivre_minerai_pyrometallurgie_hydrometallurgie
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. 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 (pyrométallurgie)
  • Par voie électrochimique (hydrométallurgie)
  • Par électroloyse de sels fondus

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 pour le cuivre et 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 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 précédée d'autres techniques d'hydrométallurgie.

Des 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.