Pierre BLAZY

Les principales espèces d’antimoine sont la stibine (Sb₂S₃), et les sulfoantimoniures de plomb et de cuivre. Il existe deux types de gisements, ceux à stibine dominante et ceux à stibine accessoire. Les premiers seront exploités avec des méthodes souterraines de façon à éviter de salir le minerai, tandis que les deuxièmes seront soumis à une exploitation de masse, de préférence à ciel ouvert.

Le chrome est en surabondance sur Terre. Les traitements pyrométallurgiques et pro-hydro-métallurgiques permettent de s’affranchir des contraintes liées à la réfractarité de ce matériau.

Les matériaux vanadifères contiennent peu de vanadium et sont principalement exploitées pour leur teneur en autres métaux. L’extraction du vanadium est donc très dépendante des techniques concernant ces métaux dont le vanadium n’est finalement qu’un sous-produit. L’extraction permet l’obtention d’un composé comme le pentoxyde de vanadium, qui une fois raffiné permet d’obtenir du vanadium pur.

Le bismuth est un métal obtenu exclusivement par extraction.  Il est souvent associé à d’autres éléments comme le plomb ou le cuivre et la méthode d’extraction doit être adaptée à sa forme minéralogique.

Le scandium est un métal difficile à récupérer malgré sa présence importante dans la nature, dans des minerais à thorveitite ou des rejets miniers et des résidus métallurgiques. Le récupérer se révèle souvent complexe et couteux pour un rendement incertain.

Le magnésium est utilisé pour le moulage, les alliages et la désulfuration de la fonte et de l’acier. Son oxyde, la magnésie, sert pour les matériaux réfractaires ou encore dans les engrais.

Les utilisations du molybdène et de ses composés (ferromolybdène, sels de molybdène, molybdène métal…) concernent de nombreuses applications industrielles nombreux secteurs industriels comme l’élaboration des aciers inox, des aciers spéciaux, des superalliages, des fontes, des catalyseurs, des lubrifiants, des pigments, etc.

Description des opérations métallurgiques modernes d’obtention du plomb basées sur le recyclage : fusion directe des concentrés et des sources secondaires de plomb, hydrométallurgie. L’affinage du plomb obtenu ainsi est plus simple que dans le cas des techniques classiques.

Description des opérations métallurgiques classiques utilisées pour l’obtention d’un « plomb d’œuvre » (grillage agglomérant des concentrés minéraux, fusion des agglomérés) puis des techniques d’affinage permettant la fabrication de « plomb doux » et de sous-produits comme le cuivre ou l’argent.

Ses comportements chimiques, ses extractions industrielles, jusqu’à son recyclage… apprenez tout sur le lithium. Le plus léger mais aussi le plus réducteur des métaux, cet élément d’origine minérale permet des applications majeures comme source de puissance électrique dans le secteur des batteries.

Tout ce qu’il faut savoir sur le bore, ses propriétés, ses dérivés, ses utilisations (fibres de verre pour l'isolation, les fibres textiles, les verres borosilicatés…).

Les deux composés du gallium GaAs et GaN sont cruciaux en optoélectronique, notamment pour la fabrication des diodes (DEL, diodes à la laser…). Le gallium, élément aux propriétés proches de celles de l’aluminium, peut aussi être recyclé.

La classification hydraulique en dimension consiste à séparer des particules solides en suspension en fonction de leur granularité grâce au champ d’accélération gravitaire ou centrifuge. Dans cet article, nous nous intéressons à la séparation de particules au diamètre supérieur à 100 microns.

La classification par sédimentation de particules fines (diamètre inférieur à 100 microns) nécessite le recours à la force centrifuge via des hydrocyclones ou des centrifugeuses.

Le germanium est un sous-produit du zinc ou du cuivre et du zinc. En tant que metalloïde, il est utilisé comme semi-conducteur dans les fibres optiques et catalyseur de polymérisation dans la fabrication du PolyÉthylène Téréphtalate (PET). Rappel des notions de base sur le germanium.

La classification, ou sélection, pneumatique est réalisée très souvent à température ambiante avec une suspension de particules dans un gaz, afin d'obtenir deux fractions séparées, dont l'une contient les particules de dimension supérieure à une dimension donnée et l'autre celles de dimension inférieure à cette dimension.

Le criblage et le tamisage sont des opérations unitaires qui ont pour but de séparer une population de fragments de matière suivant leur dimension. Théoriquement, le terme tamisage est réservé à des séparations fines au-dessous du millimètre et le terme criblage à des séparations grossières, mais usuellement, le terme criblage recouvre les deux types de séparation. Les particules pouvant subir un criblage ou un tamisage peuvent être d'origine minérale, végétale, naturelle ou artificielle. Le but du criblage peut être très différent : séparation des plus gros fragments, inversement élimination des fractions les plus fines, amélioration de l’efficacité d’un procédé. Cet article décrit les principaux appareils et les différentes techniques de criblage existants à ce jour.

Cet article tente d’apporter une réponse industrielle aux opérations unitaires de criblage et à l'emploi des appareils qui leur sont spécifiques. Le nombre de plus en plus important de modèles de cribles entraîne une augmentation de la taille et surtout de la largeur des cribles. Faire le bon choix n'est pas une chose aisée, d’autant plus que l’opération de criblage inclut de nos jours plusieurs fonctions. Quels critères de choix retenir au regard des contraintes d’utilisation ? Et ensuite, comment effectuer le calcul d’un crible ? La situation concrète de la préparation mécanique des minerais a été choisie afin de mieux illustrer la démarche de conception d’une opération de criblage.

Sous-produit des métallurgies du zinc, du plomb, du cuivre et de l'étain, l'indium est un métal malléable assez proche de l'argent. Son économie est associée à ses principales applications dans l'industrie électronique, sous couvert de l’équilibre de l'offre et de la demande. Cet article est consacré à cet élément, et débute par les techniques de production et de raffinage, essentiellement hydrométallurgiques, mais aussi les procédés de récupération de l’indium. Quelques procédés industriels de la métallurgie extractive de l’indium sont sommairement décrits. La teneur marchande en indium est atteinte par des opérations combinées de lixiviation, cémentation et électroraffinage.

Dans la nature à l'état d'iodure et d'iodate, l'iode est un halogène solide à température ordinaire. Utilisé en médecine, dans l'industrie pharmaceutique et alimentaire, cet élément est un solide mou, luisant, de couleur grise à pourpre noir, aisément fusible et sublimable. Les saumures naturelles des gisements de gaz et de pétroles recèlent des concentrations en iode de l'ordre de 130 ppm au Japon et 1 300 ppm aux États-Unis ; il est récupéré par soufflage d'air ou par séparation sur résines. Les algues brunes peuvent en contenir jusqu'à 4 500 ppm après séchage. Et l'iode est également un coproduit des nitrates du Chili et des phosphates de Chine. Pour les minerais de phosphates, l'iode est volatilisé lors de la calcination et il est récupéré par absorption dans une solution sodique.

L'utilisation majeure du sélénium se situe dans les composants électroniques et les photocopieurs, mais il est aussi largement utilisé dans les pigments, le caoutchouc, les alliages métalliques. Les applications du tellure relèvent du domaine thermoélectrique. Il facilite l'usinage des aciers et est surtout employé sous forme de CdTe dans les cellules solaires. Cet article offre un tour d’horizon de ces deux éléments, métalloïdes relativement rares, dont les propriétés électriques se situent entre celles d’un métal et d’un isolant. Il faut retenir que le recyclage du sélénium et du tellure reste à ce jour limité. Le sélénium est toxique sur l’homme, le tellure, quant à lui, peut se montrer toxique ou inerte, selon le composé retenu.

La fragmentation des minerais métalliques regroupe les opérations de concassage et de broyage. Elles ont pour objectif de libérer les espèces minérales constitutives du matériau polycristallin, afin d’effectuer des séparations visant à obtenir un concentré marchand, un métal ou un composé métallique. La fragmentation est une opération si coûteuse en investissement, en énergie et en maintenance, que ces postes peuvent conditionner le choix et l’assemblage des appareils et/ou mettre en cause la pertinence même de la mise en œuvre.

La fragmentation des minéraux industriels et de matériaux non minéraux, ou de matériaux composites en vue du recyclage consiste à réduite la matière première en une poudre, possédant des caractéristiques spécifiques lié à son emploi dans l’industrie. Pour obtenir une matière très divisée, le broyage doit être poussé et combiné avec la classification. Ainsi, la principale exigence qui concerne les appareils de fragmentation est la robustesse, alors que leur précision prévaut chez les utilisateurs de poudre ou des produits élaborés.

Métal précieux, mais aussi industriel, l’argent présente une grande conductivité électronique et thermique, et un pouvoir réflecteur élevé. La méthode métallurgique d’extraction de l’argent dépend du métal avec lequel il est associé ; hydrométallurgie basée sur la solubilisation par le cyanure pour l’or, pyrométallurgie pour les concentrés de plomb, pyro-hydrométallurgie pour ceux du cuivre, hydrométallurgie pour ceux du zinc. Les coûts de production varient grandement en fonction du pays et de l’exploitation à l’autre. La production minière d’argent couvre plus des 2/3 de la demande. Même si la récupération de l’argent à partir des déchets solides reste complexe, le taux de recyclage de ce métal atteint néanmoins 20 %.

L’or est extrait des mines sous forme métallique soit pur, soit sous forme d’alliages, généralement avec l’argent et le tellure. Le minerai d’or est la plupart du temps difficilement lixiviable et, à part le cyanure, les quelques lixiviants existants ne peuvent être utilisés industriellement. Les différents types de gisement sont nombreux et présentent des caractéristiques très variées, pour cette raison, leur classement n’est pas aisé. De plus, la métallogénie de l’or est complexe et impose des modes particuliers d’exploitation selon la morphologie des gisements.

L’opération de fragmentation répond à chaque fois à une utilisation industrielle spécifique, d’où la multiplicité des technologies, en fonction des critères attendus de production, de rendement et de qualité. De l’appareil qui casse la matière rocheuse en bloc, à celui qui déchiquette des métaux ou broie une poudre, il existe au final peu de points techniques en commun. Cet article expose un ensemble assez large de technologies classiques, de la fragmentation grossière, à la fine, en passant par l’ultrafine à sec, et l’ultrafine en milieu humide.

La métallurgie de l’or est conduite généralement en deux étapes, sa mise en solution et son extraction à partir de solutions aurifères, puis le raffinage du métal. Au préalable, des opérations de séparations de phases visent à éliminer les phases minéralogiques gênantes. Le procédé de mise en solution s’effectue le plus fréquemment par cyanuration, et l’extraction par cémentation ou adsorption sur charbon actif. En théorie, la détoxication des effluents et des stériles, et éventuellement la destruction des cyanures, sont conduites sous contrôle strict, des méthodes éprouvées existent et ne demandent qu’à être suivies.

L'extraction industrielle de l’or est souvent le résultat de combinaisons entre minéralurgie, pyrométallurgie et biohydrométallurgie. La lixiviation en tas reste la plus utilisée et la moins coûteuse. En lixiviation dynamique, le contact entre le lixiviant, l’oxygène et le métal est assuré dans un ensemble d’appareils spécifiques, dont les agitateurs mécaniques, pneumatiques et mécanopneumatiques. Lorsque l’or n’est pas accessible, car combiné à des sulfures ou à des matières charbonneuses, la mise en contact s’effectue dans des autoclaves de grandes dimensions travaillant sous pression d’oxygène. Sont passés en revue un grand nombre de cas miniers.

La fragmentation est l’opération par laquelle on cherche à réduire la taille et/ou à augmenter la surface spécifique de particules solides. Ce phénomène résulte de l’action d’un champ de contraintes engendré par des forces de contact (compression, cisaillement, torsion, flexion, attrition, plus rarement traction). Son efficacité est toujours évaluée par une mesure de l’accroissement de la finesse. La fragmentation cherche à satisfaire des exigences en vue d’une utilisation précise, comme la réduction des dimensions, l’homogénéisation de mélanges ou l’attribution de spécifications de texture. Parfois, il en découlera d’autres effets pénalisants.

La plus grande partie de la production de la production mondiale de l’or, ce métal rare, est extraite des mines. Les minerais aurifères n’en contiennent que de faibles quantités, pur ou allié le plus souvent à l’argent ou le tellure. La plupart du temps, le minerai n’est pas lixiviable, ce qui rend la métallurgie extractive de l’or assez complexe. L’or est le plus malléable et ductile des métaux, il présente une grande conductivité électrique et thermique, et une faible activité chimique. Malgré sa rareté, l’or est de plus en plus utilisé dans des applications industrielles, mais aussi dans le domaine de l’art.

Cet article est entièrement consacré au béryllium, ses gisements, sa métallurgie extractive, son exploitation et sa fabrication. Utilisé sous forme d’alliage, d’oxyde ou de métal, le béryllium possède des propriétés physiques et chimiques très intéressantes, notamment sa forte résistivité électrique et sa grande conductivité thermique, mais il présente toutefois un prix élevé. Il faut relever que seuls deux minéraux sont produits industriellement, la bertrandite exploité aux Etats-Unis, et le béryl exploité dans le reste du monde.

La concentration gravimétrique est la méthode qui, avec le tri manuel, a la plus ancienne histoire industrielle. Détrônée par la suite par l’apparition des méthodes faisant intervenir les propriétés physicochimiques (la flottation) puis les propriétés chimiques (l’hydrométallurgie), elle connaît pourtant une renaissance grâce à ses multiples possibilités (traitement des granulométries grossières, aucun emploi de réactifs polluants…). Ce sont les différents mouvements des particules dans un fluide provoqués par la gravité et d’autres forces qui rendent possible ce phénomène de concentration. Les limites de ce procédé sont essentiellement imposées par la nature minéralogique et/ou granulométrique des minerais.

Cet article est consacré aux différentes technologies utilisées en gravimétrie, technique très présente en minéralurgie. Adaptés aux petites installations, aux unités mobiles, mais également au traitement de grands tonnages, ces procédés utilisent le même principe, mais avec quelques variantes. Citons la concentration par accélération différentielle ou la concentration gravimétrique en voie sèche, sans oublier celle appliquée au traitement des fines particules.

Le procédé de concentration gravimétrique est largement employé en minéralurgie. Cet article présente successivement la modélisation du sluice, du séparateur à milieu dense, du jig et de la spirale, principaux appareils gravimétriques. Le but de la modélisation est de permettre la prédiction des possibilités de partage d’un séparateur pour des tonnages, des caractéristiques de minerai et des paramètres fonctionnels variables. Chaque équipement possède des conditions d’emploi spécifiques, le choix dépendra également du but recherché, relavage ou récupération.

Métal réfractaire, le rhénium intéresse les domaines de la chimie, de la métallurgie, de l’industrie pétrolière avec la catalyse. Ces dernières années, essentiellement utilisé dans la filière aéronautique, il attribue aux superalliages une grande résistance aux températures élevées et à la corrosion. Sa production est liée à celle de la molybdénite, et reste régulièrement inférieure à la demande, peu de pays étant producteur. Par contre, son recyclage est quasi-total.

Cet article présente des exemples de gisements de platinoïdes. Pour chacun de ces gisements, les procédés industriels utilisés changent en fonction de la composition initiale du minerai et de la teneur en platinoïde. Puis le problème du recyclage est abordé, avec toute la complexité liée à la grande variété des usages des platinoïdes. Enfin l'article examine les risques sanitaires, environnementaux et toxiques liés à l'extraction et à l'utilisation des platinoïdes. 

Le platine n'est utilisé dans l'industrie que depuis 150 ans, mais grâce à ses propriétés physico-chimiques spécifiques, il est maintenant incontournable dans de nombreux secteurs. Après avoir abordé les propriétés et les usages des platinoïdes, cet article décrit les grands gisements de platinoïdes, et les procédés industriels associés en hydrométallurgie et pyrométallurgie. Puis les procédés de séparation des platinoïdes  et de purification des métaux séparés sont abordés.