Le bismuth, dont la concentration dans l’écorce terrestre est d’environ 0,2 g/tonne, est le plus souvent associé à d’autres éléments : sa métallurgie extractive doit donc être adaptée à des matériaux complexes.
Les formes minéralogiques du bismuth les plus fréquentes sont le bismuth natif, la bismuthinite, et divers sulfures complexes de cuivre et de plomb. Le bismuth est en outre souvent présent dans les sulfo-antimoniures et les sulfo-arséniures de cuivre.
La plupart des gisements sont d’origine hydrothermale, mais le bismuth se trouve aussi dans certains porphyres à or, où il est associé au cuivre et au molybdène.
Les réserves mondiales sont de l’ordre de 56 000 tonnes, les ressources d’environ 350 000 tonnes, et la production annuelle de 8 000 à 9 000 tonnes. Production et ressources sont détenues par cinq producteurs principaux (Bolivie, Canada, Chine, Mexique et Pérou) ; la Chine arrive en tête à la fois pour ses ressources (240 000 tonnes) et pour sa production minière (6 000 tonnes/an).
La métallurgie extractive du bismuth est réalisée, ou bien sur des concentrés miniers wolframifères et bismuthifères, ou bien sur les métaux bruts issus des métallurgies primaires du plomb, du cuivre ou de l'étain. Dans le premier cas, le bismuth se présente sous forme de sulfures ou d'oxydes simples, sous forme de sulfures complexes, ou sous forme d'impuretés. Dans le second, il est récupéré comme co-produit du plomb ou comme sous-produit du cuivre ou de l’étain.
La métallurgie du plomb produit 90 % du bismuth consommé dans le monde : le débismuthage du plomb intervient à la fin des opérations de raffinage du plomb d’œuvre. La production du bismuth à partir des métallurgies de l'étain et du cuivre est très inférieure. La métallurgie de l’étain fournit un étain brut duquel le bismuth est extrait par scorification ; une autre voie est le traitement hydro-métallurgique à chaud des concentrés de cassitérite par de l’acide chlorhydrique. La métallurgie du cuivre produit un cuivre brut raffiné par électrolyse : le bismuth se retrouve à la fois dans la solution d’électrolyse et dans les boues anodiques ; elle génère aussi des poussières et des solutions de lixiviation dont on peut extraire le bismuth par voie hydro-métallurgique.
Le raffinage du bismuth brut s’effectue par voie thermique ou par voie électrolytique ; on atteint des teneurs supérieures à 99 % Bi.
Les usages du bismuth se répartissent de la façon suivante : 57,2 % pour la chimie et la pharmacie, 26,4 % pour la composition d’alliages, 8,8 % pour les additifs métallurgiques et 7,6 % pour des usages divers.
Son recyclage est envisageable uniquement à partir de scraps d’alliages, les autres usages étant trop dispersifs.
Des substituts du bismuth ont été étudiés, notamment en pharmacie et pour la réalisation d’alliages de systèmes de sécurité.
La pollution de l’environnement par le bismuth résulte de son emploi dans les fongicides et dans les engrais ; elle est cependant négligeable. Pour l’homme, le bismuth est considéré comme le moins toxique des métaux lourds, mais il peut provoquer des irritations par inhalation et des intoxications par ingestion.
Historique
Aux XVe et XVIe siècles, le bismuth, considéré comme une variété de plomb, est appelé tout d'abord « bismutum » par Basile Valentin, puis « wismut » par Paracelse.
Au XVIIIe siècle, il est découvert et caractérisé par Claude-François Geoffroy (1728-1753).
En 1830, débute en Saxe la première production de bismuth.
Dès le début du XXe siècle, est effectué industriellement le débismuthage du plomb doux.
De 1930 à 1950, sont mises au point de nombreuses nuances d’alliage utilisant le bismuth.
En 1953, la consommation de bismuth pour la pharmacie atteint, en France, 150 tonnes/an.
Elle retombera à 10 tonnes/an dès 1979, à la suite de l’interdiction de son utilisation par le ministère de la Santé.
À partir de 1980, le bismuth, pour ses propriétés de retardateur de flamme, est utilisé de façon accrue dans la composition des plastiques. Il est également employé pour la fabrication de munitions, en substitution du plomb.
