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Auteur(s)
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Pierre BLAZY : Professeur à l’Institut national polytechnique de Lorraine (INPL) - Directeur du Centre de recherche sur la valorisation des minerais (CRVM)
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El-Aid JDID : Docteur ès Sciences - Ingénieur de Recherche au CRVM, LEM UMR 75-69
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Lire l’articleINTRODUCTION
Il est admis que le lecteur a une connaissance élémentaire de la thermodynamique chimique et des fours métallurgiques, permettant de développer des points de vue qui aient un caractère général et s’appliquent à plusieurs métallurgies. Comme il s’agit seulement d’une introduction à la pyrométallurgie, aucun sujet ne pourra être étudié à fond et il ne pourra être fourni un exposé extensif pour chacun d’eux.
Grâce aux progrès réalisés dans le domaine des connaissances physico-chimiques de base, le métallurgiste maîtrise mieux les procédés que par le passé, de sorte qu’il livre des produits plus réguliers, et peut traiter des minerais à teneurs plus faibles et des minéraux réputés réfractaires.
Grâce aux progrès dans la technologie, la pyrométallurgie a pu :
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augmenter énormément la production ;
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développer de hautes températures liées aux progrès dans le domaine de la technologie électrique ;
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créer de nouveaux systèmes de contrôle qui visent à remplacer l’intuition et l’expérience de l’opérateur par des contrôles rigides dictés par des équations mathématiques complexes, évolution liée aux progrès de l’électronique et des calculateurs.
Enfin, il est important de signaler les progrès considérables qui concernent :
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la récupération et le recyclage des métaux et des alliages, tant au niveau des fabrications qu’au niveau des métaux usés, ces derniers conduisant à des matériaux de deuxième fusion ;
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la valorisation des coproduits, la pyrométallurgie ne se confinant pas à la production du métal seul ;
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le traitement des gaz et des effluents, afin de protéger l’environnement (pollution de l’air, de l’eau et du sol).
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4. Échanges de chaleur
Les échanges de chaleur sont très importants et dépendent fondamentalement de l’endothermicité ou l’exothermicité des réactions. Des techniques récentes, telles que l’injection d’oxygène, l’emploi des plasmas thermiques ou des fours à induction, améliorent les bilans thermiques classiques.
4.1 Réactions exothermiques et endothermiques
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Les réactions exothermiques sont les réactions de la combustion du coke, du gaz ou du fuel, les réactions de grillage des sulfures ou les réactions métallothermiques. Dans certains fours tels que les grilles d’agglomération [42], on essaie de réduire la quantité de combustible en récupérant les gaz chauds pour les recycler. Dans les fours de grillage en lit fluidisé ou en suspension, la chaleur disponible, en grand excès, est récupérée dans une chaudière annexe.
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Les réactions endothermiques de fusion, de calcination et de volatilisation nécessitent un apport de chaleur. La chaleur utile est celle qu’on fournit au système au-dessus de la température de régime du four. Sa capacité est fonction de la différence entre la température de chauffe et la température de régime. Pour assurer une température élevée dans la zone de combustion, il faut :
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réaliser une combustion correspondant à un grand apport de chaleur dans un petit volume, qui permet de laisser une grande partie du four disponible pour les échanges de chaleur entre les gaz et la charge ;
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utiliser de l’air surchauffé ou enrichi par de l’oxygène ; la température de la zone de combustion s’élève et la perte de chaleur par les gaz de combustion diminue par suite de la réduction du volume gazeux ;
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utiliser du combustible à haut pouvoir calorifique : gaz naturel et propane dans les fours à réverbère, coke et fuel dans les fours verticaux ;
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réduire au maximum les pertes thermiques dues aux fuites à travers les parois réfractaires du four et à la chaleur sensible emportée par les gaz d’exhaure.
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4.2 Pertes thermiques
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ALLEXANDRE (J.), SEBILEAU (J.L.) - Le laitier de haut-fourneau. - 1988 C.T.P.L., Paris-La Défense.
-
(2) - ANDERSON (J.N.), QUENEAU (P.E.) - Pyrometallurgical Processes in non ferrous Metallurgy. - 1967, Gordon and Breach, New York.
-
(3) - BARRALIS (J.), MAEDER (G.) - Précis de métallurgie. - Avril 1990 Nathan, Luçon.
-
(4) - BENARD (J.), MICHEL (A.), PHILIBERT (J.), TALBOT (J.) - Métallurgie générale. - 2e édition 1984, Masson, Paris.
-
(5) - BISWAS (A.K.), DAVENPORT (W.G.) - Extractive Metallurgy of Copper. - 1980, Pergamon Press, London.
-
(6) - BLAZY (P.) - La métallurgie extractive des métaux non ferreux. - 1979, Société de l’Industrie Minérale, Saint-Étienne.
-
...
1 Revues nationales et internationales
(liste non exhaustive)
Australasian Institute of Mining and Metallurgy (Australie) http://www.ausimm.com
Bulletin de la Société chimique de France (France)
Canadian Metallurgical Quarterly (Canada)
Engineering and Mining Journal (USA) http://www.e-mj.com
Journal Français de l’Électrothermie (France)
Journal of American Chemical Society (USA) http://pubs.acs.org/journals/jacsat
Light Metal Age : The International Magazine of the Light Metal Industry (USA) http://www.lightmetalage.com
Metals and Materials (GB)
Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review (USA) http://www.tandf.co.uk/journals/titles/08827508.asp
The Mining Record (USA) http://www.miningrecord.com
Revue de métallurgie (France) http://www.edpsciences.org/journal/index.cfm?edpsname=metal
Revue Internationale Hautes Températures et Réfractaires (France)
Scandinavian Journal of Metallurgy (Suède, en Anglais) http://www.blackwellpublishing.com/journal.asp?ref=0371-0459
Institution of Mining and Metallurgy Transactions (GB)
Transactions of The Metallurgical Society of AIME (USA)
World Mining Equipement (USA) http://www.ume.com
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