Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
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métallurgie (suite)

• La volatilisation par chauffage du produit et condensation des vapeurs métalliques est encore utilisée dans l’ancien procédé d’élaboration du zinc et du cadmium. On l’emploie plus particulièrement pour la purification des métaux : distillation du magnésium pur (sublimation), distillation fractionnée pour l’épuration du zinc, volatilisation du carbonyl de nickel et décomposition à chaud pour l’obtention du nickel pur (procédé Mond), distillation sous vide pour séparer le magnésium et le chlorure de magnésium du métal à récupérer dans le procédé Kroll d’élaboration du titane ou du zirconium.

• L’électrolyse ignée permet d’obtenir de l’aluminium par électrolyse d’un bain fondu d’alumine pure dissoute dans la cryolithe ; de même, par électrolyse de sels fondus électroconducteurs, on prépare le calcium et parfois le magnésium.

• Les procédés par voie humide ou en solution aqueuse constituent souvent des opérations préliminaires de traitement des minerais ou des opérations intermédiaires telles que : lixiviation par agitation ou percolation pour la séparation physique de minerais de leur gangue, ou pour l’attaque chimique. Dans la métallurgie de l’aluminium, la préparation de l’alumine pure suivant le procédé Bayer fait appel à une succession de traitements d’attaque chimique du minerai par la soude, avec précipitation d’alumine, dilution et lavage. À ces procédés se rattache l’électrolyse de solution aqueuse qui se pratique soit avec anode soluble du métal impur, soit avec une anode insoluble, le métal à extraire étant contenu dans l’électrolyte. Le métal obtenu en cathode atteignant directement une grande pureté, ce procédé s’est développé dans de nombreuses métallurgies telles que celles du cuivre, du zinc, du nickel, du cobalt, de l’or et de l’argent. L’intérêt supplémentaire de la préparation du cuivre par voie électrolytique réside dans la récupération de métaux précieux dans les boues d’électrolyte (or, argent, platine).

• Les procédés de métallothermie sont fondés sur l’action fortement exothermique de réducteurs métalliques, en poudre ou en granulés, pour l’obtention de métaux réfractaires, de métaux alcalino-terreux ou de certains métaux réactifs. Les métaux réducteurs les plus utilisés sont l’aluminium (aluminothermie) pour l’obtention du molybdène, du manganèse, du calcium ; le magnésium (magnésiothermie) pour l’obtention du chrome, du vanadium, du titane, du zirconium, de l’uranium, du béryllium ; le calcium (calciothermie) pour l’obtention d’uranium.

• Les procédés d’affinage sont particulièrement nombreux en raison de la nécessité d’utiliser des métaux à très haute pureté pour les applications de l’électronique et les industries aéronautique spatiale et nucléaire :
— affinage électrolytique en solution aqueuse avec anode soluble pour l’obtention du cuivre, du zinc, du nickel, de l’étain, du plomb, de l’or (pureté, 99,95 p. 100) ;
— affinage électrolytique igné pour l’aluminium ou le béryllium (pureté, 99,99 p. 100) ;
— affinage thermique par élimination sélective des impuretés par l’action successive d’oxydants et de réducteurs, pratiqué en aciérie dans le four Martin et dans l’affinage du cuivre au four à réverbère par perchage (pureté, 99,9 p. 100) ;
— distillation fractionnée pour le zinc (pureté, 99,995 p. 100) ;
— sublimation pour le magnésium (pureté, 99,99 p. 100) ;
— liquation pour le déplombage du zinc ;
— chloruration d’un bain métallique fondu pour l’or (pureté, 99,8 p. 100) ;
— fusion par zone, fondée sur la solubilité différente des impuretés dans le métal liquide et dans le métal solide, qui permet d’obtenir, pour des applications de semi-conducteurs, du germanium dont la teneur en impuretés est de quelques cent-millionièmes pour cent.


Évolution de la métallurgie extractive

De nouveaux procédés métallurgiques ont permis l’élaboration industrielle de métaux de haute pureté et de qualité contrôlée, ainsi que celle de métaux pour les industries plus récentes de l’électronique ou de la construction aérospatiale ou nucléaire : élaboration et coulée sous atmosphère neutre ou sous vide, procédés électrothermiques d’élaboration à hautes températures, adaptation des appareils ou réacteurs de métallothermie, etc.

Dans le domaine des métallurgies plus classiques, des améliorations ont été obtenues dans la qualité et la quantité de production par l’augmentation de la capacité des appareils et des fours, la mécanisation et l’automatisation des opérations, le contrôle et la régularisation des charges, l’intervention de l’ordinateur à partir de programmes pour la commande des diverses opérations et le choix des séquences (manutentions, chargement, basculement de four, réglage des températures et des débits de fluides, prélèvements, analyses, déchargement, coulée, contrôles dimensionnels et non destructifs, etc.). Ainsi, dans les hauts fourneaux, en vingt-cinq ans, les caractéristiques maximales mondiales sont passées, pour le volume intérieur, de 1 500 à 5 000 m3 ; pour le diamètre du creuset, de 9 à 14 m ; pour la production journalière de fonte, de 1 500 à 12 000 t. De même, en aciérie, la capacité des poches de convertissage à l’oxygène est passée de quelques dizaines de tonnes à 300 et même 500 t, et celle des fours électriques de 50 à 400 t.

Une mutation importante s’est produite dans la localisation des grands centres métallurgiques, où le site géographique a été choisi en raison des conditions économiques d’approvisionnement en minerais ou en produits bruts par voies maritime ou fluviale. En particulier, les centres sidérurgiques ont été implantés dans des zones portuaires, aussi bien au Japon qu’en Italie, pays hautement tributaires d’approvisionnements étrangers. En France, l’utilisation de minerais africains, suédois ou américains impose le choix des régions portuaires pour l’implantation des complexes sidérurgiques à Dunkerque, à Fos et ultérieurement au Havre. Parallèlement, depuis quelques années, on assiste au développement d’unités métallurgiques de capacité de production limitée, mais spécifiquement adaptées à la fabrication de produits destinés à un marché régional. Ainsi ont été créées des miniaciéries aux États-Unis, au Japon, en Italie et plus récemment en France, pour une production journalière de l’ordre de 300 t en semi-produits dans des installations intégrées comportant : réduction directe des minerais, élaboration d’acier par four électrique, coulée continue, laminage à chaud en continu et laminage à froid ou profilage suivant le type de semi-produit. Dans le domaine de la production de métaux nouveaux à l’échelle industrielle (titane, zirconium, béryllium, uranium, germanium), la métallurgie fine s’est attachée à réaliser des techniques originales à hautes températures, sous vide ou sous atmosphère dans des installations conditionnées aussi bien pour éviter toute pollution du métal que pour protéger les opérateurs de toute contamination, notamment avec les métaux radio-actifs.