La recherche de gisements de minerais constitue la première phase de l’extraction minière. La géologie, science d’études et d’analyses de la composition des sols intervient en amont pour découvrir les futurs sites miniers.
Si la présence de matières premières est détectée, ce n’est pas forcément une garantie de l’installation d’un projet minier. Dans le cas où le projet minier abouti, les ressources naturelles bénéficient d’un enrichissement pour être transformées en produit industriel.
La première étape consiste à appliquer des procédés de traitement de minerais : la minéralurgie.
Les étapes de traitement en minéralurgie
En amont de la métallurgie, la minéralurgie permet de préparer mécaniquement les minerais, puis les séparer. Etape préalable à la fabrication des métaux, la minéralurgie exploite les propriétés physiques des différents minéraux présent dans un minerai.
Ces minéraux proviennent de mines à ciel ouvert ou souterraines. Parmi les plus utilisés dans l’industrie, il y a :
- Le nickel, recherché pour ses propriétés de conduction de la chaleur et de l’électricité ;
- Le fer, présent sous forme pure, mais pouvant constituer un alliage avec le nickel ;
- Le tungstène, utilisé dans les applications électriques, mais pour les outils exigeants une grande dureté, comme les forets ;
- L’étain, rare à l’état natif. Il est utilisé pour fabriquer le bronze et pour les brasures ;
- Le cobalt détient des propriétés physiques similaires au nickel et au fer ;
- Le manganèse, utilisé pour les alliages ferreux et non-ferreux, dans des élaborations métallurgiques industrielles comme les rails de train ;
- Le zinc, utilisé pour la galvanisation, ou protection du fer. Il peut aussi servir pour fabriquer des alliages, bronze ou laiton. Il est élaboré en phase métallurgique ;
- Le cuivre, apparait à l’état naturel sous forme de sulfures, de carbonates, comme la malachite, ou un de ses oxydes, le cuprite.
Ces minéraux sont constitués à partir d’un lavage en deux phases du minerai extrait :
- La préparation mécanique ou fragmentation, comportant le concassage puis le broyage du minerai. Cette phase vise à l’élimination des résidus du minerai ou le recyclage vers l’amont des plus gros morceaux ;
- La séparation des minéraux de valeur de la gangue (sans intérêt économique).
La séparation des minéraux utilise des méthodes physiques ou en implémentant des réactifs du domaine de la chimie. Il existe cinq procédés de séparation :
- Granulométrique, qui sépare les minéraux à l’aide d’une maille
- Densimétrique, séparant les différences de densité des minéraux à l’aide d’un spirale contenant de l’eau
- La séparation magnétique
- La flottation applique des réactifs pour faire agir les surfaces qui repoussent l’eau (hydrophobes). Cela permet de séparer les particules à exploiter.
- Le tri optique opéré par des caméras mesurant la couleur, la densité et la radioactivité des minerais.
Extraction de métaux
Lé métallurgie est la seconde étape de fabrication du métal, après la minéralurgie. Le traitement des minerais en métal comporte trois phases d’affinage :
- La pyrométallurgie qui chauffe le minerai en fourneau à très haute température. C’est un procédé utile pour la récupération des métaux utilisés dans les piles, ainsi que pour le cuivre et le nickel ;
- L’hydrométallurgie traite les minerais réduits en poudre par voie liquide, ou lixiviation ;
- L’electrolyse est la dernière phase qui permet de récupérer le métal souhaité sous forme métallique.
Ces procédés de raffinage s’inscrivent dans la continuité de la phase extractive. Cela permet de générer des lingots, billots ou barres en métal afin de constituer des alliages, ou des pièces métalliques.
La métallurgie de transformation constitue la troisième phase de fabrication du métal. C’est à cette étape que les produits sont dotés des propriétés mécaniques nécessaires à la demande du marché.
Les procédés de la métallurgie de transformation
La sidérurgie désigne l’ensemble des techniques et des industries qui assurent l’obtention de la fonte, du fer et de l’acier.
La première fusion de la fonte est effectuée dans des usines dites intégrées, possédant des hauts-fourneaux. Cette étape permet d’éliminer les impuretés du métal, pour permettre de créer des alliages résistants et performants.
Ce sont les aciéries qui apportent les propriétés mécaniques nécessaires aux alliages selon le secteur visé. La cémentation est par exemple un procédé permettant d’obtenir de l’acier trempé.
Ces usines donnent également une forme finale à l’acier solidifié. Le métal peut ainsi être vendu et expédié sous forme de barres, de fils, de pièces matrices.
Vous l’aurez compris, les étapes de l’extraction à la transformation finale du métal sont longues et comportent de nombreuses étapes d’élaboration.
