Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Le magnésium est un métal léger, résistant et très réactif. On le trouve dans la nature, principalement à l’état de carbonate, tels que la magnésite et la dolomite, et de sels solubles. Son oxyde, la magnésie, est la forme la plus commune utilisée. Les usages du magnésium métal sont le moulage, les alliages base-aluminium et la désulfuration de la fonte et de l’acier. La magnésie est principalement utilisée dans les réfractaires, dans les engrais et en chimie.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre BLAZY : Professeur honoraire - Ancien directeur de l’École Nationale Supérieure de Géologie (ENSG)
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Virginie HERMANT : Agrégée de l’université
INTRODUCTION
Le présent article traite de la métallurgie extractive du magnésium et de l’élaboration de son oxyde, la magnésie. Il constitue une mise à jour de l'article de P.H. Gavin publié en 1994.
Les ressources géologiques du magnésium sont immenses, qu’il s’agisse des gisements de carbonates (magnésite et dolomie) ou des sels de magnésium contenus dans l’eau de mer. Les traitements pré-métallurgiques de ces ressources naturelles ne posent pas d’obstacles techniques majeurs.
Le magnésium métal est extrait par électrolyse de l’eau de mer ou par réduction thermique des oxydes. Le magnésium brut, obtenu sous forme de cathodes électrolytiques ou sous forme de condensats métallo-thermiques, nécessite ensuite un affinage basé sur la fusion. Les usages principaux du magnésium métal sont la fabrication d’alliages légers et résistants et de sels industriels de haute pureté.
La magnésie, MgO, est obtenue à partir du grillage de la magnésite, par décomposition thermique de celle-ci. Ses trois formes industrielles sont la magnésie caustique, la magnésie grillée à mort et la magnésie fondue, qui trouvent leurs débouchés principaux dans les domaines de l’agriculture, de la pharmacie, de la chimie, du traitement de l’environnement, ainsi que dans ceux de la sidérurgie, de la cimenterie et de la verrerie, utilisateurs de réfractaires spéciaux.
La production du magnésium métal comporte des risques environnementaux (dégagement d’hydrogène et inflammation). Les risques sont en revanche très limités lors de la fabrication de la magnésie.
L’élaboration du métal ou de ses oxydes est très consommatrice d’énergie, surtout d’énergie électrique. On peut réduire ces dépenses en remplaçant les filières utilisant des matières premières par des filières recyclant des produits en fin de vie ou des chutes de fabrication possédant déjà un contenu énergétique élevé (scraps de magnésium et d’alliages spéciaux, revêtements réfractaires magnésiens).
L’ubiquité des ressources naturelles, les possibilités de recyclage et les besoins accrus en magnésium et en magnésie laissent présager un grand développement industriel durant le troisième millénaire.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1994 par Paul‐Henri GALVIN
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Extraction du magnésium métal
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4. Traitements des ressources naturelles
Les traitements des ressources naturelles consistent en la mise en œuvre de techniques séparatives destinées à concentrer la magnésite contenue dans un assemblage minéral ou dans les sels de magnésium présents dans l’eau de mer : les impuretés ou les sels solubles gênants pour les procédés métallurgiques ultérieurs conduisant au métal ou à son oxyde sont ainsi éliminés en grande partie.
4.1 Exploitation minière et traitement minéralurgique de la magnésite
Le type de gisement impose la méthode d’exploitation. Les gisements massifs de magnésite sont généralement exploités en carrière. Les petits gisements étroits et profonds sont en revanche exploités par galeries et chantiers souterrains.
Le minerai abattu est rarement utilisé sous sa forme brute et des opérations de minéralurgie sont le plus souvent nécessaires : en effet, les traitements métallurgiques basés uniquement sur la calcination n’éliminent pas la silice, le calcium et le fer : or, ces éléments constituent des impuretés très gênantes pour la fabrication des briques réfractaires.
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Au stade d’exploration d’un gisement, il est difficile de distinguer les qualités du minerai avec précision. Il faut donc effectuer des forages de reconnaissance avant l’exploitation. Après analyse des teneurs des cuttings en CaO, SiO2 et Fe2O3, un tracé théorique des courbes d’isoteneurs en impuretés permet alors de délimiter des zones où ces impuretés deviendraient prohibitives pour la fabrication des réfractaires. En pratique, tous les gisements présentent de grandes variations de teneurs sur de faibles distances, ce qui nécessite la multiplication des forages de reconnaissance.
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L’exploitation des grands gisements a lieu en carrière. Pour abattre le minerai, on fore des trous d’environ 4 m de profondeur si l’on prévoit des hauteurs de 3,5 m pour les gradins de la carrière, et des trous d’environ 6,5 m de profondeur pour des gradins de 6 m de hauteur. Selon les gisements, on abat le minerai par des volées concernant 100 à 1 000 trous de forage. Il est rarement nécessaire d’avoir à procéder à plus d’une volée. Dans de nombreux cas, l’explosif employé est le nitrate-fuel.
Après son chargement, le minerai...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SCHNEIDECKER (M.), HARDOUIN (M.) - * - . – Magnésium. Encyclopédie Universalis, Corpus 11 (1985).
-
(2) - ASIAN METAL Ltd - Annual Report on Magnesia Market - pp. 15 (2009).
-
(3) - BLAZY (P.), CASES (J.) - Prispevok kupraie surového magnezitu flotácion - Rudy. (Praha) 4 ; p. 99-104 (1967).
-
(4) - BLAZY (P.), CASES (J.), HOUOT (R.), PREDALI (J.J.) - Valorisation de magnésite sédimentaire - SIM Section Minéralurgie, vol. 5, n° 5, p. 419-429 (1968).
-
(5) - BLAZY (P.), CASES (J.), HOUOT (R.), PREDALI (J.J.) - Obogaschenie Magnesita osa dotchnie proïscojdenia - Proc. IMPC VIII, Leningrad, S 21, p. 456-467 (1969).
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(6) - CASES (J.), PREDALI (J.J.), BLAZY (P.) - Contribution à l’étude du système magnésite-oléate...
ANNEXES
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Canadian Institute of Mining and Metallurgy
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Chemical Engineering
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Electro Chemical Society
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Encyclopedia of Chemical Technology, Kirk-Othmer
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Engineering and Mining Journal
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Extractive Metallurgy of Refractory Metals
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Hydrometallurgy
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Industrial Electrochemistry Processes
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Industrial Minerals
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Journal Electrochemical Society
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Journal of Metals
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Magnesium Technology
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Roskill Markets Reports
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Société de l’Industrie Minérale (SIM)
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Techniques de l’Ingénieur
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Transaction Indian Institute of Metallurgy
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Transaction Institute of Mining and Metallurgy
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Transaction Metallurgy Society AIME
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US Bureau of Mines Reports of Investigation
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