Métallurgie extractive, volume 2

Alain Vignes

Description

Cet ouvrage en trois volumes, sur la Métallurgie extractive, traite des transformations, des procédés et des opérations correspondantes. Il décrit les grandes familles de transformations (pyrométallurgie, hydrométallurgie, chlorométallurgie, électrométallurgie) qui se produisent dans les opérations de séparation ou extraction des constituants des minerais et scories, réduction d'oxydes, de sels et de chlorures, conversion des fontes, sulfures et des mattes, affinage de métal primaire ou de métaux recyclés.
Les bases physicochimiques des transformations indispensables à la maîtrise des opérations (optimisation des conditions opératoires) et les bases de la conception, du dimensionnement et de la conduite des unités mettant en œuvre ces opérations sont aussi exposées dans cet ouvrage.
Métallurgie extractive étudie successivement : les bases thermodynamiques et cinétiques des transformations, les transformations se produisant dans les procédés et opérations et les procédés, opérations et filières d'élaboration des principaux métaux.
Chapitre 9. Transformations hydrométallurgiques. Chapitre 10. Bases de l'électrolyse : électrolyse en phase aqueuse. Chapitre 11. Transformations par voie sèche. Chapitre 12. Réduction des oxydes. Chapitre 13. Les transformations dans les opérations de conversion de la fonte et d'affinage primaire des aciers. Chapitre 14. Oxydation-conversion des sulfures et mattes. Chapitre 15. Affinage des métaux liquides. Nomenclature. Index.

Sujets

• Matériau

Informations

• Publié par: Hermès - Editions Lavoisier
• Date de parution: 06 octobre 2009
• Nombre de lectures: 48
• EAN13: 9782746240278
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 18 Mo

Extrait

Métallurgie extractive 2



































© LAVOISIER, 2009
LAVOISIER
11, rue Lavoisier
75008 Paris

www.hermes-science.com
www.lavoisier.fr

ISBN volume 2 978-2-7462-2334-9
ISBN général 978-2-7462-2332-5



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Printed and bound in England by Antony Rowe Ltd, Chippenham, October 2009.






Métallurgie


extractive 2


transformations











Alain Vignes





















TABLE DES MATIÈRES
Avant-propos....................................... 13
Chapitre 9. Transformations hydrométallurgiques............... 21
9.1. Vue d’ensemble des transformations .................... 21
9.2. Lixiviation (leaching)............................. 23
9.2.1. Les procédés 23
9.2.2. Lixiviation des oxydes et des sulfures
par réaction acido-basique ............................ 26
9.2.3. Lixiviation des sulfures .......................... 33
9.2.4. Lixiviation des métaux.......................... 41
9.3. Précipitation ................................ ... 43
9.3.1. Précipitation d’hydroxydes et d’oxydes................ 43
9.3.2. Précipitation de sulfures ......................... 52
9.3.3. Production de poudres métalliques (Cu, Ni, Co) par réduction
de sels en solution aqueuse acide ou ammoniacale par l’hydrogène
sous pression .... 53
9.3.4. Cémentation ou réaction de déplacement............... 56
9.4. Extraction par solvants............................. 59
9.4.1. Les extractants ............................... 59
9.4.2. Isotherme de distribution, domaine de pH d’extraction d’un ion
et sélectivité de l’extractant ........................... 61
9.4.3. Opérations d’extraction par solvant dans les traitements
hydrométallurgiques du cuivre......................... 65
9.4.4. Opérations d’extraction par solvant dans les traitements
hydrométallurgiques du nickel 66
9.4.5. Extraction du fer d’une solution sulfurique Fe-Zn .......... 67
9.4.6. Extraction de l’or des solutions chlorhydriques ........... 67
9.4.7. Extraction du gallium de lixiviats du procédé Bayer ........ 67











8 Métallurgie extractive 2
9.5. Filières hydrométallurgiques de traitements de minerais, concentrés,
de résidus (synoptiques) .............................. 67
9.5.1. Traitement de la « bauxite » ....................... 67
9.5.2. Filières hydrométallurgiques de traitement des minerais de zinc
et des poussières d’aciérie ............................ 72
9.5.3. Traitements hydrométallurgiques de minerais et mattes
de cuivre ................................ ...... 79
9.5.4. Filières de traitement des latérites, des concentrés et des mattes
de nickel ....... 81
9.6. Bibliographie .. 87
Chapitre 10. Bases de l’électrolyse : électrolyse en phase aqueuse..... 91
10.1. Les transformations électrométallurgiques ................ 91
10.2. L’électrolyse ................................ .. 92
10.2.1. La cellule d’électrolyse ......................... 92
10.2.2. La loi de Faraday ............................. 93
10.2.3. La force électromotrice 94
10.2.4. Energie électrique consommée..................... 96
10.2.5. Tension de décomposition d’un sel .................. 96
10.2.6. L’électroraffinage ............................ 98
10.2.7. Les cellules industrielles d’électrolyse................ 99
10.3. Electrolyse en solution aqueuse : bases 102
10.3.1. Electrolyse de l’eau ........................... 102
10.3.2. Electrolyse de sels en solution aqueuse 104
10.3.3. Dépôt cathodique et dégagement d’hydrogène ........... 105
10.3.4. Morphologie des dépôts......................... 107
10.4. Extraction électrolytique du cuivre..................... 109
10.4.1. Electrolyse du sulfate de cuivre .................... 109
10.4.2. Electroraffinage du cuivre électrolytique et du cuivre « blister » 111
10.4.3. Electroraffinage d’une matte de cuivre ................ 112
10.5. Extraction électrolytique du nickel 113
10.5.1. Electrolyse du chlorure de nickel ................... 113
10.5.2. Electroraffinage du nickel ....................... 113
10.5.3. Electroraffinage de la matte de nickel 114
10.6. Extraction électrolytique du zinc ...................... 116
10.6.1. Electrolyse du sulfate de zinc ..................... 116
10.6.2. Electrolyse du chlorure ammoniacal de zinc ............ 118
10.6.3. Electrolyse de zincate de sodium ................... 119
10.7. Electroraffinage du plomb .......................... 119
10.8. Electroraffinage de l’étain 120
10.9. Bibliographie................................ .. 120




























Table des matières 9
Chapitre 11. Transformations par voie sèche .................. 123
11.1. Vue d’ensemble des transformations ................... 123
11.2. Chloration des oxydes par voie sèche 124
11.2.1. Données thermodynamiques ...................... 124
11.2.2. Mécanismes et cinétiques de ces processus ............. 131
11.2.3. La carbochloration des minerais .................... 136
11.3. La réduction des chlorures.......................... 139
11.3.1. Réduction des chlorures par l’hydrogène .............. 139
11.3.2. Réduction des chlorures par métallothermie............. 140
11.4. Carbonylation de métaux et décomposition thermique
de nickel carbonyle ................................ . 143
11.4.1. Le procédé nickel-carbonyle...................... 143
11.4.2. Carbonylation............................... 145
11.4.3. Séparation par distillation des composés « carbonyles » ..... 145
11.4.4. Décomposition thermique du nickel carbonyle-précipitation
du nickel ...... 146
11.5. Bibliographie .. 146
Chapitre 12. Réduction des oxydes......................... 149
12.1. Introduction : objectifs............................ 149
12.1.1. Vue d’ensemble des transformations ................. 149
12.1.2. Considérations thermodynamiques générales............ 151
12.1.3. Considérations générales sur les processus et les cinétiques . . . 154
12.2. Réduction des oxydes par un gaz réducteur ............... 158
12.2.1. Les transformations industrielles ................... 158
12.2.2. Analyse thermodynamique....................... 160
12.2.3. Mécanisme et cinétique......................... 171
12.3. Réduction carbothermique solide-solide ................. 178
12.3.1. Les transformations industrielles 178
12.3.2. Les processus ............................... 180
12.3.3. Analyse thermodynamique, mécanisme et cinétique
du processus direct ................................ 181
12.3.4. Analyse thermodynamique
du processus indirect 187
12.3.5. Réduction des oxydes par le méthane................. 192
12.4. Réduction carbothermique d’un oxyde dissous dans un laitier .... 193
12.4.1. Les transformations industrielles ................... 193
12.4.2. Considérations thermodynamiques .................. 194
12.4.3. Les processus de réduction ....................... 195
12.4.4. Fusion-réduction carbothermique des oxydes de fer........ 198
12.4.5. Fusion-réduction de l’oxyde de chrome ............... 200











10 Métallurgie extractive 2
12.4.6. Fusion-réduction de l’oxyde de manganèse MnO ......... 203
12.4.7. Elaboration de ferromanganèse par carbothermie 205
12.4.8. Elaboration de silicomanganèse par carbothermie 206
12.5. Réduction d’un oxyde par le carbone dissous dans une phase
métallique (fonte) ................................ .. 206
12.5.1. Les transformations industrielles ................... 206
12.5.2. Réduction d’oxydes par le carbone d’une fonte saturée
en carbone ..... 207
12.5.3. Réduction d’oxydes dissous dans un laitier par le carbone
dissous dans de la fonte saturée en carbone.................. 208
12.6. Réduction carbothermique de la silice et de l’alumine ......... 216
12.6.1. Réduction carbothermique de la silice en carbure de silicium . . 216
12.6.2. Réique de la silice en silicium 218
12.6.3. Réduction carbothermique de l’alumine ............... 221
12.7. Silicothermie-aluminothermie-calciothermie 225
12.7.1. Production de ferroalliages affinés .................. 225
12.7.2. Réduction de la magnésie MgO par silicothermie ......... 226
12.7.3. Réduction calciothermique de l’oxyde de titane .......... 228
12.7.4. Aluminothermie ............................. 229
12.8. Bibliographie................................ .. 230
Chapitre 13. Les transformations dans les opérations de conversion
de la fonte et d’affinage primaire des aciers ................... 233
13.1. Vue d’ensemble des opérations ....................... 233
13.2. Présentation des transformations dans les opérations de conversion
et d’affinage ...... 234
13.2.1. L’oxydation des éléments de la fonte par l’oxygène gazeux . . . 235
13.2.2. Les réactions métal-laitier 235
13.3. Oxydation des éléments de la phase métallique
par l’oxygène gazeux ................................ 238
13.3.1. Considérations générales ........................ 238
13.3.2. Oxydation du fer .........