Métallurgie

La métallurgie (similaire à la métallurgie ) fait référence à l'ensemble des processus d'extraction et de traitement des métaux et d'autres éléments métallurgiquement utiles.

Le mot métallurgie est composé du grec ancien μέταλλον métallon pour un site d'extraction et du suffixe -ουργός -ourgós (pour ἔργον érgon 'travail') pour celui qui exerce une activité. ^[1] Ainsi, un métallurgiste travaille dans les mines et avec leur contenu. Le mot latin metallum est conceptuellement plus étroit, signifiant simplement métal . ^[2]

histoire

Les gisements de minerai établissent des travaux métallurgiques

Les outils en cuivre, en bronze et en fer, d'où les époques historiques ont été nommées, doivent leur origine à des connaissances acquises accidentellement ou intentionnellement, initialement même uniquement à travers des affleurements (veines de minerai exposées). L' âge du cuivre avec la cuprite remarquable est exemplaire . ^[3] Après la découverte des minerais d'étain ( cassitérite ), l' âge du bronze s'est développé à partir de l'âge du cuivre , suivi de l' âge du fer . Toutes les époques témoignent de travaux métallurgiques ciblés. A partir d'ici, le chemin est encore long jusqu'à la fonte « taraudée » avec le fonctionnement du premier haut-fourneauest devenu disponible en quantité pour la fonte et à partir du 18ème siècle pour la production d'acier. L'âge de l'acier et l'âge des métaux terrestres qui l'ont accompagné au XXe siècle déterminent bon nombre des conditions de vie des gens d'aujourd'hui.

Les gisements allemands traditionnels sont considérés comme exploités depuis la fin du XXe siècle après calcul des coûts marginaux - le prix de revient dépasse le profit sur le marché. Cela s'applique au Goslarer Rammelsberg , qui est riche en minerai de zinc , au minerai de fer Hessian -Siegerland et à l' extraction d'uranium dans les Monts Métallifères saxons , dans lesquels le minerai d'uranium a été extrait jusqu'en 1990 à une échelle moins compatible avec l'environnement. L'extraction séculaire de l'argent dans les monts Métallifères allemands et slovaques n'était toujours pas considérée comme digne d'être exploitée . Il en va de même pour d'autres gisements européens, dont le "Tauerngold" dans l'AutricheRauriser Tal mérite également d'être mentionné car sa dégradation était autrefois favorisée puis entravée à nouveau par des changements de température démontrables et à long terme.

À partir de 2010, ce n'est pas seulement la forte augmentation du prix de l'argent coté en bourse qui a conduit à envisager de prospecter dans les monts Métallifères sur la base de nouvelles découvertes sur la valeur minière et la technologie d'extraction des minerais d'argent et d'autres ressources minérales précieuses. Des permis d'exploitation ont été demandés, qui ont été annoncés en 2011.

Depuis le début du 21e siècle, la population mondiale en croissance constante et l'industrialisation, en particulier en Asie, ont entraîné une demande croissante de matières premières pour les produits métallurgiques, notamment en raison des nouveaux développements techniques (transport, électronique de communication). De nouveaux gisements sont donc explorés dans le monde entier avec une participation chinoise croissante. La science auxiliaire à cette activité, également connue sous le nom d'exploration, est la géologie, également connue sous le nom de géométallurgie. ^[4]L'évolution des prix des matières premières tirée par une demande accrue fait que certains des bassins miniers précités, dans la mesure où ils ne sont pas totalement épuisés, provoquent un déplacement des coûts marginaux en cas de demande soutenue voire en augmentation et peuvent donc être réactivés. ^[5] Même des gisements jusqu'ici non reconnus, comme dans le centre de la Lusace allemande, sont envisagés pour une exploitation future. ^[6] En particulier, la recherche de gisements de métaux de terres rares, extrêmement importants pour les développements techniques futurs, est activement poursuivie. Non seulement de nouvelles mines de spath fluor et de spath lourd sont en cours de construction dans les monts Métallifèresouvert, il fait également référence à la présence de gisements polymétalliques jusqu'alors inexploités pour le lithium , le germanium , l'indium ainsi que le tungstène , le molybdène et le tantale . ^[sept]

La métallurgie est devenue une technologie issue d'expériences anciennes et de connaissances sans cesse renouvelées . Une distinction a été faite entre la métallurgie ferreuse et non ferreuse dès le XIXe siècle. L' état de l'art ne sécurise pas seulement nos propres recherches pour ces deux disciplines principales et secondaires. Il est soutenu par d'autres disciplines qui accompagnent l'ensemble du processus, du matériau de départ aux produits prêts à l'emploi, y compris la métallurgie , qui est étroitement liée à la science des matériaux , à la chimie et à la construction de fours , de machines et d'usines .

chronologie

Le tableau chronologique suivant tente de montrer le développement de la métallurgie depuis le Néolithique jusqu'au début de l' ère moderne . Les dates des changements culturels ne sont pas toujours cohérentes pour l'Europe, l'Asie et l'Afrique. Le Mésolithique tardif (environ 5500 avant JC) et le Néolithique ancien (à partir de 8000, selon d'autres sources de 5500 à 2000 avant JC) se chevauchent. Avec les cultures céramiques que l'on trouve déjà (céramique cordon et bande, cloches en guise d'objets funéraires remplis de bijoux métalliques), la datation la plus récente remonte loin aux alentours de 5000 av. Le début de l'âge du bronze ancien, également connu sous le nom d'âge du cuivre et, dans la première phase, l'âge du cuivre.

vers 8000 avant JC Chr.	transition lente vers le Néolithique	établissement sédentaire à partir de 7750 av. éprouvée, agriculture, bijoux en métal, premières découvertes dans l'extraction et la transformation des métaux
vers 4000 avant JC Chr.	Début de l'âge du cuivre, également âge de la pierre du cuivre	Miroirs métalliques à Knossos, haches en cuivre, objets funéraires sous forme de poignards en cuivre et bijoux en or, premiers objets en fer (de météorite)
à partir de 2700 avant JC Chr.	Début de l'âge du bronze	Avancée du bronze du Caucase dans la région méditerranéenne (culture des Cyclades [8] ) et en Égypte , en Europe le disque céleste de Nebra est la découverte la plus importante de l' âge du bronze ancien
1700 - 800 avant JC Chr.	l'Âge de bronze	Chars et armes en bronze, épées, monuments, bijoux (fibules en bronze), pièces de monnaie, outils ( hachettes ), construction (pinces comme connecteurs de pièces en marbre)
à partir de 1100 avant JC Chr.		L'immigration en provenance du Nord apporte des progrès techniques, dont la nature et le moment ne sont pas contestés. Les guerriers doriens à cheval, déjà armés d'armes de fer (à partir de 1200 déjà avec les Hittites), auraient prévalu contre les épées et les chars de bronze.
à partir de 800 avant JC Chr.	Premier âge du fer	Culture Hallstatt , distribution des objets en fer en Europe centrale
à partir de 600 avant JC Chr.	Début de l'âge du fer en Chine
vers 500 avant JC Chr.	Apogée hellénique - Antiquité romaine
à partir de 450 avant JC Chr.	Jeune âge du fer, culture de La Tène	utilisation avancée du fer
tournant		Des fonderies romaines sont construites dans des zones proches du minerai, Siegerland
200 après JC	Antiquité tardive	Les fabricae ( manufactures ) apparaissent aux côtés de l' artisanat dans la transformation des métaux
400 - 600 / 700 après JC	Époque de la migration germanique des peuples, fin de l'Antiquité tardive	Poursuite du développement de l'utilisation du fer chez les Mérovingiens et les Vikings (armes, matériel technique), bronze pour les monnaies, petits portraits, reliefs, monuments
vers 1160	Début de la colonisation des monts Métallifères bohémiens-saxons	initialement uniquement ciblée sur l'extraction de minerais de plomb argentifères pour l'extraction d'argent ("travaux d'entraînement")
après 1300	1318 première mention documentée de Muldenhütten près de Freiberg / Erzgebirge en tant que "lieu de cabane"	les premiers « fours à cuve haute » remplacent les anciens « fours à cuve basse », voir haut fourneau
après 1400	augmenter la production et le traitement industriels précoces du fer.
après 1500	Début du développement menant à nos jours.	avec Georgius Agricola (XII Libri), les aides techniques à l'extraction et au traitement du minerai remplacent le simple travail manuel ; Les premiers Joachimsthaler sont frappés en 1519 à partir de l'extraction de l'argent de Bohême

De la hache de cuivre à l'âge du bronze

L'histoire du développement de la métallurgie a commencé il y a un peu plus de 8000 ans à l'époque mésolithique qui touchait à sa fin et dans le passage au néolithique (voir la chronologie ci-dessus). Des recherches récentes en Asie Mineure ont même découvert les premiers signes de métallurgie dans les premières colonies d'environ 12 000 ans. Ils soutiennent l'idée que la métallurgie primitive était largement déterminée par le passage des chasseurs-cueilleurs nomades aux cultivateurs et aux colons avec des «foyers fixes» plutôt que des foyers ouverts rotatifs. Peut-être qu'au début des connaissances métallurgiques, il y a une découverte accidentelle, que ce soit du métal solide (pur) comme l'or brillant des rivières des eaux de montagne, ou un minerai riche en métal (minerai de cuivre rouge ), qui a suscité l'intérêt en raison de sa couleur. Il est concevable que le charbon de bois, composé à 80 % de carbone, puisse être produit dans un foyer en le recouvrant naturellement de cendres lors de la combustion vers le bas. Si un feu sans flamme, c'est-à-dire un feu apparemment éteint, est ravivé par un apport d'air (soufflage) après la combustion des composants volatils, des températures de 1000 °C et plus sont atteintes lors de la combustion du charbon de bois. Le cuivre est alors exsudé du minerai de cuivre rouge , et un alliage naturel de cuivre et d'étain de la pyrite d'étain , un minerai de cuivre-étain-fer-soufre . Cela aurait pu stimuler des considérations métallurgiques. Les images montrent l'utilisation de sarbacanes pour cette technique. L'oxygène atmosphérique fourni s'oxydeTeneur en soufre dans le minerai, ainsi que le carbone, qui est un obstacle au forgeage du fer, s'il a une teneur de plus de deux pour cent dans le fer. Le soufre devient volatil, car il se présente sous forme gazeuse, le dioxyde de soufre (SO ₂ ), le carbone devient du dioxyde de carbone (CO ₂ ), avec une production supplémentaire de chaleur de réaction .

Les premiers fours de fusion spécialement conçus ont déjà fait leurs preuves au début de l' âge de la pierre du cuivre (4500-3500 avant JC), selon des recherches du 21e siècle, ils sont suspectés (axes en cuivre) dans la région de la Serbie d'aujourd'hui. ^[9] Les découvertes de plomb de l'activité métallurgique datent de 3000 av. la cloche (céramique) comme caractéristique commune des différentes cultures lors des enterrements ( culture de la cloche). En plus des cloches, les tombes contiennent une variété d'objets funéraires, notamment des boucliers de protection et des poignards en cuivre, ainsi que de l'or et de l'ivoire. Le premier âge du cuivre a été suivi d'un âge tardif du cuivre, qui a duré de 3000 à 2500 av. déjà passé au début de l'âge du bronze. Sur une très longue période de temps et dans des cultures partiellement superposées, mais clairement basées sur des gisements de minerai locaux et régionaux ( Bohemian Ore Mountains), des centres de développement métallurgique se sont développés au fil du temps, qui étaient reliés par des routes commerciales et des routes maritimes. Cela s'est produit en Europe centrale, dans la mer Égée ( navire d'Uluburun ), dans le sud de l'Espagne, en Angleterre, dans la région des Carpates et dans les Balkans. Ce cercle coulait vers 3000 av. J.-C., au début de l'âge du bronze ancien, des connaissances du Caucase et d'Anatolie, qui ont également atteint la Grèce (début de l' Helladimien ancien ), la Crète et l'Égypte et se sont frayées un chemin dans les cultures avancées là-bas pour les œuvres d'art ainsi que pour vie courante. Représentations de l'extraction du métal égyptien antique du XVIII. Dynastie (milieu du XVe siècle av. J.-C.) étaient environ dans la tombe du vizir Rechmire . La température nécessaire était atteinte selon les illustrations au moyen de soufflets fixés aux pieds. Pour la région méditerranéenne formé de cuivre, Chalkis grec ( Chalkidike), appelé aes cyprium ("minerai de Chypre ") par les Romains , dont les riches gisements ont constitué la base d'un développement métallurgique désormais complet, qui a non seulement fabriqué de petites pièces et des articles de commerce d'armes pour les Phéniciens , mais a également produit de grands bronzes. Le colosse de Rhodes comptait déjà parmi les merveilles du monde. Le traitement de l'or comme réserve de valeur était déjà reconnu par le pharaon Ménès dès la première dynastie de l'ancien royaume, il a laissé de petits lingots d'ormuni d'une sorte de cachet de garantie. La connaissance de la fonte et du traitement de l'or remonte à 3000 av. et sont également évidents en raison des points de fusion presque identiques de l'or (1063 °C) et du cuivre (1083 °C). Des ustensiles battus et coulés et des bijoux en or et en argent (point de fusion 960,5 ° C), ainsi que de nombreuses pièces en cuivre pur ont été trouvés par Heinrich Schliemann en 1873 lors de sa recherche de Troie homérique et appelés à tort "le trésor de Priam" par un beaucoup plus jeune affecté à la culture.

Les Scythes , peuple de cavalerie sans écriture ni monnayage, donc pas encore de haute culture , fabriquaient déjà des bijoux en or très habiles, comme en témoignent les tombeaux des princes ( kourganes ). Les Celtes utilisaient également l'or pour les bijoux et les insignes . L'or était utilisé vers 600 avant JC comme moyen de réserve de valeur contrôlable pour les sujets. Inventé par le roi Crésus de Lydie (« statère d'or »). En même temps, il est devenu un moyen de paiement . À l'époque préchrétienne, les Ptolémées égyptiens extrayaient de l'or en minerai d'orMines , les Romains ont exploité les gisements de minerai d'argent espagnols pour fabriquer des pièces de monnaie, des statues, des vaisseaux et d'autres preuves de richesse.

Moyen-Orient, Inde, Chine, Asie du Sud-Est, Japon

Au Proche-Orient on trouve des bronzes, par exemple celui d'une tête de roi, de l'époque de l' empire akkadien ( Mésopotamie ) vers 2300 av. Bien que les connaissances soient disponibles, les empires suivants ont préféré représenter à nouveau leurs dirigeants en pierre ou en albâtre . Aux IIe et IIIe millénaires av. Les métaux qui pouvaient être produits étaient limités à l'or, l'argent, le cuivre, l'étain et le plomb, bien que d'autres métaux aient été trouvés dans les artefacts trouvés qui s'étaient alliés aux principaux métaux lors de la fusion des minerais. Deux alliages ont été produits et transformés pour les bronzes, le bronze à l'arsenic et le bronze à l'étain. Le fer était initialement un sous-produit de la fonte du cuivre, mais a ensuite été utilisé à partir du 1er millénaire avant notre ère. de plus en plus important.

Dans certaines parties du sous-continent indien vers la fin du 4e millénaire av. l'utilisation du cuivre et du bronze peut être attestée, en même temps que le développement de la "vie urbaine" ( cultures de l'Indus ). L'Asie du Sud-Est connaît le cuivre et le bronze depuis environ 3000 av. Chr.

Ce n'est pas connu de la Chine jusqu'à environ 1600 avant JC. signalé. Des alliages faciles à travailler (avec des points de fusion réduits) tels que le laiton doré sont inventés. L'influence des années 1700 à 1100 av. J.-C. est documentée dans cette région. règne de la dynastie Shang . Les tambours de bronze ( culture Dong Son )) attribué à environ 1000 av. BC se trouvent en abondance dans les provinces du sud. Datant du VIIe siècle av. Une cloche en bronze qui a été coulée pour les princes (rois) de Qin remonte à environ 1000 av. Par la suite, le bronze a été utilisé à des fins bien différentes. Datant du IIIe siècle av. Au cours de la durée relativement courte de l'empire Qin, des revêtements en rondins pour la construction de maisons, des pièces de monnaie et, bien sûr, des armes ont été trouvés. ^[10] Dans le royaume des princes (rois) de Qin, le bronze n'est plus utilisé uniquement pour les objets de culte, mais de diverses manières.

Culturellement, le Japon est d'abord sous l'influence de la Chine et des cultes chamaniques et shintoïstes mongols qui y sont répandus. Vers 500 après JC, le bouddhisme prend racine. La figure du Daibutsu de Nara, coulée dans un bronze à faible teneur en étain, pèserait 380 tonnes. Les miroirs en bronze de la période comprise entre 3000 et 710 avant JC témoignent de travaux métallurgiques antérieurs. mais aussi la période Yayoi à partir de 350 av. est également visible depuis les miroirs, les cloches et les armes.

Dans l'ensemble, la région asiatique avec ses connaissances métallurgiques n'est pas inférieure à celle européenne, bien que seulement depuis 600 av. J.-C., on parle du début de l'âge du fer. Les routes caravanières telles que la Route de la Soie , peut-être encore plus commerciales par voie maritime, favorisent de plus en plus l'échange des savoirs et des produits qui en sont dérivés. Cela comprend un 200 av. en Europe encore inconnu, alliage de cuivre blanc brillant, qui s'appelle " Packfong " en Chine.

Du début de l'âge du bronze au début du début de l'âge du fer

En raison du mot grec chalkos (χαλκὀς), qui ne fait pas de différence entre le cuivre et le bronze, le début de l'âge du bronze est aussi appelé l'âge du cuivre tardif. ^[11] Les connaissances acquises grâce à l'expérience d'une amélioration ciblée des propriétés des objets en cuivre par alliage d'étain et de zinc se sont imposées assez rapidement selon les normes actuelles. Le laiton en tant qu'alliage cuivre-zinc est d'origine chinoise ou persane - indienne .

Des trouvailles figuratives prouvent le développement quasi simultané du plomb . La présence généralisée de la galène n'était initialement recherchée que comme support d' argent , et le plomb produit lors de son extraction était considéré comme un déchet. Son bas point de fusion de seulement 327 °C, une fois reconnu, a favorisé des considérations qui ont conduit à une large gamme d'utilisations. On connaît des objets figuratifs très anciens ( trouvailles de Hallstatt ), suivis d'objets usuels - (époque romaine avec récipients, tubes, assiettes). La fonte du plomb s'est épanouie tardivement dans les monuments de l' époque baroque , bien que la toxicité des fumées de plomb produites lors de la fonte ait été longtemps ignorée.

Un autre métal "historique" est le nickel . Il a été trouvé pour la première fois vers 200 avant JC en tant que composant d'alliages cuivre-zinc (laiton). en Chine. À ce jour, l' argent allemand contenant du nickel est le type de base pour les alliages de coutellerie.

Traditions bibliques

Les traditions bibliques sont difficiles à classer chronologiquement, mais remontent à des écrits très anciens.

« Il s'assiéra, fondra et purifiera l'argent ; il purifiera et raffinera les fils de Lévi comme l'or et l'argent. » Malachie 3, verset 3 ( Ancien Testament )

La fusion, le raffinage (nettoyage de la fonte des matières étrangères) et le forçage (pour éliminer le plomb) sont techniquement correctement décrits à divers endroits dans la Bible de l'Ancien Testament . Les premiers métallurgistes et leurs techniques pyrométallurgiques sont décrits dans Tubal-Caïn ( 1er livre de Moïse 4:22  UE ) et Malachie . Ils ne s'écartent que légèrement des fondamentaux actuels. Des bijoux et des ustensiles en or, argent et bronze ont été fabriqués. Le fer n'était pas inconnu, mais - à en juger par les trouvailles - il était encore très rarement utilisé, de sorte qu'il était même utilisé comme ornement.

Dans Jérémie 6:27-30, un métallurgiste devient le juge des apostats, qu'il appelle "l'argent rejeté" par rapport à l'argent insuffisamment battu. Dans Exode 32:1-4, il est rapporté que le "Veau d'Or" aurait été coulé à partir de bijoux fondus fabriqués par les Israélites qui tournaient le dos à Yahweh .

La longue route vers l'âge du fer

Dès l'âge du bronze moyen (en Europe centrale à partir de 1200 av. J.-C.), le bronze est progressivement remplacé par le fer , dont l'extraction devient possible – quoique de manière assez simple selon les normes actuelles – une fois acquis les principes de base nécessaires. Des températures nettement plus élevées étaient nécessaires pour la production réductrice de fer à partir de minerai de fer que pour l'extraction du cuivre ou du bronze. Avec le combustible disponible et le charbon de bois réducteur cela a nécessité une construction spéciale des fours de fusion en ce qui concerne l'alimentation en air afin d'atteindre les températures nécessaires. Le fer n'a été obtenu que sous forme frittée (non fondue), sous forme de coquilles , car la température de fusion du fer de 1538 ° C ne pouvait pas être atteinte avec les fours disponibles. De plus, il n'existait pas encore de techniques de transformation de la fonte brute, qui ne peut être façonnée par forgeage. En plus du fer à faible teneur en carbone, le procédé au four produit également de l'acier et de la fonte dans des proportions différentes. Alors que les Celtes reconnaissaient et transformaient l'acier par ses propriétés, la fonte ne pouvait pas être utilisée. Grâce à des techniques apprises plus tard, comme la carburation, trempe et revenu, il a été possible d'améliorer les propriétés des alliages fer-carbone et donc de l'acier , remplaçant progressivement le cuivre et le bronze.

Cela est devenu visible vers 700 av. La Colombie-Britannique a pleinement développé la culture Hallstatt , qui est appelée le début de l'âge du fer. Celtes, Slaves et Italiens y avaient une part égale. Vers 450 av. J.-C. La deuxième étape fut la période de La Tène , une époque de l'âge du fer qui dura jusqu'au tournant du siècle et même au-delà. Armes, outils et objets du quotidien étaient en acier et en fer.

Du point de vue d'aujourd'hui, la transition de l'âge du bronze à l'âge du fer est un progrès lent, car en dehors de la période autour de 5000 av. Des découvertes individuelles d'Égypte datant de 1600 av. ( Hyksos ) les incursions répétées des peuples de cavalerie combattant avec des armes de fer ont contribué à la propagation du fer. Intéressant dans ce contexte est l'utilisation du mot indo -européen brazen , c'est-à-dire d'une grande durabilité (comparer Aera ). Au nord des Alpes, cela signifiait le fer, pour les Italiens et les Ibères, c'était le bronze.

Le fer pour les armes est arrivé à partir de 660 av. Sur les routes commerciales de l'Asie à l'Afrique du Nord, il a été trouvé, étonnamment, seulement 700 ans plus tard (AD 100) en Afrique australe. Les cultures avancées d'Amérique centrale n'ont témoigné de l'utilisation du fer que pour la période d'environ 500 après JC.

L'importance des influences dominantes sur le développement métallurgique

La représentation du développement métallurgique à des époques culturelles, qui ne se succédaient nullement brusquement mais souvent avec de longues périodes de transition, est recouverte par des époques historiques de domination. L' Antiquité a laissé l'impression la plus durable . Leur début se situe vers 2500 av. Vu et assimilé au début de l'âge du bronze. L'influence se précise avec le début de la migration dorique vers 1100 av. J.-C., dont l'origine et les effets sont contestés. Au cours de son parcours, des "guerriers aux armes de fer" montés venus du nord l'ont emporté sur des adversaires qui se battaient encore avec des épées de bronze et des chars à deux roues. Cependant, ils n'ont pas seulement apporté des avancées dans ce domaine (Balkan ou "Technologie des Carpates"). Le Crétois-L' influence minoenne , y compris des lieux comme Mycènes et Tirynthe , a finalement été remplacée après de nombreuses guerres locales et régionales par l'antiquité hellénique ( Magna Graecia ) s'étendant sur de grandes parties de la Méditerranée (construction de temples à l'aide de consoles en bronze et de chapiteaux doriques, ioniques et corinthiens ) .

L'or et l'argent ont été trouvés sous forme de métal natif, en particulier d'or de rivière facilement accessible, ou sous forme de gisements argentifères (placers d'or), ainsi que de veines de minerai visiblement riches en argent. En tant que biens de valeur, l'or et l'argent n'étaient pas seulement des objets de commerce, mais aussi du butin lors des campagnes. L'échange régional et suprarégional ainsi voulu ou forcé a contribué au raffinement de l'artisanat transmis depuis Mycènes et les premières couches de Troie dans la production de bijoux d' ornement et d'objets cultuels. D'une grande importance étaient de 700 av. la première frappe d'or ou d'argent. Sparte, à titre d'exception, menait vers 660 av. Le fer de la Colombie-Britannique sous forme de lingots comme « monnaie nationale ».

L'antiquité hellénique a atteint son apogée vers 500 av. avant JC, après quoi il a été daté d'environ 1000 avant JC. début de la montée des Étrusques et à partir de 700 av. déterminé par celui de Rome . Cela resta ainsi pendant près d'un millénaire, au cours duquel il était encore considéré comme poli pour les classes supérieures de se présenter comme « grecques ».

A l'époque romaine, l'importance du bronze va au-delà des représentations figuratives (images fixes) et des objets de culte. Il est resté indispensable dans la construction pour relier des pièces en marbre (supports en bronze coulé ou forgé), pour la toiture et dans la construction de wagons. Le fer était encore difficile à produire en raison de son point de fusion très élevé de 1535 °C par rapport au cuivre, mais aussi à l'or et à l'argent. Jusqu'à l'époque des Mérovingiens , son usage était limité aux outils et surtout aux armes. L' acier de Damas était célèbre à l'époque, dont la production résultait de l'effort de transformer des fers à feu de course inhomogènes en un matériau homogène aux propriétés prévisibles par de fréquents pliages et forges. Ce procédé de forgeage, appelé affinage s'il n'utilise qu'un matériau de base, a toujours été nécessaire pour le nettoyage et l'homogénéisation dans les premiers produits sidérurgiques, l'acier dit composite soudé (acier Damas/Damas soudé) a été créé lorsque différents alliages ont été utilisé. Ce n'est qu'au début du Moyen Âge (début de l'ère viking) que de tels alliages (additifs ou différentes teneurs en carbone, phosphore, arsenic, etc.) pouvaient être spécifiquement produits et transformés en damas à motif (appelés lames wormy). Cela a été rendu visible en gravant la surface métallique.

Le terme acier de Damas vient à l'origine de la métropole commerciale de Damas, à l'époque un centre commercial pour ce que l'on appelle le Damas fondu ou cristallisé (Wootz), qui a été produit vers 300 av. d'Inde et de Perse. Tous les aciers dits de Damas ont les mêmes propriétés que leurs métaux d'origine, c'est-à-dire qu'ils sont trempés et trempés de cette manière et ne présentent pas de performances exceptionnelles par rapport à l'acier mono bien traité, car il a ensuite été introduit sur le marché des armes par les Francs. et largement utilisé. Par conséquent, l'apparition de ces aciers de haute qualité signifiait initialement un déclin et finalement la fin de la première production d'acier de Damas.

L' Antiquité tardive fut l'époque de la migration majoritairement germanique des peuples du IVe au VIe siècle après J.-C. A partir de l' empereur Constantin , Rome se transforma en un empire chrétien. Pas encore complètement détaché de la culture du bronze (monuments), l' Empire romain d'Occident tombe en 476, tandis que l' Empire romain d'Orient parvient à se maintenir.

Le savoir-faire de la fonte du bronze s'y est conservé dans le domaine religieux ( fonte des cloches depuis 750, portes d'église en laiton rouge à Hildesheim en 1015 ) et comme signe de pouvoir ( lion Braunschweig de 1166). L'invention de la poudre à canon a apporté de nouveaux défis. Les "fondeurs de pièces" auraient coulé les premiers canons en minerai - c'est-à-dire en bronze - en 1372. Des fonderies ont été construites et ce sont encore l'église et les souverains qui ont commandé des pierres tombales et des monuments. En plus du bronze, il y avait du laiton avec le tombeau de Sebaldusà Nuremberg (1519). À partir de 1800, l'art de la fonte devient « poli » (pierres tombales) et au XIXe siècle, de grands bronzes des temps modernes confirmant les dirigeants et l'État sont à nouveau produits (Bavière à Munich 1850).

Du haut-fourneau médiéval au soufflage et à l'acier électrique

L'Europe a longtemps été à la traîne de la Chine et de l'Égypte dans l'extraction et la transformation « industrielles » des métaux, et pas seulement du fer. Les objets en fer trouvés lors de fouilles en Égypte, vieux probablement de 5000 ans et encore bien conservés, ne permettent pas de tirer des conclusions fiables sur la façon dont le fer était extrait à cette époque. Après tout, des ouvrages de référence anciens et récents (Meyer, Brockhaus) montrent que dès 1200 av. les Philistins (contrairement aux Israélites montagnards ) connaissaient l'extraction du fer.

Le bronze pouvait encore être produit dans un four en argile à tirage naturel, mais l'extraction et le traitement du fer étaient plus faciles à l'aide de soufflets puissants , bien que des fours auto-étirants existaient dans ce domaine. Ce n'est qu'avec un apport suffisant d'oxygène atmosphérique qu'il est possible d'augmenter la température de 1100 °C, ce qui est suffisant pour le bronze, à plus de 1200 °C requis pour la production de fer. Au début de l'âge du fer, un mélange de minerais plus riches en fer, comme l' hématite /le minerai de fer rouge et le charbon de bois, était brûlé dans des fours ( feux de course ).et l'alimentation en air au moyen de soufflets encore très simples (rafraîchisseurs de course) dits lobes - morceaux/éponges de fer non façonnés en fer forgeable (car à faible teneur en carbone) - et utilisés pour les armes , les armures et les outils. Cette première étape dans l'âge du fer produisait déjà des quantités importantes de fer. Une amélioration au Moyen Âge a conduit à ce qu'on appelle les fours à loup ou à pièces, précurseurs du haut fourneau d'aujourd'hui . Ils ont fourni de la fonte liquide sur la semelle (fond du four) , le "loup" au-dessus dégageait du carbone lorsqu'il était recuit et rafraîchi et devenait de l'acier ou du fer forgeable .

Bien que des témoignages contemporains des premiers hauts fourneaux (hauts fourneaux dans le langage d'aujourd'hui) soient signalés dès le XIVe siècle et des premières productions industrielles de fer au XVe siècle, on ne peut parler que d'un âge du fer, ce qui est justement le cas dans le sens technique, lorsqu'elle débuta vers la fin du XVIe siècle.Au XIXe siècle, il était possible pour la première fois d' atteindre en permanence des températures supérieures à 1400 °C avec des soufflets entraînés par la force hydraulique . Il s'agissait du premier haut fourneau conceptuellement réel, mais qui reposait toujours sur le charbon de bois provenant de tas de charbon de bois dans les forêts encore denses.mis en mouvement, ce qui pourrait produire de la fonte brute en quantité appréciable. Les armuriers médiévaux - au lieu des "fondeurs de pièces" antérieurs - l'ont transformé en " moulage " en fusils et en boulets de canon , plus tard en divers "moulages" tels que le moulage de plaques de poêle Siegerland , qui a fondé toute une industrie. Avec le développement ultérieur des fours à cuve simples en petits hauts fourneaux, aujourd'hui appelés cubilots , de plus grandes quantités de fonte pourraient également être fondues. Cela a rendu possible la construction en fer, allant du pavillon de jardin décoré à des objets plus volumineux ( pont sur la Severn , fonderie de la Sayner Hütte).) a livré des segments coulés, qui ont ensuite été assemblés en structures préfabriquées. A la fin du 19ème siècle, l'assemblage de pièces coulées et laminées a conduit à de grands bâtiments ( hall de la gare de Francfort ) jusqu'à ce que cette technologie soit remplacée par une construction en acier pur.

Parallèlement à ce développement, la fonderie de fonte se perfectionne dès le premier tiers du XIXe siècle en raison des besoins des constructeurs de machines et de l'industrie ferroviaire en pièces en fonte.

Georgius Agricola (1494-1555), minéralogiste , géologue et auteur de l'ouvrage De re metallica libri XII (Douze Livres de l'exploitation minière et de la métallurgie), fondamental pour l'extraction et la fusion du minerai , a donné des descriptions précises et des gravures d' installations et de procédés techniques, tels que "l'Art de conduire", "l'art de l'eau", la construction de tunnels, la construction de fours, ou encore les travaux de torréfaction et de conduite, règles d'une métallurgie "moderne" qui n'étaient pas seulement valables pour son époque. Les systèmes préservés de «l'art de l'eau» essentiels à l'exploitation minière et à la fusion ont été déclarés site du patrimoine mondial en 2010 sous le nom de Upper Harz Water Regale.

Un haut-fourneau ne fonctionnant plus au charbon de bois mais au coke entre en service en Angleterre en 1781, suivi en 1796 par Gleiwitz en Silésie . En 1837, les gaz de voûte sont rendus utilisables pour la première fois ( procédé Faber-du-Faur ). Étant donné que la fonte ancienne contenant jusqu'à 10% de carbone ne pouvait être ni forgée ni soudée , diverses méthodes de « raffinage », c'est-à-dire d'élimination du carbone, ont été développées.

La "respiration" arrive

En partant de l'approche historique du "rafraîchissement du poêle" via le "four à puddler" à forte intensité de main-d'œuvre , il y avait une solution avec le " rafraîchissement de l'air" inventé par Henry Bessemer en 1855, dans lequel l'air comprimé était soufflé par le bas à travers une grande poire. vase en forme ( poire Bessemer ) tapissé d'une masse acide ( silicate ) devenue. Dans le processus, le carbone - et avec lui d'autres adjuvants oxydables indésirables dans la fonte brute, tels que le silicium (fournissant la chaleur du processus) - a été oxydé au point que le fer traité de cette manière est devenu forgeable.

Le four Siemens-Martin (« four SM ») a attiré beaucoup d'attention à l'Exposition universelle de 1867.

En 1878, Sidney Thomas et Percy Gilchrist améliorèrent considérablement le procédé Bessemer en garnissant le "bulbe" d'une base , ce qui réduisit également la teneur en phosphore. Avec ce processus, les minerais de fer brun à faible teneur en fer (30–55% Fe ), qui comprennent la minette lorraine extraite à grain très fin (seulement 20–40% Fe), et le minerai de fer des tourbières allemand ( Salzgitter ) sont devenus transformables en acier coulé et forgé. Le laitier qui prédominait dans le processus de haut fourneau dans un rapport de 2: 1 était - broyé - sous forme de " farine Thomas " contenant du phosphore pour la première foisEngrais artificiel pour l'agriculture , qui est resté dépendant de la fonte du fer jusqu'au XXe siècle lorsque la synthèse d'ammoniac selon Haber et Bosch est devenue une alternative. Les procédés de soufflage de l'acier mentionnés ont été encore améliorés avec le procédé LD (breveté en décembre 1950) qui introduit de l' oxygène pur pour l'affinage dans la production d'acier et, après un bon quatre cents ans d'histoire du haut fourneau (qui conservait cependant encore sa technicité justification dans de bonnes conditions) à l'état de l'art de la technologie.

Le haut fourneau perd de son importance

Le haut-fourneau classique a déjà perdu sa position unique en tant que fournisseur de fonte brute pour la production d'acier avec l'introduction du four Siemens-Martin avec la cuisson régénérative de Martin. Dans celui-ci, à une température de 1700 °C dans le "procédé de raffinage au foyer", la fonte brute est combinée avec de la ferraille contenant de l'oxyde pour former de l'acier à faible teneur en carbone (le recyclage de la ferraille est le premier processus de recyclage). Le procédé de l'acier électrique va encore plus loin que le procédé Siemens-Martin. La ferraille et l'éponge de fer (pellets) produites par réduction directe à partir de minerais riches sont transformées en aciers ou en nuances de fonte dans un four à arc électrique .

Une autre simplification a été l'utilisation de gaz (gaz de schiste ) pour réduire les oxydes de fer en éponge de fer, qui peut être utilisée directement pour produire de l'acier. ^[13]

Une installation de haut-fourneau conventionnelle conçue pour un débit maximal dépend d'un emplacement avantageux pour être économique en raison de ses besoins importants en matières premières. Pour l'exploitation des hauts fourneaux, il s'agit de gisements locaux ou régionaux de minerai ou de charbon, complétés par l'infrastructure. Une grande usine allemande à Duisburg, le plus grand port intérieur d'Europe, accorde une telle importance aux avantages de l'emplacement qu'après des décennies, un nouveau haut fourneau est entré en service en 2008. Une usine autrichienne était située près de ses gisements de minerai ( Steirischer Erzberg ) sur la route maritime Rhin-Main-Danubeconstruit. Des ports intérieurs et des ports maritimes de capacité suffisante permettent aujourd'hui d'acheminer la matière première par bateau à moindre coût, et donc d'exploiter une usine de hauts fourneaux même dans des endroits pauvres en minerai et en charbon. L'aciérie électrique (mini-aciérie), pour laquelle une liaison de transport par terre ou par eau suffit, prend de plus en plus sa place. Il peut s'adapter avec souplesse aux quantités disponibles de ses rebuts de matières premières et, contrairement à un haut fourneau, peut fonctionner de manière discontinue et avec un impact environnemental moindre.

Un contre-mouvement a été tenté avec la migration de la production de fonte classique dans le haut-fourneau avec les aciéries connexes vers les matières premières de base, principalement des gisements de minerai de fer de haute qualité (Brésil, Belo Horizonte ). L'avantage ainsi obtenu devrait favoriser le transport des produits à l'échelle mondiale. Jusqu'à présent, cependant, les attentes n'ont pas été satisfaites.

Le retour du cuivre

Au milieu du XIXe siècle et avec le début de l'industrialisation, une sorte d'ère nouvelle pour le cuivre et les alliages de cuivre s'ouvre en Europe : les bronzes ne sont plus au premier plan. Le retour du cuivre a été fortement impulsé par un nouvel alliage à base de cuivre appelé "gun metal" ou "cannon bronze" et était un alliage cuivre-étain-zinc-plomb adapté aux besoins militaires de l'époque, principalement pour les armes à feu . Plus tard et encore aujourd'hui, il est appelé bronze mécanique ou bronze à canon et est utilisé en particulier pour les raccords .

Tout aussi importante pour la consommation de cuivre est la redécouverte du laiton historique en tant qu'alliage coulé et corroyé particulièrement polyvalent ( douilles , cartouches, tôles , fils et treillis métalliques fabriqués à partir de ceux-ci). Les tamis en fil de laiton fin pour la maison et le commerce sont appelés Leonische Ware . Aujourd'hui, ce sont les « faisceaux de câbles » fabriqués dans des usines hautement spécialisées que l'électronique moderne demande, et pas seulement pour les véhicules à moteur et les gros porteurs.

Avec l'introduction du télégraphe , et plus tard du téléphone, le secteur civil avait besoin de fils de cuivre hautement conducteurs capables de couvrir de plus grandes distances. Il en va de même pour le bobinage d'induit puisque Werner von Siemens a découvert le principe dynamo-électrique en 1866 . L'application de l' électroaimant rendue possible par cela a rendu de petits entraînements électriques à grande vitesse ( moteurs électriques ) disponibles pour les machines de travail vers la fin du 19e siècle et a progressivement remplacé les moteurs à vapeur et les courroies d'entraînement.. Les générateurs pour produire de l'électricité dans les centrales électriques ont suivi, et il y avait à nouveau un besoin pour les lignes aériennes en cuivre nécessaires pour transmettre les courants à haute tension.

Il existe un besoin de canalisations en cuivre pour les systèmes de chauffage publics et individuels et l'approvisionnement en eau ( raccords ). Un radiateur tubulaire en cuivre ( radiateur ) est utilisé pour les moteurs à combustion interne refroidis par eau dans les automobiles. Selon la presse spécialisée, une voiture contenait environ 25 kg de cuivre en 2008. ^[14] Pour les voitures électriques, les mêmes sources calculent un besoin supplémentaire de 40 kg de cuivre par véhicule.

Dans la construction navale , le cuivre, qui résiste à la corrosion et protège contre la croissance des coques, est utilisé sous la ligne de flottaison ( encrassement ), tandis que le laiton domine au-dessus de la ligne de flottaison pour les équipements, les raccords et les instruments. La résistance éprouvée aux effets des intempéries a donné lieu à de nombreuses utilisations possibles dans la construction et dans la circulation. La propriété bactéricide des poignées et poignées en laiton s'avère avantageuse dans les transports en commun.

Les "métaux de la terre" arrivent

Outre "l'âge du fer", qui s'est adapté aux exigences de la modernité (constructions métalliques, tour Eiffel ), quelque chose de complètement nouveau dans la métallurgie est apparu depuis la fin du XIXe siècle, "l'âge des métaux de la terre". Les éléments qui les déterminent sont appelés métaux terreux car ils ne se présentent pas sous forme de minerais métallifères, mais uniquement dans des composés qui, par simplification chimique, sont appelés terres . Il s'agit généralement de la forme oxydée, avec l'aluminium, le plus connu de tous les métaux terreux du groupe IIIa du tableau périodique des éléments , c'est la bauxite .

Le spodumène , un silicate de lithium-aluminium, n'est apparu qu'avec le développement du métal super léger, se trouve également en Allemagne dans de vastes gisements qui attendent une exploration détaillée. ^[15]

métaux de terres rares

Le tableau périodique compte 14 métaux de terres rares , connus sous le nom de lanthanides . Le scandium , l'yttrium et le lanthane sont ajoutés , de sorte que 17 éléments sont souvent mentionnés. Une classification par masse atomique distingue les éléments légers des éléments lourds, les éléments les plus lourds étant particulièrement recherchés pour une nouvelle technologie et ses techniques d'application en aval étant inférieures aux plus légères en termes d'occurrence et de productivité. ^[16] Sur les résultats d'une nouvelle communication électroniqueCe qui compte, c'est le développement d'options d'information ubiquitaires, qui ont gagné en importance à un point auquel on ne s'attend pas de loin au milieu du XXe siècle. Dans ce contexte, un article économique ^[17] a pour titre : « Le sel est devenu de l'or ».

Les métaux de terres rares sont contenus dans des minéraux de fréquence variable avec un caractère majoritairement oxydiqué-silicate. Un minéral riche en scandium est la thortveitite trouvée en Norvège et à Madagascar . La plupart des occurrences sont connues de l'yttrium, car il est contenu dans de nombreux minéraux, le moins du lutétium. ^[18] Le lanthane se trouve dans les sables de monazite (dépôts enrichis secondaires de phosphate de cérium) avec d'autres compagnons de métaux de terres rares "légers" ^{[19] .} Ces gisements sont également appelés terres de cérite, car ils ont longtemps été exclusivement utilisés pour l'extraction du cérium.

Pour obtenir les éléments purs, les minéraux sont généralement traités chimiquement par voie humide et ainsi convertis en chlorures, qui sont séchés puis soumis à une analyse de fluidité. ^[20]

Le cérium, élément polyvalent de ce groupe, a été utilisé industriellement dès le XIXe siècle, tant pour les manchons d'éclairage au gaz, encore très répandus, que comme base de l'alliage mis au point par Carl Auer von Welsbach pour la production de silex, par exemple. pour briquets de poche.

Un alliage de 48 à 52 % de cérium, auquel s'ajoutent d' autres lanthanides et 0,5 % de fer en plus du lanthane , est utilisé depuis le XXe siècle dans la fonte à graphite nodulaire et dans les alliages de nombreux métaux non ferreux comme « céramique ». métal » pour influer sur la structure du grain (voir traitement à l' état fondu ) utilisé.

La plupart des lanthanides sont des matières premières recherchées dans le domaine de l'électronique moderne, pour les écrans plats, les lampes à économie d'énergie, les batteries rechargeables, les moteurs hybrides et autres nouveaux produits. ^[21]

Les "terres rares" ne sont en aucun cas "rares" au sens littéral, mais aujourd'hui il est vrai que seulement 30% des réserves mondiales estimées à 100 millions de tonnes se trouvent en Chine pour des raisons géologiques (enrichissement lithophile), mais qu'en 2010 avec 95% de la production de 135 000 tonnes, servie à la consommation mondiale. ^[22] Des rapports plus récents ^[23] mettent en perspective les déclarations antérieures et font référence à des gisements sur tous les continents qui peuvent être exploités s'ils sont traités de manière durable, mais principalement au Groenland, au Vietnam, au Canada et aux États-Unis. ^[24] Le gisement de Storkwitz est situé en Saxe-Anhalt. ^[25]La prospection stimulée par la rareté donne des résultats surprenants : « Le Japon découvre des terres rares dans ses eaux », très concentrées mais à une profondeur difficilement exploitable de 5000 mètres. ^[26]

Le reporting d'un taux de recyclage trop faible reste inchangé. ^[27]

Les éléments à bas point de fusion gallium , indium (F 156.4) et thallium (connu sous le nom de raticide) n'appartiennent pas aux métaux des terres rares, mais sont souvent mentionnés avec eux en raison de leur domaine d'application résultant des technologies modernes

aluminium

L'aluminium a pris un départ modeste . Friedrich Wöhler l'a réduit pour la première fois sous forme de poudre grise en 1828, bien que l'aluminium en tant qu'élément ait déjà été découvert par Hans Christian Ørsted en 1825 . La production de billes d'aluminium en fusion n'aboutit qu'en 1845. En 1854, Robert Wilhelm Bunsen propose l' électrolyse à sels fondus pour obtenir des quantités utilisables . Henri Etienne Sainte-Claire Deville l'a représenté pour la première fois dans un processus en 1855 et l'a appelé "Argent d'argile" en raison du coût de sa fabrication à l'époque. En 1886, le procédé de Charles Martin Hall et de Paul Hérout devient simultanément unBrevet en instance, qui est toujours à la base de la production d'aluminium aujourd'hui et a ouvert la voie à un métal utilitaire. Il a fallu encore dix ans avant que la première fonderie d'aluminium au monde (construite par Aluminium Industrie Aktiengesellschaft, AIAG en abrégé, plus tard Alusuisse ) ne commence à fonctionner à Neuhausen am Rheinfall , en Suisse , à l'aide de puissantes turbines utilisant l' hydroélectricité des chutes du Rhin . Dix ans plus tard, l'AIAG de Rheinfelden (Bade) sur le Haut-Rhin mettait également en service la première fonderie d'aluminium allemande ( Aluminium Rheinfelden ), qui avait construit son énergie peu avantCentrale hydroélectrique de Rheinfelden .

En 2014 (selon une note dans Economics du numéro 1/2015, ERZMETALL), les cinq fonderies primaires à dominance arabe du CCG ont produit à elles seules près de cinq millions de tonnes d'aluminium brut (la Russie , riche en énergie, a raté le leadership du marché avec RUSAL, qui produit seulement 3,6 millions de t en 2014 avec une demande totale de 59 millions de t en 2015). ^[28] L'Allemagne indique une consommation de 28 kg d'aluminium par habitant en 2011. ^[29]

Le scandium chimiquement similaire avec une densité de 2,985 g cm ^-3 est un métal léger qui n'a suscité l'intérêt qu'à l'ère de la technologie spatiale. Le bore est un autre non-métal qui n'existe que sous forme de composés oxydés. En métallurgie, il est utilisé dans la trempe des aciers, comme additif dans les alliages d'aluminium et comme frein neutronique dans le nucléaire.

En tant que métaux terrestres, les éléments peuvent être attribués à l'aluminium, qui vient en premier, qui n'appartiennent pas au même groupe du système périodique, mais sont métallurgiquement comparables en ce sens qu'ils ne se produisent jamais dans les gisements de minerai dans la nature, mais uniquement en tant que minéraux, sous forme composés chimiques, principalement des chlorures , des silicates ou des carbonates .

magnésium, titane

Le magnésium , dont l'importance industrielle ne cesse de croître en raison de son faible poids , est obtenu à la fois à partir de chlorure ( Israël , mer Morte , carnallite comme sel de couverture dans les mines de potasse ), mais en quantités beaucoup plus importantes dans le monde à partir de la réduction de la magnésite . ^[30]

Titan prend une position exceptionnelle . Il se présente sous forme de minerai sous forme de rutile , d' anatase , de brookite ou d' ilménite . Il est principalement obtenu à partir de sables d'ilménite et de rutile et peut donc être placé à côté des métaux de la terre. Avec une densité de seulement 4,5 g cm ^-3 , il fait toujours partie des métaux légers .

"L'âge des métaux légers" commence avec les métaux terrestres et les éléments qui leur sont liés en termes de technologie de développement. En tout cas, elle doit être considérée comme une époque métallurgique et apparaît de plus en plus aux côtés de « l'âge du fer », toujours dominant. Dans une période de temps prévisible, les métaux légers ne remplaceront pas le fer de la même manière que le fer a remplacé le bronze et le cuivre, et à leur tour la hache de pierre et la hache .

État de la métallurgie au début du XXIe siècle

Obtention des matières premières

Trouver du métal « solide », c'est-à-dire pur, a toujours été une exception, le métal étant recherché dans le minerai. La science des gisements , qui fait partie des géosciences , traite de la formation des gisements. Les sciences appliquées liées à l'exploitation minière ( prospection et exploration ) traitent de la prospection, de l'exploration et de l'exploitation des gisements les plus "prometteurs" possibles, c'est-à-dire des gisements qui promettent une bonne exploitation du minerai - la technologie et le traitement ultérieur dépendant fortement de la teneur en métal du minerai. dépôt est.

L'exploitation minière est située sous terre dans le tunnel (exemples historiques : extraction d'argent sur le Cerro Rico à Potosí , Bolivie jusqu'en 1825, aujourd'hui on n'y trouve que du cuivre, de l'étain et du plomb). L'extraction de l'or historique en Autriche (" Rauriser Tauerngold") est également bien connue. D'autres exemples européens typiques d' exploitation à ciel ouvert se trouvent à Falun en Suède (plomb, zinc, cuivre), à ​​Erzberg en Autriche (fer) et non loin de là à Mittersill ( tungstène ).

En plus des gisements de minerai à ciel ouvert (appelés « affleurements »), les dépôts importants comprennent les « sables » et les « placers », qui sont géologiquement appelés « sables » et contiennent non seulement du minerai, mais aussi des gisements « solides » qui peuvent être trouvés dans le monde entier . Ils sont différenciés selon la manière dont ils ont été créés. Sur le plan métallurgique, les plus importants sont les résidus , après altération des roches environnantes (par exemple, la magnétite ou le minerai de fer magnétique) et les alluvions , emportés par l'eau qui coule dans la vallée (par exemple, découverte très riche en or sur la rivière américaine en Californie en 1848 ) et, géologiquement comparables, les savons étain, marins, offshore de la Malaisieet l'Indonésie avec une part de 30% de la production mondiale, ainsi que les sables de monazite à cérium de l'ouest de l'Australie et les sables d' ilménite à titane (sables noirs). Les minerais de nickel- latérite , que l'on ne trouve pour des raisons géologiques que dans les basses latitudes proches de l'équateur, sont considérés comme des « roches résiduelles », proches des « sables » .

Les gisements centrafricains de minerais de tantale et de niobium appelés coltan (columbite-tantalite) (que l'on trouve également dans les alluvions) sont exploités pour l'instrumentation et l'appareillage ( circuits ) notamment en raison de la résistance à la corrosion du tantale extrait. La dureté élevée fait du tantale , du niobium et du vanadium apparenté (groupe du vanadium du système périodique) des métaux d'accompagnement recherchés de l' acier inoxydable .

Le post-classique, puisque lié à des procédés qui ne se sont développés qu'à l' époque moderne , peut encore être attribué à cette métallurgie :

• l' extraction électrolytique des métaux alcalins à partir de l'extraction de leurs chlorures et l'exploitation similaire du minerai de brai d'uranium en tant que minéral contenant de l'uranium ;
• l'extraction de pointe du magnésium issu de l'exploitation de la magnésite (Australie) via l'étape intermédiaire du chlorure de magnésium , dont une plus petite partie peut encore être extraite de sa part dans l'eau de mer ;
• l'exploitation à ciel ouvert de la bauxite , une roche sédimentaire rougeâtre , qui - transformée en alumine pure - est la matière première pour la production d'aluminium ;
• L'exploitation minière en haute mer de nodules de manganèse contenant jusqu'à 27 % de manganèse et d'autres métaux, dont jusqu'à 1 % de nickel , est prospectée depuis des décennies et n'a pas encore été techniquement résolue de manière satisfaisante en tant que tâche future présentant de grands avantages métallurgiques . Cela vaut encore plus pour les gisements de minerais, de pétrole et de gaz naturel qui sont suspectés depuis 2007 à 4000 m de profondeur sous le pôle Nord .
• L'importance croissante de la métallurgie du recyclage, qui s'est donné pour mission d'utiliser de manière durable principalement des métaux industriels, mais aussi des éléments rares et importants sur le plan métallurgique.

Classification des métaux selon leur importance métallurgique

Une classification commune est basée sur le pourcentage des éléments dans la croûte terrestre , c'est-à-dire sans tenir compte du noyau nickel-fer. Cependant, cette classification ne dit rien sur l'importance métallurgique. Le béryllium n'est qu'à 0,006 %, et pourtant sans son ajout comme antioxydant, le magnésium , abondant à 1,95 %, ne peut être fondu et coulé.

La pratique a tendance à s'en tenir à la distinction entre les métaux majeurs - c'est-à-dire les métaux qui sont couramment à la base des alliages - et les métaux mineurs. L'aluminium est devenu un métal majeur et n'a été reconnu comme tel qu'au 20ème siècle car, comme le silicium , il n'existe pas naturellement en tant que métal. La bauxite minérale argileuse (autrefois souvent appelée "minerai d'aluminium") est transformée en alumine et l'aluminium en est extrait par électrolyse depuis la fin du XIXe siècle . Les principaux métaux comprennent également les métaux alcalins et alcalino-terreux métallurgiquement et chimiquement importants : sodium , potassium ,calcium et magnésium. Comme ils ne sont jamais métalliques, mais uniquement sous forme de composés non métalliques, tels que sels, carbonates et silicates, ils ont été attribués aux métaux terrestres à un stade antérieur (section Les "métaux terrestres" viennent ), également parce que le processus d'extraction est plus ou moins comparable. Les métaux de terres rares nécessitent une section spéciale (voir ici).

Les "métaux de la terre" comprennent également le silicium, qui a plusieurs fonctions. Il s'agit principalement d'un semi- métal qui n'existe dans la nature que sous forme de quartzite ou de sable de quartz (SiO ₂ ), à partir duquel il ne peut être obtenu que « par voie carbothermique » dans un processus de réduction électrochimique dans un four à arc avec des électrodes de carbone . Lorsque de la ferraille est ajoutée en même temps , le ferrosilicium (FeSi) utilisé, entre autres, pour l'apaisement de l'acier après affinage est produit « in situ » (en cours de procédé ). Comme l'aluminium et le manganèse , le silicium a un effet désoxydant (éliminant l'oxygène).

Dans les alliages aluminium-silicium, le silicium détermine les propriétés d'alliage des alliages corroyés ainsi que des alliages coulés . Un traitement supplémentaire à l'état fondu (raffinage ou affinage) empêche la précipitation primaire grossière du silicium en cas de solidification lente de la masse fondue, que ce soit dans le moulage au sable , comme les pièces de moteur (par exemple , les carters , les culasses ), mais aussi dans les pièces lourdes. moulage à froid .

Dans les alliages de cuivre très spécialisés (bronze au silicium), c'est un compagnon d'alliage et dans la technologie des semi-conducteurs, il a acquis une position à part entière. Fabriqué selon un processus complexe de " métallurgie pure " (c'est-à-dire le degré de pureté d'un métal de l'ordre de 99,999 %, dit " métal cinq-neuf "), il est à la base des puces indispensables à la technologie informatique. La part de l'Allemagne dans la production mondiale est considérable ( par exemple, la production de puces à Dresde ). Le silicium est également utilisé comme semi-conducteur dans la fabrication de cellules solaires .

Une autre possibilité de classification sépare les métaux lourds des métaux légers . Les métaux lourds ont une densité supérieure à 5. L'osmium avec une densité de 22,45 g cm ^{-3 est ici en tête, suivi du} platine , beaucoup plus connu et également utilisé pour la joaillerie, avec une densité de 21,45 g cm ^-3 . Le cuivre (8,93 g cm ⁻³ ), le fer (7,86 g cm ⁻³ ) et le zinc (7,14 g cm ⁻³ ) suivent à distance. Parmi les métaux légers, le lithium est le plus léger à 0,54 g cm ^-3 , suivi du magnésium à 1,74 g cm ^-3et l'aluminium avec 2,70 g cm ^{-3 de} titane d'une densité de 4,5 g cm ^-3 est toujours attribué aux métaux légers.

Une division en "métaux de base" et "compagnons d'alliage" est également répandue, qui comprend de nombreux éléments qui ne sont souvent ajoutés qu'à l'état de traces et qui sont pourtant importants. Le cuivre, le fer, le plomb, l'étain, le zinc et le nickel sont considérés comme des métaux de base pour des raisons historiques. Cependant, l'aluminium, le magnésium et le titane sont désormais sur un pied d'égalité avec les métaux de base historiques en termes d'importance économique et métallurgique.

Une distinction déjà mentionnée dans l'introduction voit le fer quantitativement plus important et sa métallurgie en premier lieu. Les métaux non ferreux suivent à distance .

Les classifications actuelles font également la distinction entre les métaux « en vrac », tels que le fer, le cuivre, le zinc, etc., et les métaux spéciaux, les terres rares et, en tant que sous-ensemble, les métaux technologiques. Les métaux spéciaux comprennent l'or, l'argent et les métaux du platine, mais aussi les métaux des terres rares, les métaux réfractaires et les (dits) "métaux technologiques, l'indium, le germanium, le gallium, le rhénium, le sélénium et le tellure". Ils ont tous en commun d'être ajoutés aux « métaux de masse » en petites quantités et un intérêt croissant pour le recyclage. ^[31]

principaux métaux

Le cuivre , en tant que métal principal, est extrait soit par la "voie sèche" pour les minerais les plus riches, soit par la "voie humide" pour les minerais les plus pauvres. Le processus menant au cuivre pur est en plusieurs étapes. Il commence par la torréfaction du minerai, qui est suivie par la fonte brute avec d'autres étapes de travail, soit dans le four à cuve ("à l'allemande"), soit dans le four à réverbère ("à l'anglaise"). Le produit est maintenant du cuivre noir avec plus de 85 % de cuivre. Son affinage ultérieur est rarement effectué dans un four à réverbère aujourd'hui. Au contraire, il est d'usage d' affiner électrolytiquement les plaques de cuivre noir . Le cuivre pur résultant est un cuivre de cathode contenant de l'hydrogène , également connu sous le nom de Blistercopper (cuivre cloqué). Très pur et sans oxygène, c'est du "cuivre conducteur" (cuivre pur à conductivité électrique définie) pour l' industrie électrique .

La majeure partie du cuivre affiné disponible est - principalement allié - transformé en matériau forgé ou coulé. Laminé en tôle, le cuivre pur est particulièrement visible dans l'industrie de la construction. Très stables face aux intempéries, les feuilles de cuivre sont de plus en plus utilisées pour les toitures et les gouttières . La patine (coloration verte) qui se développe avec le temps était déjà appréciée plus tôt. Incorrectement étiqueté comme vert-de- gris vénéneux , il est en fait composé de sulfate et de carbonate de cuivre non toxiques .

Bien que tous les alliages dont le composant principal est le cuivre soient appelés alliages de cuivre , il existe de nettes différences d'aspect et de propriétés mécaniques entre les bronzes et les bronzes spéciaux (comparer le bronze au béryllium ) et les laitons (laiton alpha ou bêta avec 63 à 58 % de zinc). Un exemple est le " German silver ", dont la couleur diffère complètement du ton de cuivre rougeâtre , anciennement également connu sous le nom de cuivre blanc et plus récemment également avec le terme " Packfong ", originaire de Chine, son pays d'origine.

Le cuivre pur est porteur de nombreux éléments ajoutés en tant qu'"alliage maître" dans les procédés métallurgiques non ferreux. Dans la fonte, le cuivre est un élément d'alliage qui possède des propriétés positives.

L'étain est lemétal d'accompagnement le plus important du cuivre depuis l' âge du bronze . En tant qu'étain pur, il est rarement traité car il est trop mou. Voir "Étain" pour plus de détails.

En raison de son abondance et de son point de fusion bas, le plomb (sulfure de plomb) a peut-être précédé le cuivre, vers 6000 av. BC, comme métallurgiquement utilisable (voir aussi sous Littérature : 5000 ans de fonte des métaux ) Historiquement, il apparaît à ( l'époque romaine ) comme un métal principal largement utilisé et facile à travailler. Il n'est plus utilisé depuis le 20e siècle, soit tard, en raison de sa toxicité pour les réseaux d'eau potable (conduites en plomb). Le plomb est considéré comme l'une des causes de la chute de l'Empire romain pour la même raison. ^[32] Les peintures à base d'oxyde de plomb (« blanc de plomb », plomb rouge ) sont également toxiques) et les jouets pour enfants sur ou dans lesquels il est contenu.

Les alliages plomb - antimoine en tant que métaux d'écriture sont devenus largement dénués de sens en raison de la technologie d'impression moderne. Pour l' instant, le plomb reste indispensable pour les accumulateurs et en tant que composant des alliages métalliques au plomb. Ici, c'est surtout le bronze au plomb, un alliage cuivre-plomb-étain contenant jusqu'à 26 % de plomb, qui est utilisé pour les paliers lisses fortement sollicités des moteurs automobiles.

Dans le cas des alliages de laiton corroyé, le plomb est un additif favorisant l'usinage (maximum 3%). Avec jusqu'à 7%, c'est un alliage compagnon des alliages coulés cuivre-étain-zinc ( bronze machine ).

Le fer devient fonte ou acier uniquement par ses éléments d'accompagnement (compagnons de fer), qui, bien qu'indispensables dans la production d' acier , restent des métaux mineurs en termes de quantité. Le manganèse , qui est contenu à 50% dans les spiegeleisen, est ajouté pour l'acier dur . Le ferromanganèse est un support de manganèse contenant 75 à 85 % de manganèse. Le chrome , le nickel, le molybdène , le vanadium , le cobalt (voir aussi sous les métaux utilisés industriellement ) et le titane sont également utilisés dans la production d'acier, comme pour la fonte, le semi-métal silicium (ajouté sous forme de ferrosilicium/FeSi) et les non-métaux carbone , phosphore et soufre .

Le zinc est utilisé en grande quantité sous forme de zinc pur allié à 0,5 % de cuivre lors de la galvanisation de l' acier comme protection contre la corrosion . Des tôles et bandes de zinc en zinc pur ou titane très faiblement allié contenant 0,1 % de cuivre ou de titane sont utilisées dans la construction . Le zinc est également le métal de base des alliages fins de moulage de zinc avec des composants en cuivre et en aluminium. Compagnon important, le zinc se retrouve dans les alliages de cuivre (voir ci-dessus), notamment dans le laiton depuis plus de deux millénaires.

L'aluminium est disponible sous forme d'aluminium primaire standardisé (pureté 99,5-99,9 %), sous forme d'aluminium pur avec une pureté de 99,99 % (« quatre-neuf métal ») et même sous forme de métal le plus pur (> 99,9999 %). Cependant, son importance réelle en tant que matériau forgé et coulé est déterminée par de nombreux éléments d'accompagnement formant un alliage, y compris le cuivre, un métal de base. En 1909, Alfred Wilm met au point le duralumin (nom de marque DURAL), qui est protégé par brevet, le premier alliage durcissable composé d'aluminium, de cuivre et de magnésium ( AlCu 4Mg1) Cet alliage est principalement utilisé dans la construction aéronautique , d'abord chez Junkers / Dessau .En 1920, Aladár Pácz réussit à « affiner » la structure de l' alliage binaire eutectique aluminium-silicium (protégé légalement sous les noms « ALPAX » et « Silumin » ) en y ajoutant moins de 150 ppm de sodium. Dans la plage de 7 à 13% de teneur en silicium, cela donne le groupe d'alliages le plus couramment traité aujourd'hui comme la fonte . Les alliages aluminium-magnésium ont suivi un peu plus tard (protégés légalement sous le nom d' hydronalium résistant à l'eau de mer et dans une variante avec l'ajout de titane "particulièrement résistant à l'eau de mer"). L'alliage AlMgSi peut être utilisé de différentes manières comme matériau de laminage et de corroyageavec 0,5% de silicium et de magnésium chacun. En plus de cela, il existe des alliages avec du cuivre, du titane, du zinc, du manganèse, du fer, du nickel, du chrome et d'autres éléments, les propriétés de plus en plus spécifiées requises des alliages déterminant le type et la quantité des éléments qui les accompagnent. À moins qu'ils ne soient disponibles sous forme d'alliage fini, ils peuvent être ajoutés à une masse fondue de base d'aluminium pur en tant qu '«agent d'alliage» ou «alliage mère à base d'aluminium».

métaux d'accompagnement

En plus du terme "métaux d'accompagnement" (synonyme : "compagnons d'alliage"), il existe le terme plus complet "éléments d'accompagnement". Ceux-ci sont régulièrement utilisés pour fabriquer des alliages. La proportion de ces éléments d'accompagnement commence à des dixièmes de pour cent et va jusqu'à la plage de pourcentage à deux chiffres. Exemples : AlCuTi avec 0,15-0,30 % de titane ; AlSi 12 avec 10,5-13,5 % de silicium. En attendant, le développement des matériaux ne connaît que quelques éléments, tels que les éléments radioactifs , qui ne sont pas adaptés pour améliorer potentiellement les propriétés des alliages nouvellement développés. Notamment dans le domaine des "terres rares", en plus du cérium connu de longue date (voir Cermischmetal) et le lanthane associé (en grec : "le caché"), d'autres éléments apparentés tels que le néodyme (pour les aimants permanents puissants) ou le praséodyme (dans ses composés pour les verres colorés avec absorption des UV) peuvent être utilisés.

Des exemples d' autres éléments d' accompagnement importants sont le phosphore non métallique dans les alliages de piston AlSi sureutectiques , ou le béryllium , un métal léger d'une densité de 1,84 g cm ^-3 qui, cependant, est toxique sous la forme de ses vapeurs. Le béryllium est utilisé pour les bronzes durcissables ( bronze au béryllium ), pour les outils anti-étincelles dans les mines, comme additif de désoxydation pour le cuivre conducteur (ici via un alliage maître à cinq pour cent) et dans la plage ppm (également dosé via l'alliage maître) pour les alliages d'aluminiumajouté pour améliorer la qualité et réduire l'oxydation de la masse fondue, mesure indispensable lors de la fusion et de la coulée d'alliages de magnésium. La production mondiale annuelle de béryllium - dont le béryl, forme cristalline rare et transparente, est dérivée de notre mot verres - est estimée à 364 t. ^[33]

Procédés métallurgiques de base

Après cette première étape du procédé, les éléments décrits dans la section "Extraction des matières premières" en ce qui concerne l'occurrence et l'extraction passent par une autre, celle de la transformation, avant d'être fondus en métaux et semi-métaux utilisables dans forme pure ou alliée.

Une première séparation ou observation est toujours attribuée à la zone minière , qui peut être à la fois une exploitation en tunnel et une exploitation à ciel ouvert. L'étape de transformation ultérieure est déjà considérée comme un travail "métallurgique". Les mesures nécessaires sont aussi diverses que les matières premières elles-mêmes : essentiellement, une distinction est faite entre les procédés secs et humides , chacun ayant pour objectif « l'enrichissement ». Le "tas" extrait dans l'exploitation minière en tunnel nécessite la séparation du matériau précieux, riche en minerai, du matériau sans valeur, pauvre en minerai, "sourd", appelé "gangue". Pour la séparation, la roche est ensuite concassée par broyage, suivi d'un tamisage, d' un tamisage et, si nécessaire, d'une séparation magnétique. Dans le cas d'une exploitation à ciel ouvert, les morts-terrains d'épaisseur variable doivent généralement être enlevés au préalable.

Le traitement ultérieur des substances préparées est effectué en utilisant les techniques de base décrites ci-dessous.

pyrométallurgie

La pyrométallurgie est le traitement thermique ultérieur de minerais ou de métaux déjà extraits, soit oxydant, c'est-à-dire chauffé avec un apport d'oxygène ( grillage ), soit réducteur dans une atmosphère de four sans oxygène. Il faut y affecter l' affinage au feu (oxydation et décrassage des éléments indésirables) ainsi que la ségrégation , qui s'entend comme la ségrégation d'un bain de fusion à partir des différences de densité du matériau fondu (exemple : au-delà de sa limite de solubilité dans le cuivre, le plomb se sépare d'un alliage de cuivre fondu et coule au fond du creuset). La situation est similaire dans la distillation, qui utilise les différentes pressions de vapeur des substances pour les séparer en fractions à une température donnée (exempleExtraction de zinc à partir de minerai de zinc torréfié dans des fours à moufle ).

L'état de l'art est un processus en deux étapes pour éliminer les impuretés telles que l'arsenic, l'antimoine et le carbone des concentrés de cuivre et d'or par torréfaction. ^[34]

hydrométallurgie

L'hydrométallurgie désigne à l'origine la préparation des minerais pour la fusion par des procédés de séparation à froid ou à chaud (extraction à froid ou à chaud) utilisant de l'eau. La flottation historique , développée plus avant en séparation puits-flottant, permet d'enrichir davantage le minerai extrait lors de l'extraction. La lixiviation et l'ébullition ont le même objectif. L'extraction par les acides , les bases , les solutions organiques et les bactéries appartient également à l'hydrométallurgie. Si des bactéries sont impliquées, on parle de biolixiviation . Par des procédés de précipitation chimique ou par électrolysesont également obtenus à partir de minerais pauvres, qui contiennent des éléments à moins d'un pour cent de concentration, tels que les métaux précieux. Dans ces cas, l'hydrométallurgie est appelée "électrométallurgie humide".

électrométallurgie

L'électrométallurgie comprend les technologies électrothermiques et carbothermiques (voir production de silicium ) ainsi que les technologies de procédés électrolytiques. La sidérurgie moderne, qui remplace le haut fourneau par le four à induction chargé de ferrailles riches en oxydes, peut aussi être qualifiée de procédé électrométallurgique ( acier électrique ) .

Par électrolyse aux sels fondus, l'aluminium est libéré d'un mélange alumine - cryolithe à la cathode ( procédé Hall - Hérout ). Un bac à charbon est utilisé pour le mélange, qui sert également de cathode , et des anodes conductrices de courant sont alimentées par le haut . Le procédé Bayer , généralement utilisé aujourd'hui , extrait l' aluminium en continu .Processus d'extraction du métal et d'ajout d'un mélange d'alumine, comme on appelle la bauxite traitée et séchée dans des usines d'alumine spéciales. Dans l'électrolyse du mélange alumine-cryolithe, la continuité de production comprend le remplacement continu des anodes usagées. La technologie des anodes Söderberg , qui s'est imposée depuis plusieurs décennies , est de plus en plus remplacée par le procédé Pechiney , nettement amélioré en termes de consommation d'énergie, de conservation des anodes et de rendement ; les anciens systèmes existants sont arrêtés ou convertis.

Selon le principe de l'électrolyse des sels fondus d'un mélange de chlorures (car la température de réaction nécessaire est toujours abaissée avec les mélanges), tous les métaux alcalins peuvent être obtenus à partir de leurs solutions salines.

Dès 1852 , Bunsen proposa l'électrolyse en mélange avec du spath fluor pour le magnésium , un métal alcalino-terreux de plus en plus important . En principe, il est encore produit de la même manière aujourd'hui, soit directement à partir de chlorure de magnésium naturel ( bischophite ), soit après séparation de sels mixtes contenant du chlorure de magnésium ( carnallite ), soit à partir de la teneur en chlorure de magnésium (jusqu'à 0,4 %) de l'eau de mer. . Techniquement plus importante est la conversion déjà mentionnée de la magnésite MgCO ₃ ou spath amer (grands gisements en Australie, entre autres) dans un processus chimique d'abord en chlorure de magnésium. L'électrolyse ultérieure, qui depuis les découvertes de Bunsen est pratiquement identique au procédé de production de l'aluminium (pionnier dans ce domaine : G. Pistor , 1920), conduit au magnésium pur. La première production en série a eu lieu dans l'usine Elektron-Griesheim d' IG Farbenindustrie (marque protégée "Elektronmetall")

Le magnésium obtenu par électrolyse est devenu un produit de l'électrométallurgie qui n'est pas inférieur à l'aluminium en termes d'importance industrielle en raison des domaines d'application en constante expansion. Il a été utilisé très tôt, par ex. pour agir sur la structure de la fonte, dans la construction aéronautique légère ( Zeppelin ), dans la pyrotechnie civile et militaire (fusées, fusées éclairantes, bombes incendiaires). La Seconde Guerre mondiale signifiait une poussée de développement pour le magnésium et ses alliages, car c'était un matériau qui ne dépendait pas des importations. Au 21e siècle, son utilisation répond à la tendance croissante à la construction légère, notamment dans les véhicules, et non seulement les méthodes de son extraction se développent, mais aussi celles d'utilisation. Ils sont principalement dansPièces produites par moulage sous pression , en partie il s'agit de " moulage hybride ". ^[35]

métallurgie des poudres

Bien que le terme métallurgie des poudres soit largement utilisé dans la littérature spécialisée et dans la pratique, il ne s'agit pas d'une forme de métallurgie indépendante, mais plutôt d'une technique - avec un risque latent d'explosion - consistant soit à atomiser les métaux et alliages en fusion à l'état liquide en poudre ou les transformant de l'état solide en granulés très fins. La majorité des métaux utiles - de l'aluminium au zinc - peuvent être broyés en poudres avec des tailles de particules de 0,1 à 500  µm dans des broyeurs à poudre . En raison du risque d'explosion émanant de toutes les poudres métalliques, avec différents potentiels de danger, en contact avec l'oxygène atmosphérique, un inertage ou une flegmatisation est nécessaireeffectué. Les stabilisants allant des cires aux phtalates réduisent la sensibilité explosive. La poudre de magnésium est un cas particulier en raison de son comportement hautement pyrophorique . Il ne peut pas être obtenu par meulage, mais uniquement par "frottement" du métal du lingot.

Les poudres métalliques, dans ce cas correctement appelées " pigments inorganiques ", sont importantes en tant que composants des peintures métalliques dans les automobiles. Un tout autre domaine d'application est le pressage dans des moules en acier sous très haute pression (2000  bar et plus). Les pièces moulées métalliques peuvent être réalisées à partir de poudres métalliques pures ainsi pressées, le plus souvent des mélanges assimilables à des alliages (procédé MIM, procédé SLM). Avec le pressage isostatique à chaud, qui est précédé d'un chauffage de la poudre jusqu'à la limite de ramollissement, les propriétés des pièces moulées sont atteintes.

Une autre approche est adoptée dans la fabrication de pièces difficiles à couler ou de pièces difficiles à produire à partir du solide en utilisant le procédé d'impression 3D . Cette technologie, connue depuis des années, a maintenant tellement progressé que des pièces métalliques en série pour des applications techniquement exigeantes sont construites (injectées) couche par couche sur des imprimantes 3D selon la forme spécifiée par l'ordinateur. ^[36]

La pulvérisation à la flamme de poudre est utilisée dans la construction de moules et de modèles . La poudre métallique est ramollie par une flamme ou par plasma ( projection plasma ). L'avantage réside dans la production possible à court terme d'outils - moules - pour des projets pilotes dans la construction de machines et d'outils ( industrie automobile ).

métallurgie secondaire

Le terme métallurgie secondaire n'était à l'origine utilisé que dans les aciéries, mais est également utilisé pour le processus de désulfuration de la fonte. Cependant, il ne désigne pas une métallurgie indépendante , mais diverses mesures applicables alternativement ou séquentiellement qui désulfurent, désoxydent ou "calment" les fontes d'acier, qui ensemble servent de " métallurgie en poche " pour augmenter la qualité de l'acier. L'ajout de granules d'aluminium , de siliciure de calcium et d'un certain nombre d'autres produits électrométallurgiques est courant. A ces techniques basées sur des réactions chimiques s'ajoutent celles qui ont un effet purement physique ou physico-chimique. Cela comprend l'application d'un videà la masse fondue (avec l'effet de dégazage qui en résulte). Le procédé CLU , plus connu sous le nom de « procédé Uddeholm », introduit des gaz inertes ou réactifs dans l'acier fondu par des buses au fond d'une poche de coulée.

Dans l'ensemble, il s'agit de formes particulières de traitement par fusion , comme cela est courant de manière comparable avec d'autres métaux (par exemple dans la production d'aluminium primaire).

En outre, le terme de métallurgie secondaire est également de plus en plus utilisé par les fonderies de métaux non ferreux qui, après avoir épuisé les zones d'extraction de minerai proches du site, remplacent la production primaire de métal, conformément à l'exigence de durabilité dans le traitement des matières premières . les matériaux, avec leur valorisation à partir des ferrailles et des déchets, comme traiter les boues et les poussières, c'est-à-dire mettre en place un circuit secondaire. ^[37]

métallurgie nucléaire

La métallurgie nucléaire traite des éléments radioactifs dont le plus connu aujourd'hui est l'uranium . Il est obtenu à partir de la pechblende minérale uranifère par des procédés hydrométallurgiques . Longtemps négligé par rapport au radium , qui était déjà utilisé à des fins médicales au début du XXe siècle ( médecine nucléaire ), il n'a acquis son importance actuelle qu'au cours de la Seconde Guerre mondiale. Aux États-Unis, la métallurgie nucléaire a été réalisée à grande échelle dans les "usines de Hanford " , qui ont été construites uniquement à cet effet , afin de produire suffisamment de plutonium pour la construction de la bombe atomique.à fabriquer. Aujourd'hui, la métallurgie nucléaire civile est orientée non seulement vers l'extraction d'éléments combustibles pour les centrales nucléaires (centrales nucléaires), mais aussi vers le traitement des résidus restants et le soi-disant « stockage sûr » (voir aussi sous « uranium » ). Un domaine subsidiaire important de la métallurgie nucléaire sont les radionucléides à des fins médicales, tels que le technétium -99m (production dans des générateurs de technétium-99m ) et l' iode -131 (par exemple pour la scintigraphie ) , qui ne sont produits que dans quelques réacteurs nucléaires dans le monde .

technologie de fusion et de traitement

La métallurgie et la fusion sont encore considérées comme des termes synonymes et l'extraction et le traitement des minerais sont considérés comme un processus précédant la « fusion ».

Une structure orientée différemment rendue possible par les progrès de la technologie et de la science considère la métallurgie comme une science de niveau supérieur, véhiculée comme la métallurgie , qui utilise la technologie d'extraction et de traitement et celle-ci utilise à son tour la chimie . De la métallurgie, entendue au sens plus étroit - terme essentiellement basé sur les procédés thermiques -, l'évolution dans la séquence déjà décrite conduit des matières premières prétraitées aux métaux et alliages utilisables, aux produits semi-finis et finis. Le flux de travail dans une fonderie dédiée au traitement des minerais, qu'il s'agisse de métaux ferreux ou non ferreux à extraire, se compose généralement des étapes suivantes :

1. Dosage (assemblage du matériau à fondre) de l'entrée, également en ce qui concerne les propriétés souhaitées de la sortie
2. Charge ponctuelle ( discontinue , liée à la prise du four) ou continue ( continue ), c'est-à-dire charge d'un four, avec enlèvement de matière également continu (exemples : haut-fourneau avec jusqu'à 5000 t de production journalière de fonte ou l' électrolyse aux sels fondus qui fournit en permanence de l'aluminium brut )
3. Réduire l'apport, toujours soit par lots et avec des propriétés de lot (voir ci- dessous ), soit au moyen d'un rechargement continu et d'une collecte du métal obtenu dans un mélangeur qui ne compense que le caractère de lot et non le caractère de lot (voir ibid ).
4. Traitement à l' état fondu au moyen d'un affinage oxydant ou réducteur (voir métallurgie secondaire ), y compris l'alliage ou les corrections d'alliage
5. Coulée : coulée en lingot simple ou transformation ultérieure (exemple : aciérie transformant de la fonte brute en acier coulé simple ou en formats coulés en continu pour une usine de laminage , d' étirage et de pressage en aval ).

"métaux industriels"

On parle de "métaux industriels" lorsqu'un métal a établi sa propre industrie en raison de son importance . C'est du moins le cas du fer, du cuivre, du nickel, du plomb, du zinc et de l'aluminium. Le terme "métaux utilisés dans l'industrie" est défini de manière plus large et comprend tous les éléments utilisés en métallurgie, qu'ils se présentent indépendamment, c'est-à-dire non alliés ou en tant que compagnons d'alliage.

le fer

La gamme de "fusion" est particulièrement visible dans l'exemple du fer. La fusion du minerai de fer est basée sur le diagramme fer-carbone , sur lequel la technologie du fer en tant que science est construite et a ensuite développé ses techniques.

La forge classique ne produit de la fonte brute qu'en haut-fourneau. A cet effet, le haut-fourneau est chargé d'une charge 10 dont la teneur en minerai a été préalablement traitée. Un processus de grillage oxyde les sulfures . Le chauffage associé élimine d'autres composants volatils, comme l'excès d'eau, comme dans la minette lorraine (minette signifie "petit minerai" car la teneur en fer est relativement faible, autour de 20-40%). Minerais oxydés, oxydés hydratés ou carbonatés ( magnétite , hématite , limonite ( Salzgitter ), sidérite(Autriche), a également préparé les brûlages de pyrite (pyrite) de la production d'acide sulfurique ) en ajoutant des agrégats ( Möller ) de rivière et de calcaire formant des scories ( flux ) et du coke . Dans les hauts-fourneaux historiques, le charbon de bois produit localement était utilisé à la place du coke .

La coulée (extraction de la fonte fondue) s'effectue en continu, c'est-à-dire que le four ne se refroidit jamais ; tant que son garnissage le permet, il est chargé en permanence par la "gorge", l'extrémité supérieure du four, et prélevé par le bas. L'extraction a ce qu'on appelle des "propriétés de lot", dans lesquelles un lot signifie, par exemple, une cargaison de minerai de fer brésilien avec des propriétés déterminées par le lieu d'extraction. À partir de ceux-ci, l'attribution à une qualité de fonte brute spécifique est déterminée. Il pourrait s'agir à la fois d'une fonte hématite à plus de 0,1% de phosphoreou une fonte de fonderie contenant jusqu'à 0,9% de phosphore peut être taraudée. Les propriétés du taraudage sont déterminées par le type de solidification en plus du lot auquel il appartient. Avec un refroidissement lent ( coulée en lingot ), il se forme une fonte grise , différenciée selon le type de précipitation de graphite (lamellaire, vermiculaire, sphéroïdale). La solidification rapide produit de la fonte blanche contenant du manganèse ; une forme de transition est en fonte marbrée. La fonte brute qui n'est pas destinée à être utilisée comme fonte est déchargée du haut fourneau dans un mélangeur utilisé pour l'homogénéisation et de là, elle est envoyée à l'aciérie. Le métal liquide a été transporté pour la première fois sur de longues distances au milieu du XXe siècle dans le gabarit standard200 t et plus et fonctionnant en même temps comme mélangeur " poche torpille ". Cela peut également être appelé un lot, à savoir le chargement d'un récipient, d'une casserole ou d'un four avec une quantité déterminée par la capacité respective. Lors d'un traitement ultérieur, appelé dans ce cas discontinu, chaque lot peut se voir attribuer des propriétés de lot qui le caractérisent. Le "batch work" revêt une importance particulière pour le recyclage de ferrailles majoritairement très mélangées.

Même au 21e siècle, la production de fonte brute est encore l'objet d'une "ferronnerie". Cependant, la production primaire dans le haut fourneau a perdu sa place unique dans la production de fer depuis l'invention du four Siemens-Martin à cuisson régénérative et plus encore depuis l'introduction du four électrique. Dans le procédé de réduction directe, l'éponge de fer à faible teneur en carbone peut être produite à partir de minerai de fer granulé dans un four à cuve classique ou dans un réacteur à lit fluidisé utilisant les dernières technologies. Celui-ci est ensuite fondu dans le four à arc électrique. Le processus entraîne une réduction des émissions de carbone. Néanmoins, les « forges affiliées » subsistent - aussi appelées « forges », en Europe de l'Est (1936 Magnitogorsk ) commeCombine -, toujours leader dans la production de fonte, de fonte et d'acier.

Les matériaux en fonte sont obtenus à partir de fonte brute à plus forte teneur en carbone. Il est acheminé du haut fourneau dans une lingotière et les lingots refroidis et transportables sont refondus dans le cubilot d'une fonderie de fonte ou dans un four électrique et transformés en pièces moulées. En règle générale, des déchets définis, des retours de fonderie et des additifs d'alliage y sont ajoutés afin d'obtenir des types de fonte aux propriétés définies (voir également ci-dessus). Nommée d'après E. Bain , la fonte bainitique à graphite nodulaire produit des valeurs de résistance élevées. En tant que fonte ductile Austempered, ou ADI en abrégé, elle permet une "construction légère en fer" ; depuis le début du siècle, c'est une réponse à la prolifération de la fonte d'aluminium dans les moteurs automobiles. Un matériau en fonte nouvellement développé avec de l'aluminium comme composant d'alliage lui permet même d'être utilisé dans les moteurs automobiles avec des températures de fonctionnement élevées, comme c'est le cas avec la turbocompression.

La fonte malléable est une forme spéciale de coulée de fer qui se présente sous la forme de fonte malléable "blanche" à faible teneur en carbone ou noire à plus forte teneur en carbone. Elle acquiert ses propriétés mécaniques, meilleures que celles de la fonte grise , en recuit les pièces coulées garnies de carbone de trempe dans des fours de trempe réglables chauffés au gaz. Le temps de séjour dans les conditions oxydantes qui y sont indiquées dépend de la pièce. Il commence de manière contrôlée à 900 °C et est réduit à 750 °C à la fin du temps de revenu. Des exemples de fonte malléable sont les ferrures , les clés ou les engrenages .

Une forme spéciale liée à la fonte malléable est la fonte refroidie (fonte blanche, faiblement graphitée), qui est économiquement importante en tant que coulée de cylindres (pour les laminoirs à froid et à chaud , entre autres).

La fonte "première fusion" ne peut pas encore être utilisée pour la production d'acier. L'acier doit être soudable ou forgeable et donc moins carboné. Il est donc « rafraîchi », c'est-à-dire qu'il est oxydé au moyen d'air comprimé ou d'oxygène jusqu'à ce que le carbone indésirable ait été brûlé et que sa proportion soit inférieure à deux pour cent. Il existait plusieurs méthodes d'affinage : Au début de l'industrialisation, la méthode du puddling , dans laquelle la fonte plastique était broyée manuellement avec des tiges, plus tard la production dans le four à creuset . Au milieu du XIXe siècle, le rafraîchissement de la poire Bessemer et de laprocédé Thomas - le procédé de soufflage de l'acier dans le convertisseur - à une augmentation extrême de la productivité. A la fin du 19e siècle, le procédé Siemens-Martin se généralise , et au début du 20e siècle, le procédé électrique (arc électrique ou four à induction) s'industrialise avant que le procédé LD (raffinage de l'oxygène) ne se répande au milieu du siècle. L'affinage oxydant (brûlant) du carbone est suivi de l'élimination de l'excès d'oxygène déjà lié au fer (désoxydation, « calmant ») par l'ajout d'éléments facilement oxydables. L'aluminium ou le silicium sont courants , ceci comme le ferrosilicium(FeSi), qui est obtenu lors de la production de silicium carbothermique (voir ci-dessus). L'oxydation et la désoxydation sont des mesures déterminées par la thermodynamique et la cinétique de réaction , dans lesquelles la chimie et la métallurgie - et pas seulement celles du fer - travaillent ensemble.

Siemens-VAI a amené à maturité opérationnelle un four à arc électrique spécial de 150 t pour la réduction directe sans laitier et économe en énergie. ^[38]

Dès que l'acier en fusion traité s'est calmé, il peut être préparé pour une utilisation future comme acier en ajoutant des éléments d'alliage. La variété des types est considérable car on distingue selon l'origine ( acier Thomas , acier Siemens-Martin , acier électrique ) et l'usage et les propriétés, par exemple aciers fortement et faiblement alliés, aciers alliés pour travail à froid ou à chaud , aciers inoxydables (NIROSTA contenant plus de 12 % de chrome ), les aciers magnétiques, magnétiques doux et « non magnétiques » et autres (pour une liste complète, voir « Steel » dans « Foundry Lexicon » ^[39] ).

La majeure partie de l'acier, donc également "l'acier de masse", est acheminée vers le laminoir . Le premier matériau de départ pour le laminage était des brames laminées produites dans de grands moules , l' absence de cavités (cavités causées par le retrait de solidification) rendant possible une solidification directionnelle et plus lente au moyen d'un revêtement exothermique (émettant de la chaleur) des moules. Aujourd'hui, le procédé de coulée continue a largement remplacé cette technique.

La coulée continue est une unité de traitement supplémentaire rattachée à l'aciérie, dans laquelle s'effectue la conversion de l'acier liquide en acier solide. On peut distinguer plusieurs types de transformation, entre "continue" (séparation de torons avec "scie volante") ou discontinue (en raison de la longueur maximale des torons spécifiée par l'usine), plus loin entre la coulée continue verticale, horizontale ou arquée et enfin entre "simple brin" ou "multi-brins". " Investissements. Les différents produits sont coulés en plein - également profilés - ou en fonte creuse(tubes) fabriqués. Le traitement ultérieur a lieu soit après le préchauffage (traitement à chaud), soit après le refroidissement (trempe, traitement à froid). De plus, ils sont soumis à un vieillissement naturel ou artificiel (transformation de la structure en solution solide ). Des produits laminés particulièrement de haute qualité sont obtenus avec chauffage, suivi d'une trempe et d'un "revenu" ultérieur , c'est-à-dire d'un réchauffage pour le processus de laminage. ^[40]

Les produits sidérurgiques économiquement importants comprennent l' acier de construction ( T , double T , également poutres en I , acier d'armature ), les rails , les fils , qui sont produits dans le processus de laminage ou, pour les petits diamètres, dans l'atelier de tréfilage. La tôle d'acier, lisse ou profilée ( tôle ondulée ), est un produit laminé aux multiples usages. Étamé sur une face, le feuillard laminé à chaud est appelé fer- blanc . En 2007, 1,5 million de tonnes ont été utilisées pour la production de canettes. Il existe de nombreux aciers aux propriétés particulières , dont les aciers inoxydables, acier à haute teneur en carbone (plaques de blindage) à des fins militaires et civiles.

Les aciers spéciaux (y compris les aciers à soupapes , les aciers à profilés ) qui - à partir de lingots de coulée continue - sont transformés en pièces moulées dans une fonderie d'acier sont traités après solidification - de la même manière que les autres fontes - avec apport de chaleur afin de détendre les pièces et améliorer la structure (recuit de détente, recuit de mise en solution). Des éléments d'alliage supplémentaires ( chrome , nickel , molybdène , cobalt ) peuvent être ajoutés à ces aciers fondus comme alliages maîtres avant la coulée. Dès 1811, Friedrich Krupp a reconnu l'influence des additifs augmentant la résistance ( acier Krupp ) et, sur cette base, a introduit la production d'acier moulé.Allemagne ( les canons des fusils sont donc en acier moulé depuis 1859).

aluminium, magnésium

D'un point de vue métallurgique, la technologie de traitement ultérieur du fer et de l'aluminium ne diffère pas trop. C'est la demande qui privilégie l'un ou l'autre. Elle n'est souvent déterminée que par la mesure dans laquelle il est possible de remplacer le fer "lourd" par des matériaux "plus légers" tels que l'aluminium, le magnésium ou le lithium. (voir aussi fer ). Une longueur d'avance pour l'aluminium promet la poursuite du développement de la mousse d'aluminium, également traitée dans la technologie sandwich - pour la construction légère et l'isolation thermique.

Contrairement à une aciérie affiliée, une aluminerie obtient sa matière première alumine à partir d'une préfabrication spatialement et économiquement distincte, une « usine d'alumine », spécialisée dans la transformation de la bauxite en alumine calcinée. L'alumine qui en est extraite est mélangée à de la cryolite dans des centaines de cellules d' électrolyse au sel fonduutilisé et chaque cellule délivre en continu de l'aluminium brut en fusion, qui est évacué régulièrement. Une partie de la production est raffinée en aluminium pur et ultra-pur. L'aluminium pur et de haute pureté est le point de départ de la production de feuilles. Une autre partie devient des alliages coulés avec des ajouts de magnésium, de silicium, de cuivre et d'autres éléments. Cependant, la majorité du métal issu de l'électrolyse est utilisée à l'état liquide sous forme d'alliage corroyé. Le traitement nécessaire à cet effet est généralement effectué par une fonderie rattachée à la fonderie primaire, à laquelle est rattachée une usine de laminage et de pressage. Dans la fonderie métallurgique, l'aluminium liquide brut est chargé dans le mélangeur et, en ajoutant des alliages mères ou des chutes, l'aluminium à coulerEnsemble de composition d'alliage et impuretés indésirables éliminées. Depuis les mélangeurs, la masse fondue est acheminée vers les fours de coulée. Avant le début du processus de coulée, la masse fondue passe généralement dans une boîte SNIF pour rincer les dernières impuretés, principalement oxydées, et dégazer à l'aide d'un gaz de formage à faible teneur en chlore -Titane ou d'un alliage aluminium-titane- bore .

Les alliages forgés finis sont coulés en billettes laminées ou en billettes. La coulée s'effectue soit dans le procédé de coulée continue verticale continue, le toron sortant du moule et refroidi à l'eau étant découpé à la scie volante selon les dimensions. Les brames de laminage sont généralement produites sous forme de pièces individuelles en coulée continue verticale discontinue. Ils atteignent des poids allant jusqu'à 40 t.

Avec les dimensions spécifiées de la table de coulée et des moules à colliers intégrés dans celle-ci, le nombre de billettes rondes coulées en même temps augmente avec leur diamètre décroissant (jusqu'à 16 torons ou plus, alors déjà appelés "piles à linge", sont possibles) . La désignation générale est « produit semi -fini », dans laquelle une distinction est faite entre le matériau laminé, l'extrusion et le pressage de tubes, ainsi que les traitements ultérieurs à froid ou à chaud tels que le forgeage et l'étirage. Le traitement thermique a lieu dans des fours spéciaux, comme base (plus à ce sujet dans la section technologie des fours ) de produits aussi divers que tôles , feuilles, profilés et fils ., pour lesquels il existe une demande en croissance rapide, car la "transition énergétique" n'est pas la seule à nécessiter l'extension des réseaux de transport. ^[41] L'utilisation accrue de tôles d'aluminium dans la construction automobile incite également des fournisseurs bien connus à augmenter leur capacité. ^[42]

Une technique de coulée développée spécialement pour les tôles et les feuilles qui réduit le nombre de passes de laminage (passes) est la coulée en bande, dans laquelle le métal liquide est versé dans un espace réglable entre deux rouleaux refroidis contrarotatifs. Les processus modernes de production de fil sont techniquement liés à la coulée en bande.

Tout ce qui a été dit sur l'aluminium en termes métallurgiques peut s'appliquer au magnésium , qui est encore plus léger et donc utilisé aussi bien dans l' aéronautique que dans la construction légère en général . Le magnésium pur, qui pendant longtemps a été principalement obtenu à partir de l'électrolyse de sels fondus de carnallite anhydre ou de chlorure de magnésium, aujourd'hui principalement en utilisant le procédé thermique Pidgeon ^[43] , peut être allié et traité comme l'aluminium en tant que matériau coulé ou corroyé. Le magnésium fondu s'oxydant très rapidement à l'air (feu de magnésium), il est chauffé sous gaz protecteur inerte et avec un ajout de béryllium de plus de dix  ppmfondu. En plus des domaines d'application déjà mentionnés, le magnésium se retrouve dans les fonderies de fonte comme agent désulfurant dans la production de fonte à graphite nodulaire . En tant qu'élément d'alliage, il conduit à des alliages d'aluminium corroyés auto-durcissants (voir duralumin ).

Depuis la Seconde Guerre mondiale, il est utilisé comme composant d' alliages aluminium-magnésium résistants à l'eau de mer auxquels du titane a été ajouté. (Hydronalium, type SS spécial eau de lac ).

Après 1950, ces alliages sont de plus en plus utilisés pour la coulée commerciale anodisable (machines pour l'industrie alimentaire, raccords) tant dans le sable que dans le procédé de coulée en moule permanent. Dans la technologie de coulée sous pression largement automatisée , on traite principalement des alliages aluminium-silicium à teneur en magnésium, mais aussi des alliages de magnésium avec de l'aluminium et du zinc comme éléments d'accompagnement (la Coccinelle VW , qui était célèbre à l'époquecontenait des pièces moulées en magnésium pesant plus de 20 kg dans sa première conception, par ex. pour le carter de boîte de vitesses). On a déjà évoqué l'utilisation du magnésium, qui se développe depuis des années pour gagner du poids, ou encore le procédé hybride de "remplissage de moules en couches" en alliages sans magnésium et riches en magnésium, qui repose sur des contraintes thermiques et mécaniques. sur certaines zones du moteur automobile, doivent être mentionnés ici.

Pour la technologie de la construction légère, en particulier dans l'industrie automobile, non seulement les pièces plates (capots, couvercles de coffre) mais aussi les pièces plus difficiles à couler (portes de voiture, cadres de fenêtre) sont de plus en plus fabriquées en utilisant le procédé de moulage sous pression. Des épaisseurs de paroi allant de 4 mm à 1,8 mm très fin peuvent être produites. ^[44]

Les assemblages de tôle d'acier avec de l'aluminium et/ou du magnésium sont également possibles sans aucun problème grâce à la technologie de moulage sous pression.

Le magnésium est toujours un composant important de tous les produits de la pyrotechnie civile et militaire.

cuivre

Selon le minerai sous-jacent, le cuivre est obtenu par pyrométallurgie ou hydrométallurgie. ^{La soi-disant matte de cuivre [45]} est extraite des minerais sulfurés dans un procédé de four à cuve, puis soufflée dans un convertisseur dit Pierce-Smith en cuivre noir ou blister avec une teneur en cuivre de 80 à 96 %. Dans le processus, le sulfure de cuivre et l'oxyde de cuivre sont convertis en cuivre avec élimination du dioxyde de soufre, tandis que le fer, le principal élément d'accompagnement, est scorifié. Pendant longtemps, la technologie des fours à cuve a été qualifiée de « méthode allemande ». La "voie anglaise" est similaire, mais réalisée dans un four à réverbère . Dans la suite du processus, le " polissage d'étanchéité " a lieu" ; Dans le passé, la fonte était brassée avec des troncs d'arbres, aujourd'hui du gaz naturel est insufflé dans la fonte. Cela produit ce que l'on appelle le "cuivre d'anode", qui est coulé dans des plaques d'anode qui sont soumises à une électrolyse de raffinage . Les plaques d'anode sont connectées en série comme cathodes dans une solution de sulfure de cuivre d'acide sulfurique, en alternance avec des feuilles d'acier inoxydable (ou, dans l'électrolyse plus ancienne, des feuilles de cuivre pur). La tension est choisie de manière à ce que le cuivre passe en solution et se dépose à nouveau sur les cathodes, tandis que les métaux de base restent en solution et que les métaux précieux (argent, or, platine, palladium, rhodium, ...) s'accumulent comme soi-disant boue d'anode au fond de la cellule électrolytiquegoutte. Les métaux précieux mentionnés sont obtenus à partir de la boue d'anode. Le cuivre électrolytique est produit lors de l' électrolyse de raffinage , indispensable à l'électrotechnique depuis le XIXe siècle en raison de sa conductivité électrique .

Les minerais oxydés et les minerais sulfurés pauvres, quant à eux, sont soumis à l' électrolyse . Pour ce faire, les minerais oxydés sont lessivés avec de l'acide sulfurique, tandis qu'un processus de lixiviation sous pression plus compliqué doit être utilisé pour les minerais sulfurés. La solution contenant du cuivre est enrichie par extraction au solvant avant électrolyse. Le produit est très pur, avec une teneur en cuivre de 99,90%, mais contient de l'hydrogène (principe de l'électrolyse : l'hydrogène et les métaux suivent le flux ).

Le cuivre fondu, finement affiné au four ou par électrolyse, est coulé en blocs (lingots) de cuivre pur ou en formes ( coulée continue ). Est allié au préalable, puis pour apporter certaines propriétés, en particulier des alliages corroyés.

Comme pour le fer et l'aluminium, le traitement ultérieur du cuivre raffiné est adapté en termes de qualité et de quantité aux exigences du marché, pour lequel le cuivre est à la base d'un grand nombre d'alliages techniquement importants. Certaines sont connues depuis l' Antiquité (voir section 1). Le cuivre allié n'est pas seulement le matériau de départ pour la coulée de formats traités horizontalement ou verticalement. A la fois faiblement allié ^[46] et chrome-cuivre avec 0,4 à 1,2 % de chrome, il est également utilisé pour la fonderie de moules techniquement importants (chrome-cuivre pour les moules de coulée continue et autres pièces coulées fortement sollicitées thermiquement), ainsi que les bronzes avec 12% étain normalisé selon DIN EN 1982 .

Le bronze de cloche avec une composition de 80% de cuivre et de 20% d'étain est l'un des alliages de cuivre les plus connus. Depuis que les premières cloches d'églises ont été coulées aux VIe et VIIIe siècles, elles ont été fondues avec peu de changement en utilisant des techniques traditionnelles (description très réaliste dans " Le Chant de la cloche " de Friedrich Schiller ). La composition de ce bronze - constatée empiriquement à l'époque - est proche de l'optimum de résistance à la déchirure avec une teneur en étain de 18 %.

Une technique de transformation des produits semi-finis utilisée pour le cuivre, le laiton et l'aluminium depuis le XXe siècle et désormais également utilisée pour l'acier est la production de fils selon le procédé Properzi et le procédé de roue de coulée qui en découle .

Les alliages de cuivre qui sont devenus économiquement importants au XIXe siècle comprenaient le bronze à canon , un alliage cuivre-étain-zinc-plomb (qui est plus proche du laiton que du bronze) et un certain nombre de bronzes spéciaux, tels que le bronze d'aluminium . Avec 10% d'aluminium, c'est un matériau précieux pour couler de grandes hélices de navires (chacune pesant 30 t et plus) car il est résistant à la cavitation, mais difficile à fondre et à couler en raison de la tendance de l'aluminium contenu à s'oxyder.

Depuis le début de l'ère industrielle, les alliages cuivre-zinc collectivement appelés laiton ont été tout aussi importants sur le plan métallurgique que les nombreux alliages de bronze utiles. De nombreux laitons ne sont souvent pas reconnus comme tels en raison de la couleur jaune caractéristique de la plupart des alliages cuivre-zinc. L' exemple ici est le bronze à canon ou le laiton rouge (italien : "ottone rosso") .

Avec son point de fusion inférieur à 1000 °C, le laiton peut être utilisé de différentes manières. Avec 63% de cuivre et le reste de zinc, il est utilisé notamment pour la fonderie (raccords, ferrures). Avec 58% de cuivre, maximum 3% de plomb, reste de zinc, il devient des produits semi-finis (tôles, profilés). Une réduction de la teneur en zinc à 36 à 28 % favorise le traitement par emboutissage en douilles ou douilles de projectiles de tous calibres, c'est pourquoi ces alliages sont appelés cartouche ou laiton de cartouche . ^[47]

La demande de laiton n'est satisfaite que dans des cas particuliers avec des alliages primaires (voir sous métallurgie du recyclage ), il s'agit principalement de ferrailles de laiton (ferraille) traitées dans une usine de laiton ( laitonnerie ) auxquelles sont ajoutés des déchets de production frais issus de la transformation non coupante et coupante est ajouté. La fusion s'effectue principalement dans des fours à induction à canaux.

Les alliages coulés cuivre-nickel contenant jusqu'à 30 % de nickel sont très résistants à l'eau de mer ( construction navale ). Avec un ajout de zinc jusqu'à 25% dans les alliages multicomposants de cuivre avec du nickel, du plomb et de l'étain, le laiton devient du cuivre blanc ou de l' argent allemand (CuNiZn). Ils sont largement connus comme alliages de coutellerie, notamment l'alpaga et l'argentan (voir Packfong ).

Le constantan et la nickeline , un alliage cuivre-nickel avec du manganèse ajouté, ^[39] en tant qu'alliages conducteurs de chaleur sont des matières premières résistantes à la corrosion pour les résistances chauffantes .

zinc

En tant que "métal industriel", l'importance du zinc est souvent sous-estimée. La production mondiale en 2014 était d'au moins 13,5 millions de tonnes. Si les quantités de production secondaire de zinc, par ex. provenant des processus de recyclage, également de la dézincification du fer et des poussières de filtre, le montant total est supérieur à 17 millions de tonnes (chiffres voir Erzmetall , 3/2016).

Le zinc est extrait sous forme de minerai oxydé ( spath de zinc , calamine ) ou sulfuré ( blende de zinc ) associé au plomb. Le carbonate de calamine est brûlé, le soufre contenu dans la blende de zinc est torréfié et utilisé pour la production d'acide sulfurique . L'oxyde de zinc obtenu dans les deux sens est soit réduit de manière sèche avec du carbone dans des cornues réfractaires (également appelées moufles) ou à 1100-1300 ° C dans le processus de distillationZinc brut obtenu. Lors de l'utilisation du procédé par voie humide, l'oxyde de zinc est converti en sulfate de zinc dans une première étape avec l'ajout d'acide sulfurique. Dans le processus d'électrolyse suivant, le zinc électrolytique est déjà déposé sur les cathodes sous forme de zinc fin pur à 99,99 %. En termes de qualité, une distinction est faite entre le zinc brut, le zinc primaire standardisé et le zinc fin standardisé. ^[48]

Le zinc est utilisé dans de nombreux domaines. Il détermine le caractère d'alliage du laiton, est un compagnon d'alliage du bronze à canon et de nombreux alliages d'aluminium et de magnésium.

La galvanisation de pièces en fer et en acier, par ex. B. bandes et profils. Dans le cas des bandes, le plus souvent dans la méthode continue selon Sendzimir . La galvanisation s'effectue en trempant et en guidant les pièces individuelles à galvaniser - dans ce cas au moyen d'un cintre - ou les bandes laminées à travers un bain de zinc en forme d'auge, ce qui forme une double couche protectrice. Un revêtement de zinc pur est placé sur un composé fer-zinc principalement formé. Tant que le revêtement n'a pas d'interfaces ouvertes, les deux ensemble offrent une protection durable contre la corrosion causée par l'humidité atmosphérique, c'est-à-dire la rouille ou la rouille à travers.

Les alliages de zinc fins avec une teneur en aluminium de 4 % pour la plupart sont traités à des fins très diverses, en particulier dans le moulage sous pression, où la « technologie de moulage économe en ressources » remplace de plus en plus les pièces précédemment moulées en aluminium. ^[49] La production mondiale était de 2 millions de t en 2014, dont l'Allemagne représentait 70 000 t soit 4 %. ^[50]

Le zinc fin est également transformé en produits semi-finis.

Le blanc de zinc , à l'origine un sous-produit indésirable dans la fabrication et la transformation des alliages de laiton, est aujourd'hui obtenu à partir de zinc brut selon divers procédés, soit plus de 70 % de la consommation estimée à > 250 000 t/a dans le recyclage du zinc contenant des produits. Il n'est pas seulement utilisé traditionnellement dans les pigments et les produits céramiques, mais aussi dans le caoutchouc, le verre, les produits pharmaceutiques et l'électronique, à condition qu'il ne soit pas recyclé dans le cycle de production du zinc fin. ^[51]

La résistance à la corrosion des revêtements de zinc sur le fer et donc sa protection contre la rouille provoque une demande constante et élevée des installations de galvanisation. Une distinction est faite entre la galvanisation électrolytique (dont la durabilité est moindre) et la galvanisation à chaud , dans laquelle les pièces à galvaniser sont passées dans un bain d'immersion de zinc fin fondu.

nickel

Le nickel a créé sa propre industrie (par exemple la société russe Norilsk Nikel ). Indépendamment de son utilisation historique, qui a fait ses preuves en Chine avant le début du siècle, il n'a repris de l'importance qu'au XIXe siècle.

Les graviers, c'est -à-dire les minerais sulfurés, qui sont dans un premier temps grillés et fondus dans un four à réverbère ("pierre brute") sont principalement utilisés pour extraire le nickel. Il est débarrassé du cuivre et du fer en "pierre fine" et celle-ci est soit raffinée électrolytiquement (nickel pur) soit selon le procédé Mond ( nickel carbonyle ) en nickel pur.

Le nickel est utilisé pour les alliages de fonderie à base de nickel de haute qualité , mais principalement comme élément d'alliage qui détermine les propriétés (par exemple pour les aciers au chrome-nickel) et comme composant des bronzes (il partage sa position de compagnon d'alliage avec l'étain).

Le nickel se trouve également dans les laitons et les alliages d'aluminium à haute résistance. En tant que revêtement pour les pièces moulées, il assure la protection contre la corrosion (nickelage) et, enfin et surtout, il détermine la "couleur argentée" des pièces de monnaie , des couverts et des appareils électroménagers avec une part d'environ 25 % . Le nickel n'est pas toxique, mais ses aérosols peuvent être dangereux. Un contact constant avec la peau, comme avec des montures de lunettes ou des bijoux (tous deux fabriqués à l'aide du procédé de moulage sous pression), peut entraîner un eczéma au nickel ( gale au nickel ).

Conduire

Avec un point de fusion de seulement 327 °C, le plomb est facile à traiter et peut facilement être produit sous forme de métal à partir de galène (PbS) par oxydation et réduction ultérieure . Il est transformé en plomb pur principalement sous forme de matériau souple et souple enroulé en tôle (gainage en plomb des câbles, étanchéité des toitures). En tant que tuyau en plomb, avec un alliage d' antimoine durcissant , il n'est autorisé que pour les canalisations d'égouts. Il est largement utilisé comme plomb de batterie pour les batteries de démarrage , comme grenaille de plomb , comme alliage de plomb moulé sous pression et pour les roulements au plomb-bronze . Le plomb a été extrêmement important pendant des décennies en tant que protection contre les rayonnements gamma . En négocation avecmatières radioactives , une couverture en plomb ( tablier plombé de radiologue ) est indispensable.

Dans les alliages de laiton corroyés , le plomb (jusqu'à 3 %) offre de bonnes propriétés d'usinage . En tant que compagnon d'alliage dans les alliages de cuivre, le plomb est souhaitable, bien qu'en raison de sa densité, il ait tendance à se lessiver .

Les déchets de plomb ( accumulateurs ) sont traités dans des usines spécialisées, en partie parce que, outre les résidus problématiques d'acide sulfurique dans les batteries, les vapeurs de plomb qui se produisent au-dessus du point de fusion (pression de vapeur) sont très toxiques (voir métallurgie du recyclage ).

Métaux industriels

lithium

Le lithium métal léger a une densité de seulement 0,534 g cm ^-3 . ^[52] Il est classé 27e dans la liste des fréquences des éléments. La réserve mondiale estimée est de 2,2 millions de t. ^[53] Le lithium peut être obtenu à partir de minerais de lithium par électrolyse de sels fondus (y compris l' amblygonite avec une teneur en oxyde de lithium allant jusqu'à 9 %, qui est traitée comme un concentré de minerai). Le spodumène est utilisé notamment pour la production de carbonate de lithium , les autres minerais exploitables sont la pétalite et la lépidolite . Le lithium est également obtenu en évaporant de l'eau très salée (Mer Morte ). L'extraction de l'eau de mer (teneur 0,17 ppm Li) n'a pas été considérée comme économique jusqu'à présent. ^[54]

Au début du 21e siècle, il n'a pas encore été décidé si le lithium métallique, après sa présentation au moyen d'un procédé conduisant au carbonate de lithium, est de préférence utilisé comme composant pour la production d'alliages particulièrement légers et résistants à la corrosion à base d'aluminium ou magnésium, ou un alliage des deux, devient même lui-même le métal de base des alliages super-légers, ou dans les accumulateurs à hautes performances (accumulateur lithium-ion) est utilisé. Sur la base de l'expérience en tant que batterie pour téléphones mobiles, ils sont considérés comme la solution la plus proche possible pour les véhicules routiers électriques. D'après ce que l'on sait des gisements développés et à développer dans le monde, y compris en Europe (Alpes Noriques), la forte augmentation de la demande qui en résulte peut être satisfaite. En revanche, il est moins favorable que les efforts de promotion de l'électromobilité s'accompagnent d'une demande accrue de cobalt , dont l'extraction régionalement limitée reste sujette à des goulots d'étranglement d'approvisionnement. ^[55] Dans la technologie nucléaire, l'utilisation du lithium a été considérée comme indispensable pour le développement d'un réacteur à fusion depuis sa contribution au développement de la "bombe à hydrogène".

Les nombreuses autres utilisations du lithium ou de ses composés comprennent l'ajout de jusqu'à 5 % de fluorure de lithium dans l'électrolyse de l'aluminium, l'utilisation de lithium-cuivre comme agent désoxydant pour les métaux lourds ( traitement par fusion ), l'ajout de chlorure de lithium et de fluorure de lithium. aux auxiliaires de soudage et de brasage Métaux légers, également sous forme de ses stéarates dans les lubrifiants et sous forme de citrates , carbonates et sulfates en pharmacologie.

Au regard de la diversité des utilisations du lithium et de ses composés d'une part et de sa disponibilité limitée d'autre part, le recyclage, notamment à partir des piles et accumulateurs, devient de plus en plus important.

béryllium

Le béryllium (densité 1,85 g cm ⁻³ ) fait partie des métaux légers. Il est principalement obtenu à partir de béryl , un silicate d'aluminium et de béryllium. Bien que classé comme toxique (hépatotoxique, bérylliose ), il a un large éventail d'utilisations. ^[56] Dans le cas du magnésium coulé, un ajout de seulement 0,001 % à l'alliage ou au sable de moulage réduit le risque d'oxydation ; comme le cuivre au béryllium à 5 % de béryllium, il est utilisé pour désoxyder le cuivre très conducteur. Les outils anti-étincelles peuvent être fabriqués à partir d'un alliage coulé cuivre-béryllium avec un maximum de 3% de béryllium et 0,5% de cobalt, une propriété importante dans l'extraction du charbon.

Selon les recherches actuelles, le béryllium est considéré comme ayant un grand potentiel pour la fusion nucléaire dans les réacteurs à fusion, car il peut produire le tritium combustible et convient également au revêtement de la cuve à plasma, qui est exposée à une température de 100 millions de degrés. ^[57]

étain

L'étain (densité 7,29 g cm ⁻³ ), du latin "Stannum", est obtenu à partir de la réduction de minerais oxydés fondus (tinstone, cassitérite). Jusqu'à l'invention de la porcelaine, les récipients à manger et à boire (« vaisselle en étain ») étaient en étain. Un développement récent est le " Britanniametall ", un alliage Sn90Sb8Cu qui est transformé en objets décoratifs (assiettes, trophées). Un domaine particulier est celui des figurines en étain constituées d'un alliage eutectique solidifiant Sn63Pb37, dont la production se transmet depuis des siècles ( fonderie d'étain ). Le terme papier d'aluminiumpour la feuille d'étain finement laminée remonte directement au latin "stannum" pour l'étain et est familièrement appliqué aux feuilles métalliques en soi. Leurs utilisations établies de longue date incluent les bouchons de bouteilles et les guirlandes qui décorent les sapins de Noël .

Aujourd'hui, l'étain est principalement traité dans le processus de coulée sous pression, les alliages utilisés pour cela sont similaires à ceux des métaux blancs à base d'étain. Selon la norme DIN 1703, il s'agit d'alliages normalisés avec environ 80 % d'étain et additions d'antimoine, de cuivre et de plomb ; une désignation obsolète est "métal blanc", aujourd'hui les "métaux contenant de l'étain" ont pris leur place. L'étain est l'élément d'alliage éponyme de tous les bronzes à l'étain et est également un composant du bronze à canon qui est nécessaire pour les propriétés d'alliage requises . Allié au plomb et à l'antimoine durcissant , on le retrouvait comme « type plomb » dans les métaux d'écriture devenus historiques entre-temps .

La tôle de fer , déroulée à des fractions de millimètres et étamée sur une face, est appelée fer- blanc . Les principaux domaines d'application sont les boîtes de conserves permanentes. Un producteur allemand opérant sur le toit du monde annonce une production annuelle de 1,5 million de t pour 2007/2008. ^[58]

L'étain est également le composant principal de toutes les soudures tendres avec un point de fusion < 450 °C.

titane

En raison de sa densité relativement faible de 4,5 g cm ^-3 et donc seulement la moitié du poids de l'acier, mais avec les mêmes bonnes valeurs de résistance, il est également amagnétique, étanche à l'eau de mer et résistant à la corrosion, et a été utilisé dans le premier moitié du XXe siècle, notamment dans le domaine militaire De plus en plus utilisé dans ce secteur : comme additif dans les alliages pour les aciers spéciaux, comme additif stabilisateur de structure pour les types de fonte, comme additif important pour l'aluminium à haute résistance et résistant à l'eau de mer alliages dans la construction navale.

Vers 1940, le développement des alliages de titane, condition sine qua non pour la construction de moteurs à réaction pour l'industrie aérospatiale, commence. Selon la presse spécialisée, les matériaux en aluminiure de titane additionnés de niobium, de bore et de molybdène sont particulièrement adaptés aux températures de fonctionnement des turbines d'avions. ^[59]

En technologie médicale, le titane est utilisé pour les articulations artificielles ( endoprothèses , implants ).

Dans le processus de moulage de précision ( processus à cire perdue ), non seulement les pièces de précision les plus petites sont fabriquées à partir d'alliages de titane. Un procédé breveté ^[60] permet également la fabrication de pièces plus grandes, comme l'exige le sport automobile. La production de modèles par prototypage rapide dans la technologie de frittage laser est rapide et permet également des modifications à court terme. ^[61]

Les alliages mères AlTi, AlTiC et AlTiB sont utilisés pour influencer la microstructure (affinement du grain) des alliages d'aluminium corroyés et coulés.

De nouveaux gisements de titane sont en cours de développement, la demande devant augmenter à plus de 100 000 tonnes par an, le titane étant associé au cobalt et au nickel. ^[62]

cobalt

Le cobalt , un métal argenté (densité 8,9 g cm ^-3 ), est connu depuis le XVe siècle. L'exploitation ciblée des minerais de cobalt a commencé lorsque, vers la fin du XVIe siècle, quelque chose a été accidentellement redécouvert, ce qui était déjà connu des anciens Égyptiens : que le cobalt colore le verre coule de bleu. Pour l'industrie sidérurgique, le cobalt est un additif aux aciers de haute qualité. Le cobalt gagne en importance en raison de sa pertinence en tant que matériau d'électrode dans la production de batteries lithium-ion ( accumulateurs ). La production mondiale en 2007 est estimée à 60 000 t, dont les deux tiers proviennent du Congo ( Katanga ) et de la Zambie . Les nodules de manganèse en mer profonde offrent une réserve très importante avec une teneur en cobalt de l'ordre de 1 %.

métaux réfractaires

molybdène

En terme de consommation volumique, cet élément se place en tête des dits « métaux réfractaires ». Ce groupe comprend également le tungstène, le vanadium, le niobium et le tantale. La désignation est due au point de fusion élevé de ces éléments, une raison pour laquelle ils ont pu être produits dans la pureté nécessaire pour la première fois vers le milieu du XXe siècle en utilisant des techniques de fusion modernes, telles que le processus de fusion sous vide, une condition préalable pour les fins spécifiques qui leur sont destinées au-delà des utilisations d'affinage de l'acier.

Plus de 50 % de la production mondiale de près de 200 000 t p. un. (2008) sur le molybdène (densité 10,2 g cm ⁻³ ) sont utilisés avec des taux de consommation croissants comme raffineur d'acier et pour la fonte. L'industrie électronique en a besoin pour les catalyseurs, et les fabricants de pigments l'utilisent également. Il est largement obtenu à partir de lustre de sulfure de molybdène. ^[63]

Le vanadium, le tungstène, le tantale, le niobium sont obtenus à partir de minerais oxydés tels que la vanadinite, la wolframite, la tantalite, la niobite (appelée aussi columbite comme minerai mixte avec la tantalite d'après les principales localités) pour une demande sans cesse croissante en microélectronique. 90% de la demande mondiale de niobium ^[64] provient du Brésil. ^[65]

Un sous-produit de l'extraction du molybdène est le rhénium , un métal précieux rare (densité 21,04 g cm ^-3 ). ^[66]

tungstène

Le métal réfractaire tungstène (densité 19,3 g cm ^-3 ) est issu de l'extraction de minerais de scheelite et de wolframite . C'est un élément d'alliage pour les aciers à outils, comme pour les forets hélicoïdaux. Lorsque le tungstène, avec son point de fusion extrêmement élevé de 3387 ° C, a été transformé - par métallurgie des poudres - en fils fins, il a pu remplacer l'osmium ou le tantale comme matériau pour les filaments. Cela a rendu les ampoules classiques relativement durables et bon marché à l'achat. ^[67]

Les lampes halogènes et les tubes fluorescents et les lampes fluorescentes compactes ( lampes à économie d' énergie ) plus efficaces et plus durables ont toujours des filaments de tungstène - ces derniers n'ayant besoin que du filament pour préchauffer avant de démarrer. Seules les diodes électroluminescentes s'en passent. Dans les tubes à rayons X , le tungstène est utilisé pour chauffer la cathode (filament) mais principalement comme matériau d'anode.

Le carbure de tungstène composé , chimiquement WC, est l'un des matériaux les plus durs avec une dureté Mohs de 9,5 et est donc utilisé comme revêtement pour les outils de coupe ou directement comme matériau de coupe dans les métaux durs . Sous des charges spéciales (dans les centrales électriques), le tungstène devient cassant. Des recherches prometteuses sur l'amplification par des fibres de tungstène intégrées sont en cours. ^[68]

sélénium

Le sélénium , nommé d'après le mot grec "Selene" pour la lune, étroitement lié au tellure ("terre"), appartient au VI. Groupe principal du tableau périodique des éléments. La production mondiale de 2000 t en 2007 - principalement issue des boues anodiques de l'électrolyse du cuivre - est utilisée, entre autres, pour la production de verre coloré, comme semi-conducteur en xérographie, comme composant de lubrifiants et de produits pharmaceutiques.

Argent

En 2007, 30 % de l'argent était produit à partir de mines d'argent, un tiers de la demande est un sous-produit de l'extraction du plomb et du zinc, 27 % du raffinage du cuivre et 10 % supplémentaires de l'extraction de l'or.

Après une démonétisation quasi complète , son usage industriel prédomine, en raison de sa conductivité thermique et électrique, qui surpasse celle de tous les autres métaux et est signalée à 55 % de la demande totale en 2007. Avec une densité de 10,5 g cm ^-3et un point de fusion de 960 °C, l'argent peut être utilisé de plusieurs façons. Après avoir découvert son effet « bactéricide », comme le laiton, au XIXe siècle, l'argent n'a pas seulement été transformé en objets du quotidien ; le revêtement argenté des poignées, poignées et autres pièces métalliques fréquemment touchées dans l'espace public devient consommateur d'argent. Pour la même raison, il est utilisé dans les instruments chirurgicaux et dans les équipements agro-alimentaires. On trouve également des consommateurs d'argent dans l'électronique et l'électrotechnique (fil d'argent). Les batteries argent-zinc sont en développement, la densité énergétique serait supérieure de 40% à celle des batteries lithium-ion (voir aussi "Recyclage").

Selon la presse économique et spécialisée, la joaillerie et la coutellerie représentent encore 25 % de la consommation d'argent. Les bijoux et l'argenterie sont traditionnellement fabriqués en partie à la main (orfèvrerie) et en partie industriellement (fonderies spécialisées dans l'argenterie).

L'utilisation dans la technologie photographique est tombée à 15 %. 5% de l'approvisionnement en argent est frappé en pièces et médailles commémoratives. ^[69]

Jusqu'à 0,25% d'argent est un composant d'alliage d'alliages de cuivre forgé appelé "bronze d'argent". Les alliages de brasage à l'argent à base de cuivre ou de manganèse peuvent contenir jusqu'à 87 % d'argent. Des alliages d'aluminium à haute résistance sont également produits avec l'ajout d'argent.

L'argent a longtemps joué un rôle important dans l'histoire de la monnaie (voir monnaie d'argent ). Les détenteurs du régime monétaire , aujourd'hui exclusivement les États et leurs banques nationales, ne frappent des pièces d'argent que lors d'occasions spéciales et profitent volontiers de la hausse des prix de l'argent pour réduire la teneur en argent des pièces.

uranium

L'uranium est un métal lourd toxique, radioactif (rayonnant)de très haute densité de 19,1 g cm ^-3 , qui appartient au groupe des actinides . Découverte par Martin Klaproth vers la fin du 18e siècleet appelée pechblende , elle est exploitée depuis. Les gisements allemands de minerai d'uranium ont été largement exploités jusqu'en 1990 (Schlema-Alberoda).

En 1898, AH Becquerel a observé le rayonnement de la pechblende, mais sans reconnaître son effet nocif sur les tissus humains. Pierre et Marie Curie ont isolé le polonium et le radium , éléments fortement rayonnants , qu'il contenait . Ce ne sont pas les faibles proportions de ces deux éléments dans l'uranium qui en font un émetteur alpha radioactif , mais la teneur en isotopes 234, 235 et 238.

Tous les éléments radioactifs, en particulier les éléments transuraniens découverts après 1945, tels que le fermium, le berkelium, l'einsteinium, avec des numéros atomiques à partir de 93, sont plus ou moins instables. Certains actinides se désintègrent après quelques secondes, d'autres seulement après des millions d'années, la référence étant la demi -vie dite . 4,5 milliards d'années sont données pour l'uranium 238, 704 millions d'années pour l'isotope 235 et « seulement » 24 000 ans pour le plutonium « de qualité militaire ». L' étape finale de cette désintégration atomique , qui permet également de déterminer les éléments, est toujours le plomb.

La production mondiale annuelle d'uranium pour 2007 est donnée à 40 000 t, la consommation à 60 000 t. Le vide sera comblé par la liquidation des stocks thésaurisés pour des raisons militaires. ^[70] Les vues sur l'offre mondiale de minerai d'uranium sont contestées, 10% de l'offre se trouverait en Australie occidentale mais n'a pas encore été développée. ^[71] Grâce à la technologie du réacteur surgénérateur , les réserves mondiales pourraient être utilisées de manière plus durable.

Le traitement ultérieur du minerai d'uranium extrait est basé sur des principes chimico-métallurgiques de lixiviation , de précipitation et de filtration avec le produit intermédiaire yellowcake . L'uranium métallique obtenu est encore radioactif et ne peut être utilisé que dans une mesure limitée sans autre traitement. Le radium isolé (également les isotopes) était autrefois utilisé en médecine radiologique.

Appauvri (c'est-à-dire sous sa forme non fissile ), l'uranium a des usages très différents. En raison de sa dureté, il est utilisé dans l' industrie de l'armement pour les plaques de blindage et les munitions perforantes. On le trouve également comme matériau de radioprotection, comme additif à l'acier et dans l'industrie aérospatiale.

En revanche, l'uranium est dit enrichi si la proportion de l'isotope 235 a été portée de 0,711 % naturel à au moins 3,5 % dans un procédé complexe (technologie centrifugeuse). Cela en fait le matériau de départ pour la production d' énergie nucléaire dans les centrales nucléaires . Le plutonium y est produit comme sous-produit, il peut être à nouveau transformé en éléments combustibles ou utilisé pour fabriquer des engins explosifs nucléaires .

métaux ultra-purs

Une série de métaux qui sont utilisés dans la pureté la plus élevée de > 99,9999 % et en couches extrêmement minces comme semi- conducteurs composés dans l'électronique et la production d'énergie (par exemple pour les cellules solaires ). Ils sont constitués de composés d'aluminium, de gallium et d'indium (3e groupe principal) avec de l'azote, du phosphore, de l'arsenic et de l'antimoine (5e groupe principal du tableau périodique). ^[72] Le germanium, dont la Chine fournit 75 %, est nécessaire pour les câbles à fibres optiques. ^[73]

technologie métaux

Ce terme est de plus en plus utilisé pour des éléments qui sont utilisés dans le domaine dit de la "haute technologie" (high-tech), dans la mesure où a priori les "métaux de terres rares" englobant. Cependant, il est également utilisé pour d'autres classifications, telles que "métaux précieux", "métaux spéciaux" et même "métaux industriels" et "métaux utilisés dans l'industrie", dans la mesure où les éléments à y affecter sont utilisés dans le domaine de la haute technologie. secteur. ^[74]

métaux précieux

L'extraction de l'or depuis l'an 600 av. Il a été utilisé pour la première fois comme moyen de paiement frappé ( statère d'or ) en 1300 avant JC et a été mentionné pour la première fois dans l'histoire pour les mines lucratives de la mythique reine de Saba . En Allemagne, elle a commencé à trouver de l'or fluvial (Rheingold). Selon un récit contemporain du XIIe siècle, il a été lavé de la rivière selon la technique de l' orpaillage qui est encore utilisée aujourd'hui.

Comme le cuivre, l'argent est l'un des plus anciens métaux utilisés par l'homme. À partir de l'argent brut, il a été monétisé et l'argent est devenu un moyen de paiement. Les statères en argent existent depuis 600 av. Connue de Macédoine , la Chine a érigé le tael en argent coulé au rang d'étendard.

Au 14ème siècle, l'extraction et la fusion du minerai d'argent dans le Muldenhütten dans les Monts Métallifères saxons et l'exploitation industrielle de l'argent dans le Tyrol autrichien avec le centre à Schwaz étaient économiquement importantes pour l'Europe, où 30 tonnes d'argent étaient extraites annuellement aux XVe et XVIe siècles. Ces emplacements étaient favorisés par un approvisionnement abondant en bois comme combustible et en eau pour faire fonctionner les soufflets. L'exploitation minière de l'argent en Europe n'a perdu de son importance que lorsque d'innombrables cargaisons d'or et d'argent ont fait leur chemin vers l'Europe au XVIe siècle après que les cultures d'Amérique centrale aient été maîtrisées. De 1494 à 1850 seulement, 4700 tonnes d'or seraient venues des possessions espagnoles. Les quantités d'argent importées étaient si importantes qu'elles permettaient la monétisation. Les monnaies souveraines ont frappé des thalers d'argent (y compris le thaler de Marie-Thérèse ) comme monnaie d'argent. L'émission de papier-monnaie pour faciliter le traitement de plus grandes quantités d'argent n'a été possible que parce qu'il était possible de l'échanger contre de l'or ( monnaie d'or ) ou de l'argent à tout moment. Surtout, l' adossement d'une monnaie à l'or garantissait la solidité particulière d'un État. Pendant ce temps, par conséquent, les pièces nationales d'État ont également été créées en tant que sociétés industrielles.

Même pendant la Première Guerre mondiale et dans les années qui suivirent, les grandes économies, surendettées du fait de la guerre, durent renoncer à l'étalon-or de leur monnaie, c'est-à-dire à la garantie que le papier-monnaie pouvait être échangé contre de l'or à à tout moment - l'un après l'autre. Après la Seconde Guerre mondiale, seuls les États-Unis se sont à nouveau engagés à échanger à tout moment des dollars papier contre de l'or, mais ont dû renoncer à nouveau à cette garantie en 1971. A l' exception de pièces spéciales comme le Krugerrand , les pièces d'or ne circulent plus . Dans certains pays (dont la Suisse) il y avait encore des pièces d'argenten circulation; mais ceux-ci ont été confisqués bien avant la fin du XXe siècle. Le papier-monnaie et les pièces de monnaie en nickel ou en cuivre ont pris la place de l'or et de l'argent, selon l'axiome de l'économie ( loi de Gresham ) : « La mauvaise monnaie chasse la bonne monnaie en circulation ».

D'autre part, les besoins de thésaurisation des gouvernements et des investisseurs privés sont non seulement restés, mais ont en fait augmenté. Il y a aussi une demande croissante de métaux précieuxpour des productions industrielles en partie entièrement nouvelles. Tous deux assurent l'exploitation des mines d'or et le traitement de la fonderie. Pour 2007, une production mondiale d'or d'environ 2500 t est supposée. Les deux tiers sont transformés en bijoux, qui sont fabriqués selon les méthodes de production de produits semi-finis classiques (coulée de lingots et laminage). Seuls dix pour cent sont destinés à des frappes spéciales de pièces de monnaie, pour lesquelles les flans sont d'abord découpés dans des feuilles d'or laminées à l'épaisseur appropriée, puis gaufrés avec des poinçons et des matrices sous haute pression. Quelques centaines de tonnes sont destinées à l'industrie électronique, au revêtement du verre et à la technologie dentaire.

A titre de comparaison, les statistiques de 1999 mentionnent une production mondiale d'argent de 17 300 t. L'industrie électronique traite des quantités croissantes. ^[75]

^{Parmi les métaux précieux [76]} qui sont de plus en plus utilisés métallurgiquement dans les communications électroniques ("téléphone portable", PC) au 21e siècle , il n'y a pas que le platine , connu depuis le 19e siècle et plus valorisé que l'or comme élément décoratif. métal en cours de développement technique en raison de ses propriétés de catalyseur sont valorisés, mais avec lui l'ensemble du "groupe des métaux du platine", qui comprend également l'osmium , qui est devenu important pour les filaments d'ampoules , ainsi que le rhodium, le ruthénium et l' iridium . Selon des rapports plus récents dans la presse économique (y compris le Frankfurter Allgemeine Zeitung ), il existe d'abondants gisements pour tous les métaux de platine dans le Yenisei sibérien-Zone dans laquelle, pour des raisons tectoniques - selon les rapports - presque toutes les matières premières orientées vers l'avenir (également le gaz naturel et le pétrole) peuvent être trouvées "regroupées", pour ainsi dire. En 2007, les mêmes sources ont déclaré que c'était le cas pour la région polaire nord pour la première fois. A 4000 m de profondeur, le problème d'exploitation n'est pas moindre que celui des nodules sous-marins de manganèse connus de longue date.

Cependant, depuis 2007, il y a un déficit de production de platine, qui est attribué à une nouvelle augmentation de la demande dans les secteurs de la joaillerie et des catalyseurs. ^[77] Le rhodium , qui appartient au groupe des métaux du platine et est également utilisé pour les catalyseurs, est donc de plus en plus demandé. ^[78] Le palladium apparenté, qui est un sous-produit des mines de nickel russes et qui est peu valorisé en tant que métal pour les bijoux et les pièces de monnaie, suscite un intérêt croissant en remplacement du platine, mais convient parfaitement aux catalyseurs. ^[79]

Les mines d'or sont désormais considérées comme dignes d'être exploitées, même si elles ne contiennent que quelques grammes d'or par tonne de matière extraite. L'Afrique du Sud atteint occasionnellement jusqu'à 20 g d'or/tonne dans l'exploitation minière à ciel ouvert (profondeur du niveau 900 à 4000 m). Un processus de traitement courant et nocif pour l'environnement est toujours la lixiviation au cyanure du minerai aurifère. En 2007, il est toujours exploité dans le quartier "Red Mountain" ( Roșia Montană ), qui se trouve au nord de la ville roumaine / transylvaine d ' Alba Iulia et était déjà utilisé par les Romains, quel que soit le danger environnemental qu'il pose . Au cours des 20 prochaines années, au moins un million d' onces doivent être gagnées chaque année (à partir de 2007). ^[80]

Un gisement contenant environ 550 t doit être nouvellement développé dans les Andes chiliennes (Pascua Lama). ^[81]

Les minerais d'argent, s'ils contiennent plus de 50% d'argent, sont soumis à un processus technique humide d' amalgamation après traitement, mais sont également traités par électrolyse - à cet égard comparable au cuivre, qui est apparenté à bien des égards. Pour les minerais plus pauvres, où l'argent est souvent un sous-produit, les méthodes habituelles de torréfaction , de lixiviation , de chloration et de séparation sont utilisées.travaillé. Les processus classiques de séparation de l'argent de son compagnon en plomb sont le "parkesing" et le "pattinsoning", la "mousse riche" résultante est suivie d'un martelage. Avec une production mondiale inférieure à 20 000 t par an, l'argent et l'or ont également une part significative en pourcentage dans le raffinage du cuivre ( voir ici ).

Les raffineurs sont polyvalents lorsqu'il s'agit de recycler des métaux précieux. En fonction des besoins du marché, ils séparent les substances contenant des métaux précieux, solides ou liquides, en leurs composants individuels. Les revêtements d'or électrodéposés à partir de métaux précieux, tels qu'ils sont nécessaires pour la mise à niveau d'objets décoratifs, mais beaucoup plus fréquemment pour les contacts d'appareils électroniques, conduisent à des boues de métaux précieux qui valent la peine d'être traitées. La récupération du platine et la séparation de l'or de l'argent qui l'accompagne sont économiquement importantes. Les métaux purs obtenus lors du processus de séparation sont soit transformés par les entreprises elles-mêmes en produits intermédiaires et finaux, des chaînes de bijoux à la soudure en or, soit vendus à des consommateurs spéciaux. Les banques achètent des lingots d'or fin (24 carats) et les offrir comme réserve de valeur. Les barres d'alliage et les produits semi-finis (chaîne, fil, ruban, feuille) sont requis par l'industrie de la bijouterie, généralement en or 14 carats avec une teneur en or de 585 ‰.

Une entreprise allemande bien connue dans le secteur des métaux précieux fait état d'une forte augmentation des "ventes de produits" de 4,1 milliards d'euros pour 2010 et d'un chiffre d'affaires des métaux précieux déterminé séparément de 9,3 milliards d'euros. ^[82]

Dans tous les cas, la valeur obtenue grâce au recyclage des différents métaux précieux supporte le coût de la valorisation matière.

L'alchimie, une parenthèse

L'alchimie , également alchimie, ou (parce que cela vient de l'arabe) alchimie, a commencé vers 200 après JC dans les pays de langue grecque pour devenir le début d'une étude sérieuse de la nature des substances chimiques. Étant donné que d'importantes techniques métallurgiques étaient déjà bien développées à cette époque, l'alchimie doit être considérée comme une émanation, et non la fondatrice, de la métallurgie. La doctrine d' Empédocle des quatre éléments (feu, eau, terre, air), ainsi que la théorie aristotélicienne de l' hylémorphisme , la transformation possible de la matière par le retrait de propriétés ignobles, ont conduit à la recherche de la « pierre philosophale », dont possession a permis la transformation de métaux ignobles en ordevrait assurer. L'or était important pour les souverains de la fin du Moyen Âge et du début de la nouvelle ère, car il pouvait remplir les caisses de guerre qui servaient à étendre le pouvoir. Le sous-produit historiquement le plus connu des efforts alchimiques n'était pas un nouveau métal, mais plutôt la réinvention de la porcelaine blanche à pâte dure , connue des Chinois depuis 700 après JC, par JF Böttger , qui était à l'origine employé comme assistant d'un orfèvre pour EW von Tschiernhaus . Déjà au XVIe siècle Paracelse (1493-1541), au XVIIe siècle R. Boyle (1627-1692) et au XVIIIe siècle AL de Lavoisier (1743-1794) conduisirent l'alchimie dans les domaines scientifiquesla chimie , qui prend désormais de l'importance dans l'histoire du développement de la métallurgie.

métallurgie du recyclage

Une "usine métallurgique" et une " usine de (re)fusion " différaient très nettement l'une de l'autre à l'origine, aujourd'hui cela est souvent flou dans l'usage des mots et s'appuie sur les évolutions techniques.

désambiguïsation

Le fer, le cuivre, le zinc ou d'autres métaux industriels sont présentés pour la première fois dans une usine métallurgique, dans les usines de refusion (refusion) le métal libéré de l'utilisation précédente est traité ou retravaillé. De cette différence - dans une terminologie basée sur des exemples d'autres domaines - d'une part la fonderie de métaux devient la « fonderie primaire », qui exploite une « production primaire ». Leur produit est un "métal primaire" et donc aussi des "alliages primaires".

La fonderie de refusion, quant à elle, devient une "fonderie secondaire" qui opère une "production secondaire " en utilisant de la ferraille et de la ferraille . Il en fait du "Métal Secondaire" et aussi des "Alliages Secondaires". Il répond ainsi à la demande de conservation des ressources. Il ne s'agit pas d'une technique récemment découverte car la ferraille a toujours été refondue. Le retour au cycle du métal est aujourd'hui communément appelé recyclage . Si le métal réutilisé a de meilleures propriétés que les anciens matériaux à traiter, on parle également d'"upcycling" ; son contraire serait le "downcycling", c'est-à-dire une réduction qui ne peut être exclue avec le recyclage des plastiques.

La réutilisation des ferrailles métalliques n'est pas sans problème, car elle conduit à un alliage ou à une contamination avec un grand nombre d'éléments métalliques de la ferraille, qui ne seraient à nouveau éliminés qu'avec beaucoup d'efforts. Les propriétés des métaux bruts ainsi produits (ici l'acier) sont donc différentes de celles du métal de première fusion. Cela s'applique aussi bien aux critères physiques ( ductilité , formabilité, ténacité , etc.) qu'aux critères chimiques, qui peuvent se traduire par la résistance à la corrosion .

tâche et ses limites économiques et techniques

"Durabilité" et "cycle de vie prolongé" sont d'autres expressions contemporaines pour une utilisation économique de matières premières précieuses. À cette fin, une conception optimisée du produit, qui inclut la consommation de matériaux et le cycle de vie, est d'une importance égale à la récupération des matériaux. ^[83]

Depuis un siècle, le début de la métallurgie économique du recyclage a été le tri des ferrailles dites collectives, c'est-à-dire des matériaux qui ne sont pas d'un seul type d'un point de vue métallurgique. Ce qui a commencé par des connaissances acquises sur le tri des ferrailles se perfectionne aujourd'hui avec le « tri assisté par capteurs ». ^[84] Il ne faut toutefois pas oublier que toutes les matières premières métalliques entrant dans la composition des produits finis ne sont mises au recyclage qu'une fois leur durée de vie expirée, qui devient également de plus en plus longue en raison de la technologie moderne. En prenant l'exemple de l'aluminium, cela signifie qu'actuellement un peu moins d'un quart de la demande peut être couverte par le recyclage et que ce ratio va se détériorer dans un futur proche. ^[85]

cuivre

Deux guerres et le progrès technique croissant, ainsi que la croissance démographique dans de nombreux pays et la pénurie de métal primaire qui en a résulté ont non seulement fait progresser la production secondaire en termes de quantité, mais l'ont également rendue qualitativement équivalente à la production primaire. Cela est particulièrement évident non seulement avec l'aluminium, mais aussi avec le cuivre, qui peut être recyclé indéfiniment, quels que soient le type de déchets et la teneur en cuivre. La "transition énergétique" avec le besoin associé de nouveaux réseaux de lignes, ainsi que l' électromobilité forcée vont encore accroître la demande en cuivre primaire et recyclé. Le taux de recyclage pour l'Europe en 2012 était proche de 45 %, resp. réel 2,25 millions de tonnes ^[86]

D'une "usine de cuivre nord-allemande", un groupe d'entreprise européen exploitant les deux divisions a émergé, dont les domaines de responsabilité sont liés. Là où il n'y a pas de séparation des ferrailles de cuivre selon le type et la refusion simple, c'est-à-dire le recyclage direct, est interdite, pour laquelle une capacité annuelle de 350 000 t est annoncée en 2011 après expansion ^[87] , on est intervenu en 2017 avec des possibilités orientées vers le minerai traitement et nouvelles méthodes techniques. Il n'est plus normal que les éléments parasites de la ferraille soient « soufflés » (c'est-à-dire oxydés) avec l'apport d'oxygène pour récupérer du cuivre pur. ^[88]pour permettre aux oxydes résultants, s'ils sont considérés comme économiquement intéressants, d'être réduits en métaux purs, qui peuvent ensuite être utilisés de la même manière que le métal primaire. Ce procédé est maintenant à améliorer économiquement afin de satisfaire également la demande croissante de compagnons en cuivre (à ce propos : ^[89] ).

Dans le cas du raffinage électrolytique du cuivre, des boues d'anode sont également produites, qui contiennent également du cuivre, de l'argent et de l'or, ainsi que du sélénium et du tellure, appelés "récupération de métaux précieux". ^[90] Ces boues étant un coproduit, leur traitement peut être soit affecté au procédé primaire, soit au recyclage. ^[91]

aluminium

L'importance d'une recherche ciblée pour optimiser le recyclage de l'aluminium est évidente du fait que, selon l'Association allemande de l'industrie de l'aluminium (GDA), en 2008, seulement 43 % des 1,3 million de tonnes d'aluminium produites en Allemagne étaient de l'aluminium primaire et 750 900 t de l'aluminium recyclé. l'aluminium, deux chiffres loin de refléter la production nationale mais soutenus par des importations importantes. Cette évolution a été déclenchée par la hausse des prix de l'électricité dans le cadre de la loi sur les sources d'énergie renouvelables (EEG), qui entraîne l'arrêt progressif de la production primaire, en particulier en Allemagne. ^[92]Une entreprise allemande qui produit et recycle à la fois du métal primaire et est également active dans la transformation ultérieure déclare un total de 500 000 t pour l'exercice 2011/12. ^[93]

D'autres producteurs d'aluminium, en particulier des sociétés internationales actives dans la production primaire, mènent en parallèle depuis des années une production primaire et secondaire et recherchent donc un certain équilibre des coûts. Cela signifie qu'ils non seulement récupèrent l'aluminium brut de l' électrolyse , mais produisent également des « alliages secondaires » à partir de leur propre matériau de retour et des déchets et débris triés, et construisent progressivement leur propre réseau de cabanes de recyclage. ^[94]

La relation entre l'utilisation du métal de première fusion et celle du métal recyclé va continuer à évoluer dans l'immédiat, puisque même les fonderies d'aluminium de taille moyenne ne vendent plus leurs déchets de production (essentiellement des copeaux d'usinage) mais les refondent elles-mêmes. ^[95] Les fours de fusion de copeaux avec un agitateur innovant et une pompe à canal latéral permettent un recyclage économique en interne, même à cette échelle. ^[96]

Les alliages secondaires d'aujourd'hui sont qualitativement comparables aux alliages primaires. Le besoin énergétique pour l'extraction, qui a été réduit au vingtième, est un facteur qui n'est pas seulement considéré économiquement, mais aussi écologiquement. ^[97] Ceci s'applique au recyclage des matériaux de retour liés au processus, mais les ferrailles collectives, les déchets et les crasses contenant des métaux peuvent également être fondus dans le four à tambour rotatif avec un ajout de 50 % d'un mélange de chlorures alcalins et de spath fluor ., qui sert de fondant, peut être régénéré en métal secondaire. En ce qui concerne les scories de sel pauvres en métaux et contenant des oxydes, la mise en décharge était écologiquement controversée et également économiquement insatisfaisante. L'état de l'art est un processus de recyclage complet presque sans résidus, dont l'importance découle du fait que chaque tonne d'aluminium secondaire provoque également l'accumulation de 500 kg de scories de sel. Le plus grand transformateur de scories de sel au monde, Agor AG , avec 450 000 tonnes par an , déclare que la quantité annuelle mondiale de scories de sel est de 4,5 millions de tonnes. ^[98]

Les anciennes usines de refusion peuvent désormais mettre sur le marché non seulement des alliages secondaires, mais également des lingots de laminage coulés de la même qualité que la production primaire à partir de déchets triés d'alliages corroyés. Avec de l'aluminium pur primaire acheté, ils produisent même des alliages que l'on peut appeler "alliages primaires". Les entreprises de refusion allemandes et autrichiennes se caractérisent particulièrement par le développement d'un alliage coulé ductile AlMgSi. ^[99]

Les canettes de boisson jouent un rôle clé dans le recyclage de l'aluminium dans le monde. Aux États- Unis en 2009, bien plus de la moitié des canettes émises ont été retournées, 57,4 % soit près de 750 000 t d'aluminium sont déclarées. Chaque pourcentage supplémentaire recyclé correspond à environ 15 000 t d'aluminium refondu supplémentaire à seulement 5 % de la consommation d'énergie requise pour le nouveau métal. Le rendement de la boîte est maintenant de 98 %. ^[100] En juin 2014, la production de brames laminées fabriquées exclusivement à partir de boîtes de récupération a démarré dans une usine construite spécifiquement à cet effet dans le centre de l'Allemagne. Avec une capacité de 400 000 t par an, qui seront traitées dans le laminoir existant, l'objectif est de devenir le plus grand centre de recyclage d'aluminium au monde. ^[101]

Une tâche impliquant le traitement des boîtes de ferraille se présente sous le thème du traitement des déchets composites et contaminés organiquement. L'évolution vers des procédés exothermiques générateurs de chaleur au lieu de procédés endothermiques consommateurs de chaleur améliorerait considérablement le bilan énergétique. ^[102]

acier

Dans la sidérurgie, le recyclage des ferrailles s'effectue principalement dans des fours à arc électrique . La part d'acier recyclé dans la production totale d'acier brut en 2011 est donnée à 45 %. Un procédé de Siemens promet de réduire la consommation d'énergie et les émissions de dioxyde de carbone grâce à la formation et à l'utilisation d'une mousse de laitier à contrôle automatique. ^[103]

Le recyclage des poussières de fours électriques est une tâche particulière depuis plus de trente ans. Le procédé au four rotatif Waelz, qui a longtemps été considéré comme l'optimum pouvant être atteint, doit être comparé au four à sole tournante. ^[104]

Le laitier qui s'accumule lors de la production d'acier a toujours fait l'objet de considérations économiques, ne serait-ce qu'en raison du volume qui s'accumule, ce qui oblige à distinguer l'utilisation du laitier démétallisé et les procédés de démétallisation. La préférence est donnée au traitement à sec des scories contenant des métaux. Les fractions restant après la séparation de tous les composants métalliques sont largement utilisées dans l'industrie des matériaux de construction. ^[105]

Zinc, plomb et autres métaux recyclables

Le zinc brut est récupéré à partir des poussières oxydiques des fours à arc électrique, des boues ultimes issues des traitements hydrométallurgiques, ainsi que de tout type de matière secondaire contenant du zinc, comme les ferrailles galvanisées. ^[106] Les déchets de zinc dont le composant principal est le zinc peuvent être transformés en un alliage de zinc. Si de la ferraille galvanisée est produite, son revêtement de zinc est libéré en le chauffant au-dessus de la température de vaporisation du zinc (907 ° C). Comme avec la méthode sèche d'extraction du zinc, le zinc évaporé est précipité sous forme de zinc brut par refroidissement. Cependant, la vapeur de zinc peut également être transformée en oxyde de zinc par insufflation d'oxygène et celui-ci peut être utilisé comme "gris de zinc" et "blanc de zinc" soit comme base pour des revêtements (peintures à peindre ) soit par voie humideLe sulfate de zinc est converti en électrolyse et le laisse sous forme de zinc fin.

La "Ausmelt-Technology" permet non seulement de récupérer le zinc à partir de résidus et de déchets auparavant difficilement recyclables en les vaporisant puis en condensant les métaux de la vapeur. ^[107]

Une branche de l'industrie qui se développe parallèlement à l'augmentation de la motorisation dans le monde est le retraitement des batteries au plomb, qui sont utilisées comme batteries de démarrage dans les automobiles pour fournir et stocker de l'énergie en même temps. Les "vieilles piles" s'accumulent donc en grande quantité et doivent être soumises au processus de recyclage en raison de la législation internationale du pays et dans le respect de nombreuses réglementations protégeant les personnes et l'environnement. Cela commence par un prétraitement, au moyen duquel les anciennes batteries sont débarrassées des résidus et dépôts sulfureux, tels que les boues de plomb, qui peuvent également être recyclées. ^[108]

Les vieux accumulateurs fondus et raffinés sont transformés en plomb secondaire, qui en termes de quantité dépasse déjà la production primaire. ^[109] Les boîtiers en polypropylène de haute qualité sont déchiquetés. Les copeaux qui en résultent - avec d'autres additifs PP - sont principalement destinés à l'industrie automobile, qui les utilise pour fabriquer des pièces en plastique. Le sulfate de sodium produit lors de la désulfuration à l'aide de sels de sodium et qui devient de plus en plus difficile à commercialiser s'est avéré être un frein au processus de recyclage, compte tenu du nombre croissant d'anciennes batteries contenant du soufre. Un procédé moderne utilise des sels d'ammonium et, comme dernière étape de raffinage, obtient le sulfate d'ammonium recherché comme engrais (engrais) . ^[110]

Parallèlement au nombre croissant de vieilles piles, ainsi que de piles non rechargeables, la récupération de la teneur en zinc devient de plus en plus importante. Le procédé de haut-fourneau DK, déjà mis en place pour le traitement des batteries anciennes, permet désormais de séparer le zinc sous forme de concentré de zinc des batteries anciennes de tous types via un traitement en aval de ses gaz d'échappement. ^[111]

En termes de qualité, le plomb utilisé des batteries est d'abord transformé en plomb secondaire ou transformé , qui est ensuite raffiné et réallié à l'aide de la technologie de ségrégation ou de l'électrolyse. Via la litharge ( PbO ) on arrive aux couleurs (toxiques) basiques carbonate de plomb et tétraoxyde de plomb . L'état de l'art permet quant à lui la recyclabilité à presque 100% de toutes les pièces et du contenu de ces batteries. ^[112]

Le plomb et le zinc sont également présents sous forme d'oxydes dans les scories de laminage des aciéries qui absorbent les poussières de combustion. La possibilité d'une élimination chlorée du plomb contenu dans les oxydes est à l'étude. ^[113]

Si la batterie lithium-ion utilisée pour conduire les véhicules routiers surmonte son inconvénient actuel d'être trop faible pour les trajets longue distance, une tâche de recyclage complètement différente se posera, à savoir la récupération du lithium à partir des scories de batterie contenant du lithium. ^[114]

Plus complexe que le traitement des batteries de voiture normales et faisant l'objet de recherches constantes, le traitement des "déchets électroniques", qui comprend non seulement les ordinateurs personnels, mais aussi les téléphones portables, les appareils électroménagers électriques et contrôlables, la radio et la télévision à tube récepteurs, ainsi que les batteries d'appareils en raison de leur teneur en lithium , nickel , cadmium , métaux précieux, ^[115] et métaux de terres rares. Selon le système, ces batteries peuvent contenir de 35 à 85 % de matières recyclables métalliques. ^[116]Selon des informations publiées dans la presse professionnelle et économique, le développement des batteries argent-zinc est poussé en avant car, contrairement aux batteries lithium-ion, elles sont totalement et relativement facilement recyclables. ^[117]

Le sujet des recherches actuelles est également le domaine du traitement des déchets précieux des métaux réfractaires au moyen de sels fondus oxydants, en particulier le tungstène issu du retour du carbure de tungstène, qui n'a été développé jusqu'à présent qu'avec référence individuelle. ^[118] Une première usine hydrométallurgique d'une capacité annuelle de 500 t d'oxyde de molybdène a été mise en service en 2012 pour récupérer l'oxyde de molybdène et certains éléments d'accompagnement oxydiques des catalyseurs usés, tels qu'ils sont utilisés dans les procédés pétrochimiques. ^[119]

Le développement progressif des écrans plats, qui peuvent être attribués aux déchets électroniques et remplacent les tubes cathodiques, initie une branche particulière de la recherche portant sur la valorisation de l'indium sous la forme d'un oxyde d'indium et d'étain. ^[120]

C'est également le cas des études orientées vers la pratique et continuellement affinées sur le "Potentiel métal NF dans les mâchefers d'incinération des déchets" en cours depuis 1990 ; il est estimé à au moins 85 000 tonnes par an pour 2009. ^[121]

Dans le cas des terres rares, une demande de plus en plus supérieure à l'offre signifie que le taux de recyclage, jusqu'alors faible, a augmenté. Un contrat de recherche s'est même fixé pour objectif de récupérer les eaux de process de l'industrie métallurgique et minière. ^[122]

technologie du four

La technologie des fours ^[123] sert initialement à remplir toutes les tâches métallurgiques qui surviennent au cours de la fusion de matières premières métalliques dans le cadre de processus thermiques. Cela commence par l'extraction du métal des minerais. Les minerais sulfurés comme la pyrite (sulfurite) sont traités de manière oxydante (grillage). Les minerais oxydés tels que l'hématite sont formés en réduisantet désoxydant fondu. Cela se fait par des suppléments appropriés et une réduction (manque d'air) de la flamme ou du contrôle du four. Ceci est suivi par le traitement ultérieur des métaux extraits. Cela commence par la standardisation des lots produits en discontinu dans le mélangeur. Vient ensuite l'affinage et l'alliage, la coulée (chauffage ou four de coulée) et le traitement thermique, le post-traitement de la coulée à effectuer selon l'alliage et le type de coulée. Cette dernière s'effectue à l'aide de fours pousseurs, de fours de revenu (préchauffage des lingots ), de fours de recuit (recuit de détensionnement, vieillissement artificiel, austénitisation de l'acier coulé) et de fours de revenu (décarburation de la pièce coulée durcissement au carbone recuit).

Historiquement, le seul début de ce développement est le foyer ouvert, qui permet au métal liquide de s'échapper d'un mélange de minerai et de combustible. Vient ensuite le foyer fermé à tirage naturel ou à apport d'air apportant des températures plus élevées au moyen d' un soufflet ou d'un chalumeau (en plus des représentations picturales de l'époque égyptienne antique). Déjà vers 1500 av. De la Thèbes égyptienne , il y a des rapports de gros soufflets en cuir à deux temps (soufflage - succion) à propulsion humaine utilisés pour aider à faire fondre le métal.

Il se poursuit avec le premier fourneau historique à cuve basse, qui, avec une alimentation en air pulsé toujours améliorée du haut fourneau à cuve ( haut fourneau ), a un diamètre de cadre toujours croissant (il mesure 11 m dans le cas du 60 m haut four B de Salzgitter Flachstahl GmbH) et les quantités de chargement résultantes allant jusqu'à dix mille tonnes ont été développées. En attendant, la limite de l'efficacité économique est considérée comme atteinte et la technologie se tourne de plus en plus vers le four Siemens-Martin et les fours électriques, d'autant plus qu'ils offrent la possibilité de produire de l'acier non seulement à partir de fonte mais aussi à partir de ferraille. Vous les régénérez en même temps (voir aussi recyclage métallurgie) et utiliser l'oxygène des parties rouillées de la ferraille pour le "rafraîchissement", c'est-à-dire la combustion du carbone (la rouille car Fe ₂ O ₃ contient de l'oxygène et remplace ainsi l'air soufflé). Le four électrique à cuve basse, conçu comme un four à arc électrique , fournit de la fonte brute électrique à partir de boulettes de minerai et du carbone comme additif réducteur dans le processus de réduction directe. Le four à arc électrique a également fait ses preuves dans le recyclage des ferrailles d'acier en acier brut sous laitier moussé. ^[124]

Le cubilot (dérivé du latin coupole, dôme) est dérivé du haut four à cuve en tant que four à cuve de fonderie pour la production de fonte ( fonte grise ). Le cubilot à vent chaud chauffé au fioul représente une ligne secondaire, car en tant que "petit four à cuve haute", il peut répondre aux besoins des fonderies de fonte pour un changement rapide entre les types de fonte à traiter. En utilisant le système ORC ( Organic Rankine Cycle ) ci-joint, les gaz d'échappement à haute énergie du four, par ex. utilisé pour produire de l'électricité. ^[125]

Tous les systèmes mentionnés, qu'ils soient à sole, bas ou haut fourneau, ont en commun le fait que la matière en fusion, la matière formant le laitier ( calcaire ) et le combustible sont en contact direct. Un autre développement conduit à des fours dans lesquels une flamme chaude, qui peut être ajustée pour être oxydante ou réductrice ( four à flamme ), balaie le matériau fondu sans combustible ou pas de flamme du tout, mais seuls les gaz de combustion chauds agissent dessus. D'autres systèmes utilisent la chaleur émise par le toit du four (également par des résistances chauffantes intégrées dans celui-ci ) ^[126] pour chauffer le matériau fondu ("chauffage radiant au plafond"). Dans ce cas, la chambre du four est une cuve fermée et fixe ( four à cuve) ou un cylindre rotatif, également appelé four à tambour en raison de sa forme, avec une ouverture de chargement et de déchargement à l'avant. Également utilisé sous une forme abrégée comme four à tambour court. Une étape de développement qui a été prise assez tôt consistait à diriger les gaz de combustion chauds à travers un récupérateur ( échangeur de chaleur ) qui préchauffe l'air de la soufflante au lieu de l'évacuer à l'air libre ; des exemples sont les poêles à air chaud dans les hauts fourneaux, connus sous le nom de Cowper , et le four Siemens-Martinavec système de tir régénératif Martin. Le préchauffage de l'air de combustion par la chaleur perdue, qui y a été introduit pour la première fois à l'échelle industrielle, a longtemps été considéré comme l'état de la technique. La combustion des gaz d'échappement comme source de chaleur supplémentaire et l'isolation optimisée et conservatrice de la chaleur du bassin de fusion sont d'autres étapes vers l'amélioration de l'efficacité des fours. Un fabricant de fours indique une augmentation réalisable de la production de 20 à 30 % avec la même quantité d'énergie utilisée. ^[127]

La description de la « technologie des fours » distingue les fours à combustible (bois, charbon/coke, mazout, gaz) et les fours à chauffage électrique, tels que les fours à résistance équipés d' éléments chauffants , les fours à induction avec et sans auge, à réseau (LF ) ou moyenne fréquence (MF) ou des fours à arc électrique (chauffage direct ou indirect) avec électrodes en graphite. La capacité des différents systèmes est adaptée à la tâche de production.

Les exigences de protection de l'environnement favorisent les fours à chauffage électrique. ^[128] Dans les fours électriques modernes, la masse fondue est soit uniquement chauffée par induction dans une zone de four spécifique - le "creux" - soit la masse fondue elle-même devient la bobine secondaire, qui est également chauffée par induction par une basse fréquence commune externe (LF ) circuit primaire. Les fours à induction de ce type peuvent être utilisés comme fours de fusion, de stockage ou de maintien. Dans la sidérurgie, le four fonctionnant en courant continu est aujourd'hui considéré comme le dernier cri de la technique . Le développement d' alliages conducteurs chauffants et de conducteurs chauffants en carbure de silicium , également en bisulfure de molybdènecomme troisième variante du chauffage électrique, a favorisé le développement de fours à creuset chauffés par résistance de petite à moyenne taille vers des fours de grande capacité pour la fusion et le maintien de l'aluminium, en particulier lors du recyclage de matières premières uniformes et "propres".

Dans le cas des fours à combustible, la technologie des brûleurs a été perfectionnée pour les mêmes raisons, à savoir une meilleure utilisation du combustible et une réduction de la quantité de gaz d'échappement. Au lieu de l'air, composé aux trois quarts d'azote, inutile dans le procédé, soit le brûleur est alimenté exclusivement en oxygène, soit celui-ci est également introduit dans le brûleur pour améliorer le rendement du four.

Pour les petites quantités de métal (jusqu'à 750 kg), les fours à creuset à couvercle chauffés au combustible ou à résistance sont encore largement utilisés dans la production de fonte. Des éléments chauffants à l'intérieur du four, des serpentins (chauffants) protégés par un revêtement en céramique, qui sont insérés dans les parois du four et entourent le creuset, fournissent la chaleur nécessaire à la fusion et au maintien au chaud.

Dans ces fours à creuset, seuls des creusets "de toile de jute" fabriqués à la main ont été utilisés pendant très longtemps. A l'origine, ils avaient même la forme d'un prisme à trois faces avec trois ouvertures de coulée, jusqu'à ce qu'ils soient remplacés par ceux en forme de tronc de cône. . Le matériau du creuset était composé d'argile de Großalmeroder mélangée à du sable de quartz. Cela assurait la résistance au feu, mais l'intérieur très rugueux du creuset était un inconvénient en raison des adhérences métalliques qui en résultaient. Avec un ajout de graphite Hauzenberger de haute qualitéla résistance au feu a été à nouveau améliorée, l'intérieur du creuset a été lissé et les «creusets de Passau» historiques, qui contenaient toujours du graphite, ont été remplacés par le fait que seule de l'argile de Großalmeroder mélangée à du graphite était utilisée. Vers le milieu du 20e siècle, les masses en carbure de silicium pressées isostatiquement se sont avérées encore plus durables et ont également sauvé le travail manuel précédent sur le plateau tournant, connu sous le nom de "split".

Il y a une particularité avec les fontes de magnésium : en raison de la réaction oxydative avec le fer, seuls les creusets en fer revêtus , c'est-à-dire ceux avec un revêtement intérieur en silicate, sont autorisés.

Une particularité sont les cornues en masse argileuse, dans lesquelles le zinc est extrait.

L'état actuel de la technique est défini par les plus grandes fonderies de métaux non ferreux. Les tonnes de métal à deux ou trois chiffres dont ils ont besoin quotidiennement sont préparées sous forme de métal liquide par une unité interne de fusion ou de refusion en amont des fours de coulée ou de poche et livrées à la demande au moyen d'une poche de transport au manuel ou automatiquement fours de poche et de maintien actionnés. Chargé de cette manière, il ne doit pas toujours s'agir de fours à creuset, des systèmes sans creuset sont également utilisés. Si une entreprise opte pour une fonderie centrale au regard des quantités produites, elle peut choisir un four à tambour (rotatif), un four à cuve basse avec un pont de fusion et un four suffisamment grand ou un four à induction,

En ce qui concerne les fours, il n'y a guère de différence entre les fabricants d'alliages entre les producteurs primaires en tant que tels, qui extraient eux-mêmes l'aluminium brut par électrolyse, et les producteurs secondaires, appelés fonderies ou usines de refusion (voir également ci-dessus). Les deux utilisent des mélangeurs qui compensent les différences de lots (avec une capacité allant jusqu'à 30 t) et effectuent le raffinage nécessaireet permettre l'alliage. Le métal liquide est ensuite soit transmis à une fonderie connectée (fonderie) soit livré à l'état fondu et donc économe en énergie et évitant ainsi les émissions inutiles de polluants atmosphériques vers les fonderies avec des véhicules spéciaux. Une simplification supplémentaire résulte de l'utilisation de la poche de transport directement comme four de coulée ou poche dans la fonderie approvisionnée et de son échange contre une poche pleine après qu'elle a été vidée. Une usine de fusion interne, qui doit toujours se conformer aux réglementations de protection de l'environnement, est en grande partie inutile pour le fonctionnement, et l'économie d'énergie est assez considérable en termes d'environnement, puisque la refusion requise après la solidification intermédiaire n'est plus nécessaire. Des économies supplémentaires résultent de

Une particularité caractérise les fonderies destinées au recyclage : Après tri et traitement, par exemple à l'aide de séparateurs magnétiquesil est nécessaire de fondre la ferraille, qui provient de différentes sources et qui est soit nue, mais souvent huileuse et contaminée, soit peinte, afin de préserver sa valeur. Selon l'état actuel de la technique, le matériau à fondre est passé sur un pont de fusion en amont du four de fusion, sur lequel tout ce qui a un point de fusion plus élevé, principalement les pièces en fer, reste et peut être éliminé avant que la masse fondue ne soit contaminée, par exemple en raison d'une teneur excessive en fer. Les procédés les plus récents prévoient des fours à plusieurs chambres qui, dans une chambre de combustion lente, permettent à toutes les adhérences organiques et riches en énergie de la ferraille de devenir des gaz de combustion lente, dont la combustion contribue à la chaleur de processus nécessaire à la fusion. ^[129]

Les fontes, y compris celles réalisées à partir de matériaux de recyclage, sont soumises à un traitement comparable à celui de la production primaire, compte tenu de la technologie de four disponible dans chaque cas, seul l'alliage pouvant souvent se limiter à de simples corrections compte tenu des éléments d'alliage déjà disponibles et dignes de conservation (voir aussi " Recyclage Métallurgie ").

Importance de la métallurgie en tant que branche économique

Les métaux étant toujours extraits en vue d'une transformation ultérieure, même s'ils ont été temporairement, comme les métaux précieux, mais aussi le cuivre et l' étain , considérés comme une réserve de valeur et le sont toujours, l'importance économique de la métallurgie ne cesse de croître. Les raisons en sont à la fois de nouvelles tâches, comme dans l'électronique, et une demande de produits métallurgiques liée à la croissance démographique et au niveau d'éducation.

Certains chiffres relatifs à une année de référence, disposés sous forme de tableaux, montrent la métallurgie comme un complexe économique important. En outre, il existe des chiffres pour certains domaines qui se rapportent au dernier statut annoncé. Également un communiqué de presse actuel, selon lequel, en 2014, l'industrie des métaux non ferreux en Allemagne a produit et transformé 8 millions de tonnes. ^[130]

Importance économique de la métallurgie dans des données sélectionnées en fonction des quantités produites ^{[131] [132] [133]}

métal	Production annuelle mondiale 2006 (en millions de t)	Remarques	Prévisions DIW 2015 [obsolète] (en millions de t)
Acier (informations mises à jour)	pour 2012 : 1548	Production européenne d'acier 2012 : 169,4 millions de t.	1366t.
cuivre	15	Consommation Allemagne 1,7 million de t	> 22
zinc	sept	Consommation Allemagne 2000 724 000 t, dont 367 000 t de production propre
Conduire	6-7	Allemagne 2000 395 000 t dont 100 000 t issues du recyclage des batteries
étain	0,25
nickel	1.3	à SUCDEN (Royaume-Uni)
uranium	0,03
platine	0,00018	6,35 millions d' onces [134] = 180 t
aluminium	>20	41 millions de t (éventuellement aluminium primaire + recyclage) [135]	33
magnésium	0,7

Lorsque la métallurgie est abordée comme un facteur économique, ses bénéfices pour les pays de matières premières sont les plus importants, d'autant plus que la tendance à traiter les minerais sur place et à mettre en place au moins des étapes primaires de transformation (aciéries) s'accroît et crée des emplois dans le pays.

Dans les opérations proches de l'utilisation finale, de nombreux processus de production et de travail des métaux s'orientent de plus en plus vers l' automatisation et l'utilisation de robots . Cela signifie que le nombre total d'employés n'augmente pas en même temps que la production augmente, mais plutôt stagne et tend à diminuer légèrement. Cela augmente la productivité du travail et réduit les coûts unitaires de main-d'œuvre . Les augmentations de salaires rendues possibles de cette manière non seulement augmentent le pouvoir d'achat des bénéficiaires, mais l'État reçoit également sa part grâce à l'augmentation des recettes fiscales.

Quelques chiffres tentent de donner une impression des performances de production dans le domaine métallurgique :

acier

La production d'acier brut dans les 25 pays de l'UE de l'époque était de 198 millions de tonnes pour 2006, soit 15,9 % de la production mondiale de 1 242 millions de tonnes. La part de l'Allemagne au sein de l'UE 25 était de 23,6 %, se classant au sixième rang mondial des pays producteurs d'acier avec 46,7 millions de t. Le plus grand producteur allemand à l'époque était ThyssenKruppavec 17 millions de t, y compris le site déficitaire du Brésil, où un deuxième haut-fourneau pour les brames d'acier brut a été démarré fin 2010, qui sont désormais traitées dans les usines américaines en Alabama (USA) mais aussi à Duisburg après la vente. La croissance européenne à plus long terme est estimée à seulement 1 % par an. De l'avis de la sidérurgie allemande, une croissance plus forte ne freine pas seulement la production en Chine, à qui l'on attribue les deux tiers de la surproduction mondiale d'acier laminé (rapport FAZ du 8 novembre 2016).

La production d'acier de la Chine a été signalée à 716,5 millions de tonnes en 2012, ce qui représente 46,3 % de la production mondiale. La part de l'UE est en légère baisse à 169,4 millions de t (10,9 %). Il en va de même pour l'Allemagne avec une part de 3,7 %. ^[136]

Selon des informations antérieures, 31,07 millions de tonnes de fonte brute ont été produites en Allemagne en 2007, y compris l'utilisation de ferraille, ce qui a donné 48,55 millions de tonnes d'acier brut. Sur ce total, 45,5 millions de t ont été coulées en continu pour le laminage à chaud en acier plat et long, dont 14,6 millions de t d'acier inoxydable. La crise économique de 2008/2009 a entraîné une baisse importante. ^[137] Pour 2011, l'industrie sidérurgique allemande a signalé une nouvelle augmentation de la production d'acier brut à 44,3 millions de tonnes, ce qui la place au 7e rang de la production mondiale d'acier (le Japon a pris la deuxième place avec 107,6 millions de tonnes). ^[138] Une production d'acier brut de 42,5 millions de tonnes est attendue pour 2015. La baisse par rapport à 2011 est due à une réduction des capacités. ^[139][140] Une tendance haussière modérée au cours de l'année 2016 laisse espérer une stabilisation (FAZ du 14 septembre 2016/ ^[141] ) Deux facteurs jouent ici un rôle de soutien. La Chine veut réduire sa surproduction et le développement des aciers légers à haute résistance augmente la consommation. (Rapport de presse FAZ du 21 septembre 2016, page V6 "L'acier en mode haute performance").

moulage

La production mondiale de fonderie (fonderie uniquement) est donnée pour 2016 dans toutes ses divisions avec 104,379 millions de t. Les fonderies allemandes ont déclaré une production de 5,168 millions de t des entreprises interrogées pour 2016 et occupaient ainsi la quatrième place du classement mondial basé sur les quantités de production. La Chine reste en tête avec 47,2 millions de tonnes, dont 7,95 millions de tonnes de fonte, une quantité nettement supérieure à la production totale de fonte allemande. ^[142]

aluminium

La production mondiale pour 2016 de 18,195 millions de t est donnée pour la fonte d'aluminium et le magnésium, qui restent essentiels pour l'industrie automobile notamment. La part de l'Allemagne est d'environ 1 114 millions de t. ^[143]

L'autoproduction allemande d'aluminium en 2011 s'élevait à 1,067 million de tonnes d'aluminium brut. ^[144] Les besoins en aluminium de l'Allemagne, qui dépassent de loin ces quantités – 2,44 millions de tonnes de produits semi-finis ont été produits pour la seule année 2011 et 993,9 milliers de tonnes supplémentaires d'aluminium coulé pour 2014 – sont couverts par les importations et le taux de recyclage élevé. ^[145]

Selon un communiqué de presse (HYDRO in FAZ du 22 août 2016), l'Allemagne recycle déjà 99% de toutes les canettes de boissons.

Au cours de l'exercice 2014, les rapports de surcapacité mondiale se sont poursuivis. L'Amérique du Sud (ALUMAR, ALBRAS) est affectée par plusieurs fermetures de fonderies. ^[146] La raison en est l'expansion de la production d'aluminium, qui a été exploitée par des entreprises publiques en Russie (RUSAL), en Chine (CHALCO) et aux Émirats arabes (DUBAL, ALBA) au cours de la dernière décennie. La Chine est créditée à elle seule de 60% de la production mondiale d'aluminium brut en 2014/15. Dans ce contexte, des usines plus petites dans le monde, qui fonctionnent également avec la technologie obsolète de Söderberg, sont fermées. Les systèmes modernes consomment beaucoup moins d'électricité. ^[147]D'autres fermetures de fonderies sont également signalées pour 2016 (y compris à ALCOA, selon l'article FAZ du 9 janvier 2016, p. 23). Les surcapacités persistantes et les exportations chinoises qui font baisser les prix sont invoquées comme raisons.

Dans le cas des métaux non ferreux notamment, les associations responsables mettent en garde contre "les conséquences économiques d'une politique climatique forcée et d'une rupture de la chaîne de valeur dans la métallurgie due à un manque de matières premières primaires et secondaires". La production mondiale continue d'afficher une tendance à la hausse. Le London Metal Exchange (LME) déclare que les réserves mondiales de bauxite dureront bien au 21e siècle. Un rapport sur la capacité de production mondiale d'alumine, qui n'est pas égale à la production réelle, s'élève à 95 millions de t pour 2007/2008. ^[148]

Disponibilité des métaux de terres rares

La demande de plus en plus croissante de "terres rares", plus correctement appelées "métaux de terres rares", en a fait - en forte augmentation depuis 2007 - un facteur économique en position clé. ^[149] Dans le tableau périodique, ils forment le groupe des lanthanides , qui a longtemps reçu peu d'attention . Depuis 2000, ils sont devenus de plus en plus indispensables pour les technologies de communication modernes, l'éclairage et l'électromobilité. ^[150] Pour certains éléments, notamment le lanthane et l' europium , la forte demande a déjà provoqué une multiplication des prix du marché. ^[151]L'inquiétude des industries consommatrices porte notamment sur la position de la Chine, encore considérée comme quasi monopolistique. La situation est quelque peu apaisée par les déclarations des autorités australiennes qui évoquent d'importants gisements sur le continent et promettent au moins de fournir au Japon ce dont il a besoin. La demande mondiale en 2014 est estimée par l'Australie à 190 000 t et sera sous-approvisionnée de 20 000 t, même si la Chine apportera 114 000 t et l'Australie 22 000 t seulement avec le développement de la mine de Mount Weld. Le Canada veut aussi gagner jusqu'à 5000 t annuellement. ^[152]

économie du cuivre

Dans le secteur du cuivre, la plus grande fonderie de cuivre d'Allemagne a produit 551 000 t de cuivre cathodique, 423 000 t de fil de cuivre, 450 000 t de produits semi-finis et 67 000 t supplémentaires dans des sociétés affiliées employant 3 200 personnes en 2005/2006. Au cours de l'année sous revue, 985 t d'argent et 35 t d'or ont été extraites comme sous-produits de la fonderie, qui dépendait d'un approvisionnement sûr en énergie ( raffinage ).

Cela doit être comparé au fait qu'en Mongolie, avec 2,5 millions d'habitants et quatre fois la superficie de l'Allemagne, une seule mine non loin d'Oulan Bator pourrait avoir une capacité annuelle de 440 000 t de cuivre et 320 000 onces d'or. ^[153]

synopsis

Fin 2006, l'industrie allemande des métaux non ferreux comptait plus de 110 000 employés dans 632 entreprises associées, qui réalisaient un chiffre d'affaires total de 44 milliards d'euros. Avec un produit intérieur brut allemand de plus de deux trillions d'euros, les chiffres évoqués sont respectables, mais ils pourraient conduire à une sous-estimation de l'importance économique de la métallurgie (industrie métallurgique). Certains chiffres autrichiens semblent proches de la réalité : lors de la synthèse des valeurs de production de l'extraction et de la production de métaux, de la construction mécanique, la construction automobile et la fabrication de produits métalliques, l'industrie métallurgique autrichienne représentait 42 % de la production de biens matériels du pays en 2006. Une valeur similaire peut s'appliquer à l'Allemagne. De plus, il y a une indication pour l'année 2014, qui indique une quantité produite et transformée de 8 millions de tonnes pour l'industrie allemande des métaux non ferreux. ^[130]

Sciences et techniques d'appui

La métallurgie moderne serait inconcevable sans la chimie , contrairement aux débuts historiques, qui reposaient souvent sur la méthode des « essais et erreurs ». Ce n'est pas seulement grâce aux efforts de chimistes comme de Lavoisier , Wöhler ou Berzelius que la métallurgie a pu se développer en science . La chimie analytique vient à leur secours avec des méthodes de plus en plus précises depuis le début du XIXe siècle. Les laboratoires ont continué à travailler avec des analyses humides laborieuses et chronophages (dissolution, électrolyse ou précipitation, filtrage, séchage, pesage) pendant longtemps jusqu'à ce que cela soit fait vers le milieu du 20e siècle.La spectrométrie , la photométrie de flamme et la chromatographie en phase gazeuse ont été remplacées, méthodes analytiques modernes qui permettent à la métallurgie pratiquée d'évaluer rapidement la matière entrante et la sortie. Les résultats de l' analyse ainsi que les propriétés des métaux et de leurs alliages en tant que matériaux corroyés et coulés qui sont physiquement déterminés par la métallurgie deviennent le point de départ pour d'autres sciences auxiliaires, parmi lesquelles la science des matériaux et la science des dépôts doivent être soulignées.

La spectrométrie soutient surtout la métallurgie secondaire. La composition d'un échantillon de métal liquide est affichée en quelques secondes jusqu'à 25 éléments. Des éléments dits interférents tels que le bismuth dans le laiton , le phosphore dans le fer ou l'antimoine dans l'aluminium sont détectés, même dans la plage des ppm faibles . Les déchets de métaux non ferreux peuvent être scannés et pré-triés avec des appareils portatifs ( spectromètre à émission d'étincelles).

En ce qui concerne l'importance de la recherche métallurgique, notamment la mise en pratique des résultats, la métallurgie ferreuse est en tête dans de nombreux domaines, tant pour la production primaire et le recyclage, que pour l'industrie très innovante de la fonderie . La recherche en fonderie en tant qu'activité scientifique indépendante profite à toutes les fonderies.

La fourniture de fonte " juste à temps " et l'automatisation associée des procédés de fusion, la "robotisation" des procédés de coulée, sont impensables sans la maîtrise de l' électronique , c'est pourquoi elle a le statut d'une science auxiliaire de la métallurgie.

En référence spécifique à la fonderie, la fabrication de moules, le traitement de la fonte en supprimant les propriétés indésirables et en ajoutant les propriétés souhaitées, et en influençant la solidification des masses fondues dans le moule méritent la désignation de science auxiliaire. ^[154] Un autre exemple est la technique de construction de modèles utilisant des techniques d' érosion , de fraisage et de CNC , qui permettent de fraiser directement à partir du dessin ou d'utiliser la métallurgie des poudres en couchesdes modèles à projeter ou des moules déjà coulables pour des prototypes, particulièrement avantageux alors pour les petites séries. Les connaissances qui peuvent être acquises de cette manière en peu de temps raccourcissent la période allant du dessin à la production du moule permanent final et au démarrage de la production à grande échelle.

Une autre industrie auxiliaire s'est développée pour les pièces en alliages non ferreux fabriquées dans des moules permanents selon le procédé de moulage sous pression : il faut des aciers à outils aux propriétés de résistance optimisées , qui permettent de réaliser un nombre de moulages à cinq chiffres. Au cours du processus, les moules ne sont pas seulement exposés à l'attaque directe du métal liquide fourni, mais subissent également un changement de température spécifique au cycle allant jusqu'à 500 °C tout au long de la phase de solidification jusqu'au retrait de la pièce. " Finition de forme permanente spécialement développée“ sont des produits qui s'appliquent en couche fine grâce à une technologie de pulvérisation moderne et automatisée et protègent les moules. Selon leur composition, ils influencent également le cours de la solidification. Le principe de base de tout encollage de forme permanente est que les encollages noirs dissipent la chaleur et provoquent ainsi une solidification rapide et une structure cristalline fine. Un encollage blanc a un effet isolant, retarde la solidification, favorise la reconstitution et conduit à une plus grande densité, mais aussi à une cristallisation plus grossière .

Une technique particulière nécessite la fabrication de moules pour la fonderie de précision . Les modèles coulés sont en cire ou en plastique et recouverts d'une coque en céramique. Dans un second temps, le modèle est fondu ou brûlé puis la cavité restante, fidèle au modèle, est coulée. Pour les alliages à bas point de fusion ( étain ), les moules permanents sont réalisés avec du caoutchouc chloré résistant à la température appliqué pour façonner le moule, une méthode qui permet de reproduire les détails les plus fins du gabarit.

Il y a eu de grands progrès dans la fabrication de moules pour le moulage au sable , qui aujourd'hui pour la production en série, en particulier dans la construction de moteurs, n'est réalisée que dans des systèmes entièrement automatiques. En ce qui concerne les liants de matériaux de moulage nécessaires ici, le procédé Croning utilisant de la résine synthétique était un précurseur il y a 50 ans. Aujourd'hui, les fonderies utilisent encore des résines synthétiques spéciales comme liants pour les moules et les noyaux, mais privilégient de plus en plus les systèmes de liants plus respectueux de l'environnement. , tels que ceux à base de verre soluble . Ceci est également affecté au secteur de la fonderie de la métallurgie.

Outre l'analyse, les différentes méthodes de test comptent parmi les outils les plus fréquemment utilisés dans le vaste domaine de la métallurgie. À l'origine, ceux-ci étaient purement mécaniques.L'une des méthodes les plus anciennes est ici l' essai de déformation sur des barres d'essai normalisées, appelées barres de déchirure. La résistance aux chocs entaillés et la dureté Brinell ont également été testées.

L' analyse thermique (TA) montre l'état de la structure et l'effet des éléments qui influencent la structure. Dans le cas des alliages aluminium-silicium, il s'agit du sodium , du strontium , du phosphore , de l' antimoine .

Aujourd'hui, les pièces moulées fortement sollicitées sont de plus en plus contrôlées de manière non destructive à l'aide de méthodes électroniques - techniques issues de la médecine - avant livraison au client au moyen de rayons X ou, par extension, au moyen de la tomodensitométrie (CT) en deux et trois dimensions. ^[155] Cela inclut également InlineCT (scanning) ^[156] Également au moyen de l'échographie et de l' IRMLes pièces moulées (résonance magnétique) sont contrôlées. Les détecteurs de défauts linéaires à ultrasons à technologie "phased array", stationnaires ou portables, peuvent par exemple inspecter annuellement 100 000 t de billettes d'aluminium d'un diamètre de 130 mm à 310 mm pour l'homogénéité, mais aussi les pièces moulées pour les défauts tels que les inclusions, les pores, les soufflures, même des soudures imprécises. ^[157] Les essais de matériaux et le domaine particulier de « l'analyse des dommages sur les composants métalliques » ^[158] s'entremêlent ici.

Les activités de la Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e. V. (DGM), qui est liée à des départements universitaires - comme la métallurgie, indispensable pour approfondir ses connaissances - et à des associations professionnelles [Association des Forges, Association des Spécialistes de la Fonderie (VDG), Société des Métallurgistes et des Mineurs (GDMB) et la L'Institut allemand du cuivre (DKI )] réunit la recherche, la formation et la pratique.

métallurgie et protection de l'environnement

Bien qu'impensable sans une analyse moderne , la protection de l'environnement et ses exigences doivent être particulièrement soulignées, car dans le 21e siècle soucieux de l'environnement, les deux sont à la fois la position et la solution au problème. Pendant longtemps, les usines ont accepté que l'activité métallurgique puisse être néfaste pour l'environnement dans une certaine mesure et soit littéralement et figurativement considérée comme « chaude et sale » par la majorité.

L'analyse doit donc remplir d'importantes tâches supplémentaires au-delà de ce qui lui est demandé d'un point de vue métallurgique, car elle seule permet la détermination qualitative et quantitative des émissions associées à pratiquement tous les procédés métallurgiques jusqu'au domaine nano et pico . Il offre ainsi la possibilité, que ce soit principalement par des améliorations de l'ingénierie des procédés ou en aval, avec l'aide d'une nouvelle branche industrielle de la technologie de ventilation, qui est uniquement dédiée à la limitation des émissions, de répondre aux exigences de réduction des gaz d'échappement et de dépollution de l'air .

Non seulement l'air, mais aussi les eaux usées des usines métallurgiques doivent subir un traitement qui élimine toutes les substances nocives. Les fonderies de plomb primaire doivent y porter une attention particulière en raison des polluants que sont le plomb et les sulfates liés au procédé. ^[159]

Tant qu'aucun approvisionnement énergétique adéquat et sûr n'est disponible pour l'importance économique de la métallurgie - en tant que base importante et co-déterminante de nos conditions de vie - l'approvisionnement en énergie diminue et devient plus cher contrairement à la demande et à la diversité des performances métallurgiques dans le la construction d'une centrale nucléaire (centrale nucléaire) n'est plus reconnue, il ne reste plus qu'à augmenter l'efficacité des énergies thermiques conventionnellescomme solution provisoire. Cela se fait dans le cadre d'un développement continu en augmentant le degré d'utilisation des combustibles utilisés, que ce soit dans de grandes centrales de production combinée de chaleur et d'électricité ou dans des systèmes exploités individuellement et, dans certains cas, même en utilisant la chaleur de processus générée lors de réactions chimiques (flux de processus exothermique ). Pour l'industrie, cela signifie une commande automatisée des brûleurs axée sur les processus , l'utilisation maximale de l'énergie de chauffage fournie ( combustion régénérative ) et enfin et surtout la réduction des pertes de chaleur grâce à une meilleure isolation, ainsi que l'utilisation de la chaleur résiduelle des grandes systèmes ( chauffage urbain ). Beaucoup a déjà été réalisé ou est sur le point de se réaliser. Sortie de cheminée rouge rouille (NO _X-Composés) tels qu'ils peuvent apparaître dans les processus chimiques appartiennent au passé.

Lors du recyclage du plastique ("plastique") ou du métal recouvert de plastique (canettes en aluminium), tous les composants organiques peuvent être capturés dans un processus pyrolytique . Dans leur phase gazeuse, ils servent soit de vecteurs énergétiques pouvant être fournis directement (combustible), soit ils sont séparés pour être réutilisés par distillation fractionnée et, selon leurs propriétés, renvoyés dans les cycles de production en tant que matières premières valorisables.

Dans la mesure où de tels procédés ne sont pas (encore) une option en raison des circonstances opérationnelles, deux domaines sont enregistrés en continu aujourd'hui : les émissions de gaz et de poussières. Les gaz passent par au moins un réglage, un épurateur humide neutralisant, principalement alcalinisant ( épurateur Venturi , ou un système apparenté, par exemple le «épurateur à espace annulaire» pour les gaz de dégagement contenant des chlorures et des phosphures dans les fonderies d'aluminium), qui ne peut pas être précipité par simple refroidissement (voir fumées métallurgiques ). Les résidus précipités ou filtrés sont recyclés ou éliminés de manière ordonnée.

Les poussières métallurgiques ne peuvent être collectées qu'à froid dans des filtres à manches , ce qui nécessite en pratique l'installation d'un refroidisseur en amont. Les poussières chaudes (dépoussiérage de cubilots, dépoussiérage à l'arc) sont collectées à sec par des précipitateurs électrostatiques ou traitées au moyen d' une séparation humide en amont dans des systèmes d'épuration d'air extrait, qui avec des volumes de débit de 100 000 m³ par heure ne sont plus des cas isolés. Le filtrat séché est soumis à une obligation légale de recyclage, qui peut toutefois souvent être effectuée au point d'origine, ce qui réduit les coûts initiaux. Un exemple est les poussières métalliques filtrées des gaz d'échappement des cubilots, qui peuvent être renvoyées dans les masses fondues par injection.

Non moins importante est l'utilisation de scories métallurgiques convenablement préparées qui ont été en grande partie démétallisées par un traitement spécial . Il n'est pas correct de les compter comme des déchets de la production de la fonte des métaux, tout comme les scories . Tous sont soumis au règlement REACH . Selon leur composition, ils peuvent cependant être réutilisés comme protection contre l'oxydation (couverture) dans les fours de fusion ou comme « fillers », voire comme revêtement (« dallage ») dans la construction routière. Là aussi, une analyse précise est la condition sine qua non pour bien classer ces « déchets » et décider s'ils peuvent être recyclés.

La métallurgie et la protection de l'environnement se rencontrent dans un autre domaine encore. Le nettoyage des dommages environnementaux causés par l'extraction de l'uranium pour l'Union soviétique en RDA (terrils, bassins de boue ) est bien connu. Les tunnels abandonnés doivent être sécurisés en sous-sol, que ce soit par remblai ou murage. S'ils ne présentent aucun danger pour l'environnement, les résidus et les terrils peuvent également être végétalisés et avoir un effet paysager. Dans les mines de lignite à ciel ouvert , la remise en culture après ébavurage est la norme, en Allemagne de l'Est elle est rattrapée depuis 1990. La remise en culture - et en même temps une protection contre le lessivageavec pour résultat que les masses d'eau sont surchargées de potasse - des tentatives sont également faites à grands frais dans les terrils de résidus de l'extraction de sels contenant de la potasse et du magnésium, qui sont particulièrement visibles en Hesse et en Thuringe . Dans d'autres endroits, la nature est capable de "guérir" même les blessures. Dans l'exploitation du minerai de fer, certaines fosses ont été laissées à elles-mêmes jusqu'au XXe siècle, et seuls les pinges vallonnés (effondrements de fosses) qui déforment la zone, depuis longtemps reboisée , témoignent de l'ancienne exploitation du minerai.

Des métallurgistes de renom

Après seulement quelques précurseurs historiques, la métallurgie a été avancée de manière décisive par plusieurs scientifiques de renom, en particulier au cours des 200 dernières années. Ceux-ci comprennent avant tout :

Historique

• Gaius Plinius Secundus (vers 23-79 après JC): Naturalis historia
• Georgius Agricola (1494-1555): de re metallica

lié au fer

• Adolf Ledebur (1837-1906): "Manuel des forges"
• Wilhelm Borchers (1856-1925) : « Electrométallurgie »
• Eugen Piwowarsky (1891-1953) : « La fonte du fer et de l'acier » ; "fonte de haute qualité"
• Henry Bessemer (1813–1898): inventeur du procédé de soufflage de l'acier (poire Bessemer, aigre)
• Sidney Thomas (1850–1885), Percy Gilchrist (1851–1935) : poire Thomas, basique
• Pierre-Émile Martin (1824-1915) : chauffage régénératif (acier Siemens-Martin)

Métaux non-ferreux

• Hans Christian Oersted (1777-1851), Friedrich Wöhler (1800-1882), Robert Bunsen (1811-1899), Henry Saint-Claire Deville (1818-1881) : Représentation en aluminium
• Charles Martin Hall (1863-1914), Paul Héroult (1863-1914) : électrolyse aux sels fondus de l'aluminium
• Alfred Wilm (1869-1937), Aladár Pácz (1882-1938) : Développement des alliages d'aluminium
• Gustav Pistor : directeur d'Elektronwerk GmbH, Francfort-Griesheim, promoteur et développeur de magnésium métallique et de ses alliages à des fins industrielles
• Wilhelm Borchers (1856-1925) : Cuivre

enseignants et chercheurs

• Adolf Ledebur (1837-1906) : forges et fonderie ( Ledeburit )
• Bernhard Osann (1862-1940) : métallurgie du fer ("manuel de la fonderie de fer et d'acier")
• Alfred von Zeerleder (1890-1976): ("technologie des métaux légers")
• Eugen Piwowarsky (1891–1953) : Métallurgie (« fonte de haute qualité »)
• Wilhelm Borchers (1856–1925): Électrométallurgie
• Karl Karsten (1782-1853) : Métallurgie
• Eduard Maurer (1886-1969) : métallurgiste du fer, inventeur des aciers "V2A" et "V4A"
• Joachim Krüger (* 1933) : Métallurgie des métaux non ferreux

conférences

Conférence métallurgique européenne (EMC)

La Conférence métallurgique européenne (EMC) est la conférence métallurgique la plus importante dans le domaine des métaux non ferreux en Allemagne et en Europe. Les plus grands métallurgistes du monde s'y retrouvent tous les deux ans depuis sa création à Friedrichshafen en 2001. Outre l'échange d'expériences, l'accent est également mis sur la protection de l'environnement, l'efficacité des ressources et les questions politiques et juridiques. L'événement est organisé par la Société GDMB des Métallurgistes et Mineurs e. V aligné. ^[160]

littérature référencée

encyclopédies

• Meyers Konversations-Lexikon. 5e édition. Institut bibliographique, Leipzig/Vienne 1897.
• Josef Bersch (éd.): Lexique de la technologie des métaux. A. Hartlebens Verlag, Vienne 1899 (manuel pour tous les commerçants et artistes dans le domaine métallurgique).
• Avis scientifique des éditeurs Duden (éd.) : Günther Drosdowski et autres (éd.) : Le Grand Duden en 10 volumes. Tome 7 : Étymologie Duden. Dictionnaire des origines de la langue allemande. Réimpression de l'édition de 1963, édition. par : Paul Grebe, Institut bibliographique/Dudenredaktion, Mannheim 1974, ISBN 3-411-00907-1 (poursuivant l'"Étymologie de la nouvelle langue du haut allemand" par Konrad Duden).
• Le nouveau Brockhaus : lexique et dictionnaire en 5 volumes et un atlas. 5e, entièrement révisé. édition. Brockhaus Verlag, Wiesbaden 1975, ISBN 3-7653-0025-X .
• Johannes Klein (Modifier): Herder Lexicon: Géologie et minéralogie. 5e édition. Herder Verlag, Freiburg im Breisgau 1980, ISBN 3-451-16452-3 (ouvrage en plusieurs parties).
• Jürgen Falbe, Manfred Regitz (ed.): Römpp-Chemie-Lexikon. 9e, poste et retravailler. édition. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1995-1995, ISBN 3-13-102759-2 (ouvrage en plusieurs parties, 6 volumes au total).
• Ernst Brunhuber, Stephan Hasse : Lexique de la fonderie. 17ème, entièrement révisé édition. Schiele & Schön Verlag, Berlin 1997, ISBN 3-7949-0606-3 .
• Hermann Kinder, Werner Hilgemann : atlas dtv à l'histoire du monde . Des débuts à nos jours. Orig.-Ausg., dtv, Munich 2000, ISBN 3-423-03000-3 (édition spéciale de l'histoire mondiale de l'atlas dtv publiée pour la première fois en dtv en deux volumes en 1964 et 1966).
• Ekkehard Aner: Grand Atlas de l'histoire mondiale. 2e édition. Édition étendue de l'ouvrage standard de 1956. Westermann Verlag, Braunschweig 2001, ISBN 3-07-509520-6 .
• Encyclopédie Microsoft Encarta Professionnel 2003 sur DVD. Encyclopédie électronique et multimédia.

littérature technique

• Hermann Ost : Manuel de technologie chimique. 21e édition éditée par B. Rassow, Jänecke Verlag, Leipzig 1939 (Chapitre « Métallurgie »).
• Alfred von Zeerleder : Sur la technologie des métaux légers. 2e édition. Éditeur de l'Academic Machinery Engineer Association à l'ETH Zurich, 1951.
• Hans Schmidt : La fonderie en présentation générale. 3ème, retravaillé et adulte édition. Gießerei-Verlag, Düsseldorf 1953.
• Hans Riedelbauch : Production par lots et par lots d'un point de vue commercial. Dans : ZfhF – revue pour la recherche commerciale. Westdeutscher Verlag, Cologne et al., numéro 9, 1959, pages 532-553.
• Ernst Brunhuber : Technologie de fusion et d'alliage des matériaux en cuivre. 2e, révisé. édition. Schiele & Schön Verlag, Berlin 1968.
• Association des fonderies de métaux allemandes (éd.) : Fonderie de cuivre et d'alliages de cuivre, directives techniques. Düsseldorf / Berlin 1982, DNB 821020889 .
• Mervin T. Rowley (Ed.): Pièces moulées en alliage de cuivre. Schiele & Schön, Berlin 1986, ISBN 3-7949-0444-3 (titre anglais original : Coulée d'alliages à base de cuivre ).
• Atelier DKI. Deutsches Kupfer-Institut, Berlin (série de publications ; actes de conférence – dont 1993, 1995).
• A.F. Holleman , E. Wiberg , N. Wiberg : Manuel de chimie inorganique . 102e édition. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1 .
• Hans Joachim Müller: Manuel de pratique de fusion et d'alliage pour les métaux légers. Schiele & Schön, Berlin 1977, ISBN 3-7949-0247-5 .

Autres ressources

• Association des spécialistes allemands de la fonderie (éd.): Calendrier de la fonderie. Gießerei-Verlag, Düsseldorf 1971 et années suivantes, ISSN  0340-8175 . (paraît annuellement; à partir de 1999 sous le titre Foundry Yearbook ).
• Volumes des revues spécialisées : Aluminium, Gießerei, Erzmetall/World of Metallurgy, Giesserei-Rundschau.
• Sol & Luna. Degussa auto-éditeur, 1973.
• G. Ludwig, G. Wermusch : Argent : de l'histoire d'un métal précieux. Verlag die Wirtschaft, Berlin 1988, ISBN 3-349-00387-7 .
• Sur les traces de l'Antiquité. Rapports de H. Schliemann, Verlag der Nation, Berlin 1974, DNB 750161906 .
• Steel Information Center, Düsseldorf (éd.): Fascination Steel. Numéro 13, 2007.
• Alertes Web Google pour : "Production mondiale des métaux". (rapports irréguliers)
• Hans-Gert Bachmann : Première métallurgie au Proche et au Moyen-Orient. La chimie à notre époque, 17e année 1983, n° 4, ISSN  0009-2851 , pp. 120-128.

lecture complémentaire

• A.F. Holleman , E. Wiberg , N. Wiberg : Manuel de chimie inorganique . 102e édition. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1 .
• Eugen Piwowarsky : fonte de haute qualité. Berlin 1951/1961, DNB 453788181 .
• Rapport final Industrie métallurgique durable NMW. (Discussions, chiffres, tableaux prenant Hambourg comme exemple).
• F. Oeters : Métallurgie de la production d'acier. Springer et al., Berlin 1989, ISBN 3-540-51040-0 .
• Heinz Wübbenhorst : 5000 ans de fonte des métaux. Gießerei-Verlag, Düsseldorf 1984, ISBN 3-87260-060-5 .
• Bases du recyclage des métaux non ferreux et développements actuels. Série de publications du GDMB, numéro 115, 2008, ISBN 978-3-940276-11-7 .
• Oettel, Heinrich, Schumann, Hermann : Métallographie . 15e édition. Weinheim, ISBN 978-3-527-32257-2
• Recyclage des matériaux en cuivre. Brochure DKI, www.kupferinstitut.de.
• Acier – du minerai de fer au produit de haute technologie. DVD via www.stahl-info.de.
• Stefan Luidold, Helmut Antrekowitsch : Lithium - extraction de matières premières, application et recyclage. Dans : Erzmetall. 63, n° 2, 2010, p. 68 (Réimpression d'une conférence tenue à l'occasion du 44e Séminaire métallurgique du Comité technique pour l'enseignement et la formation métallurgiques du GDMB.)
• L'argent, de l'histoire d'un métal précieux. voir la section Autres sources.
• V. Tableau : Manuel de métallurgie. Volumes I-III, S. Hirzel, Leipzig.
• "Le monde du moulage sous pression" : cinq articles sur la technologie actuelle du moulage sous pression, Giesserei Rundschau, revue professionnelle des associations autrichiennes de fonderie, volume 60, numéro 7/8, 2013.
• Wilhelm Weinholz : Manuel technico-chimique de recherche, d'élimination et de présentation de la teneur métallique des corps minéraux utilisés dans l'artisanat. Helwing, Hanovre 1830, copie numérique .

liens web

• Littérature sur le mot-clé métallurgie dans le catalogue de la Bibliothèque nationale allemande

Instituts

• IME Aachen / Technologie des procédés métallurgiques et recyclage des métaux.
• Département de métallurgie et de technologie des matériaux RWTH Aachen.
• Institut IfG pour la technologie de fonderie e. V
• Montanuniversität Leoben. Département de Métallurgie. Chaire de métallurgie non ferreuse.
• Chaire de science de la fonderie. Montanuniversität Leoben.
• Université de Duisbourg; Institut de technologie des matériaux appliqués.
• Université technologique Bergakademie Freiburg.
• Université technique de Clausthal (Harz).
• Institut Max Planck pour la recherche sur le fer.

plus de liens

• Montanuniversität Leoben.
• Association des experts allemands en fonderie VDG.
• GDMB Société des Métallurgistes et Mineurs e. V
• Association des travailleurs sidérurgiques allemands VDEh.
• Informations sur l'acier pour les métallographes.
• Association économique des métaux.
• Association de l'industrie de l'aluminium.
• Institut allemand du cuivre (DKI), Düsseldorf.
• Société allemande des sciences des matériaux e. V
• Prix ​​des matières premières pour les métaux industriels.

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