Fusion (métallurgie)
La fusion est le terme général qui désigne l'obtention d'un métal à partir de son minerai naturel. L'or est une exception car on le trouve généralement sous forme de métal pur. D'autres métaux, comme le fer, le cuivre, le zinc et l'argent, doivent être obtenus à partir de leur minerai.
Le processus de fusion consiste toujours à chauffer le minerai, et peut également utiliser un agent réducteur comme le coke ou le charbon de bois. La plupart des minerais sont des oxydes, des sulfures ou des carbonates. Ce procédé permet d'éliminer la partie non métallique, laissant le métal derrière lui. Les minerais ne sont pas purs, on y ajoute donc un fondant pour éliminer les impuretés. Le calcaire est le flux habituel à cet effet. Il élimine les impuretés sous forme de scories.
En outre, chaque métal a ses propres méthodes. La production de fer à partir de son minerai se fait dans un haut fourneau. La production de zinc ou d'aluminium à partir de leurs minerais nécessite (en plus de la chaleur) une électrolyse.
Le fer est fondu à partir du minerai de fer dans de grands réacteurs appelés hauts-fourneaux. Un haut-fourneau est une haute structure verticale qui est alimentée en coke, en minerai de fer et en calcaire. Lorsque de l'air chaud est soufflé dans le haut fourneau, le coke brûle et réduit l'oxygène du minerai, produisant du fer nu et du dioxyde de carbone. Le calcaire se lie à la roche mère restante. Le fer fond à chaud et est extrait en phase liquide dans le fond. Il est ensuite transformé en acier. Le calcaire et le socle rocheux forment un composé appelé scories. Il peut être utilisé pour fabriquer des briques, du béton ou des revêtements routiers. Parmi les méthodes antérieures, on peut citer Bloomery.
L'aluminium est fondu dans des fours électriques appelés fours à arc. Le minerai d'aluminium est versé au fond du four et le courant électrique est conduit à travers le minerai. La température s'élève si fort que l'oxygène se sépare, laissant l'aluminium métallique.
Le cuivre est versé sur une flamme nue qui brûle le soufre et d'autres impuretés, laissant le cuivre brut. L'électrolyse utilise le courant électrique pour séparer le cuivre dans de grands bassins, qui contiennent une solution aqueuse appelée électrolyte. Un courant électrique est conduit dans la piscine, et tout le cuivre s'accumule sur l'électrode appelée cathode.
La métallurgie et surtout la fusion sont des éléments clés des premières civilisations. Les premières preuves de la fusion du cuivre datent de 5500 à 5000 avant J.-C. Les sites se trouvent à Pločnik et à Belovode, en Serbie.
Cheminée de la fonderie de cuivre - geograph.org.uk - 827814
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce que la fusion ?
R : La fusion est le processus d'extraction d'un métal à partir de son minerai naturel.
Q : Quels sont les métaux qui nécessitent une fusion ?
R : Les métaux tels que le fer, le cuivre, le zinc et l'argent doivent être extraits de leur minerai par fusion.
Q : Qu'utilise-t-on dans le processus de fusion ?
R : Le processus de fusion consiste généralement à chauffer le minerai et peut également faire appel à un agent réducteur tel que le coke ou le charbon de bois. Un fondant tel que le calcaire est ajouté pour éliminer les impuretés.
Q : Comment le fer est-il produit à partir de son minerai ?
R : Le fer est produit à partir de son minerai en utilisant un haut fourneau qui est alimenté avec du coke, du minerai de fer et du calcaire. De l'air chaud est ensuite soufflé dans le four, ce qui fait brûler le coke et réduit l'oxygène du minerai en produisant du fer nu et du dioxyde de carbone, tandis que le calcaire fixe toute roche résiduelle. Le fer fond à chaud au fond du four et peut alors être transformé en acier.
Q : Comment l'aluminium est-il extrait de son minerai ?
R : L'aluminium est extrait de son minerai à l'aide de fours électriques appelés fours à arc électrique. Le minerai d'aluminium est versé au fond du four et traversé par un courant électrique, ce qui provoque des températures élevées qui séparent l'oxygène en laissant de l'aluminium métallique.
Q : Comment le cuivre est-il extrait de son minerai ?
R : Le cuivre est extrait de ses minerais en le versant sur une flamme nue qui brûle le soufre et les autres impuretés en laissant du cuivre brut ou par électrolyse qui utilise un courant électrique pour séparer le cuivre dans de grands bassins contenant une solution d'eau appelée électrolyte, tout le cuivre étant rassemblé sur une électrode appelée cathode.
Q : Quand la métallurgie a-t-elle commencé ?
R : La métallurgie a débuté vers 5500 av. J.-C. - 5000 av. J.-C., lorsque des traces de fusion de cuivre ont été trouvées sur les sites de Pločnik et Belovode, en Serbie.
