Réussite Haïti – Chimie NS4
Fiche 27 – Extraction des métaux à partir de minerais
Réduction • Grillage • Électrolyse • Hauts fourneaux.
Objectif : comprendre comment les minerais sont transformés en métaux utilisables, connaître les principales méthodes chimiques d’extraction et leurs applications industrielles.
1. Qu’est-ce qu’un minerai ?
Un minerai est une roche contenant un métal sous forme combinée :
- oxydes (Fe₂O₃, Al₂O₃),
- sulfures (CuFeS₂),
- carbonates (FeCO₃),
- silicates, hydroxydes…
L’objectif de l’extraction est d’obtenir le métal pur.
2. Préparation du minerai
- Concassage → réduction de taille ;
- Broyage → poudre fine ;
- Concentration → élimination des impuretés (flottation, séparation magnétique…).
3. Extraction par réduction (cas du fer)
Dans un haut fourneau, l’hématite Fe₂O₃ est réduite par le monoxyde de carbone :
Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂
Conditions :
- température : ~1500 °C ;
- carburant : coke (C) ;
- réduction du minerai en métal liquide.
4. Extraction par grillage (minerais sulfurés)
Les sulfures sont d’abord oxydés :
2 ZnS + 3 O₂ → 2 ZnO + 2 SO₂
Ensuite, l’oxyde obtenu peut être réduit :
ZnO + C → Zn + CO
5. Extraction par électrolyse (métaux très réactifs)
Certains métaux comme l’aluminium ne peuvent pas être réduits par le carbone.
Exemple : extraction de l’aluminium (Hall-Héroult)
- Électrolyse de l’alumine Al₂O₃ fondue ;
- cathode : formation d’Al(l) ;
- anode : formation de CO₂.
Al³⁺ + 3 e⁻ → Al(l)
6. Extraction du cuivre (schéma général)
- Minerai : CuFeS₂ (chalcopyrite) ;
- Grillage → Cu₂S ;
- Oxygénation → Cu ;
- Purification par électrolyse.
7. Réactivité des métaux et choix de la méthode
- métaux très réactifs : Na, Mg, Al → électrolyse ;
- métaux moyens : Fe, Zn, Pb → réduction par C ou CO ;
- métaux peu réactifs : Cu, Ag, Au → chauffage ou oxydation douce.
8. Points essentiels
- Un minerai contient un métal sous forme combinée.
- Techniques principales : réduction, grillage, électrolyse.
- Fer : réduction Fe₂O₃ + CO → Fe.
- Aluminium : électrolyse de Al₂O₃.
- Cuivre : grillage puis réduction.
- Le choix dépend de la réactivité du métal.