CADMIUM

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Élaboration du cadmium

Minerais, production, consommation

Le cadmium se trouve dans presque tous les minerais polymétalliques contenant du zinc et, plus ces minerais sont riches en zinc, plus ils contiennent de cadmium.

Les teneurs en cadmium des minerais de zinc sont néanmoins très faibles, de 0,01 à 0,03 p. 100 sur minerai brut ; certains gisements au Mexique et au Pérou notamment ont donné des taux plus élevés.

Les minerais subissent à la mine dans les laveries un enrichissement par flottation qui permet d'obtenir avec les blendes, en partant de teneurs sur brut d'environ 3,5 à 6 p. 100 de zinc, des taux s'élevant à 50 à 60 p. 100 ; de ce fait, la teneur en cadmium atteint 0,1 à 0,5 p. 100. Il en est ainsi, à titre d'exemple, d'un minerai flotté d'origine du Canada avec l'analyse suivante : Zn 57,2 p. 100 – Pb 2,9 p. 100 – Cd 0,24 p. 100 – Cu 0,7 p. 100 et divers autres éléments dont le soufre 31,16 p. 100 et l'argent 150 g/t.

Comme conséquence, la production de cadmium est comprise, suivant les minerais exploités, de 1,8 à 5 kg par tonne de zinc élaborée.

Cinq pays (Corée du Sud, Chine, Japon, Canada, Mexique) réalisent à eux seuls les trois quarts de la production mondiale de cadmium ; la consommation est dominée par la Chine, la Belgique et le Japon, qui a eux trois représentent les trois quarts du total mondial (tabl. 2).

Cadmium : production

Tableau : Cadmium : production

tabl. 2 - Production métallurgique et consommation de cadmium (en tonnes) en 2004 (source : International Cadmium Association). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Métallurgie du cadmium

Le cadmium étant extrait presque exclusivement des minerais de zinc, les métallurgies de ces deux métaux – Zn et Cd – sont intimement dépendantes.

L'élaboration de cadmium comporte deux phases fondamentales : la phase d'extraction du métal qui conduit à la production d'une éponge de cadmium, et la phase de traitement métallurgique de cette éponge pour obtenir le métal de haute pureté.

Production de l'éponge de cadmium

L'élaboration du zinc s'opère suivant deux voies métallurgiques : la voie sèche, désignée plus spécialement par « extraction par voie thermique » ou « pyrométallurgie », et la voie humide, le plus souvent désignée par « hydrométallurgie ».

Les minerais sulfurés de zinc – les blendes – sont concentrés à la mine par flottation (laveries) et livrés aux usines métallurgiques du zinc sous une forme pulvérulente.

Il s'agit de sulfures de zinc et, afin de pouvoir les traiter en métallurgie sèche ou humide, il faut nécessairement les transformer en oxydes de zinc (ZnO). L'opération s'appelle le grillage suivant la réaction générale d'oxydation : (

M symbolise le métal.)

Cette réaction est fortement exothermique et, lorsqu'elle est amorcée, elle se poursuit d'elle-même en élevant la température. Dans le cas du zinc :

cela permet, en obtenant l'oxyde de zinc, d'éliminer la majeure partie du soufre contenu.

L'anhydride sulfureux SO2 produit est consommé en totalité pour la fabrication de l'acide sulfurique H2SO4.

Le schéma du processus du traitement d'extraction par voie thermique est donné dans le tableau 3.

Pyrométallurgie du zinc et extraction du cadmium

Tableau : Pyrométallurgie du zinc et extraction du cadmium

Métallurgie du zinc par voie sèche (pyrométallurgie) et extraction du cadmium. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Dans la métallurgie par voie sèche, on souhaite l'obtention de charges perméables et pour cela un grillage poussé, dit agglomérant, est recherché. Le supergrillage s'effectue dans les fours-machines Dwight-Lloyd dont la sole est une grille en mouvement continu comme une chenille d'engin avec déplacement très lent.

L'oxydation intense des sulfures provoque, comme sus-indiqué, suffisamment de chaleur pour élever la température à 1 200-1 400 0C. Cette température élevée offre, en outre, l'intérêt de favoriser l'évacuation du plomb jusqu'à 75 p. 100, du cadmium 95 p. 100 et de l'arsenic qui se retrouvent dans les gaz avec l'anhydride sulfureux, chargés de poussières.

Ces gaz destinés à la fabrication de l'acide sulfurique doivent être épurés. Ils sont dépoussiérés par des filtres électrostatiques et lavés dans des tours. Les poussières recueillies et les boues décantées contiennent donc principalement du zinc, du plomb et sont riches en cadmium de 7 à 10 p. 100 en masse.

Le minerai grillé, appelé calcine, contient encore du cadmium qui va suivre les opérations métallurgiques du zinc, mais il sera récupéré lors des opérations de raffinage de ce métal par voie thermique de distillation fractionnée.

Les matières premières cadmifères, constituées par les poussières retenues et les boues décantées, sont traitées dans un mélangeur avec addition d'acide sulfurique ; c'est une opération d [...]

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Cadmium : propriétés physiques

Cadmium : propriétés physiques
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Cadmium : production

Cadmium : production
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Pyrométallurgie du zinc et extraction du cadmium

Pyrométallurgie du zinc et extraction du cadmium
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Hydrométallurgie du zinc et extraction du cadmium

Hydrométallurgie du zinc et extraction du cadmium
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  • : ingénieur des arts et métiers en retraite au centre technique du zinc

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Pour citer l’article

Alexandre TRICOT, « CADMIUM », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 20 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/cadmium/