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FER Minerais de fer

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Constitution minéralogique et chimique

La minéralogie de la plupart des minerais de fer est simple : souvent un, parfois deux ou quatre minéraux ferrifères essentiels. Cependant l'abondance du fer dans l'écorce terrestre et la possibilité de plusieurs états électroniques naturels stables expliquent la grande diversité de combinaisons où figure l'élément fer et l'extrême variété des associations minérales auxquelles il participe. Ces combinaisons apparaissent dans les minerais de fer sous trois formes fondamentales : les minéraux, les constituants minéralogiques et les constituants pétrographiques. Les constituants minéralogiques, agrégats de minéraux trop fins pour qu'il soit possible d'en réaliser un fractionnement par des méthodes physiques simples, sont la forme sous laquelle se rencontre le fer dans les minerais superficiels (sédimentaires et d'altération). On peut les caractériser par des propriétés chimiques et physiques globales généralement assez constantes pour un gisement donné. Les constituants pétrographiques sont des entités formées de minéraux et de constituants minéralogiques possédant des formes et des structures caractéristiques. Ainsi dans l'oolithe ferrifère les phases minérales se présentent sous forme d'enveloppe microscopique entourant un noyau. Ce grain très arrondi de forme ovoïde ou lenticulaire a des dimensions variant de 80 μm à 2 mm, la valeur moyenne se situant vers 300 μm.

En pratique, on classe les formes du fer en minéraux ferrifères et minéraux non ferrifères. Par minéral ferrifère, il est convenu d'entendre un minéral dont le fer est un constituant normal, et qui ne peut être remplacé par un autre élément que dans d'étroites limites. Un minéral non ferrifère, en revanche, ne contient de fer qu'en faibles quantités et en substitution du constituant de base du minéral.

Pyrite - crédits : Fabreminerals.com

Pyrite

À cette classification s'en superpose une autre d'ordre économique, et qui permet de distinguer les constituants formant la gangue. Cette gangue, qui appauvrit le minerai et que l'on cherche à rejeter, présente des formes très variées : elle peut être volatile ou solide, exprimée ou combinée, ferrifère ou stérile. L'utilisation du minerai de fer dépend étroitement de ces aspects. Ces limitations économiques et, au départ, techniques ne se superposent pas à celles de la classification précédente : certains minéraux ferrifères, même riches en fer, pourront ne pas être des constituants utiles : ainsi la pyrite, FeS2, renfermant 46,6 p. 100 de fer, n'en est pas un minerai du fait de sa teneur élevée en soufre.

Les principaux minéraux ferrifères présents dans les minerais sont : la magnétite Fe3O4 (72,4 p. 100 de fer), l'oligiste Fe2O3 (69,9 p. 100 de fer), encore appelée hématite, la goethite Fe2O3, H2O (62,8 p. 100 de fer), la sidérite FeCO3 (48 p. 100 de fer), des silicates et silicoaluminates divers : greenalite, minnesotaïte, chlorite.

Magnétite - crédits : R. Appiani/ De Agostini/ Getty Images

Magnétite

Sidérite ou sidérose - crédits : C. Bevilacqua/ De Agostini/ Getty Images

Sidérite ou sidérose

À côté de ces minéraux souvent purs, ou pouvant contenir, pour certains, des éléments en substitution en quantités limitées (aluminium en remplacement du fer dans l'oligiste et la goethite ; manganèse, magnésium, dans la sidérose), le fer apparaît dans certains minerais sous forme de constituants minéralogiques. Les plus importants sont l'hématite rouge, formée d'hématite impure souillée par Al2O3, MgO, P, H2O et de teneurs en fer variant de 60 à 68 p. 100 ; la limonite formée de goethite souillée de Al2O3, P, H2O, MgO... et titrant de 50 à 58 p. 100 de fer. Au titre de constituant minéralogique, il convient également de signaler la martite qui provient de la transformation plus ou moins complète de magnétite en oligiste avec conservation des formes extérieures du minéral original.

Les minéraux de gangue sont également très variés dans les minerais de fer. Les[...]

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Écrit par

  • : chef du département Études à la direction des mines de la Société nationale Elf Aquitaine-Production (S.N.E.A.-P.)
  • : responsable de département fonte à Arcelor, Maizières-Lès-Metz
  • : ingénieur géologue, chef du service matières premières à l'Institut de recherche de la sidérurgie

Classification

Pour citer cet article

Louis BUBENICEK, Éric HESS et Richard PAZDEJ. FER - Minerais de fer [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Article mis en ligne le et modifié le 14/03/2009

Médias

Pyrite - crédits : Fabreminerals.com

Pyrite

Magnétite - crédits : R. Appiani/ De Agostini/ Getty Images

Magnétite

Sidérite ou sidérose - crédits : C. Bevilacqua/ De Agostini/ Getty Images

Sidérite ou sidérose

Autres références

  • APPARITION DE L'INDUSTRIE DU FER

    • Écrit par
    • 183 mots

    Les premières traces de l'industrie du fer sont attestées vers 1700 à 1500 avant J.-C. dans le sud du Caucase. À cette époque, les forgerons chalybes faisaient chauffer un mélange de minerai de fer et de charbon de bois dans un simple trou. Chez les Hittites, ce procédé primitif évolue vers le...

  • FER, FONTE ET ACIER - (repères chronologiques)

    • Écrit par
    • 582 mots

    — 1700-— 1500 Début de l'industrie du fer avec les premières traces, au Sud du Caucase, de foyers permettant la réduction (élimination d'oxygène) de minerais de fer au charbon de bois.

    Vers — 1250 Une lettre du roi hittite Hattusil III mentionne une épée en fer.

    — 1100-— 800...

  • ACIER - Technologie

    • Écrit par , , et
    • 14 176 mots
    • 10 médias
    Rappelons que le fer existe sous deux variétés allotropiques différentes, c'est-à-dire avec deux formes cristallines.
  • AIMANTS

    • Écrit par
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    La découverte en 1931 par Mishima d'un alliage de fer, de nickel et d'aluminium (30 p. 100 Ni, 12 p. 100 Al, 58 p. 100 Fe) présentant des propriétés d'aimant permanent intéressantes (Br = 0,95 T, Hc = 34 220 A ( m-1) ouvre la voie à une nouvelle classe de matériaux...
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    ...mis en œuvre pour des usages tels que les pièces soumises aux plus gros efforts dans les trains d'atterrissage des avions (cf. acier – Technologie). L'acier le plus simple est un alliage de fer et de carbone, renfermant moins de 2 p. 100 en poids de carbone (9 atomes pour 100). Il faut rappeler que...
  • APPARITION DES HAUTS-FOURNEAUX

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    • 222 mots

    En Occident, les premiers hauts-fourneaux apparaissent vraisemblablement dans la région de Liège durant la seconde moitié du xive siècle. Le principe est d'augmenter la taille des foyers pour accroître la production de fer. Cependant la réduction (élimination de l'oxygène) de minerais de fer...

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