MAGNÉSIUM
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Métallurgie
Minerais
Le magnésium représente 2 p. 100 des éléments qui constituent l'écorce terrestre et il vient au huitième rang par ordre d'importance. On le rencontre dans les roches magmatiques, sédimentaires et métamorphiques, généralement sous forme de carbonates, d'hydroxyde, de silicates, de chlorure et de sulfate. Les minerais les plus fréquemment utilisés sont : le carbonate (magnésite ou giobertite) pratiquement pur (Autriche, Russie, Grèce, Chine, Brésil, États-Unis...) ; le carbonate double de calcium et de magnésium (dolomite) qui se trouve dans un grand nombre de pays ; la carnallite, un chlorure double de magnésium et de potassium cristallisé avec six molécules d'eau (plutôt utilisé comme source de potassium). L'eau de mer qui contient, sous forme de chlorure, 1,3 kg de magnésium par mètre cube en constitue une réserve immense ; certaines mers fermées ou certains lacs peuvent en contenir jusqu'à 35 kg/m3.
La magnésite, aussi appelée giobertite, est un carbonate de magnésium employé dans plusieurs secteurs industriels : extraction du magnésium dans la sidérurgie, industrie pharmaceutique, pour les réfractaires et les ciments spéciaux, etc. Cet échantillon, trouvé à Canneto en Toscane...
Crédits : A.Rizzi/ De Agostini/ Getty Images
La dolomite, minéral incolore à blanc jaunâtre, est un carbonate de calcium et de magnésium. C'est l'élément essentiel de la dolomie, roche typique des Dolomites (Italie), ainsi nommé en l'honneur du minéralogiste Dieudonné de Dolomieu (1750-1801) qui l'identifia et la différencia de la...
Crédits : Fabreminerals.com
À la suite des travaux de H. Sainte-Claire Deville et de O. Caron (1857), la réduction chimique du chlorure de magnésium a été la première méthode industrielle employée pour produire le métal. À la fin du xixe siècle, cette méthode a été complètement abandonnée et remplacée par le procédé électrolytique de Bunsen. Enfin, plus récemment, est apparu un troisième procédé : la réduction à haute température et sous atmosphère protectrice (vide) de la magnésie par un réducteur industriel. Le procédé électrolytique et la réduction de la magnésie MgO à haute température sont en compétition, les facteurs économiques locaux faisant pencher vers l'une ou vers l'autre de ces deux voies.
Électrolyse ignée
Le procédé I. G. Farbenindustrie a été employé jusqu'en 1945. Il consiste essentiellement à réduire le carbonate de magnésium à chaud par le chlore gazeux en présence de carbone. Le chlorure de magnésium fondu obtenu est introduit directement dans les cuves d'électrolyse. Celles-ci sont des caissons parallélépipédiques cloisonnés par des diaphragmes en céramique. Autour des anodes en graphite, on recueille le chlore qui est renvoyé au four de réduction du carbonate. Le compartiment cathodique est en matériau réfractaire, il permet de recueillir par siphonnage le magnésium liquide. Une cuve fonctionnant à 25 000 ampères, sous 6 à 8 volts, produit 220 kilogrammes de métal par vingt-quatre heures.
Dans le procédé de la Dow Chemical Company, exploité aux États-Unis dans le golfe du Mexique, le magnésium est extrait de l'eau de mer. Celle-ci est pompée à travers des filtres et envoyée avec un lait de chaux dans un bassin de floculation où l'hydroxyde Mg(OH)2 précipite. Il est ensuite recueilli sur filtre, puis repris par une solution d'acide chlorhydrique. Le chlorure de magnésium formé est évaporé et déshydraté partiellement (jusqu'à la concentration correspondant à la formule MgCl2, 1,25 H2O, en fait) ou totalement. C'est ce produit qui alimente les cuves d'électrolyse. Celles-ci sont en acier et constituent les cathodes. Comme dans le procédé I. G. Farben, les anodes sont en graphite, mais, dans ce cas, elles subissent une usure plus importante due à l'oxydation par l'eau contenue dans le chlorure. Le chlore recueilli à l'anode est transformé en acide chlorhydrique qui rentre dans le cycle. Les cuves sont alimentées par un courant de 40 000 à 80 000 ampères sous 6 à 7 volts. Elles produisent 500 kilogrammes de métal par vingt-quatre heures, soit une dépense moyenne de 10 à 20 kWh par kilogramme de métal produit.
Le procédé Norsk Hydro, exploité en Norvège, est une combinaison des deux précédents. Le magnésium de l'eau de mer est précipité par la dolomie calcinée, de telle sorte que, finalement, la moitié de la magnésie recueillie sur les filtres provient de l'eau de mer et l'autre moitié de la dolomie. L'hydroxyde est séché et calciné en oxyde. Comme dans le procédé I. G. Farben, l'oxyde est réduit en chlorure fondu qui est électrolysé.
Réduction thermique
Malgré sa chaleur de formation élevée, la magnésie peut être réduite par des agents énergétiques. Cette réaction est fortement endothermique et ne peut se produire qu'au-dessus d'une certaine température qui dépend du réducteur employé. Pour favoriser le déplacement de l'équilibre dans [...]
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Écrit par :
- Maurice HARDOUIN : ingénieur à la société Tréfimétaux G.P.
- Michel SCHEIDECKER : Ingénieur, chef de la Division des études et fabrications nucléaires du département des recherches et produits avancés, société Tréfimétaux G.P.
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BÉRYLLIUM
Dans le chapitre « Réduction par le magnésium » : […] On chauffe à 1 300 0 C pendant 3 à 4 heures, dans un four dont le creuset est en graphite, des morceaux de magnésium et du fluorure de béryllium. Le béryllium fourni par la réaction se rassemble, par fusion, en petites billes. On transvase la charge dans un autre creuset de graphite ; après solidification, on broie sous l'eau, pour séparer le béryllium du résidu de fluorure de magnésium et récup […] Lire la suite
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EPSOMITE
Se présentant généralement en croûtes, en efflorescences ou en groupements de fines aiguilles, ce sulfate de magnésium hydraté cristallise dans le système orthorhombique. Les cristaux peuvent paraître tétragonaux de par la présence d'un angle voisin de 90 0 entre les faces du prisme. La cassure est conchoïdale. L'epsomite, comme d'autres minéraux solubles avides d'eau, peut être caractérisée par […] Lire la suite
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Les métaux alcalino-terreux constituent la deuxième colonne du tableau de classification périodique des éléments. On peut distinguer les alcalino-terreux vrais – calcium, strontium, baryum, radium – et deux éléments plus légers – béryllium et magnésium –, qui présentent des particularités propres. Ce double nom d'alcalino-terreux trouve son origine dans les propriétés des oxydes, qui furent les p […] Lire la suite
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Voir aussi
Pour citer l’article
Maurice HARDOUIN, Michel SCHEIDECKER, « MAGNÉSIUM », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 12 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/magnesium/