Extraction et traitement du molybdène : du minerai au métal — aperçu technique

---

Extraction et traitement du molybdène : du minerai au métal — aperçu technique

Le molybdène est un métal de transition blanc argenté (numéro atomique 42) avec une densité de 10,2 g/cm³, un point de fusion de 2 610 °C et un point d'ébullition de 5 560 °C. La technologie d'extraction et de raffinage a évolué régulièrement depuis 1916, quand le premier gisement commercial de molybdène, la mine Climax près de Leadville, Colorado, a ouvert. Cet article détaille la chaîne d'approvisionnement complète : de l'extraction en surface ou souterraine au produit métallique final.

Flux de travail extraction et traitement du molybdène

Le molybdène est principalement produit dans les Amériques, l'Asie et l'ex-bloc soviétique. Les principaux pays producteurs incluent les États-Unis, le Canada, le Chili, le Pérou, le Mexique, la Chine et la Russie. Selon l'USGS (2008), les réserves mondiales prouvées totalisent environ 19 millions de tonnes. La Chine détient les plus grandes réserves, suivie des États-Unis et du Chili. Les plus grandes opérations mondiales peuvent extraire plus de 50 000 t de minerai par jour.

Extraction du molybdène

Le molybdène se trouve dans plusieurs minéraux, mais la production industrielle repose presque exclusivement sur la molybdénite (MoS₂). Bien que la molybdénite puisse se trouver seule, elle est presque toujours intriquée avec des minéraux de sulfure de cuivre. Les teneurs en minerai varient généralement de 0,01 % à 0,25 % Mo.

Minerai de molybdène Thompson Creek

Les corps de minerai sont classés en trois catégories selon les priorités économiques : minerai principal (récupération de molybdénite uniquement), minerai sous-produit (récupération du cuivre d'abord, molybdène en secondaire), et minerai symbiotique (les deux minéraux récupérés pour viabilité commerciale).

Les gisements en surface sont généralement exploités à ciel ouvert, tandis que les réserves plus profondes utilisent le caving par blocs souterrain. Dans le caving par blocs, de grands blocs de minerai sont fracturés par le bas et s'effondrent par gravité, permettant un traitement continu en surface.

Traitement du molybdène

1. Concassage et broyage

Le minerai brut est d'abord concassé à la taille de gravier, puis broyé dans un broyeur à boulets en une poudre fine adaptée à la séparation en aval.

Broyage du minerai de molybdène

2. Flottation

En flottation, le minerai broyé est mélangé à des réactifs et de l'eau. La molybdénite de faible densité remonte en mousse à la surface et est écrémée, tandis que la gangue coule au fond. Le concentré résultant contient 85 %–92 % MoS₂. Une lixiviation acide peut être appliquée pour éliminer le cuivre, le plomb et autres métaux traces.

3. Calcination

Le concentré de MoS₂ est grillé à 500–650 °C pour produire du trioxyde de molybdène (MoO₃). Réactions clés :

2 MoS₂ + 7 O₂ → 2 MoO₃ + 4 SO₂
MoS₂ + 6 MoO₃ → 7 MoO₂ + 2 SO₂
2 MoO₂ + O₂ → 2 MoO₃

Le grillage se fait dans un four multi-chambres à contre-courant de gaz ; des baffles rotatifs favorisent une réaction uniforme. Le dioxyde de soufre est capturé par désulfuration ou lavage à la chaux, assurant un produit avec ≥ 57 % Mo et < 0,1 % S, adapté à l'alliage et au traitement ultérieur.

Processus de calcination

Récupération du rhénium

Certains concentrés de molybdénite, souvent sous-produits de l'extraction du cuivre, contiennent jusqu'à 0,10 % de rhénium. L'étape de grillage est la voie industrielle principale pour récupérer ce métal rare, très prisé pour les alliages spéciaux.

Production de ferromolybdène

Environ 30 %–40 % du MoO₃ industriel est réduit en ferromolybdène (FeMo) en faisant réagir le MoO₃ avec du minerai de fer et des agents réducteurs comme le ferrosilicium et l'aluminium. Les lingots résultants, pesant plusieurs centaines de kilogrammes, contiennent 60 %–75 % Mo et sont ensuite broyés à la taille souhaitée pour la production d'alliages.

Produits chimiques avancés du molybdène

Environ un quart du MoO₃ mondial est converti en produits chimiques de spécialité. Le MoO₃ pur est obtenu par sublimation, tandis que les voies humides produisent du molybdate d'ammonium et des sels de molybdate. Ces intermédiaires sont cristallisés ou précipités pour produire des produits de haute pureté utilisés en électronique, verre et métallurgie.

Traitement du minerai de molybdène

Production de molybdène métallique

La réduction du MoO₃ ou du molybdate d'ammonium en Mo métallique est une réduction en deux étapes à l'hydrogène. La première étape convertit le MoO₃ en MoO₂ à 450–650 °C ; la seconde réduit le MoO₂ en Mo métal à 1 000–1 100 °C. Les fours rotatifs modernes permettent une alimentation continue et un débit amélioré.

Conclusion

Nous espérons que cet aperçu clarifie le parcours du molybdène du minerai à l'alliage. Pour des détails techniques plus approfondis ou pour s'approvisionner en métaux réfractaires de haute qualité, visitez Advanced Refractory Metals (ARM), basé à Lake Forest, Californie. ARM fournit tungstène, molybdène, tantale, rhénium, titane et zirconium dans le monde entier à des prix compétitifs.