liquéfier

La liquation est un processus de séparation thermique où un mélange de métaux ou un alliage est chauffé à une température qui ne fait fondre que le composant ayant le point de fusion le plus bas, lui permettant de s'écouler ou d'être retiré mécaniquement du résidu ayant le point de fusion le plus élevé. Le nom vient du latin liquare, qui signifie fondre ou rendre liquide. En pratique, on chauffe une masse de métaux mélangés ou un concentré de minerai en dessous du point de fusion du matériau moins fusible (plus difficile à fondre) mais au-dessus du point de fusion du plus fusible, de sorte que le métal plus mou forme une flaque liquide tandis que le métal plus rigide reste solide.

L'application classique est la séparation du plomb du cuivre ou de l'étain. Un mélange cuivre-plomb est chauffé à environ 330 à 400 degrés Celsius, selon la composition. Le plomb fond à 327 degrés Celsius tandis que le cuivre fond à 1085 degrés Celsius, donc à chaleur modérée, le plomb se liquéfie et peut être drainé par le fond d'un creuset ou d'un bassin de décantation, laissant derrière lui un gâteau riche en cuivre. Cette méthode était essentielle pour le raffinage des métaux non ferreux bien avant que les techniques électrolytiques ne deviennent la norme.

La liquation fonctionne mieux lorsque l'écart de point de fusion entre le métal cible et le résidu est large et lorsque la phase fondue ne dissout pas fortement la phase solide. Si vous chauffez trop fort, le résidu commence à ramollir et perd sa rigidité; le métal liquide se retrouve alors piégé dans une pâte plutôt que de s'écouler librement. La gravité est votre seule force motrice, donc la géométrie du récipient et la viscosité du métal liquide sont importantes. Les couches de scories ou d'oxydes peuvent boucher le trou de drainage, et une séparation incomplète laisse un produit contaminé dans les deux flux.

Rôle et limites modernes

La liquation a été supplantée au 20e siècle par le raffinage électrolytique et la séparation pyrométallurgique pour les travaux de haute pureté, car elle ne peut pas produire de métal d'une pureté supérieure à environ 95 à 98 pour cent. Cependant, elle reste utilisée pour les opérations de recyclage, le traitement de la ferraille et la concentration initiale de métaux de base mélangés lorsque une très haute pureté n'est pas requise. Elle est également pratiquée dans certains contextes de fonderie artisanale et à petite échelle où l'investissement en capital dans le raffinage par cellules n'est pas disponible.

Le processus est sensible à la vitesse de refroidissement et à la taille et la porosité du résidu solide. Si le liquide refroidit alors qu'il est encore en contact avec le solide, il se resolidifie et lie à nouveau les métaux; un canal de drainage bien conçu et une collecte rapide du métal liquide sont essentiels. Les applications modernes associent souvent la liquation à des tables de séparation gravitaire ou à des jiggs pour améliorer le rendement et la pureté.