réduire

En métallurgie, réduire signifie éliminer l'oxygène ou d'autres éléments non métalliques du minerai, ne laissant que le métal lui-même. C'est le rôle principal du fondeur: le minerai arrive sous forme de composé chimique (généralement un oxyde, un sulfure ou un carbonate), et la réduction décompose ce composé afin que le métal puisse être récupéré. Sans réduction, vous avez de la roche; avec elle, vous avez du métal.

L'agent réducteur le plus courant est le monoxyde de carbone, produit par la combustion de coke dans un haut fourneau ou un récipient similaire. Lorsque le gaz CO chaud traverse le lit de minerai, il réagit avec les atomes d'oxygène du minéral, formant du CO2 et libérant le métal. L'oxyde de fer devient du fer; l'oxyde de cuivre devient du cuivre. D'autres agents réducteurs incluent l'hydrogène (utilisé dans certains procédés modernes), l'aluminium (dans les réactions de thermite) et le carbone lui-même, selon le minerai et le métal extraits.

La température et l'atmosphère sont importantes

La réduction n'est pas un processus doux. Le fer est généralement réduit à des températures supérieures à 1200 degrés Celsius. Le four doit maintenir une atmosphère réductrice, c'est-à-dire un environnement à faible teneur en oxygène; si de l'oxygène est présent, le métal se réoxydera au lieu de rester pur. C'est pourquoi le contrôle du débit de gaz, du rapport de coke et de la température dans le four est essentiel pour le rendement. Une mauvaise réduction laisse le métal emprisonné dans le laitier ou produit un métal impur qui doit être raffiné davantage.

Le terme vient du latin reducere, qui signifie ramener ou restaurer. Historiquement, les chimistes considéraient la réduction comme la restauration du métal à son état d'origine. Le mot est resté même si la chimie moderne définit la réduction plus largement comme le gain d'électrons. Dans l'atelier de fonderie, l'ancienne signification est toujours celle qui compte: vous réduisez le minerai en métal.

La réduction est distincte du raffinage. La réduction extrait le métal de son composé de minerai; le raffinage élimine les impuretés du métal lui-même. Un haut fourneau réduit le minerai de fer pour produire de la fonte brute, qui est ensuite raffinée dans un convertisseur ou un four pour fabriquer de l'acier. De nombreux métaux non ferreux nécessitent également une étape de raffinage après la réduction pour atteindre la pureté commerciale.