griller

En métallurgie, le grillage est le chauffage contrôlé de minerai brut ou de concentré de minerai dans l'air ou l'oxygène pour éliminer les composés volatils, l'humidité et le soufre avant le début du processus d'extraction du métal. Le minerai est généralement chauffé entre 700 et 1200 degrés Celsius, selon sa composition et le métal cible, en utilisant un four ou un four rotatif où la chaleur et la circulation de l'air sont gérées avec soin.

Le processus a plusieurs objectifs. Le grillage oxyde les minéraux sulfurés en oxydes plus faciles à réduire pendant la fusion. Il brûle le carbone et d'autres matières volatiles qui interféreraient avec les étapes ultérieures. Pour certains minerais, il améliore les propriétés physiques du matériau, le rendant plus friable et plus facile à manipuler. Dans les opérations de cuivre, le grillage de la chalcocite ou de la chalcopyrite réduit la teneur en soufre qui, autrement, s'échapperait sous forme de gaz SO2 toxique pendant la fusion; dans le travail du plomb et du zinc, il est souvent obligatoire pour le contrôle environnemental.

Types de fours courants et variations

Le grillage peut être effectué dans des fours à réverbère, des fours rotatifs ou des réacteurs à lit fluidisé, chacun adapté à différents types et échelles de minerai. Un four à réverbère utilise la chaleur radiante d'une flamme au-dessus du lit de minerai; les fours rotatifs font culbuter le minerai à travers un cylindre chauffé pour une exposition uniforme; les unités à lit fluidisé suspendent de fines particules de minerai dans de l'air chaud ascendant pour un chauffage rapide et uniforme. Le choix dépend de la taille des particules de minerai, du temps de séjour souhaité et de la nécessité pour le grillage de récupérer la chaleur ou de capter le dioxyde de soufre.

Le nom vient de la ressemblance avec la pratique culinaire domestique du rôtissage: appliquer de la chaleur sèche pour provoquer un changement chimique et la perte de matières volatiles indésirables. Dans des contextes historiques, le minerai était littéralement grillé en tas ouverts sur des feux de bois, et le terme a persisté à mesure que le processus se déplaçait vers des fours industriels. Aujourd'hui, il reste distinct de la fusion (l'étape de réduction à haute température qui suit) et de la calcination (qui se réfère plus largement à la décomposition thermique de la matière minérale).

Le grillage génère des pertes de chaleur importantes et des émissions atmosphériques; les grilleurs modernes sont généralement couplés à des systèmes de récupération de chaleur perdue et à des épurateurs pour capter la poussière et les gaz acides. Dans les minerais riches en sulfures, la réaction d'oxydation exothermique elle-même fournit une grande partie de l'énergie nécessaire, réduisant les coûts de carburant mais nécessitant un contrôle minutieux de l'air et de la température pour éviter des conditions incontrôlées ou une combustion incomplète des composés sulfurés volatils.