Qu’est-ce que le magnésium (métal) ?
Le magnésium (Mg) est un métal de transition léger, de couleur blanc argenté, avec une densité de 1,738 g/cm³. Il fond à 650 °C et s’évapore à 1090 °C. Ce métal est le huitième élément le plus abondant dans l’univers et constitue environ 2 % de la croûte terrestre. Sa structure cristalline est hexagonale compacte (HC), ce qui lui confère une bonne résistance mécanique. Le magnésium possède également une conductivité thermique de 156 W/(m·K) et une conductivité électrique de 22,6 × 10^6 S/m. Il est largement utilisé dans de nombreuses applications industrielles, notamment dans la fabrication de l’acier inoxydable, des alliages légers, des explosifs, des réacteurs nucléaires, et comme catalyseur.
Quel est le volume de la production de magnésium ? D’où vient-il ?
La production de magnésium a augmenté de façon constante depuis 1950, atteignant environ 1,3 million de tonnes en 2010. La Chine est le plus grand producteur de magnésium, avec environ 800 000 tonnes en 2010, suivie par la Russie, l’Allemagne et le Japon. Le magnésium est généralement extrait de l’eau de mer et de divers minéraux, tels que le dolomite (CaMg(CO₃)₂) et la magnésite (MgCO₃). Les méthodes d’extraction incluent la pyrométallurgie, où le minerai est chauffé à des températures élevées (environ 1000 °C) pour produire du magnésium métallique, et l’hydrométallurgie, qui utilise des solutions aqueuses pour extraire le métal.
A quoi sert le magnésium en métallurgie ?
Le magnésium est largement utilisé dans la fabrication de l’acier inoxydable, des alliages légers, des explosifs, des réacteurs nucléaires, et comme catalyseur. En métallurgie, il est souvent ajouté aux alliages d’aluminium pour améliorer leur résistance et leur légèreté. Par exemple, les alliages d’aluminium-magnésium (série 5xxx) sont utilisés dans la construction navale et aéronautique, représentant environ 30 % de la consommation mondiale de magnésium. Les propriétés recherchées incluent une excellente résistance à la corrosion et une bonne soudabilité.
Comment rafine-t-on le minerai de magnésium ?
Le minerai de magnésium est généralement extrait de l’eau de mer et de divers minéraux, tels que le dolomite et la magnésite. On l’en extrait en le faisant fondre à des températures élevées (environ 1200 °C) dans un four à arc électrique, puis en le refroidissant rapidement pour qu’il cristallise. Les réactions chimiques impliquées incluent la réduction du chlorure de magnésium (MgCl₂) par l’électrolyse, qui nécessite une consommation énergétique significative, typiquement de 13-15 MWh par tonne de magnésium produit. Les équipements industriels utilisés comprennent des fours à arc, des réacteurs d’électrolyse et des systèmes de purification.
Aspects environnementaux et sécurité
Le processus d’extraction du magnésium peut avoir un impact environnemental significatif, notamment en raison des émissions de CO₂ et de la consommation d’eau. Des mesures de sécurité doivent être prises lors de la manipulation du magnésium, car il est hautement inflammable et peut réagir violemment avec l’eau. Le recyclage du magnésium est également en développement, contribuant à l’économie circulaire et réduisant la dépendance aux ressources primaires.