Le risque chimique dans la métallurgie

Afin de donner une définition exacte de la métallurgie, il est avant tout nécessaire de la distinguer de la minéralurgie, liée à l’industrie minière:

• La minéralurgie : ensemble des méthodes mécaniques, physiques ou chimiques permettant de séparer les minéraux de leur gangue et de les purifier partiellement par concentration. Elle peut se faire par gravimétrie, par séparation magnétique ou par flottation, cette dernière étant fondée sur des procédés qui amènent les particules minérales ou métalliques à flotter à la surface d’un liquide à l’aide de divers adjuvants comme des agents tensioactifs ou des solvants. Divers composés sont ainsi utilisés afin de modifier les propriétés des minéraux pour favoriser leur concentration.

• La métallurgie : elle s’est organisée en trois principales spécialités : chacune des trois demande une spécialisation différente des deux autres. Il y a, d’une part, la métallurgie du fer (acier) et, d’autre part, celle des métaux non ferreux, qui se divisent en métaux précieux, tels que l’or, et non précieux, tels que l’aluminium. La métallurgie recouvre un large éventail d’activités industrielles dont le recyclage des métaux, la fonderie (dans les fonderies, les aciéries et les alumineries), la fabrication de produits bruts par les laminoirs, la transformation des produits bruts en produits semi-finis, et enfin, la fabrication de matériel et de produits finis pour l’industrie (automobile, aérospatial, systèmes d’informations et télécommunications, emballages alimentaires, microélectronique, imprimerie, bâtiment et transport).

Enfin, un rapide panorama de l’industrie métallurgique mondiale permet de mettre à jour les principaux leaders mondiaux du secteur : Alcoa, Rio Tinto (rachat du groupe Alcan fin 2007 après une première tentative d’OPA par Alcoa), Hydro et BHP Billiton (proposition d’une offre de rachat de Rio Tinto finalement refusée par le groupe en février 2008).

Risque chimique

Le secteur de la métallurgie utilise régulièrement de nombreux produits chimiques dans ses procédés de fabrication quotidiens : peintures, solvants, résines, polyuréthanes, huiles mais principalement tous les agents utilisés lors des traitements de surface (opérations mécaniques, chimiques, électrochimiques ou physiques visant à modifier/améliorer l’aspect ou la fonction de la surface des matériaux afin de l’adapter à des conditions d’utilisation données : protection contre la corrosion ou amélioration des caractéristiques physiques par exemple) et des opérations de nettoyage. Les métaux traités étant très diversifiés, ces opérations sont variées, d’où la présence de très nombreux produits (surfactants ; agents complexants tels que l’EDTA ; acides – chlorhydrique, nitrique, phosphorique, sulfurique, fluorhydrique, acétique ; bases – hydroxides de sodium et de potassium, chaux ; solvants ; colorants et déchets) et d’un risque chimique majeur.

Quelques exemples

• L’électropolissage : méthode électrochimique couramment utilisée pour lisser, polir, ébavurer et nettoyer divers métaux. L’électropolissage retire une fine couche de surface par électrolyse. Différents électrolytes sont utilisés pour ces procédés d’électropolissage. Il s’agit généralement de mélanges de différents acides (acide sulfurique, acide chromique, acide citrique, et/ou acide phosphorique) auxquels des composés organiques sont parfois ajoutés.

• Le nettoyage aqueux : les pièces sont placées dans cette solution de procédé pendant plusieurs minutes. Elle est généralement alcaline ou neutre, mais peut aussi être acide et portée à hautes températures (40 – 90 °C) pour l’amélioration de l’effet de nettoyage.

• Le décapage : le décapage est une procédure chimique utilisée pour embellir et /ou supprimer les oxydes de la surface métallique avant l’application d’autres procédés de traitement de surface. Durant le processus de décapage, les couches adhérentes, les films d’oxyde et autres produits de corrosion sont éliminés par réaction chimique avec un agent de décapage acide. L’acide chlorhydrique (18-22%) ou l’acide sulfurique (25%) sont normalement utilisés.
  Dans certains cas particuliers, l’acide nitrique, l’acide fluorhydrique (20-25%) ou l’acide phosphorique ou des mélanges d’acides peuvent être utilisés. Des solutions contenant des fluorures sont nécessaires pour le décapage fiable de certains alliages.

• L’anodisation : l’anodisation des métaux est un processus d’oxydation électrolytique de la surface qui améliore l’aptitude naturelle du métal à s’oxyder ; les revêtements peuvent être 1000 fois plus épais que la couche naturelle.L’aluminium est le matériau le plus important à être anodisé, avec l’alumine (Al2O3) formée à sa surface. L’aluminium est en général (90% des cas) anodisé en électrolyte d’acide sulfurique. Pour des applications spécifiques, l’aluminium peut être anodisé dans bien d’autres types de solution de procédé : l’acide phosphorique, les acides sulfurique / oxalique, les acides sulfurique / salicylique et des électrolytes d’acide chromique.

• La phosphatation : c’est une réaction chimique opérée au moyen d’un agent phosphoré. Le traitement d’une surface à l’aide d’une solution diluée et chaude d’acide phosphorique permet sa passivation (état des métaux ou des alliages dans lequel leur vitesse de corrosion est notablement ralentie par la présence d’un film passif naturel ou artificiel), et améliore la tenue à la corrosion des revêtements de peinture. La passivation artificielle s’effectue sur un métal préalablement désoxydé (pickling : dissolution des oxydes indésirables) par un acide (les acides chlorhydrique ou sulfurique sont les plus fréquemment utilisés) ou un mélange acide (présence complémentaire d’acide nitrique ou fluorhydrique).

NB : un challenge majeur pour l’industrie de la métallurgie est de remplacer à court terme le chrome VI (Cr6+ – hexavalent), sous la pression de la législation, pour des raisons d’hygiène, de sécurité et d’environnement (si il n’est pas encore aujourd’hui complètement banni, cet agent demeure très hautement toxique).