Scorie (métallurgie)

On appelle « laitiers » les scories exemptes de fer dans la métallurgie du fer et des ferroalliages[1]. Ils représentent, de loin, le type de scorie le plus courant. Ils sont le résultat des réactions chimiques liées à la production des composés du fer en fusion, sur lequel ils surnagent grâce à leur faible densité[2]..

Les laitiers modernes les plus courants sont issus de la fabrication de l'acier à partir de minerai de fer non phosphoreux (laitiers de haut fourneau ou de convertisseur), ou de la fusion de ferrailles au four à arc électrique. Hors production des aciers inoxydables, ces laitiers sidérurgiques ont généralement la composition suivante :

Les laitiers issus de la production d'acier inoxydable contiennent entre 2,5 et 4,5 % de Cr₂O₃. Ils ont été considérés comme polluants à cause de la présence possible de chrome hexavalent, mais aussi de plomb et de cadmium. Cependant, en 2011, des chercheurs démontrent que le chrome contenu dans les scories issues de l’industrie de l’inox est stable sous forme oxydée (Cr₂O₃, trivalent) et n’est donc pas dangereux[3].

Ces scories sont liées à des procédés historiques de production de fer. Elles sont utiles à l'archéologie car elles permettent de comprendre les technologies et les matériaux mis en œuvre.

Riches en fer, elles sont un mélange de stériles, de calamine et d'oxydes issus de l'affinage des métaux. D'une composition complexe et variable, leur teneur en métal en fait souvent un sous-produit intéressant à recycler. Le terme crasse les désigne généralement, par opposition aux scories fusibles et totalement oxydées[4].

Pour les minerais phosphoreux, on retrouve souvent les compositions suivantes :

Les scories issues de la métallurgie extractive du cuivre, qui consiste essentiellement à fondre les chalcopyrites et à affiner des mattes, sont des scories acides alors que les laitiers sidérurgiques sont basiques. Ce sont des silicates de fer :

L'extraction du nickel par des méthodes pyrométallurgiques dépend du type de minerai : latérite ou pyrite. Les latérites génèrent des scories peu acides car riches en magnésie. Les pyrites se traitent comme les minerais de cuivre et donnent donc des scories consistant en un mélange de silicates de fer.

Les scories sont parfois très basiques (cas des laitiers de convertisseur) et le liquide résiduel de lessivage (lixiviat ou percolat) des scories est très alcalin, pouvant atteindre un pH de 10 [14]. Une protection adéquate est donc recommandée pour les travailleurs exposés selon la nature du travail (lunettes de sécurité, gants, visières, vêtements de protection, suivi médical,…). Hormis les laitiers, les scories sont généralement acides.

La silice libre cristalline provoque une pneumoconiose maligne (silicose). La calcination à haute température de terre de diatomée transforme celle-ci en silice très fibrogène (tridymite et cristobalite). Toutefois, les silicates combinés aux cations métalliques sont biologiquement moins réactives (à l'exception de l'asbeste et du talc) [Source: Lauwerys, cf. supra]. La silice retrouvée dans les scories est sous forme de silicates de chaux (laitiers) ou de fer (extraction du cuivre et du nickel).

La dangerosité des scories dépend essentiellement des métaux qu'elle contient. Dans les cas des laitiers sidérurgiques, la présences de métaux lourds, ou parfois de radionucléides, est exceptionnelle. Pour les scories issues de l'extraction ou de l’affinage de métaux non ferreux, les risques sont généralement bien plus importants.

Parfois, en présence de soufre et de certaines bactéries, un phénomène de forte acidification autoentretenu du substrat peut apparaitre, c'est le drainage acide (ou « drainage acide minier » dans le contexte de séquelles minières)[15]. Ce phénomène peut être accompagné d'une altération des scories, avec lessivage[16] avec relargage important de métaux toxiques qui peuvent alors être dispersés dans l'environnement.

Les métaux présents dans les scories ou d'autres contaminants adsorbés dans ces mêmes scories (dioxines, furanes, etc.) peuvent polluer l'air (émissions de vapeurs lors de la production, puis envols de poussières). Ils peuvent aussi polluer l'eau et les sols (via la percolation et la désorption surtout si les eaux sont acides et plutôt tièdes ou chaudes). Ces phénomènes peuvent se produire même à partir de déchets industriels dit « stabilisés »[17].

Paradoxalement certains sites très pollués par des scories de métallurgie ont été classés et sont protégés pour les espèces rares qu'ils abritent (quelques espèces protégées, dites « métallophytes » ou « métallorésistantes ») qu'il est utile de conserver car elles contribuent - dans une certaine mesure - à la phytostabilisation des polluants qui en leur présence sont moins susceptibles d'être mobilisés par l'érosion éolienne ou hydrique.
C'est le cas par exemple de la friche industrielle de Mortagne-du-Nord dans le nord de la France[18] - [19], dont en France à partir de scories d'Usinor à titre de test avec le Laboratoire central des ponts et chaussées (LCPC)[20].

Par divers procédés, on cherche à mieux comprendre les comportements de lixiviation des déchets ou des matériaux, de manière à être en mesure de mieux les stabiliser ou inerter[21], ce qui permettrait de les réutiliser plus facilement.

• Scorie (géologie)
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