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82
Pb
Plomb

Dans ses minerais, le plomb est associé à de nombreux autres éléments et en particulier au zinc et à l’argent. C’est aussi l’un des métaux pour lequel le taux de recyclage est le plus élevé, près de 60 % de la consommation, car celle-ci est concentrée dans les batteries qu’il est aisé de traiter après usage pour récupérer le plomb contenu.

Données physico-chimiques

Données atomiques

Numéro atomique Masse atomique Configuration électronique Structure cristalline Rayon métallique pour la coordinence 12
82 207,2 g.mol-1 [Xe] 4f14 5d10 6s6p2 cubique à faces centrées de paramètre a = 0,4950 nm 175,0 pm

Données physiques

Masse volumique Dureté Température de fusion Température d’ébullition Conductibilité électrique Conductibilité thermique Solubilité dans l’eau
11,343 g.cm-3 1,5 327,50°C 1 740°C 4,81.106 S.m-1 35,3 W.m-1.K-1 insoluble

Données chimiques

Électronégativité de Pauling pKa : Pb2+aq/PbOH+aq pKs : PbCO3 pKs : Pb(OH)2 pKs : Pb(OH)4 pKs : PbS
pKs : PbSO4 pKs : PbF2 pKs : PbCl2 pKs : PbBr2 pKs : PbI2 pKs : PbCrO4
2,33 8 10,8 14,5 64 28 42,1 7,6 4,7 4,4 8,1 12,5

Potentiels standards :

  • PbO(s) + H2O + 2e = Pb(s) + 2OH                  E° = -0,58 V
  • PbO2(s) + H2O + 2e = PbO(s) + 2OH                  E° = 0,28 V
  • 3PbO2(s) + 2H2O + 4e = Pb3O4(s) + 4OH                  E° = 0,29 V
  • Pb3O4(s) + H2O + 2e = 3PbO(s) + 2OH                  E° = 0,25 V
  • PbO2(s) + 4H+ + 2e = Pb2+ + 2H2O                  E° = 1,45 V
  • PbO(s) + 2H+ + 2e = Pb(s) + H2O                  E° = 0,25 V
  • Pb4+ + 2e = Pb2+                  E° = 1,8 V
  • Pb2+ + 2e = Pb(s)                  E° = -0,126 V

Données thermodynamiques

Plomb cristallisé :

  • Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 64,8 J.K-1mol-1
  • Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 26,4 J.K-1mol-1
  • Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 5,1 kJ.mol-1
  • Enthalpie molaire standard d’ébullition à la température d’ébullition : 180 kJ.mol-1
Plomb gazeux :

  • Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : 195 kJ.mol-1
  • Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : 162 kJ.mol-1
  • Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 175,3 J.K-1mol-1
  • Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 20,8 J.K-1mol-1

Données industrielles

Matières premières

La teneur moyenne en plomb de l’écorce terrestre est de 16 ppm.

Dans les minerais, le plomb est très souvent associé au zinc mais aussi à de nombreux autres éléments : Fe, Cu, Cd, Bi, Sb, Ge, As, Ag, Au, … qui sont en grande partie (sauf Fe) récupérés lors des opérations métallurgiques. Par exemple, en 2017, 36 % de la production mondiale d’argent provient de mines de plomb-zinc. En moyenne, pour 1 t de plomb, la production minière donne également 2 t de zinc et 3 kg d’argent.
Les revenus de la raffinerie de Trail, au Canada, du groupe Teck qui traite une partie du minerai de la mine de zinc-plomb de Red Dog, en Alaska, provenaient, en 2011, à 46 % de la production d’argent, 39 % de zinc, 12 % de plomb, 2,7 % d’indium, 1,84 % de germanium, 0,18 % de cadmium.

Les minerais mixtes Pb-Zn représentent 70 % de la production minière de plomb, les minerais de plomb, 20 % et 10 % de la production de plomb provient d’une coproduction lors du traitement de minerais de cuivre, zinc ou d’autres métaux.
En 2010, environ 240 mines sont exploitées dans le monde.

La production minière mondiale ne représente, en 2017, que 41,3 % de la consommation totale, le recyclage du plomb étant particulièrement bien développé. La part de la production primaire était de 53 %, en 1999.

Minerais : le principal est la galène (PbS) très souvent associée à la blende et à la pyrite.

Autres minerais : la cérusite (PbCO3) et l’anglésite (PbSO4) provenant de l’oxydation de PbS, présentes dans les parties supérieures des gisements de galène.

Teneur des minerais tout venant : 1 à 12 % de Pb.

Minéralurgie : effectuée sur les lieux d’extraction, dans des laveries. La concentration a lieu par gravimétrie après broyage grossier ou par flottation après broyage plus fin. On obtient des concentrés de teneurs comprises entre 60 et 80 % de plomb, sous forme de PbS. Voir un exemple de flottation dans le chapitre zinc.

Productions minières

En 2017. Monde : 4,749 millions de t de Pb contenu, Union européenne (2016) : 202 000 t, en Suède, Pologne, Bulgarie, Irlande, Grèce.

en milliers de t de Pb contenu
Chine 2 318 Mexique 240
Australie 343 Inde 176
États-Unis 311 Suède 80
Pérou 307 Bolivie 70
Russie 250 Turquie 70

Sources : ILZSG et USGS

En Australie :

  • South32 (issue en mai 2015 de BHPBilliton) exploite souterrainement la mine de Cannington, dans le nord-ouest du Queensland, avec une production, en 2017, de 104 400 t de Pb, 41 300 t de zinc, 388 t d’argent et des réserves prouvées et probables de 23 millions de t de minerai contenant 5,46 % de Pb, 3,40 % de Zn et 183 g/t de Ag. En 2017, 2,355 millions de t de minerai ont été traitées avec une teneur de 5,3 % de Pb, 2,6 % de Zn, 194 g/t de Ag.
  • Glencore exploite, en 2017, les mines de :
    • Mount Isa, avec une production dans les concentrés miniers de 226 000 t de Zn, 111 600 t de Pb et 171 t de Ag et des réserves prouvées et probables d’un total de 84 millions de t contenant 7,8 % de Zn, 3,8 % de Pb et 68 g/t de Ag.
    • McArthur River, avec une production dans les concentrés miniers de 210 000 t de zinc, 44 800 t de plomb et 50 t d’argent et des réserves prouvées et probables de 114 millions de t renfermant 9,3 % de Zn, 4,4 % de Pb et 45 g/t d’Ag
    • En 2015, l’exploitation, à Mount Isa, de la mine de Lady Loretta, dont la production avait débuté en 2013, avec des réserves de 8,5 millions de t contenant 13 % de Zn, 5,1 % de Pb et 87 g de Ag/t a été suspendue. Son exploitation a redémarré en 2018.
  • MMG, détenu à 74 % par China Minmetals Corporation, exploite, en 2017, les mines de :
    • Rosebery, en Tasmanie, avec une production dans les concentrés miniers de 74 803 t de Zn, 26 611 t de Pb, 1 321 t de Cu, 73 t de Ag et 864 kg d’or et des réserves prouvées et probables de 5,6 millions de t renfermant 8,6 % de Zn, 3,3 % de Pb, 0,24 % de Cu, 123 g/t de Ag et 1,4 g/t d’or.
    • A débuté, fin 2017, la production de la mine de Dugald River, dans le Queensland, avec 12 412 t de Zn contenu dans des concentrés. Les réserves prouvées et probables sont de 32,8 millions de t renfermant 11,9 % de Zn, 2,2 % de Pb, 44 g/t de Ag.
  • LeadFX, société canadienne, exploite la mine à ciel ouvert de carbonate de plomb de Paroo Station (ex mine Magellan), située en Australie Occidentale. Pendant quelques années, les autorités australiennes ont interrompu le transport des concentrés jusqu’aux installations portuaires d’exportation, ce qui a entraîné l’arrêt de l’exploitation, jusqu’à ce qu’une solution soit trouvée à l’émission de poussières riches en plomb émises lors du transport. Les conditions de transport adoptées ont été les suivantes :
    • Les concentrés sont placés dans des sacs hydrofuges de 2 t, nettoyés extérieurement par aspiration.
    • Les sacs sont placés ensuite dans des conteneurs lavés extérieurement sous pression, l’air de conteneurs témoins étant contrôlé ainsi que l’ensemble des opérations par un inspecteur indépendant.

Le transport des concentrés a repris mi-2013, avec une production, en 2014, de 80 900 t de plomb contenu dans les concentrés. Les réserves prouvées et probables sont de 6,5 millions de t de minerai renfermant 7,0 % de plomb. Début 2015, la production a été de nouveau arrêtée. La production pourrait reprendre avec la construction d’une usine de traitement hydrométallurgique du minerai et une capacité de production de 70 000 t/an de lingots de plomb.

Aux États-Unis, en 2017, 10 mines sont en activité, 5 mines de plomb dans le Missouri (mines souterraines de Buick, Fletcher, Brushy Creek, Viburnum et Sweetwater, exploitées par Doe Run, filiale du groupe Renco, avec une production d’environ 230 000 t/an de plomb contenu dans des concentrés), et 5 mines où le plomb est co-produit, deux en Alaska (mines à ciel ouvert de Red Dog et souterraine de Greens Creek), deux dans l’Idaho (mines Lucky Friday et Galena) et une dans l’état de Washington (mine souterraine de Pend Oreille). En 2000, 19 mines étaient exploitées, avec une production de 465 000 t de plomb contenu.

  • Teck exploite les mines plomb-zinc de Red Dog et Pend Oreille. La mine de Red Dog, en Alaska, a produit, en 2017, 542 000 t de zinc et 111 300 t de plomb, voir le chapitre zinc. Les réserves prouvées et probables sont de 57,6 millions de t de minerai renfermant 13,6 % de zinc, 3,9 % de plomb et 76,4 g/t d’argent.
    La mine de Pend Oreille, dans l’État de Washington, dont l’exploitation souterraine, a redémarré en décembre 2014, a produit, en 2017, 33 000 t de zinc et 4 700 t de plomb dans des concentrés miniers. Les réserves prouvées et probables sont de 700 000 t de minerai renfermant 6,8 % de zinc et 1,1 % de plomb.
  • Hecla Mining exploite les mines d’argent de Greens Creek, en Alaska, avec, en 2017, une production de 52 547 t de zinc, 17 996 t de plomb, 260 t d’argent, 560 kg d’or et des réserves prouvées et probables de 7,6 millions de t de minerai renfermant 8,1 % de Zn, 3,0 % de Pb, 370 g/t de Ag et 3,1 g/t de Au et Lucky Friday, dans l’Idaho, avec, en 2017, une production de 4 737 t de plomb, 2 560 t de zinc, 26 t d’argent et des réserves prouvées et probables de 5,6 millions de t de minerai renfermant 4,0 % de Zn, 9,1 % de Pb et 448 g/t de Ag.
  • La mine d’argent de Galena, exploitée par Americas Silver Corporation, a produit, en 2017, 8 970 t de plomb et 35 t d’argent et possède des réserves prouvées et probables de 1,354 million de t renfermant 5,93 % de Pb, 0,13 % de Cu et 354 g/t de Ag.

Au Pérou :

  • Volcan a produit, en 2017, 255 100 t de Zn, 51 300 t de Pb, 5 100 t de Cu, 538 t de Ag et 311 kg de Au. Exploite 4 complexes miniers :
    • Yauli avec 4 mines souterraines et une à ciel ouvert et l’extraction de 3,6 millions de t de minerai ayant donné 146 300 t de Zn, 18 100 t de Pb, 3 000 t de Cu et 239 t de Ag.
    • Changar avec 2 mines souterraines et l’extraction de 1,8 million de t de minerai ayant donné 87 800 t de Zn, 22 500 t de Pb, 1 900 t de Cu et 112 t de Ag.
    • Alpamarca avec une mine souterraine et une à ciel ouvert et l’extraction de 958 000 t de minerai ayant donné 11 700 t de Zn, 7 200 t de Pb, 500 t de Cu et 56 t de Ag.
    • Cerro de Pasco avec 2 mines souterraines et une à ciel ouvert et l’extraction de 1,1 million de t de minerai ayant donné 9 300 t de Zn, 3 500 t de Pb et 12 t de Ag.
    • Par ailleurs le traitement par lixiviation de 872 000 t de terrils a donné 115 t de Ag et 87 kg de Au.

Les réserves prouvées et probables sont, fin 2017, de 50,3 millions de t de minerai renfermant 4,05 % de Zn, 0,93 % de Pb, 0,17 % de Cu et 110 g/t de Ag. En 2017, le groupe Glencore a acquis 55,03 % des actions de classe A de la société Volcan.

  • Milpo, devenu, en 2017, Nexa Resources Perú, est détenue à 80,06 % par Nexa Resources, ex-Votorantim. La société exploite, en souterrain, 3 mines : El Porvenir, Cerro Lindo et à 62,03 % Atacocha. En 2017, la production a été de 219 054 t de zinc, 45 613 t de plomb, 44 160 t de cuivre, 235 t d’argent et 886 kg d’or. Les revenus de la société proviennent, en 2017, à 48 % des ventes de zinc, 27 % de celles de cuivre, 12 % d’argent, 9 % de plomb et 4 % d’or.
    • En 2017, la mine de Porvenir a produit 46 154 t de zinc, 14 818 t de plomb, 493 t de cuivre et 73 t d’argent contenu dans les concentrés. Les réserves prouvées et probables sont de 22,6 millions de t de minerai renfermant 3,18 % de Zn, 0,93 % de Pb, 0,19 % de Cu et 52 g/t de Ag.
    • La mine de Cerro Lindo a produit 155 950 t de zinc, 14 837 t de plomb, 43 568 t de cuivre, 110 t d’argent contenu dans les concentrés. Les réserves prouvées et probables sont de 52,4 millions de t de minerai renfermant 1,92 % de Zn, 0,22 % de Pb, 0,68 % de Cu et 20 g/t de Ag.
    • La mine d’Atacocha a produit 16 950 t de zinc, 15 958 t de plomb, 99 t de cuivre, 52 t d’argent et 625 kg d’or contenu dans les concentrés. Les réserves prouvées et probables sont de 5,5 millions de t de minerai renfermant 3,29 % de Zn, 1,03 % de Pb, 0,30 % de Cu et 59 g/t de Ag auxquelles s’ajoutent 11,4 millions de t renfermant 0,92 % de Zn, 1,16 % de Pb, 36 g/t de Ag, 0,2 g/t de Au.
  • La Sociedad Minera Corona, détenue à 81,84 % par Sierra Metals, qui exploite la mine souterraine de Yauricocha, a extrait, en 2017, 1,023 million de t de minerai pour donner 75 151 t de zinc, 27 934  t de plomb, 11 719 t de cuivre, 51 t d’argent et 90 kg d’or. Les teneurs du minerai extrait sont de 3,74 % de Zn avec un taux de récupération de 89,14 %, de 1,48 % de Pb avec un taux de récupération de 83,64 %, de 0,79 % de Cu avec un taux de récupération de 65,45 %, de 67,13 g/t d’argent avec un taux de récupération de 74,82 %, de 0,54 g/t d’or avec un taux de récupération de 16,30 %. Les réserves prouvées et probables sont de 8,557 millions de t de minerai renfermant 2,39 % de Zn, 0,77 % de Pb, 1,23 % de Cu, 48 g/t de Ag et 0,52 g/t de Au.
  • El Brocal, détenue à 56,29 % par Buenaventura, exploite à ciel ouvert la mine de plomb-zinc de Tajo Norte et celle souterraine de cuivre de Marcapunta Norte. En 2017, l’extraction de 5,688 millions de t de minerai a donné, 51 511 t de zinc, 45 097 t de cuivre, 20 313 t de plomb, 127 t d’argent et 701 kg d’or. Les réserves prouvées et probables de Tajo Norte sont de 69,8 millions de t de minerai renfermant 0,86 % de zinc, 0,36 % de plomb, 1,01 % de cuivre et 22 g/t d’argent.
  • Los Quenuales, détenue à 97,6 % par Glencore avec 3 mines : Iscaycruz, dont l’exploitation a été suspendue en novembre 2015, et qui a produit en 2015, 84 000 t de zinc, 9 600 t de plomb et 57,6 t d’argent avec des réserves prouvées et probables de 2,5 millions de t renfermant 5,0 % de Zn, 0,7 % de Pb, 0,2 % de Cu et 44 g/t de Ag, Yauliyacu qui a produit, en 2017, 1,3 million de t de minerai renfermant 2,18 % de Zn, 0,8 % de Pb et 74 g/ d’argent avec des réserves prouvées et probables de 6,7 millions de t renfermant 2,4 % de Zn, 1,0 % de Pb, 0,3 % de Cu et 140 g/t de Ag et Contonga qui a produit, en 2017, 0,26 million de t de minerai renfermant 2,1 % de Zn, 1,12 % de Pb, 0,16 % de Cu et 31 g/t de Ag avec des réserves prouvées et probables de 1,4 million de t de minerai renfermant 3,5 % de Zn, 0,8 % de Pb, 0,8 % de Cu et 53 g/t de Ag.

Principaux producteurs : en 2017, hors Chine et Russie.

en milliers de t de plomb contenu dans les concentrés miniers
Glencore (Suisse) 272 Industrias Peñoles (Mexique) 79
Doe Run (États-Unis), en 2015 186 Boliden (Suède) 60
Hindustan Zinc (Inde) 174 Nexa Resources (Brésil) 53
Teck (Canada) 116 Volcan (Pérou) 51
South32 (Australie) 104 Buenaventura (Pérou) 45

Sources : rapports des sociétés et Volcan

  • Glencore exploite des mines :
    • Au Kazakhstan au travers de 69,7 % de Kazzinc, avec, en 2017, une production de 210 500 t de zinc, 57 600 t de plomb, 49 700 t de cuivre, 180. t d’argent et 18 t d’or et des réserves prouvées et probables de 99 millions de t renfermant 4,0 % de Zn, 1,4 % de Pb, 0,3 % de Cu, 18 g/t de Ag et 0,3 g/t de Au.
    • En Australie, dans le Queensland, à Mount Isa avec une production, en 2017, de 226 000 t de Zn, 111 600 t de Pb et 171 t de Ag et des réserves prouvées et probables d’un total de 84 millions de t contenant 7,8 % de Zn, 3,8 % de Pb et 68 g/t de Ag et Mc Arthur River avec 210 000 t de zinc, 44 800 t de plomb et 50 t d’argent et des réserves prouvées et probables de 114 millions de t renfermant 9,3 % de Zn, 4,4 % de Pb et 45 g/t d’Ag.
    • Au Pérou à Iscaycruz, Yauliyacu et Contonga avec 97,6 % de parts.
    • En Bolivie à Sinchi Wayra avec les mines de Bolivar et Porco et Illapa, avec 45 % de parts, et les mines de Poopo et Caballo Blanco.
    • En Argentine, à Aguilar.
    • En Namibie, à Rosh Pinah, avec 80,1 % de parts.
    • Au Burkina Faso, à Perkoa, avec 90 % de parts.

Au total, au Pérou, en Bolivie, en Argentine, en Namibie et au Burkina Faso, la production a été, en 2017, de 191 900 t de zinc, 58 500 t de plomb, 3 400 t de cuivre et 243 t d’argent et les réserves prouvées et probables de Glencore dans ces pays sont de 16,5 millions de t renfermant 5,5 % de Zn, 1,9 % de Pb, 0,2 % de Cu, 122 g/t de Ag.
En 2017, Glencore a pris une participation dans la société péruvienne Volcan lui assurant 65 % des votes.

  • Hindustan Zinc (Inde), détenu à 64,9 % par le groupe Vedanta exploite 5 mines souterraines dans le Rajasthan :
    • Rampucha Agucha, qui a produit, en 2017-18, 438 000 t de Zn, 41 600 t de Pb avec des réserves de 46 millions de t minerai renfermant 13,8 % de Zn, 1,9 % de Pb et 64 g/t de Ag.
    • Sindesar Khurd, qui a produit 118 000 t de Zn, 84 100 t de Pb, avec des réserves de 34,6 millions de t de minerai renfermant 4,0 % de Zn, 3,0 % de Pb et 164 g/t de Ag.
    • Zawar, avec 4 mines, a produit 40 100 t de Zn, 30 800 t de Pb avec des réserves de 10,4 millions de t de minerai renfermant 3,0 % de Zn, 2,1 % de Pb et 31 g/t de Ag.
    • Rajpura Dariba, qui a produit 37 200 t de Zn, 7 100 t de Pb avec des réserves de 9,3 millions de t de minerai renfermant 4,9 % de Zn, 1,7 % de Pb et 49 g/t de Ag.
    • Kayad, qui a produit 101 100 t de Zn, 10 800 t de Pb avec des réserves de 5,5 millions de t de minerai renfermant 5,6 % de Zn, 0,8 % de Pb et 19 g/t de Ag.
  • Industrias Peñoles, au Mexique, exploite les mines suivantes :
    • Velardeña, dans l’État de Durango, avec, en 2017, une production de 80 728 t de Zn, 4 217 t de Pb, 1 706 t de Cu, 21,5 t de Ag, 126 kg de Au et des réserves prouvées et probables de 29,5 millions de t de minerai renfermant 3,99 % de Zn, 0,46 % de Pb, 0,15 % de Cu, 19,7 g/t de Ag, 0,13 g/t de Au.
    • Tizapa, dans l’État de Mexico, détenue à 51 %, avec 39 820 t de Zn, 8 036 t de Pb, 1 173 t de Cu, 180 t de Ag, 980 kg de Au et des réserves de 10,7 millions de t de minerai renfermant 5,25 % de Zn, 1,21 % de Pb, 0,30 % de Cu, 209 g/t de Ag, 21,46 g/t de Au.
    • Francisco Madero, dans l’État de Zacatecas, avec 50 159 t de Zn, 8 673 t de Pb, 1 726 t de Cu, 30 t de Ag et des réserves de 33,4 millions de t de minerai renfermant 2,00 % de Zn, 0,66 % de Pb, 0,07 % de Cu, 18,6 g/t de Ag.
    • Sabinas, dans l’État de Zacatecas, avec 14 079 t de Zn, 7 941 t de Pb, 6 615 t de Cu, 144 t de Ag et des réserves de 36,9 millions de t de minerai renfermant 1,61 % de Zn, 0,85 % de Pb, 0,30 % de Cu, 89,6 g/t de Ag.
    • Bismark, dans l’État de Chihuahua, avec 35 085 t de Zn, 1 789 t de Pb, 970 t de Cu, 430 kg de Ag et des réserves de 2 millions de t de minerai renfermant 5,12 % de Zn, 0,35 % de Pb, 0,28 % de Cu, 23,5 g/t de Ag.

Par ailleurs, Industrias Peñoles possède 75 % de la société Fresnillo qui exploite les mines suivantes :

    • Fresnillo, dans l’État de Zacatecas, avec, en 2017, une production de 30 021 t de Zn, 20 514 t de Pb, 513 t de Ag, 1,2 t de Au et des réserves prouvées et probables de 23,3 millions de t renfermant 3,24 % de Zn, 1,54 % de Pb, 240 g/t de Ag, 0,79 g/t de Au.
    • Saucito, dans l’État de Zacatecas, avec 20 348 t de Zn, 17 714 t de Pb, 660 t de Ag, 2,2 t de Au et des réserves de 15,9 millions de t de minerai renfermant 2,43 % de Zn, 1,35 % de Pb, 261 g/t de Ag, 1,39 g/t de Au.
    • Ciénega, dans l’État de Durango, avec 7 048 t de Zn, 6 328 t de Pb, 167 t de Ag, 2,2 t de Au et des réserves de 8,9 millions de t de minerai renfermant 1,07 % de Zn, 0,66 % de Pb, 189 g/t de Ag, 2,21 g/t de Au.
    • San Julián, dans l’État de Chihuahua, avec 7 849 t de Zn, 3 598 t de Pb, 327 t de Ag, 2,6 t de Au et des réserves de 22,6 millions de t de minerai renfermant 1,08 % de Zn, 0,42 % de Pb, 185 g/t de Ag, 0,57 g/t de Au.
  • Boliden exploite en Suède, les mines de Renström, Kristineberg, Maurliden, avec, en 2017, la production de 66 000 t de zinc, 3 000 t de plomb, 5 000 t de cuivre, 81 t d’argent, 2,5 t d’or et des réserves prouvées et probables de 7,7 millions de t renfermant 5,2 % de Zn, 0,5 % de Pb, 0,5 % de Cu, 60 g/t de Ag, 0,9 g/t de Au, ainsi que la mine de Garpenberg avec, en 2017, 107 000 t de zinc, 39 000 t de plomb, 800 t de cuivre, 268 t d’argent et 540 kg d’or et des réserves prouvées et probables de 78 millions de t renfermant 3,1 % de Zn, 1,4 % de Pb, 0,05 % de Cu, 100 g/t de Ag et 0,3 g/t de Au.
    En Irlande exploite la mine de Tara, avec, en 2017, la production de 131 000 t de zinc, 17 000 t de plomb et 1,3 t d’argent et des réserves prouvées et probables de 19,5 millions de t renfermant 5,8 % de Zn et 1,4 % de Pb.

Commerce international : en 2017, pour les concentrés miniers.

Exportations : total mondial : 2,831 millions de t.

en milliers de t de concentrés miniers
Pérou 476 Bolivie 142
Russie 374 Turquie 125
Mexique 286 Tadjikistan 102
États-Unis 273 Corée du Nord 93
Australie 155 Pays Bas 81
Source : ITC

Les exportations du Pérou ont été dirigées à 42 % vers la Corée du Sud, 25 % la Chine, 17 % le Canada, 4 % l’Australie…

Importations : total mondial : 2,858 millions de t.

en milliers de t de concentrés miniers
Chine 1 276 Belgique 111
Corée du Sud 573 Canada 92
Allemagne 225 Australie 80
Kazakhstan 142 Pays Bas 74
Japon 123 Italie 68
Source : ITC

La Chine malgré sa production très importante a importé, en 2017, 1,276 million de t de concentrés de plomb provenant à 18 % de Russie, 17 % des États-Unis, 8 % du Pérou, 7 % de Corée du Nord…

Réserves mondiales : en 2017. Monde : 88 millions de t de Pb contenu.

en milliers de tonnes de Pb contenu
Australie 35 000 États-Unis 5 000
Chine 17 000 Inde 2 200
Russie 6 400 Kazakhstan 2 000
Pérou 6 000 Bolivie 1 600
Mexique 5 600 Pologne 1 600

Source : USGS

Situation française :

Plus de production minière après la fermeture, en décembre 1991, de la mine des Malines (30), exploitée par la société Metaleurop. La production française avait atteint 30 000 t, en 1970.
En 2017, les importations sont de 45 t de concentrés en provenance à 98 % du Maroc.

Métallurgie de première fusion

Traditionnellement cette métallurgie était réalisée en 2 étapes (grillage puis réduction), mais de nouveaux procédés pyrométallurgiques, en une étape, (KIVCET, Q.S.L, Isasmelt, …) sont de plus en plus utilisés.

Procédés en deux étapes

Grillage : il consiste à éliminer le soufre et à agglomérer le concentré afin qu’il résiste à l’écrasement lors de la réduction. La charge obtenue doit être poreuse afin de permettre sa réduction par le monoxyde de carbone. Le grillage est réalisé vers 1000°C, SO2 est récupéré pour produire H2SO4. La réaction principale est la suivante :

PbS + 3/2 O2 = PbO + SO2                          Δr298 = – 416 kJ/mole

Le procédé le plus utilisé dans le monde consiste à effectuer le grillage sur des machines Dwight-Lloyd qui se présentent comme une bande sans fin de chariots mobiles munis de grilles, glissant sur des caissons étanches. L’air est soufflé à travers les grilles. Afin de décomposer PbSO4 qui se forme au cours du grillage, la température de grillage doit dépasser 950°C. Lors du grillage il se forme également une faible quantité de plomb fondu, qui reste dans le concentré, selon les réactions :

PbS + 2 PbO = 3 Pb + SO2                Δr298 = + 320 kJ/mole

PbS + PbSO4 = 2 Pb + 2 SO2                Δr298 = + 408 kJ/mole

La réaction de grillage étant très exothermique, il faut éviter une teneur trop importante en combustible (PbS) qui entraînerait une élévation trop importante de la température. Il ne faut pas atteindre 1114°C, température de fusion de PbS, ce dernier, à l’état fondu, ne pouvant plus être grillé. Pour cette raison la teneur des concentrés qui est, comptée en soufre, de 10 à 14 % est abaissée à une teneur moyenne de 6 % en ajoutant des concentrés préalablement grillés. Une partie du concentré grillé est donc recyclée en amont du grillage.

L’épaisseur de la couche grillée est de l’ordre de 30 cm, la surface de 50 à 90 m2, la vitesse de défilement d’environ 1 m/min, le débit d’air de 15 à 40 m3/min/m2.

Réduction : par pyrométallurgie entre 500 et 1000°C.

PbO + CO = Pb + CO2

CO2 + C = 2 CO

Avant réduction, le minerai est aggloméré et additionné de coke (180 kg/t de Pb) et de fondants, les ajouts de fondant intervenant souvent lors du grillage. La réduction a lieu selon 2 types de procédés :

  • Au four à cuve, selon le principe du haut fourneau. Le four est rectangulaire, avec souvent un refroidissement extérieur par circulation d’eau (water jacket). Les 3/4 du plomb de Metaleurop à Noyelles-Godault était produit selon ce procédé, la production atteignait jusqu’à 350 t/jour.
  • Imperial Smelting (ISP) qui permet de traiter des minerais mixtes Pb-Zn et de produire simultanément les deux métaux. Le four est de type haut-fourneau. Le plomb d’œuvre fondu sur lequel surnagent les scories est récupéré dans le bas du four. Les vapeurs de zinc (température d’ébullition : 907°C) qui doivent être condensées le plus rapidement possible pour éviter leur oxydation sont absorbées dans des condenseurs par une pluie de plomb à 440°C. Dans les condenseurs, la température du plomb liquide s’accroît jusqu’à 550°C. Le plomb zingueux obtenu est refroidi vers 440 °C. Les différences de solubilité et de densité, entre ces deux températures, permettent de séparer les deux métaux. Il faut faire circuler une quantité de plomb de l’ordre de 420 fois la quantité de zinc récupéré. Ce procédé était utilisé par Metaleurop à Noyelles-Godault pour 1/4 de la production et des capacités annuelles de 90 000 t de zinc et 35 000 t de plomb.

Le plomb d’œuvre obtenu selon ces deux procédés titre 98,5 %. Un raffinage est nécessaire.

Procédés en une seule étape : Kivcet, QSL, Isasmelt

Ils consistent à réaliser, dans le même réacteur, le grillage et la réduction, le grillage apportant la chaleur nécessaire à la réduction. Ils utilisent du dioxygène pur ou de l’air enrichi en dioxygène pour le grillage. Le bilan énergétique est nettement amélioré, l’étape de frittage sur machine Dwight-Lloyd est inutile, la teneur des gaz émis est élevée en dioxyde de soufre permettant ainsi une transformation plus aisée en acide sulfurique et une pollution atmosphérique moindre.

Le procédé Kivcet a été mis au point en Union Soviétique pour traiter, en 1971, un minerai Cu-Zn kazakh puis en 1985 un minerai Zn-Pb. La fonderie de Trail, au Canada, d’une capacité de 120 000 t/an de plomb, exploitée par la société Teck, utilise, depuis 1997, ce procédé. Un mélange de concentré de plomb, matières recyclées, charbon et coke, silice et argile, est introduit dans la chambre d’oxydation en présence de dioxygène. Les sulfures sont transformés en oxydes qui en présence des fondants introduits (silice et argile) donnent un bain semi-fondu qui percole au travers d’une couche de coke où l’oxyde de plomb est réduit en donnant du plomb fondu. Les matériaux obtenus, laitier et plomb passent ensuite dans une chambre où la fusion totale et la séparation laitier-plomb est achevée. Dans cette chambre, l’énergie est apportée par des électrodes de graphite. Un gaz contenant environ 15 % de dioxyde de soufre est refroidi, purifié et envoyé à la production d’acide sulfurique. A Trail, le passage du procédé classique au procédé Kivcet a permis de diminuer de 127 à 1,6 t/an les émissions atmosphériques de plomb.

Le procédé QSL (Queneau-Schumann-Lurgi) consiste à alimenter par un mélange aggloméré de concentré de plomb, matières à recycler, charbon ou coke et fondants (argiles et silice) un four horizontal légèrement incliné (0,5 % de pente), comportant deux zones, l’une d’oxydation, l’autre de réduction. La fonderie de la société Berzelius, du groupe Eco-Bat Technologies, à Stolberg, en Allemagne, produit ainsi, depuis 1990, 155 000 t/an de plomb, 100 000 t/an d’acide sulfurique et 700 t/an d’argent. Par rapport au procédé classique, la consommation d’énergie est passée de 15,2 à 4,5 GJ/t de Pb. Le four possède un diamètre de 3,5 m dans la zone d’oxydation et 3 m dans la zone de réduction pour une longueur de 33 m. Dans la zone d’oxydation, à 1000°C, alimentée en dioxygène pur par des tuyères plongeant dans le bain fondu, du plomb fondu se forme et est évacué. Le laitier, riche en oxyde de plomb passe, à contre courant dans la deuxième zone où il est réduit, vers 1250°C, à l’aide d’une injection de charbon finement divisé. Le plomb formé coule vers la chambre d’oxydation où il rejoint le plomb obtenu lors de la première étape. Le laitier est évacué du côté de la chambre de réduction. Les gaz produits sont refroidis à 400°C, purifiés et le dioxyde de soufre est transformé, par le procédé de contact, en acide sulfurique.

Le procédé Isasmelt, proposé par Glencore, a été développé à Mount Isa (Australie) où il a fonctionné de 1991 à 1995. Il est employé également dans le traitement pyrométallurgique des concentrés de cuivre. A Quijing, en Chine, le groupe Yunnan Metallurgical produit ainsi, depuis 2005, 80 000 t/an de plomb. Le procédé consiste à agglomérer le concentré de plomb, les matières à recycler et le fondant (argile, silice…) qui sont introduits dans un four vertical (4 m de diamètre pour 11 m de hauteur) contenant un bain fondu de laitier. La fusion du bain est obtenue à l’aide d’une lance immergée alimentée en air enrichi en dioxygène et en charbon pulvérisé. Une oxydation rapide a lieu avec formation de PbO qui réagit, en partie, avec PbS restant pour donner du plomb liquide. Plus de 40 % du plomb est ainsi récupéré. Le plomb restant, sous forme de PbO est récupéré dans le laitier dont une partie est prélevée régulièrement. Ce laitier est réduit ensuite de façon classique dans un haut-fourneau.

Raffinage

Il est soit pyrométallurgique (environ 80 % de la production), soit électrométallurgique (environ 20 % de la production).

Pyrométallurgique : par purifications successives du plomb à l’état liquide. Il consiste en un décuivrage en présence de soufre, une élimination de As, Sn et Sb, par oxydation à l’aide de nitrate de sodium (procédé Harris), une désargentation en présence de Zn (procédé Parkes), un débismuthage en présence de Ca et Mg (procédé Kroll-Betterton). Les divers sous-produits sont récupérés lors de ces opérations. Par exemple, pour une tonne de Pb peuvent être récupérés : 6 kg de Sb, 4 kg de Cu, 3,5 kg de As, 2 kg de Bi, 1 kg de Ag, 0,3 kg de Sn.

Le plomb obtenu appelé plomb doux à une teneur de 99,99 %. Il est coulé en lingots de 45 kg appelés saumons.

Électrométallurgique : par électrolyse à anode soluble. Il est utilisé pour le plomb d’œuvre contenant plus de 2 % d’impuretés autres que le cuivre et lorsqu’on désire obtenir du plomb à faible teneur en bismuth (< 10 g/t de Pb), le procédé pyrométallurgique donnant couramment 100 g de Bi/t de Pb. L’électrolyte est généralement de l’acide fluosilicique (H2SiF6). La cathode est en plomb pur de 12 mm d’épaisseur, l’anode (200 kg) en plomb d’œuvre préalablement décuivré. La durée de l’électrolyse est de 4 à 8 jours, à 40-50°C, sous 0,3 à 0,5 V, avec une densité de courant de 150 A/m2, la consommation électrique est de 150 kWh/t de Pb.

Recyclage

Ou métallurgie de deuxième fusion ou d’affinage

L’obtention du métal a lieu à partir de la récupération de déchets, les batteries constituant la part la plus importante. Celle-ci est, en 2014, de 94 % aux États-Unis.

Le taux de récupération du plomb est important (58,1 % de la consommation, en 2016) car il est facile de récupérer le plomb des batteries. En France, la quasi totalité du plomb utilisé dans les batteries est récupéré.

Aux États-Unis, en 2017, 60 % de la consommation provient du recyclage. A côté d’une seule fonderie primaire, fermée fin 2013, il y a 20 fonderies secondaires dont 11 produisant plus de 30 000 t/an et représentant plus de 95 % de la production.

Composition moyenne (en masse) d’une batterie :

Sulfate de plomb 24,5 % Oxyde de plomb 16 %
H2SO4 24 % Polypropylène 7,7 %
Alliage de plomb 21 % PVC 3,8 %

Principe de la récupération des batteries :

  • Casse des batteries, puis triage des sels de plomb, alliages de plomb, polypropylène qui est recyclé . Le polypropylène recyclé est destiné, à 50 % à des pièces automobiles (bacs de batteries), à 30 % à des conteneurs horticoles, à 10 % à des batteries.
  • Réduction des oxydes par CO à 800-1200°C, déchloration par Na2CO3, désulfuration par Fe, dans des fours réverbère, à cuve ou rotatif.
  • Obtention de plomb d’œuvre contenant 0,2 à 10 % de Sb, 200 à 400 g Cu/t, 200 à 800 g Sn/t.
  • Un raffinage donne du plomb doux à 99,97 % ou des alliages (Pb-Sb, Pb-Sb-As, Pb-Sb-Sn…).

Une partie du recyclage est réalisé dans les fours de réduction de première fusion en même temps que le traitement des concentrés de plomb.

Exemple du traitement des batteries par la société Recylex : en France, les batteries sont récupérées et cassées à Escaudœuvres (59) et Villefranche-sur-Saöne (69). Le polypropylène est conditionné à Villefranche-sur-Saöne, le plomb et les sels de plomb sont traités par pyrométallurgie dans l’usine de la société à Nordenham, en Allemagne. En 2017, le traitement des batteries a fourni 122 700 t de plomb et 13 260 t de polypropylène.

Le groupe suédois Boliden, est, en Europe, un producteur important de plomb recyclé avec ses installations métallurgiques de Bergsöe qui ont produit, en 2017, 50 000 t d’alliages de plomb à partir de plomb recyclé.

Productions métallurgiques

En 2017, 1ère et 2ème fusion et ( ) 2ème fusion, en 2014. Monde : 11,320 millions de t (6,432 millions de t), Union européenne, en 2016 : 1,845 million de t (1,342 million de t).

en milliers de t
Chine 4 716 (1 480) Royaume Uni, en 2016 375 (157)
États-Unis 1 011 (1 011) Mexique 340 (195)
Corée du Sud 820 (340) Canada 287 (151)
Inde 554 (357) Japon 237 (153)
Allemagne, en 2016 378 (248) Australie 210 (50)
Sources : ILZSG pour 2017, BGS pour 2016

Aux États-Unis, la production de plomb de première fusion, avec 114 000 t en 2013, était assurée par une seule usine pyrométallurgique, qui a fermé fin 2013, exploitée depuis 1892, par Doe Run, à Herculaneum, dans le Missouri.
Les concentrés de plomb produits par les mines exploitées par Boliden, en Suède et en Irlande, ne sont qu’en partie traités par le groupe dans ses installation métallurgiques de Rönnskär, avec une production, en 2017, de 28 000 t de plomb, le reste étant livré à des producteurs européens.
En France toute production de première fusion a cessé avec l’arrêt de l’usine Metaleurop de Noyelles-Godault, en mars 2003.

Producteurs : principaux groupes mondiaux hors Chine.

  • Eco-Bat Technologies exploite 29 usines, aux États-Unis, en Afrique du Sud et en Europe avec une capacité de production de 840 000 t/an de plomb, à 80 % de plomb recyclé et 500 t/an d’argent.
    La production de plomb primaire et secondaire est assurée par 13 fours, dont 3 aux États-Unis, un en Afrique du Sud et 9 en Europe situés :

    • En Allemagne, avec une usine de plomb primaire exploitée par la filiale Berzelius, à Stolberg, qui produit 155 000 t/an et deux usines de production de plomb secondaire situées à Braubach, avec 40 000 t/an et Freiberg avec 50 000 t/an.
    • En Italie, avec deux usines qui produisent du plomb secondaire à Paderno Dugnano et Marcianise avec 70 000 t/an.
    • En France, avec trois usines qui produisent du plomb secondaire à Toulouse (31), Bazoches-les-Gallerandes (45) et Pont Sainte Maxence (60) avec 60 000 t/an de plomb secondaire.
    • Au Royaume Uni, avec une usine, à Matlock, qui produit 80 000 t/an de plomb secondaire.
    • En Autriche, avec une usine, à Arnoldstein, qui produit 25 000 t/an de plomb secondaire.
      En Europe, 2 usines produisent des laminés de plomb, au Royaume Uni à Welwyn Garden City, avec une capacité de production de 60 000 t/an et en France, à Estrée Saint Denis (60) avec Le Plomb Français et une capacité de 22 000 t/an.
  • Glencore : 322 800 t, en 2017. Les usines de production sont situées :
    • Au Kazakhstan, avec 69,61 % de la société Kazzinc qui exploite une fonderie à Ust-Kamenogorsk, selon le procédé Isasmelt, avec une capacité de production de 144 000 t/an et une production, en 2017, 52 900 t pour la part attribuée à Glencore.
    • En Europe, au Royaume Uni, à Northfleet, selon le procédé Isalmelt, avec une capacité de production de 30 000 t/an de plomb secondaire et en Italie à Portovesme, en Sardaigne, selon le procédé Kivcet, avec une capacité de production de 85 000 t/an et un total de 193 800 t de plomb produites en Europe, en 2017.
    • Au Canada, à Belledune, dans le Nouveau Brunswick, avec une capacité de production de 110 000 t/an et une production, en 2017, de 62 500 t.
    • En Argentine, à Alto la Torre, avec une capacité de production de 14 000 t/an et une production, en 2017, de 13 600 t.
  • Korea Zinc, en Corée du Sud, à Onsan, a produit, en 2016, 441 000 t de plomb, en utilisant le procédé QSL.
  • Nyrstar (Australie) : 171 000 t, en 2017, à Port Pirie, en Australie.
  • Hindustan Zinc (Inde), détenu à 64,9 % par le groupe Vedanta : 168 246 t, en 2017, produites dans le Rajasthan, à Chanderiya avec une capacité de production de 85 000 t/an et Dariba avec une capacité de production de 116 000 t/an.
  • Doe Run (États-Unis) : en décembre 2013, la production primaire à Herculaneum a cessé après avoir produit 124 900 t en 2013. Une production secondaire est effectuée à Boss, dans le Missouri, avec une capacité de production de 160 000 t/an.
  • Recylex (France, Allemagne) : 122 700 t, en 2017, à Nordenham, en Allemagne.
  • Teck (Canada) : 87 100 t, en 2017, à Trail, en Colombie Britannique.

Commerce international : en 2017.

Exportations : total mondial : 3,102 millions de t.

en milliers de t de métal brut
Corée du Sud 342 Belgique 135
Australie 341 Mexique 126
Canada 261 Allemagne 126
Royaume Uni 173 Kazakhstan 121
Inde 153 Russie 118
Source : ITC

Les exportations de la Corée du Sud sont destinées à 37 % aux États-Unis, 18 % à l’Inde, 14 % au Vietnam, 9 % à l’Indonésie.

Importations : total mondial : 3,304 millions de t.

en milliers de t de métal brut
États-Unis 660 République tchèque 147
Inde 240 Corée du Sud 131
Royaume Uni 204 Turquie 124
Allemagne 186 Espagne 115
Vietnam 176 Chine 108
Source : ITC

Les importations des États-Unis proviennent à 38 % du Canada, 19 % de Corée du Sud, 17 % du Mexique, 9 % d’Inde.

Situation française

En 2017.

Production métallurgique : 54 939 t de plomb de 2ème fusion.

Usines métallurgiques de production de plomb de 2ème fusion :

Sociétés du groupe Eco-Bat Technologies :

Métal Blanc, à Bourg Fidèle (08) : 25 000 t/an de capacité de production.

Commerce extérieur :
Plomb d’œuvre :

  • Exportations : 181 t vers la Pologne à 68 %, l’Allemagne à 32 %.
  • Importations : 621 t d’Allemagne à 56 %, de Belgique à 28 %, de Pologne à 8 %.

Plomb affiné brut :

  • Exportations : 34 590 t vers l’Allemagne à 53 %, l’Espagne à 34 %, le Brésil à 7 %.
  • Importations : 20 685 t de Belgique à 34 %, du Royaume Uni à 30 %, d’Allemagne à 20 %, d’Italie à 10 %.

Alliages plomb-antimoine :

  • Exportations : 6 752 t vers l’Allemagne à 68 %, la Thaïlande à 20 %, la Hongrie à 9 %.
  • Importations : 34 807 t du Royaume Uni à 77 %, de Belgique à 23 %.

Utilisations

Consommations mondiales

En 2017. Monde : 11,485 millions de t, Europe : 1,957 million de t.

en milliers de t
Chine 4 782 Inde 535
États-Unis 1 629 Japon 285
Corée du Sud 642
Source: ILZSG

Secteurs d’utilisation

En 2017, dans le monde.

Accumulateurs 84 % Munitions 4 %
Produits laminés et extrudés 6 % Gaînes de câbles électriques 1 %
Composés chimiques 4 %

Source : ILZSG

En 1960, la part des accumulateurs était de 28 %.

Aux États-Unis, en 2017, plus de 85 % de la consommation du plomb est destinée aux accumulateurs, 5 % à la fabrication de munitions, 2 % à celle de produits laminés et extrudés, 1 % à la fabrication de produits moulés, 1 % à celle d’oxyde.
En Chine, en 2017, il y a  200 millions de vélos électriques avec une croissance de 30 millions/an.

Accumulateurs : vu l’importance de la part des accumulateurs, la consommation de plomb est liée à la production automobile (parc automobile mondial : 500 millions de véhicules). Marché mondial annuel : 250 millions de batteries (9 millions en France pour le démarrage, dont 3,2 millions en premier équipement). En 10 ans, la durée de vie des batteries a été multipliée par 2 (de 3 à 4 ans en moyenne, actuellement) et la quantité de plomb utilisé a diminué de 12 à 8 kg.
Les batteries pour usage « stationnaire » sont conçues pour durer 25 ans.
En Amérique du Nord, en 2015, consommation de 127 millions de batteries, à 83,5 % destinées au remplacement de batteries usées, renfermant 1,2 million de t de plomb soit une moyenne de 9,84 kg de Pb/batterie.

En 2015, dans le monde, les batteries au plomb sont destinées à 58 % aux automobiles, 18 % aux vélos électriques (surtout en Chine), 8 % aux véhicules de traction électriques (chariots élévateurs…), 7 % aux télécom, 5 % sous forme de batteries scellées, 4 % comme batteries stationnaires utilisées en appoint du réseau électrique (hôpitaux, …).

Principe de fonctionnement :

A la plaque positive :

PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e = PbSO4 + 2H2O avec un potentiel standard E° = + 1,685 V

A la plaque négative :

Pb + SO42- = PbSO4 + 2e avec un potentiel standard E° = – 0,356 V

Les cellules de 2 V sont connectées en série. La matière active est préparée sous forme de pâte constituée de poudre très fine (< 5 µm) d’oxyde de plomb, de plomb (20 à 30 %), d’acide sulfurique et d’eau, transformée par électrolyse en dioxyde de plomb à la plaque positive et en plomb spongieux à la plaque négative.
La matière active est déposée sur des grilles en alliage de plomb. L’alliage traditionnel (4 à 5 % de Sb) a de bonnes qualités mécaniques, mais Sb de la grille positive a tendance à passer en solution et à se redéposer sur la plaque négative. La surtension moindre de Sb/Pb entraîne un dégagement de H2 qui décharge la batterie (autodécharge) et consomme de l’eau. L’alliage Pb-Ca permet d’éviter la consommation d’eau mais du fait de la formation d’une couche passive sur la plaque positive gênant la charge de la batterie après décharge complète, cet alliage n’est utilisé que pour la grille négative. La grille positive est en alliage à 2 % de Sb.

L’électrolyte est de l’acide sulfurique à 4 à 5 moles/L. Les matériaux des séparateurs entre compartiments + et -, en papier cellulosique imprégné de PVC, sont de plus en plus remplacés par des fibres de verre ou du polyéthylène poreux, afin de diminuer la résistance interne de la batterie.

Le plomb représente 1/5 du prix d’une batterie.

On assiste au développement de grosses batteries destinées à réguler les réseaux de distribution électrique : 2 500 t de plomb dans des batteries, à Los Angeles, pour une puissance électrique de 400 MW.

Alliages : les éléments d’addition peuvent permettre d’abaisser le point de fusion de plomb, d’augmenter les propriétés mécaniques ou d’améliorer les caractéristiques électrochimiques :

  • alliages pour soudure « à l’étain » : (62 % Sn, 32 % Pb) (température de fusion : 183°C). Par exemple, une lampe à incandescence demandait 300 mg de plomb pour les soudures du culot. En France, la consommation dans ce domaine était de 75 t/an avant la fin programmée de ce type de lampe.
  • alliages pour grilles de batteries : ajout de 2 % de Sb.

Revêtement des câbles électriques : le plomb est utilisé pour les câbles sous marins haute tension car il est parfaitement imperméable aux liquides.

Bâtiment : en France, consommation d’environ 2 000 t/an de feuilles de plomb pour l’entretien et la rénovation des monuments historiques. Utilisé comme matériau de couverture et de décoration pour la rénovation du dôme des Invalides à Paris. Le plomb est également utilisé en insonorisation, particulièrement basse fréquence et comme matelas antivibrations. Utilisation de 10 000 t/an comme accessoires de couverture (souches de cheminées, chenaux, recouvrement de balcons).
La Mosquée des Omeyyades, à Damas, en Syrie, a sa toiture couverte de feuilles de plomb.

Oxydes : PbO (litharge), Pb3O4 (minium), voir également le paragraphe verres au plomb.

  • Les plaques positives des accumulateurs sont constituées d’une grille en alliage de plomb sur laquelle est déposée du dioxyde de plomb (PbO2). La litharge est utilisée, en partie, pour la fabrication de cet oxyde qui se forme lors de la première charge de la batterie.
  • Utilisés sous forme de litharge comme stabilisant du PVC (qui contient 1 % d’oxyde de plomb) lorsqu’il est employé de façon durable (bâtiment…). Toutefois, dans l’Union européenne, cette utilisation est terminée depuis 2015.
  • Dans la fabrication des céramiques : le minium, utilisé dans les glaçures, sert d’opacifiant en formant un silicate. De 70 à 90 % de l’oxyde utilisé dans ce secteur est employé à la fabrication de carrelages (59 g de PbO/m2).
  • Les pigments, élaborés à partir de litharge : jaune (chromate : PbCrO4 entrant dans la fabrication de la peinture des ex-bandes jaunes routières), rouge (molybdate : PbMoO4) ne sont plus utilisés.
  • Le minium est de moins en moins utilisé comme peinture antirouille.

Verres au plomb : l’oxyde de plomb augmente l’indice de réfraction des verres qui de n = 1,5, peut atteindre n = 1,8. Les verres de cristal ont des teneurs exprimées en PbO d’au moins 24 %. Des fibres optiques sont constituées d’une peau en verre ordinaire (n = 1,5) et d’un cœur en verre au plomb (50 % de PbO) d’indice 1,62.

Le numéro atomique élevé du plomb en fait le meilleur élément pouvant entrer dans la composition de verres de protection contre les rayonnements (X et nucléaires). Le verre du cône des tubes de télévision contenait jusqu’à 30 % de PbO, soit 1 kg de plomb par téléviseur couleur. Ce verre brunissant sous l’impact des rayons X, le verre de l’écran contenait des oxydes de strontium et baryum, éléments possédant également des numéros atomiques élevés. L’usine de retraitement des combustibles irradiés de La Hague utilise plus de 200 fenêtres de verre au plomb (jusqu’à 80 % de PbO). Les fenêtres sont formées par des dalles de verre collées les unes aux autres. L’épaisseur peut atteindre 1,2 m et la masse, plusieurs tonnes.

Plomb de chasse : alliage (1,5 % Sb, 0,8 % As), fabriqué selon le procédé « de la tour ».

Pollution de l’atmosphère et toxicité

Pollution de l’atmosphère par le plomb : (d’après pour la Science n°228).

L’étude de la composition en plomb de carottes glaciaires prélevées au Groenland a montré que celle-ci a varié de 0,5 pg (10-12 g) de plomb par g de glace en l’an – 1000 à 2 à 3 pg entre – 500 et 200 pour attendre 10 pg vers 1770, 50 pg vers 1900, 100 pg vers 1969 pour décroître ensuite à environ 10 pg après la quasi-disparition d’abord aux États-Unis et au Japon de l’essence contenant des additifs à base de plomb. La pollution à l’époque romaine et jusqu’au début du XXème siècle est principalement due au fonctionnement des fours de réduction qui, à l’époque romaine, rejetaient dans l’atmosphère jusqu’à 5 % de la production soit 4 000 t/an à l’apogée de l’Empire romain. Depuis 1923 et l’utilisation de l’essence plombée, ce sont le plomb tétraéthyle et tétraméthyle qui transformés en plomb triéthyle et diéthyle ont été les principaux polluants de l’atmosphère.

Toxicité :

Le saturnisme est une maladie liée à une intoxication aiguë ou chronique au plomb. Incorporés dans l’organisme, les ions Pb2+ entrent en compétition avec Ca2+ dans la formation des os constitués de phosphate de calcium pour leur partie minérale. Le plomb peut aussi bloquer plusieurs enzymes. L’ingestion doit être limitée à 3 mg Pb/semaine.
Les normes de l’Union européenne sont pour l’eau potable d’un maximun admissible de 10 µg Pb/L depuis fin 2013 et d’une concentration maximale admissible dans l’atmosphère de 0,5 µg/m3, en moyenne annuelle.

La plombémie, taux de plomb dans le sang, varie, en général, de 7 à 20 µg/100 mL de sang, en fonction de la contamination atmosphérique (0,1 à 0,2 µg/m3 dans les zones rurales, 1 à 2 µg/m3 en moyenne dans les grandes villes). En Europe, la valeur maximale admissible est de 35 µg/100 mL. Chez l’enfant, 15 µg/100mL sont considérés comme une limite maximale.

La céruse (2PbCO3,Pb(OH)2) qui a été pendant longtemps employée comme pigment blanc dans les peintures est interdite d’usage par les professionnels dans ce secteur depuis 1948 mais elle reste présente dans des vieilles peintures et présente l’inconvénient d’avoir un goût sucré. Par ailleurs son interdiction de mise sur le marché ne date que de 1993 et l’interdiction définitive de son emploi de 2003. On évalue, en France, le nombre d’enfants en contact avec ces peintures à 140 000 dont la moitié dans l’Île de France. En 1988, à Paris, 2 enfants sont morts après avoir ingéré des vieilles peintures contenant de la céruse et de nombreux autres sont intoxiqués chaque année.

Bibliographie

  • The International Lead and Zinc Study Group, rua Almirante Barroso 38, 5th Floor, Lisbonne, 1000 – 013, Portugal.
  • The International Lead Association, Bravington House, 2 Bravingtons Walk, London, N1 9AF, Royaume Uni.
  • A3M, 17 rue Hamelin, 75783 Paris Cedex 16.
  • P. Blazy et El-Aïd Jdid, « Métallurgie du plomb : procédés classiques et ressources primaires », Techniques de l’Ingénieur, 2011.
  • P. Blazy et El-Aïd Jdid, « Métallurgie du plomb : procédés modernes et sources secondaires », Techniques de l’Ingénieur, 2011.
  • J.C. Michel, Économie du plomb, Eco-note, Ecomine, BRGM, juillet-août 2007.
  • Pour la Science, n°228, octobre 1996.

 

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