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Gisements, minerais et mines de mercure : Espagne, États-Unis, Pérou…

Dossier - Tout savoir sur le mercure
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Le mercure, métal mythique du Moyen Âge, est liquide à température ambiante. Il est indissociable de l'or, qu'il permet de purifier. Il fut à l'origine du baromètre et de bien d'autres expériences. Découvrez tous les secrets du mercure dans ce dossier.

  
DossiersTout savoir sur le mercure
 

Quels sont les secrets de fabrication du mercure ? Où se trouvent ses gisementsminerais et mines dans le monde ? Voyage en Espagne, aux États-Unis, au Pérou et en Nouvelle-Zélande.

Mieux vaut manier le mercure avec précaution. © Marcel Clemens, Shutterstock

Comment faire du mercure ?

Voici les secrets de l'élaboration du mercure à partir des minerais :

HgS + S2- → (HgS22-
Suivi d'une électrolyse ou d'une précipitation sur aluminium :
3(HgS)2- + 8 OH- + 2 Al → 3Hg + 6S 2- + 2 AlO 2- + 4 H2O
Mais la difficulté de cette manipulation lui fait préférer.
  • Un grillage oxydant par courant d'air :
HgS + O2 → SO2 + Hg réaction très lente à 350 °C mais dès 400 on peut avoir :
2 HgS + 3O2 → Hg2SO4 + SO2
ou
HgS + 2O2 → HgSO4

Qui diminue le rendement. On fait donc cette réaction vers 600-700 °C en favorisant la phase gazeuse et le contact avec l'air par une fine division du minerai et des couches de réactions très minces et par ajout de charbon de bois. L'addition de chaux est nécessaire si le minerai contient beaucoup de soufre.

Décomposition du minerai par la chaux :

4 HGS + 4 CaO → 3 CaS + CaSO4 + 4 Hg

On peut faire la même chose avec des rognures de fer et on a :

HgS + Fe → FeS + Hg
suivi de
7 HgS + 2 Fe2O3 → 4 FeS + 3 SO2 + 7Hg

Mais le mercure contient encore des métaux qui seront éliminés par oxydation. Puis on filtre les poussières et on condense le mercure dans des tubes en acier inox mais ceci reste une manipulation délicate et compliquée. On peut aussi le distiller sous différentes conditions par exemple sous pression réduite. Et on le conserve dans des récipients en pyrex.

  • Procédé actuel : pyrométallurgie par grillage à l'air du minerai vers 700 °C :
HgS + O2 → Hg + SO2

À Almaden, le gaz de grillage qui contient de 3,7 à 4,5 g de Hg/m3 circule dans des tubes refroidis à l'eau afin de condenser le mercure qui est recueilli dans des suies ayant la composition moyenne suivante :

  • Hg : 79 %
  • eau : 15 %
  • HgS : 1 %
  • HgO : 0,1 %
  • avec 4,9 % de poussières diverses.

Les suies sont traitées par divers procédés : amalgamation avec de l'aluminium, par exemple. Le mercure est purifié par distillation sous vide. Le lavage avec HNO3 est proscrit car il entraîne une pollution des effluents qui sont le plus souvent rejetés. 

La mine d'Almaden, en Espagne 

La mine d'Almaden est située en Espagne, à 300 km au sud de Madrid, dans la province de Cuidad Real, le district minier occupe une trentaine de kilomètres carrés : il représentait un tiers du mercure mondial extrait, c'est la plus ancienne et la plus grande mine de mercure du monde !

Cuidad real, Castille la mancha, Almaden.

Les séries sédimentaires présentent un faciès détritique de plate-forme. Elles sont composées de séquences transgressives et régressives se terminant par du quartzite à la fin de chaque cycle régressif. Le volcanisme synsédimentaire culmine au dévonien. Des pyroclastites et des brèches volcaniques recoupent les sédiments. Les déformations (polyphasées) sont rattachées au cycle varisque. La minéralisation est remobilisée à partir d'un stock de métal volcanique vers les quartzites sous le contrôle de failles.

Le minerai se présente sous la forme de niveaux, contemporain des roches encaissantes. La minéralisation est dispersée. Le gisement est donc de type volcano-sédimentaire. Le mercure se présente sous forme de cinabre accompagné de mercure natif, de pyrite, calcite et quartz.

Cinabre à Almaden (lumière polarisée). © DR

Age de la minéralisation : Silurien - Carbonifère
Age de l'encaissant : Ordovicien inférieur - Dévonien supérieur

Un sondage a montré une teneur de 45 % de Hg sur une puissance de de 2 m, ce qui représente la plus forte concentration métallique connue. Evidemment ce n'est pas dans toute la mine comme ça. La teneur en mercure était de 20 à 30 % à la fin du XIXe siècle, elle est de 2 % actuellement !

Mine de mercure à Almaden, en Espagne. © DR

Le gisement a été exploité en souterrain (Almadèn, Las Cruces) et en carrière (Entredicho). On estime à 270.000 t de mercure le poids total de métal extrait au cours des temps historiques.

En -490, on a les premières traces de l'exploitation. Exploitée durant tout l'empire romain, elle appartenait à l'empereur. La production servait pour la fabrication de pigment. Après la conquête de l'Espagne par les musulmans, la mine devient la propriété des califes et au XIIe siècle, après la Reconquista, la mine devient propriété de la couronne d'Espagne. La découverte des mines d'or et d'argent du nouveau monde provoque une augmentation brutale de la production (amalgamation pour extraction de l'or). Durant les XVIe et XVIIe siècles la mine appartient aux banquiers allemands qui y introduisent de grosses modifications. Pour terminer signalons la fondation, en 1777, de l'Académie d'Almaden par le roi Charles III (ancêtre de l'école des mines).

Puits Almaden du XVIIIe siècle (gravure). © DR

Au début du XIXe siècle, de nombreuses tensions se font jour, dues à la crise économique espagnole : la mine est vendue à la famille Espeleta de Bordeaux puis en 1835 Rothschild s'en mêle... et les installations sont modernisées.

Au début du XXe siècle, de nouvelles utilisations du mercure dans la fabrication d'explosifs, en particulier, permettent une forte augmentation de la production avec un maximum en 1941 avec 82000 flasques. Mais dès 1980, la prise en compte de l'environnement entraîne une diminution importante de la production. La mine est actuellement arrêtée.

Fours de Bustamante, en 1774. © DR

La production de mercure a été de 236 t en 2000. Les mines ont, en stock, des quantités importantes de mercure qui ne seront mises sur le marché qu'en fonction des besoins. La production subit de ce fait d'importantes fluctuations : 1.553 t en 1987, 36 t en 1992, 393 t en 1994, etc. En ce qui concerne la minérallurgie, la concentration du minerai se fait principalement par flottation.

La mine de New Almaden, aux États-Unis

Né dans un canyon à 11 miles au sud de San Jose, entre les Pueblo Hills et les montagnes de Santa Cruz, le petit village de New Almaden doit son nom à son homonyme espagnol.

Carte géologique simplifiée de New Almaden (États-Unis). © DR

Il a, en effet, été le théâtre de l'exploitation d'une des plus grandes mines de mercure au milieu du XIXe siècle, avant la ruée vers l'or de 1849.

New Almaden (États-Unis) en 1863. © DR

Aujourd'hui, il reste l'hacienda, les maisons des mineurs et les Cinnabar Hills où a lieu l'exploitation actuelle. Des lois importantes de la Californie ont fini par mettre fin aux nombreux litiges de propriété qu'il y eut sur ce site, évidemment exacerbés par les profits en jeu.

La mine de Huancavelica, au Pérou

Capitale du département du même nom, la ville de Huancavelica compte plus de 30.000 habitants. Elle se situe en plein cœur de la Cordillère des Andes et son altitude (3.500 mètres) la rend isolée des autres villes.

Le Mercure à Huancavelica, durant la période coloniale. © DR

Fondée en 1571, par les espagnols pour exploiter les ressources minières, Huancavelica est une petite ville indigène où les habitants s'habillent encore en costumes traditionnels.

Église à Huancavelica, au Pérou. © DR

Les églises de Huancavelica sont parmi les plus beaux exemples d'art colonial du Pérou, en particulier près des mines de mercure l'église de Santa Barbara...

Mine de Huancavelica, au Pérou. © DR
Entrée de la mine de San Cristobal I, dans le district de Domo de Yauli, en Bolivie. © DR

Les mines de Coromandel, en Nouvelle-Zélande

Dans les mines de Coromandel, existe la Mercury Bay (baie du mercure), en Nouvelle-Zélande. Ce site est aujourd'hui abandonné.

Coromandel, en Nouvelle-Zélande. © DR

De nombreux autres sites ont été, ou sont encore, en activité.