Après son départ de la mine, que devient le minerai ?

Présentation au sujet: "Après son départ de la mine, que devient le minerai ?"— Transcription de la présentation:

1 Après son départ de la mine, que devient le minerai ?
On attend des élèves qu’ils mentionnent les usines et qu’ils commencent à discuter, à questionner sur les transformations que subit le minerai. On pourra structurer leurs idées, leurs représentations au tableau : quelles usines ? Quels procédés ? Quels minerais ? Du minerai au métal

2 La première usine de nickel de Nouvelle-Calédonie
Usine de Jules Garnier à la pointe Chaleix

3 Ou alors aller sur le site : http://survol.noumea.nc/Visite.html
Pointe Chaleix

4 Combien d’usines y a-t-il d’usines en NC ? A quoi servent-elles ?
De nos jours Combien d’usines y a-t-il d’usines en NC ? A quoi servent-elles ? On attend des élèves qu’ils nomment les usines : Doniambo ou usine SLN à Nouméa ; Valé ou usine du sud ; Koniambo SMSP ou usine du nord.

5 Apprenons à mieux connaître les usines : la reconnais-tu ?
Usine de Doniambo à Nouméa dite usine de la SLN.

6 Apprenons à mieux connaître les usines : la reconnais-tu ?
Usine de Vavouto à Koné dite usine du nord.

7 Apprenons à mieux connaître les usines : la reconnais-tu ?
Usine de Valé à Goro dans la commune de Yaté, dite usine du sud.

8 Situons les 3 usines de nickel Carte de la répartition des centres miniers en NC année 2003
A2 : la carte du livret élève ne représente que la Grande Terre car elle seule possède des mines de nickel. Lire le nom des différents sites dans lesquels existent des mines, on les appelle souvent d’ailleurs « villages miniers » ou « centres miniers ». Indiquer leur répartition dans les 2 provinces nord et sud ; constater qu’il n’existe pas d’activité minière en province des îles. La carte date un peu et à ce titre, il y a des précisions à apporter aux élèves : toutes les usines sont en fonctionnement aujourd’hui ; les gisements du sud et de Koniambo sont aussi à ce jour exploités et non plus « à exploiter ».

9 L’usine du sud utilise un procédé appelé hydrométallurgie
L’usine du sud utilise un procédé appelé hydrométallurgie. Découvrons-le ensemble. Faire réfléchir les enfants sur le préfixe « hydro » et le radical « métallurgie » : qu’entendent-ils ? Qu’évoquent ces 2 « mots » ? Expliquer le mot procédé : une méthode, un savoir-faire.

10 L’usine Vale du Sud Insister sur l’étendue de l’usine et la distinction de plusieurs zones. On peut distinguer des bassins, des cuves, des décanteurs, des bâtiments et des stocks de matériaux en plein air. On peut donner une échelle de taille approximative et dire aux élèves que l’usine et la mine s’étalent sur environ 2000 terrains de foot. Commencer à questionner : A quoi servent toutes les installations ? Comment cette usine récupère-t-elle le nickel ? Des installations très étendues (sur 1900 Ha) et nombreuses pour un procédé en plusieurs étapes.

11 Un procédé en 5 étapes pour exploiter les latérites
ETAPE 1 ETAPE 2 ETAPE 3 ETAPE 4 ETAPE 5 Le temps passe Les étapes sont volontairement simplifiées pour que le procédé soit compris de si jeunes enfants. Il y a des pré requis importants à prendre en compte pour que la compréhension soit facilitée. Il serait judicieux que les élèves aient déjà abordé « mélanges et solutions » ainsi que les changements d’état de l'eau.

12 A toi de mener l’enquête à l’aide des indices suivants en images…
A chaque étape, écris ce que tu comprends. Nous allons tout découvrir sur l’hydrométallurgie… L’investigation se fait ici sous forme d’enquête. Les élèves ont des indices en images et en mots. A eux de donner du sens à chaque étape en expliquant ce qu’il se passe. Conseil : les mettre en groupe et leur distribuer en version papier les 5 diapos suivantes « à ton avis, que se passe-t-il ? » pour qu’ils effectuent cette investigation.

13 A ton avis, que se passe-t-il ?
1 latérite eau A3 : proposer aux élèves de compléter le livret. Laisser les élèves mener leur investigation et mettre en mots ce qu’ils comprennent de chaque étape. Où est le nickel ? Le nickel est dans la latérite

14 A ton avis, que se passe-t-il ?
2 A3 : proposer aux élèves de compléter le livret avec leurs idées. Où est le nickel ? Haute pression et haute température (270°C) Sous l’effet de l’acide, le nickel quitte la latérite.

15 A ton avis, que se passe-t-il ?
3 A3 : proposer aux élèves de compléter le livret avec leurs idées. Laisser les élèves mener leur investigation et mettre en mots ce qu’ils comprennent de chaque étape. Où est le nickel ? Le nickel est dans l’eau... Il la colore joliment!

16 A ton avis, que se passe-t-il ?
4 On ajoute du calcaire pour neutraliser l’acide A3 : proposer aux élèves de compléter le livret avec leurs idées. Laisser les élèves mener leur investigation et mettre en mots ce qu’ils comprennent de chaque étape. Où est le nickel ? Le nickel est toujours dissous dans l’eau.

17 A ton avis, que se passe-t-il ?
5 A3 : proposer aux élèves de compléter le livret avec leurs idées. Laisser les élèves mener leur investigation et mettre en mots ce qu’ils comprennent de chaque étape. Où est le nickel ? Billes de nickel à l’état solide Le vois-tu ?

18 Le minerai est mélangé à de l’eau : on obtient de la boue.
A quoi servent toutes les installations ? Comment cette usine récupère-t-elle le nickel ? ETAPE 1 : Le minerai est mélangé à de l’eau : on obtient de la boue. Mettre en commun leurs idées et corriger. Insister sur les bons mots : pulpe , dissous; décanteur. S’aider du dictionnaire si besoin. S’aider des acquis des élèves concernant la composante des programmes « mélanges et solutions ».

19 Le nickel est alors dissous dans l’eau. Il n’est plus dans la boue.
A quoi servent toutes les installations ? Comment cette usine récupère-t-elle le nickel ? ETAPE 1 : ETAPE 2 : La boue est mélangée à de l’acide à haute pression et haute température (270°C). Le nickel est alors dissous dans l’eau. Il n’est plus dans la boue. Mettre en commun leurs idées et corriger. 270°C

20 A quoi servent toutes les installations
A quoi servent toutes les installations ? Comment cette usine récupère-t-elle le nickel ? ETAPE 2 : ETAPE 3 : Le mélange passe dans un décanteur : les boues tombent au fond et on récupère l’eau acide riche en nickel. Mettre en commun leurs idées et corriger la décantation

21 A quoi servent toutes les installations
A quoi servent toutes les installations ? Comment cette usine récupère-t-elle le nickel ? ETAPE 3 : On récupère l’eau acide riche en nickel. ETAPE 4 : On ajoute du calcaire pour éliminer l’acide, on dit qu’il est neutralisé. Il reste de l’eau riche en nickel, on parle même de liqueur de nickel. Bien repérer le rôle du calcaire qui neutralise l’acide. Bien repérer le changement d’état du nickel à l’étape 5 : solidification grâce à la température. On peut compléter les recherches en allant sur le site suivant :

22 A quoi servent toutes les installations
A quoi servent toutes les installations ? Comment cette usine récupère-t-elle le nickel ? ETAPE 4 : ETAPE 5 : On chauffe la liqueur dans un four à 800°C et on récupère des petites billes de nickel. La température provoque le changement d’état. Bien repérer le rôle du calcaire qui neutralise l’acide. Bien repérer le changement d’état du nickel à l’étape 5 : solidification grâce à la température. On peut compléter les recherches en allant sur le site suivant :

23 En résumé Le minerai est traité dans une usine pour en extraire le nickel. On mélange les latérites (le minerai) à de l’eau et de l’acide pour récupérer le nickel. C’est ce qui se pratique à Goro dans l’usine du sud. Cette technique s’appelle l’hydrométallurgie. L’usine transforme le minerai en métal qui sera vendu. Structuration de la trace écrite : on ne retient que l’essentiel.

24 En résumé Les déchets se trouvent dissous, il faut donc traiter une eau sale et polluée par les produits chimiques utilisés, à la sortie de l’usine. L’eau traitée est rejetée en mer. On n’évoque que les déchets maintenant mais il est important d’insister sur le fait que toute activité industrielle est polluante.

25 L’usine du nord et celle de Doniambo utilisent un procédé appelé pyrométallurgie. Découvrons-le ensemble. Faire réfléchir les enfants sur le préfixe « pyro » et le radical « métallurgie » : qu’entendent-ils ? Qu’évoquent ces 2 « mots » ? Chercher la famille des mots utilisant le préfixe « pyro » : pyromane…

26 Comment ça se passe dans une usine pyrométallurgique ?
Reconnaître les cheminées d’une usine pyrométallurgique. Procéder à l’émergence des représentations : que se passe-t-il dans l’usine ? Que devient le minerai ? Comment ? … Noter les idées au tableau. Introduire l’investigation par un document particulier : la maquette des étapes du travail effectué dans l’usine.

27 Souvenons-nous, le minéralier quitte la mine, les cales pleines de minerai…
On peut utiliser aussi des ressources en ligne. -procede-pyrometallurgique Et après…

28 Une histoire en plusieurs étapes…
FOUR 1. 2. 3. A4 commencer par faire identifier les différents engins présents sur le dessin : minéralier, grue, tapis roulants, four. Repérer le minerai représenté en vert puis en marron. Laisser produire l’écrit de l’investigation. Mise en commun et correction : 2. Le minerai est transporté à terre et stocké en tas. 3. Le minerai passe dans un four pour y être séché : ainsi, il perd de l’humidité. A toi de mettre en mots ces étapes. On peut commencer l’histoire ainsi : A quai, une grue décharge les cales du minéralier remplies de saprolites. Ensuite….

29 Une histoire en plusieurs étapes…
4. Expliquer les mots difficiles puis identifier les « engins » : four, électrode, camion, récipients. Questionner pour accompagner la lecture de l’image : à quelle température est le four ? Quelle est l’énergie qui le fait chauffer ? Qu’arrive-t-il au minerai à cette température ? Quels sont les 2 produits qui se séparent ? Lequel est un déchet, à quoi sert-il ? Laisser produire l’écrit de l’investigation. Mise en commun et correction : 4. Le minerai arrive dans le four à 1600°C, il fond, il passe de l’état solide à l’état liquide : on parle de fusion. On sépare le métal (ferronickel) des déchets, les scories. On obtient du métal, lourd, qui tombe au fond et des déchets, les scories, plus légères qui restent au-dessus. Le métal fondu est en fait un mélange de fer, de nickel et d’impuretés (autres métaux comme le zinc par exemple). Bien repérer les 2 produits de la fusion et leur séparation. Un déchet : les scories ; le produit attendu : le ferronickel qui contient 27% de nickel contre 2.5 % pour le minerai enfourné. Les scories sont aussi utilisées pour faire des remblais ou des agglos pour les constructions. Elles sont abondamment stockées à Doniambo. Four électrique à 1600°C. ce sont les électrodes qui créent cette chaleur. Continue l’histoire : 4. le minerai arrive dans le four…

30 Une histoire en plusieurs étapes…
L’histoire se termine : 5. le métal appelé ferronickel est prêt à être vendu. Il y a 2 produits possibles. On obtient soit de la grenaille riche de 27% de nickel, soit des mattes riches de 77% de nickel. De l’usine sortent 2 produits pour les besoins différents des clients. de la grenaille des mattes

31 En résumé Le minerai est traité dans une usine pour en extraire le nickel. A Doniambo et à Vavouto, on fait fondre le minerai , les saprolites, dans des fours à 1600°C pour récupérer le nickel. Cette technique s’appelle la pyrométallurgie. L’usine transforme le minerai en métal qui sera vendu. La fusion produit aussi des déchets: les scories et des gaz polluants. Structuration de la trace écrite. On ne retient que l’essentiel. Bien définir le mot fusion : passage du minerai de l’état solide à l’état liquide sous l’effet de la température.

32 Un travail réalisé par Mme HICKSON Cécile professeur de SVT à l’IFMNC et Mme MONTAGNAT Vanessa conseillère pédagogique en sciences à la DENC