Le cuivre
Introduction
Les premiers objets en cuivre ont été découverts en Irak et datent de 8000 ans av.J-C. Mais la métallurgie du cuivre, qui à précédé l' Age du Bronze (= alliage de cuivre et d'étain), ne s' est généralisée en Asie Mineure et autour de la Méditerranée que vers 4000 ans av. J-C. Jusqu' au XIXè siècle le cuivre n' avait que des usages restreints (armes, bijoux, récipients, etc.). Mais I invention de ľ électricité provoqua une forte demande du métal à cause de son excellente conductivité électrique. Le métal cuivre est rarement utilisé seul. La plupart de temps il est travaillé dans des alliages dont les deux plus importants sont le bronze (alliage cuivre-étain) et le laiton (alliage cuivre-zinc).
A. SOURCES
Il existe plus de 150 variétés de minerais de cuivre. Les plus exploités sont la Chalcosine (Cu2 S), la Chalco-pyrite (Cu Fe S2), la Malachite (Cu CO3. Cu (OH)2 ) et la Cuprite (Cu2 O). La teneur en cuivre dans les minerais varie entre 0,5% et 7%. Ils se retrouvent souvent en association avec d' autres métaux tels le zínc, le plomb ou le cobalt.
B. PRODUCTION
Production mondiale en 2001
14 Mt de minerai (contenu cuivre)
1° CHILI 4629 mt = 34% PM
2° Indonésie 1163 mt = 9% PM
3° Etats-Unis 729 mt : 5% PM
4° Australie 480 mt = 4% PM
5° Pérou 460 mt = 3% PM
6° Canada 405 mt = 3% PM
7° Chine 396 mt = 3% PM
8° Russie 378 mt= 3% PM
C. CONCENTRATION
Les minerais de cuivre ne peuvent être transformés directement en métal à cause de leur faible teneur; il faut concentrer leur partie utile. On commence par le concassage, qui consiste à broyer le minerai entre de grands tambours. L'opération se fait d'abord à sec, suivi d'un broyage humide. La pâte obtenue est diluée et ensuite soumise à la flottation. Cette opération consiste à mélanger des réactifs à la pâte pour les faire mousser lorsqu'on y insuffle un courant d'air. Le minerai s'attache aux bulles qui remontent à la surface et débordent des cuves de flottation. Les mousses sont filtrées et séchées pour obtenir une fine poudre appelée concentré
D. MÉTALLURGIE
Si les minerais concentrés sont des sulfurés, contenant aussi du fer, ils sont d'abord grillés, puis traités dans des hauts fourneaux Waterjackets dont les parois sont refroidies à l'eau. Les concentrés agglomérés, mélangés à du coke et un fondant, sont chargés par le haut. De l'air chaud est insufflé par la base (comme pour la sidérurgie).
Les sulfures de cuivre lourds et le fer coulent dans le creuset pour former les mattes. La scorie liquide (= déchet) surnage et est éliminée facilement.
Les mattes sont ensuite traitées dans un convertisseur rotatif, où un courant d' air très chaud fournit l'oxygène nécessaire à la réduction du cuivre.
E. RAFFINAGE ELECTROLYTIQUE
Pour obtenir du cuivre pur à plus de 99,95%, appelé cuivre électrolytique ( ou aussi cuivre raffiné), on procède par électrolyse : 'électrolyte utilisé est un mélange de sulfate de cuivre et d'acide suifurique, dans lequel sont suspendues les cathodes. Celles-ci sont des fines feuilles de cuivre pur sur lesquelles d'autre cuivre pur vient se déposer
par électrolyse (= un courant électrique continu qui arrache ou ajoute des électrons).
