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L'incroyable voyage du cuivre : Savez-vous comment le minerai de cuivre est transformé en métal
L'extraction du cuivre est un processus complexe et varié impliquant une variété de méthodes physiques, chimiques et électrochimiques pour extraire le cuivre métallique de son minerai. À mesure que la technologie progresse, les méthodes d’extraction varient d’un pays à l’autre, avec des variations concernant les sources minérales, les réglementations environnementales locales et d’autres facteurs d’influence.
Contexte historiqueL’utilisation du cuivre a une longue histoire, remontant à 7480 av. J.-C., et l’ancienne culture du bronze en Amérique du Nord enregistre l’une des premières technologies d’extraction de minerai de cuivre au monde.
L’extraction humaine du cuivre remonte à l’âge néolithique, lorsque le cuivre le plus ancien était forgé à froid pour en faire des artefacts. Des objets tels que ceux découverts à Çayönü Tepesi, dans l'est de la Turquie, qui pourraient dater d'entre 7200 et 6600 av. J.-C., montrent que les premiers humains utilisaient déjà le cuivre. La vallée de Timna en Israël est le plus ancien site d'extraction de cuivre, qui était déjà exploité dès 4000 av. J.-C.
Procédé de fusion
Jusqu'à la seconde moitié du 20e siècle, la fusion des minerais sulfurés était presque le seul moyen d'extraire le cuivre métallique. En 2002, 80 % de la production mondiale de cuivre primaire provenait de minéraux de cuivre-fer-soufre, dont la grande majorité était extraite par fusion. Traditionnellement, les opérations de fusion étaient situées à proximité des mines afin de réduire les coûts de transport. À mesure que le minerai de cuivre est extrait, sa teneur en métal diminue progressivement. Le minerai doit donc d’abord être concentré, puis fondu pour réduire les coûts énergétiques.
Le développement de la technologie de flottation par mousse a marqué une avancée majeure dans le traitement des minéraux, ce qui a permis d’augmenter efficacement l’efficacité de l’extraction du cuivre et de réduire les pertes.
Technologie de concentration
Au 21e siècle, la teneur moyenne des minerais de cuivre était inférieure à 0,6 % et la proportion de minéraux économiquement extractibles était inférieure à 2 % du volume total du minerai. Par conséquent, toutes les opérations minières doivent être traitées avec concentration. La méthode de traitement habituelle consiste à séparer les minéraux à l’aide d’un équipement submersible et à augmenter la concentration à l’aide de la technologie de flottation par mousse.
Flottation par mousse
Pendant la flottation par mousse, le minerai broyé est mélangé à de l'eau et à des produits chimiques pour permettre aux minéraux sulfurés de se fixer aux bulles d'air. Ces bulles remontent à la surface sous forme de mousse, à partir de laquelle sont recueillis des minéraux de cuivre concentrés. Parfois, un traitement secondaire est effectué pour éliminer d’autres impuretés minérales indésirables et améliorer encore la pureté du cuivre.
Technologie de la métallurgie de l'hydrogène
Les minerais d'oxyde de cuivre sont généralement extraits à l'aide de la technologie métallurgique de l'hydrogène, c'est-à-dire que l'oxyde est lixivié par lixiviation en tas ou par déversement. Dans ce procédé, l’acide sulfurique lixivie le cuivre, suivi d’une extraction par solvant pour purifier la solution de rétention de cuivre.
Le choix de la bonne méthode d’extraction est essentiel car la composition chimique et les propriétés physiques des différents types de minerais peuvent affecter considérablement l’efficacité de l’extraction.
Procédé de fusion et de conversion
La teneur en cuivre des scories de cuivre issues de la fusion est généralement comprise entre 30 % et 70 %. Cette étape consiste à éliminer le nickel et le soufre des scories de cuivre fondues. Le produit de fusion est appelé cuivre expansé, qui peut être aussi pur que 98 %. Ce système produit non seulement du cuivre métallique efficace, mais également des sous-produits tels que l'acide sulfurique, ce qui favorise davantage la protection de l'environnement et le recyclage des ressources.
Processus de raffinage
Après la fusion, le cuivre doit être davantage purifié par raffinage au feu pour finalement obtenir du cuivre métallique de haute qualité. Dans ce processus, une attention particulière est également accordée à la gestion de la consommation énergétique et à la sécurité opérationnelle.
Cette série de processus d’extraction du minerai de cuivre représente non seulement l’évolution d’une technologie, mais également une partie du développement de la société humaine. L’extraction du cuivre peut sembler ordinaire, mais elle implique de multiples principes scientifiques et défis techniques. Face aux différents types de minerai transportés et à la demande croissante, la technologie d'extraction future sera confrontée à un test majeur sur la manière d'optimiser l'efficacité et de protéger l'environnement ?
