La métallurgie du cuivre

Après le traitement du mineraiminerai : tamisage, concassage, broyage, triage, enrichissement par flottation, décantation et séchage, on obtient un concentré et on passe à la métallurgie proprement dite.

Hauts fourneaux. © Kepinator, Pixabay, DP

L'élaboration par passage au four

Élaboration par passage au four à réverbère et dans le convertisseur ensuite, soit coulée des anodesanodes, soit blisters :

La coulée des anodes est directe. La fabrication des blisters l'est moins : il y a un premier traitement à haute température. À l'état liquide en présence de fondants, on sépare les stériles plus légers des sels de cuivre plus lourds, pour obtenir la matte fortement chargée en soufresoufre, contenant 40 à 60 % de cuivre. Le deuxième temps, à environ 1.300 °C dans un four rotatif, permet de séparer le cuivre des autres constituants. Cette opération aboutit à la production de blisters plaques contenant 98 à 99,5 % de cuivre. Le Japon et l'Allemagne fédérale sont les principaux acheteurs de blisters.

Coulée des anodes.

L’affinage thermique

L'affinage thermique pour les blisters n'est pratiquement plus utilisé aujourd'hui, il s'agit d'un grillage à feufeu oxydant pour que les impuretés s'évaporent. En fait, aujourd'hui, on utilise souvent directement les blisters comme anodes.

Un affinage électrolytique pour les anodes

Les anodes contiennent déjà de 95 à 99,5 % de cuivre mais aussi d'autres métaux : ferfer, nickel, or, argent...

Principe de l'affinage électrolytique du cuivre.

Les différents couples qui entrent en compte dans cette réaction sont au niveau du blister, et par ordre de forces décroissantes : Au⁺⁺/Au ;  Ag^+/Ag ; Cu⁺⁺/Cu ; Ni⁺⁺/Ni ;  Fe⁺⁺/Fe.

• À l'anode : oxydation de  Fe -> Fe²⁺ + 2e^- puis de Ni -> Ni²⁺ + 2e^- et enfin de Cu -> Cu²⁺ + 2e^-, tandis que Ag et Au tomberont tels quels dans la solution (forme métallique).
• À la cathodecathode : réduction de Cu²⁺ + 2e^- -> Cu métallique. En effet, Ni²⁺ et Fe²⁺ ne réagiraient avec la cathode que s'il n'y avait plus du tout d'ionsions Cu²⁺ dans la solution, or la solution est alimentée par l'anode et la solution de CuSO₄ régulièrement remplacée, donc cela ne doit pas arriver. Les cathodes sont très pures et sont transformées en produits semi-finis : barres, tuyau, plaques, etc.

Cuivre : les produits semi-finis

Les plaques sont obtenues par laminagelaminage. Les barres sont obtenues par filage à la presse d'une billette cylindrique portée au rouge. Sous l'action de la pressionpression, le métalmétal est forcé à travers une filière qui lui donne la forme voulue. 

Principe du laminoir.

L'industrie des fils et câbles représente environ la moitié de la consommation française de cuivre, soit environ 200.000 tonnes. Ils sont fabriqués par un laminage suivi de tréfilagetréfilage.

Tréfilage de fils fins.

Les tubes sont obtenus par un ébauchage à chaud, consistant à obtenir un cylindre creux à partir d'un cylindre plein. La section des tubes est réduite à froid, en épaisseur et en diamètre, par écrasement entre des cylindres et un mandrin conique.

Cuivre : les produits finis

Il y a les pièces moulées et les pièces embouties à chaud ou à froid.

Cuivres, produits finis.

On fait également des pièces usinées par tournage, des câblages divers, etc.

Câbles de cuivre.

On obtient ainsi une infinité de pièces en cuivre ou laiton pour des usages divers comme nous l'avons vu.