COMPOSITION DE DIVERS MINERAIS DE CUIVRE
Minerais oxydés purs.
Minerais oxydés Minerais oxydés de Taguil (Oural)
Oxyde de cuivre Silice. . . .
Alumine . . .
Oxyde de fer .
Chaux • . • Magnésie • .
Oxyde de plomb
— de zinc .
— de manganèse Chlorure de sodium Pertes par calcination
\Vi ISS, Le Cuivre.
du Boléo
traces
Minerai siliceux
traces
Minerai ferrugineux
Minerais sulfurés
purs.
Minera
Minerais exportés
is de Rio-Tinto
Minerais de Minerais du Bogoslowsk Mansfeld (schistes (Oural) bitumineux) 10 » 3,18
Soufre . .
Minerai* traites sur place
Fer. . .
Cuivre. .
(Oxyde de fer)
Plomb . .
traces
traces
traces '
Zinc . .
traces
traces i
Chaux. • BOD dosé
Magnésie . non dosé
traces
Silice . .
Alumine .
Arsenic .
traces
Divers . .
(Bitume et acide carbonique.)
Minerais impurs.
Echantillons de
Echantillons de
cuivre gris Clausthal (Harz)
cuivre gris de la Caroline du Nord
Cuivre .
Antimoine
Argent
Fer. .
Zinc .
Plomb.
Soufre. .
Arsenic *
Le problème à résoudre dans la fabrication du cuivre consiste à isoler le cuivre de sa gangue et des métaux
étrangers qui raccompagnent. Cette opération se fait le plus souvent par des procédés métallurgiques ; lorsqu'on veut traiter des minerais pauvres en cuivre, ou riches en métaux précieux, on emploie des procédés chimiques ^i nécessitent une dissolution complète des minerais. Le traitement métallurgique doit séparer 5 à 10 pour 100 de cuivre, de 90 à 95 pour 100 de fer, de zinc, de soufre, ^arsenic, d'antimoine, de silice et d'argile. On n'a pas réussi jusqu'à présent à enlever toutes ces matières étrangères en une seule opération. On pourrait à la rigueur éliminer tout le soufre par un grillage soigné, en chauffant les minerais en présence d'un grand excès d'air ; mais alors, on transformerait tous les métaux en oxydes, et, en les réduisant par le charbon, on obtiendrait du cuivre très chargé de métaux étrangers, qu'on ne pourrait purifier ensuite; en mêm^ temps une forte proportion de cuivre se perdrait dans les scories. Pour séparer le cuivre de sa gangue, on utilise son affinité pour le soufre; cette affinité est si grande, qu'en présence du soufre le cuivre ne subsiste pas à l'état d'oxyde ou de silicate, mais se transforme en sulfure. On commence donc par soumettre les minerais à un grillage partiel, de manière à éliminer le soufre en excès, qui empêcherait les métaux étrangers de passer dans les scories, puis on soumet le minerai incomplètement grillé à une fonte réductive, qui produit : d'une part, des scories silicatées, contenant, outre la totalité des gangues terreuses, une partie notable du fer et du zinc à l'état de
silicates ; et, d'autre part, des sulfures renfermant, outre le cuivre, une partie du fer, du zinc, et d'autres métaux. — On obtient ainsi une sorte de minerai sulfuré enrichi, dépouillé de gangue terreuse, qu'on appelle la matte bronze, et qui contient de 15 à 25 pour 100 de cuivre sous forme de Cu^S.
Le soufre joue le principal rôle dans cette fusion ; c'est lui qui empêche la scoriâcation du cuivre ; il se fait un partage des métaux entre les mattes et la scorie, selon l'abondance relative du soufre et le degré d'affinité des métaux pour l'oxygène. Si le soufre est en trop faible quantité dans le lit de fusion, une partie du cuivre se perd dans les scories ; si le soufre est en excès, la matte contient trop de sulfures étrangers.
Les scories de la première fusion doivent être assez pauvres en cuivre pour pouvoir être rejetées.
La matte bronze une fois obtenue, il s'agit d'en tirer le cuivre. A cet effet, on la grille pour en éliminer tout le soufre, et on soumet la matte grillée à une nouvelle fusion réductive, qui a pour but de réduire l'oxyde de cuivre formé par le grillage des sulfures, et de scorifier les oxydes des métaux étrangers. Le produit de cette deuxième fusion est un cuivre très impur, de couleur noirâtre, qu'on appelle cuivre noir.
Pour enlever au cuivre noir le reste des métaux étrangers qu'il contient, on le soumet soit à une fusion oxydante, soit à une purification électroly tique, qui le transforme en cuivre marchand*
Lorsque les minerais sont impurs, c'est-à-dire contiennent outre le fer, le zinc et le soufre, de l'arsenic, de l'antimoine ou divers métaux, on ne peut passer directement par une seule fusion au cuivre noir, car tout le plomb, l'étain, le nickel se retrouveraient dans le cuivre brut avec une partie de l'arsenic et de l'antimoine.
On est obligé, dans ce cas, de pratiquer une série de grillages et de fontes réductives, appelées fontes de conceniration. A chaque grillage, on élimine du soufre, de l'arsenic et de l'antimoine ; à chaque fusion on scorifle une partie des métaux oxydables. Pour arrivera la purification complète du métal, il est nécessaire d'intercaler, entre la fusion pour matte et la fusion pour cuivre noir, plusieurs opérations, à l'aide desquelles on se débarrasse peu à peu de la majeure partie des éléments nuisibles. Elles sont d'autant plus nombreuses que le minerai primitif est plus impur.
Ces fontes successives peuvent se faire au four à cuve ou au réverbère. En Angleterre, toutes les opérations tant oxydantes que réductives se font au réverbère. En Allemagne, au contraire, on emploie presque exclusivement les fours à cuve pour les fusions réductrices. De là deux méthodes, l'une dite anglaise, l'autre dite allemande ; elles reposent sur les mêmes principes chimiques et peuvent se compléter l'une l'autre.
Elles tendent d'ailleurs à être remplacées par le procédé Bessemer, qui a été appliqué récemment aux mattes
bronzes par un métallurgiste français, M. Manhès, de Lyon, et qui permet de passer, en une seule opération, de la matte bronze au cuivre brut.
En résumé, la métallurgie du cuivre comprend les opérations suivantes :
1° Grillage des minerais briits^ pour éliminer l'excès de soufre qu'ils contiennent. Ce grillage n'est pas nécessaire dans le cas de minerais oxydés ;
2<* Fabrication de la matte bronzey ayant pour but la séparation du métal et de la gangue, et la production d'un composé sulfuré contenant tout le cuivre. Cette fusion se fait généralement au four à cuve, et quelquefois au four à réverbère ;
3° Fabrication du cuivre noir, consistant dans l'élimination du soufre et des métaux étrangers de la matte, soit par une série de grillages oxydants et de fusions réductives au four à cuve ou au réverbère, soit par le procédé Bessemer ;
4^ Affinage du cuivre noir par une fusion oxydante ou par des procédés électrolytiques.
