II. Affinage électrolytique

L'affinage du cuivre noir par une fusion oxydante donne un produit qui contient toujours quelques millièmes d'éléments étrangers ; pour obtenir un cuivre chimiquement pur et doué d'une haute conductibilité électrique, il est nécessaire de recourir à l'affinage électrolytique, qui permet en outre de retirer des cuivres bruts les quantités souvent notables d'or et d'argent qu'ils renferment.

Pour affiner par l'électolyse le cuivre noir, on fait usage de bains de sulfate de cuivre, traversés par un puissant courant électrique; le pôle négatif ou anode est constitué par les plaques de cuivre noir, qu'il s'agit d'affiner ; le pôle positif ou ca/Aode par des plaques très minces de cuivre chimiquement pur. Le courant élec-

Wbiss, Le cuivre. 12

trique décompose le sulfate du bain en cuivre, qui se porte sur la cathode, et en acide sulfurique, qui attaque Tanode et régénère le sulfate décomposé. Les métaux précieux contenus dans le cuivre ne sont pas attaqués par l'acide sulfurique, et tombent au fond des bains sous forme de boues, qu'on recueille. Les procédés électrolytiques permettent donc d'extraire tout l'or et l'argent contenus dans les cuivres du commerce.

L'action de l'acide sulfurique sur le cuivre noir produit un travail chimique, équivalent au travail dépensé par le courant pour la décomposition du sulfate; aussi presque toute Ténergie du courant est-^elle employée à vaincre la résistance qu'opposent les bains à son passage. Comme il est toujours possible de diminuer la résistance d'un bain, en augmentant la surface des anodes et des cathodes, il semblerait qu'on puisse réduire beaucoup la dépense d'électricité ; mais la force dépensée n'est qu'un des éléments économiques de la question, car les dimensions des installations et surtout la quantité de métal en traitement immobilisent un capital considérable dont l'intérêt peut dépasser le bénéfice brut réalisé par l'opération. Pour marcher dans des conditions vraiment économiques, on doit garder une proportion, déterminée par l'expérience, entre la puissance des machines électriques et le nombre des bains.

Le raffinage électrolytique du cuivre est pratiqué depuis une vingtaine d'années dans de nombreuses usines, dont les plus importantes sont la Norddeulsche

AFPI^AGIC ELECTROLYTIQUB 207

Affineriede Hamboui^, l'usine d'Oker, dans le Harz,

— Machine Siemeaa (de Berlin) verticale, A éle' double» pour l'uffiiiage électrolytique du' cuivre

l'usiae de Biathe-Saint-Waast, dans le Pas-de-Calais et l'usine de Selly Oak, près Birmingham.

Il n'existe malheureusement que très peu de données sur les procédés employés dans les usines traitant le cuivre électrolytiquement ; chaque fabricant a des tours de main spéciaux, qu'il se garde de divulguer à cause de la difficulté de maintenir ses droits contre les contrefacteurs. Cependant, nous pouvons affirmer qu'il n'y a pas de secret pour l'affinage électrolytique ; le grand mystère est la minutie des soins à donner aux différentes parties de l'opération, pour obtenir la régularité des courants et des dissolutions.

Toutes les usines ont adopté des dispositions analogues ; le courant électrique est fourni par des machines électromagnétiques du type Gramme ou Siemens, qui alimentent vingt à trente bains couplés en tension ^ Les bains sont en bois doublé de plomb. Ils sont en général placés au même niveau et communiquent par le fond. Deux cadres en cuivre, isolés l'un de l'autre, les surmontent et servent à la transmission du courant, les deux pôles de la machine sont mis en contact avec les cadres des bains extrêmes et le cadre positif de chaque bain est en communication avec le cadre négatif du bain voisin, au moyen d'un conducteur en cuivre recourbé. Les bains contiennent une solution de sulfate de cuivre ; le cuivre à raffiner est coulé en plaques d'un centimètre d'épaisseur, qui forment les anodes ; on les

^ Voy. J. Lefàvre, Dictionnaire d'Electricité, art. Machine d'induction, Paris, 1891, 1 vol. in-8, J.-B. Baillière et fils.

AFFINAGE ELECTROLYTIQUE 209

suspend par deux crochets en cuivre au châssis supérieur. Les cathodes sont faites en plaques de cuivre très pur d*un millimètre d'épaisseur ; elles sont repliées à leur partie supérieure et accrochées aux traverses du châssis inférieur. Chaque bain contient environ cent anodes et cathodes, séparées les unes des autres par une distance de quelques centimètres, et présentant des surfaces totales égales.

Le cuivre se dépose sur les cathodes en couche épaisse, assez unie pour être directement portée au laminage ; l'or et l'argent tombent au fond du bain sous forme de boue, avec les autres impuretés du cuivre et les débris d'anodes ou de cathodes, qui se détachent quelquefois.

On décante les bains au moyen de siphons en plomb ; on lave les boues sur un crible, sur lequel restent les débris de cuivre, puis on les fond avec de la litharge et on les coupelle avec du plomb argentifère pour en extraire l'or et l'argent.

Les solutions de sulfate de cuivre des bains se chargent peu à peu de sulfate ferrique, qui provient du fer contenu dans les anodes ; il est nécessaire de les purifier de temps en temps par cristallisation, en les évaporant partiellement.

L'épaisseur du cuivre formé sur les cathodes est d'environ 8 millimètres par heure ; dans ces conditions le dépôt est régulier, fin et tenace. S'il était fait trop précipitamment, le cuivre entraînerait avec lui des

corps étrangers, qui diminueraieDt sa conductibilité. Les procédés d'affinage électrolytique ont rincoa- \énient d'immobiliser une grande quantité de cuivre ; ainsi, à la Norddeutsche Af/inerie de Hambourg, la valeur du cuivre constamment dans les cuves est d'environ 600 francs par tonne traitée ; en comptant à 5 pour 100 l'intérêt du capital engagé, les frais d'affinage s'évaluent approximativement de la manière sui vante :

Intérêt du capital 65 fr.

Force motrice 40 —

Entretien 15 —

Main-u'œuvre 40 —

Frais généraux 40 —

200 fr.

L'affinage est donc fort cher ; mais les cuivres bruts contiennent généralement une petite proportion d'or et d'argent, qui compense, et au delà, les dépenses de fabrication. La valeur des métaux précieux n'entre en effet dans le calcul du prix des cuivres, que lorsque la proportion d'argent dépasse 1 kilogramme à la tonne.

D'autre part, le cuivre électrolytique a sur le marché une plus-value très importante à cause de sa haute conductibilité. Aussi Télectrolyse tend-elle à remplacer partout les opérations métallurgiques pour l'affinage des cuivres destinés aux usages électriques.

111. Traltamant das mlnerats de od1tt« natif / du Lac Bupériaor.

Les procédés que nous venons de décrire a'appHi^uent aux minerais contenant le cuivre k l'état de

- Four à réverbère pour le traitement des miaeraii de cuivre su Lac Supérieur.

combinaisons sulfatées ou oxydées ; lorsqu'on doit traiter des minerais de cuivre natif, toutes les fusions de concentration deviennent inutiles ; une seule opéra-

tion suffît pour donner du cuivre marchand. Au Lac Supérieur on exploite d'énormes gisements de cuivre natif. La fusion de minerais se fait dans de grands fours à réverbère (fîg. 78), pouvant recevoir des charges de 10 tonnes, et chauffés à l'anthracite. L'air nécessaire à la combustion est soufflé à forte pression sous la grille de la chauffe, et se chauffe préalablement en circulant dans des canaux en briques d, ménagés dans la maçonnerie du pont. On charge d'abord des minerais menus qu'on étale sur la sole, puis des minerais en gros morceaux, et enfln des scories riches destinées à faciliter l'affinage. La masse fond peu à peu ; au bout de cinq à six heures, on retire les scories qui se forment, puis on laisse arriver Tair par deux conduits aménagés dans la voûte au-dessus du pont. Les métaux contenus dans le cuivre s'oxydent et passent dans la scorie. Comme dans l'affinage du cuivre brut, l'oxydation est poussée très loin;' on suit la marche par des prises d'essai successives. Lorsqu'une prise d'essai montre une cassure à gros grains brillants, on arrête l'arrivée de l'air, on enlève toute la scorie, et on commence le raffinage, en jetant dans le four du charbon de bois, et en produisant le brassage de la masse par l'introduction d'une perche de bois vert. On coule le cuivre, en le puisant à l'aide de poches en fer, enduites d'argile. Le cuivre qu'on obtient ainsi est très pur et a une grande vogue commerciale. Des analyses récentes de divers échantillons de cuivre ont donné les résultats suivants :

Fer »

Nickel »

Cobalt »

Argent 0,03

Oxygène 0,28

Cuivre 99.60

traces

traces