CHAPITRE I

MINERAIS DE CUIVHE.

Classification des minerais*

Les minerais de cuivre se présentent fréquemment en filons dans des terrains divers; on exploite cependant aussi des couches de grès ou de schistes imprégnés de minerais de cuivre, des amas irréguliers intercalés entre deux formations différentes, ou entre les couches d'un même terrain*

L'état chimique du cuivre, la nature et la proportion des corps avec lesquels il est combiné, des minerais ou minéraux qui l'accompagnent dans ses gisements» ont la plus grande influence sur les difficultés du traitement métallurgique et sur la valeur du cuivre produit.

L'arsenic et l'antimoine sont les corps les plus nui* sibles à la qualité du métal, ceux, qui obligent principalement à multiplier le nombre des opérations du traitement; j'insisterai tout particulièrement, dans la description des usines, sur les difficultés qu'on éprouve à expulser à peu près complètement ces deux corps* et à retirer du cuivre marchand des minerais qui en renferment une forte proportion.

J'adopterai, pour les minerais de cuivre, la classification suivante :

À. — Cuivre natif ;

B. — Minerais oxydés, comprenant : Yoxydule, Y oxyde noir, les silicates et les carbonates;

C. — Minerais sulfurés ne renfermant qu'une faible pqppoRTioN d'arsenic et d'antimoine : le sulfure , le cuivre pyriteux et le cuivre panaché-, les eaux chargées de sulfate de cuivre des mines anciennement exploitées peuvent être rangées dans cette classe ;

D. — Minerais renfermant une forte proportion d'arsenic et d'antimoine : les cuivres gris, les arséniates et les phosphates; les cuivres gris contiennent presque toujours de l'argent; dans quelques-uns, la valeur de l'argent est supérieure à celle du cuivre.

cuiTro'nauf. Cnfer» natif. — Il est exploité dans un certain nombre de localités ; les plus beaux gisements sont dans l'Oural, dans l'Amérique du Sud et au lac Supérieur.

L'Amérique du Sud envoie en Europe, principalement en Angleterre et en France, la plus grande partie du cuivre natif exploité dans ses mines. Ce cuivre est ordinairement en petits grains, et renferme une faible- proportion d'oxydule, de carbonate vert, de cuivre pyriteux et de gangues terreuses. Il est généralement assez pur et ne contient que des traces d'arsenic : -sa richesse varie de 60 à 70 pour 100 ; parfois cependant elle dépasse 90 pour 1Ô0.

Au lac Supérieur, le cuivre existe en filons dans un terrain qui se rapporte probablement aux premiers âges de l'époque silurienne. Les filons sont remplis par des matières terreuses, quartz, chlorite, carbonate de chaux, épidote, etc., dans lesquelles le cuivre métallique est disséminé sous forme de grains très-petits, de lamelles plaquées sur les cristaux des gangues, de ramifications irrégulières, ou se présente en masses de toutes dimen-

sious, remplissant tout le filon. On a déjà exploité, aux mines de Cliff et de Minnesota, plusieurs masses d'un poids supérieur à cinquante tonnes; en 1856, on a terminé l'extraction d'une masse énorme, qui a donné plus de cinq cents tonnes de métal. Dans plusieurs mines, l'argent accompagne le cuivre sans lui être combiné chimiquement. C'est le seul métal étranger qui se trouve mêlé intimement avec le cuivre; et, comme il ne peut être séparé ni par préparation mécanique ni par fusion, on doit envoyer jusqu'à Paris ou à Londres les cuivres renfermant une notable proportion d'argent.

Les mines livrent deux produits très-divers : le cuivre en masses, coupé en morceaux pesant jusqu'à trois tonnes, ne contenant qu'une certaine proportion de matières terreuses engagées dans les anfractuosités de la surface, ou existant dans l'intérieur même du cuivre; les gangues imprégnées de cuivre natif.

Les masses ne peuvent être séparées des matières terreuses que par battage au marteau et à la main ; après cette préparation, elles rendent de 65 à 85 pour 100 de cuivre pur ou très-peu argentifère.

Les gangues imprégnées de cuivre sont soumises à la préparation mécanique, qui donne :

1° Des morceaux un peu gros, restés sous les pilons des bocards, et parfaitement dégagés de toute gangue terreuse;

2° Des matières plus ou moins fines, enrichies sur les cribles ou sur les tables, contenant de 45 à 60 pour 100 de cuivre pur, mélangé avec une proportion plus ou moins forte de gangues.

Ces produits contiennent presque toujours de l'argent natif, qui non-seulement est perdu, mais encore se combine avec le cuivre dans la fusion en lingots, et lui enlève une partie de la valeur que devrait lui donner l'absence complète de soufre, de fer, d'arsenic et d'antimoine.

26 MUtEitAfs ws ctmriuj»

Les masses de cuivre et les produits de la préparation mécanique sont fondus dans plusieurs usines établies auprès de Détroit et de Pittsburg*

J'ai donné ces détails, en raison de l'importance toujours croissante de la production du cuivre au lac Supérieur; elle s'élève maintenante près de cinq mille tonnes par an ; elle pourra augmenter rapidement, dès qu'une impulsion énergique et bien dirigée sera imprimée à l'exploitation d'un plus grand nombre de filons riches en cuivre. b. Cuivre oxyduli. — Ce minerai ne se trouve que dans

oîyûS! un petit nombre de localités, et seulement en assez faible proportion. Dans le sud de l'Espagne, à Linarès, on a rencontré des colonnes peu continues de minerai oxydulé à Ja* partie supérieure d'un filon anciennement ex* ploité : des recherches en profondeur n'ont fait reconnaître que du cuivre pyriteux. L'Oural et l'Amérique du Sud en renferment certainement de beaux gisements. On en trouve une petite proportion dans les parties supérieures des filons contenant du cuivre natif; ce minerai est alors un produit d'altération par les agents atmosphériques, et fréquemment accompagné de cuivre oxydé noir, de cuivre carbonate et de cuivre hydrosilicaté.

Les minerais oxydulés sont généralement très-riches et toujours très-purs; ils donnent du cuivre d'excellente qualité.

Cuivre oxydé noir. — On a rencontré le cuivre oxydé noir dans un grand nombre de localités, mais toujours en petite proportion et à une faible distance de la surface. Il paraît être un produit d'altération et n'est traité seul dans aucune usine. Le mode de traitement et la qualité du cuivre qu'on en retire dépendent de la nature des minerais non altérés, avec lesquels il est toujours mélangé en proportion notable.

Les mines du Pérou et du Chili envoient en Angle-

terre et plus rarement en France des quantités importantes d'un minerai de cuivre d'un beau vert émeraude, qui est une combinaison chimique bien définie d'oxyde et de chlorure, et renfermant de 16 à 17 pour 100 d'eau. Le mode de gisement de ces minerais m'est inconnu ; ils sont très-purs et très-riches, et rendent de 45 à 60 pour 100 de cuivre d'excellente qualité.

Cuivra carbonates. — On connaît trois variétés de carbonates de cuivre : brun, bleu et vert. Le carbonate brun est anhydre et n'a encore été signalé que dans l'Inde; les échantillons qui ont été rapportés ont l'aspect terreux et sont mélangés d'un peu de carbonate vert et de fer oxydé anhydre.

Le carbonate bleu et le carbonate vert existent dans un grand nombre de localités, soit comme minerais, soit comme produits d'altération des minerais pyriteux.

On a épuisé en peu d'années un très-bel amas de cuivre carbonate bleu, à Chessy, près de Lyon ; on en voit des échantillons magnifiques dans toutes les collections de minéralogie. Le carbonate vert, ou malachite, est bien plus abondant : il en existe de très-beaux gisements dans l'Oural, dans l'Amérique du Sud, sur la côte d'Afrique (possessions portugaises). On le trouve, en même temps que le carbonate bleu, aux affleurements de tous les filons pyriteux, et dans toutes les parties de ces filons dans lesquelles les eaux, venant de la surface, ont pu pénétrer.

Les minerais carbonates sont ordinairement assez purs et donnent de bon cuivre ; mais lorsqu'ils proviennent de l'altération des autres espèces minérales, ils contiennent toujours une certaine proportion des substances nuisibles qui existaient dans ces espèces avant leur altération.

Silicates. — Les silicates se rapportent à trois variétés

minéralogiques : dioptase ; kiesel malachite ; sommer vilite; elles ne paraissent différer que parla proportion d'eau combinée. On n'a encore signalé des gisements exploitables que dans l'Oural et dans l'Amérique du Sud. Ce sont de très-bons minerais, facilement fusibles, rendant à Fessai de 25 à 30 pour 400 de cuivre.

En Europe, on connaît plusieurs filons contenant, aux affleurements, une certaine proportion de silicate de cuivre ; mais, dans aucune localité, ces minerais n'ont donné lieu à une exploitation un peu importante.

Les silicates de cuivre, évidemment produits par altération, accompagnent fréquemment le cuivre natif dans les filons qui traversent les terrains métamorphiques. Minerais Sulfure noir ou cuivre vitreux. — II est exploité dans sulfurés, un petit nombre de localités, en Toscane, au Chili, et dans la chaîne des Andes ; il est ordinairement accompagné de fer oxydulé, de cuivre carbonate et tnéme de pyrites. — Il est facilement rèconnaissable à sa couleur et à son peu de dureté; il se laisse couper au couteau. C'est un minerai très-riche et très-bon, quand il n'est pas mélangé avec des pyrites arsenicales ou du cuivre gris.

Cuivre pyriteux. — Cette espèce minérale est extrêmement répandue dans la nature ; elle existe principalement en filons dans des terrains assez anciens, en amas puissants intercalés entre des couches de schistes, ou placés à la séparation des schistes et des calcaires. Dans ^ les filons et dans les amas, le cuivre pyriteux pur forme des veines, des veinules ou seulement des mouches disséminées irrégulièrement dans des gangues terreuses ou métalliques, quartz, chaux carbonatée, baryte sulfatée, fer carbonate, pyrite de fer, blende, pyrite arsenicale ; assez fréquemment le cuivre gris, le sulfure d'antimoine, la galène sont mélangés dans une notable proportion avec le cuivre pyriteux.

Par triage et préparation mécanique, on peut séparer la plus grande partie du quartz et de la chaux carbonatée; mais le sulfate de baryte et les gangues métalliques restent avec le cuivre pyriteux dans les minerais destinés à la fusion. Gomme les sulfures de zinc, de plomb, etc., influent beaucoup sur les difficultés du traitement et sur la qualité du cuivre, il est très-important d'évaluer leur proportion, en même temps qu'on détermine la richesse en cuivre.

Les minerais pyriteux les plus riches et les plus purs viennent en Angleterre, d'Australie, du Cap .de Bonne- Espérance, de la côte d'Afrique, de Toscane. Les deux Amériques contiennent d'énormes richesses en cuivre pyriteux assez pur : les minerais de l'Amérique du Sud et de Cuba sont envoyés en Angleterre ; les minerais exploités dans l'Etat de New- York et dans le Michigan (à une petite distance du Sault-Sainte-Marie) sont traités à l'usine de Boston. .

En Angleterre, on exploite de beaux filons contenant une proportion très-grande de pyrite de fer et de pyrite arsenicale, et, dans certaines parties, de l'oxyde d'étain. Les mines du Gornouailles et de l'Irlande livrent aux usines de Swansea des quantités considérables de minerais pyriteux, pauvres en cuivre et renfermant de l'arsenic, qui complique beaucoup le traitement ; ces mine* rais sont cependant indispensables aux usines, en raison de la forte proportion de soufre qu'ils contiennent.

Dans le nord de l'Espagne, on commence à explorer des filons de cuivre pyriteux dont la richesse et la qualité ne sont pas encore bien établies. Dans le midi, à Rio-Tinto et à Huelva, on exploite des amas ou filons puissants intercalés dans les schistes métamorphiques, contenant presque exclusivement de la pyrite de fer, avec une proportion variable, mais toujours très-faible,

30 minerais be cuivre.

de cuivre pyriteux. Une -partie de ces minerais est traitée en Espagne par voie humide; une autre partie est achetée par les usines anglaises pour le soufre contenu. Us sont utilisés dans le6 fabriques de produits chimiques, et les résidus peuvent être vendus pour le cuivre qu'ils renferment.

En Norwége, on exploite plusieurs mines de cuivre pyriteux très-pur ; le cuivre qu'ils servent à fabriquer jouit dans le commerce d'une très-grande réputation.

Dans les différents Etats de l'Allemagne, les minerais de cuivre pyriteux ne sont pas très-abondants. Au Harz, ce minerai se présente dans plusieurs filons; dans la mine du Rammelsberg, il est mélangé avec la blende et la galène argentifère : on parvient à extraire le cuivre par un traitement très-compliqué, dont j'indiquerai plus loin les principales opérations. À Freyberg, le cuivre pyriteux est également associé avec d'autres minerais métalliques. Au Mansfeld, on exploite une couche de schistes imprégnés de matière bitumineuse, contenant une faible proportion de minerai de cuivre, mélangé avec des sulfures métalliques, et notablement argentifère; le traitement pour cuivre est rendu plus complexe par la nécessité de séparer l'argent.

Sur les bords du Rhin, dans la Grauwacke, on a exploité à diverses époques un assez grand nombre de filons contenant #du cuivre pyriteux et du fer carbonate. Au nord de Venise, à Agordo, on exploite un amas considérable de cuivre pyriteux disséminé dans une masse de pyrite de fer et de pyrite arsenicale. Ces minerais sont traités avec profit par une méthode mixte, en partie par voie humide, en partie par voie sèche.

En France, on connaît un assez grand nombre de filons de cuivre pyriteux, dans les Alpes, les Pyrénées, l'Aveyron, la Lozère, etc.; plusieurs d'entre eux ont été

MIHIRA1S Dl GUITtL Si

mis en exploration à diverses époques ; aucun d'eux n'est maintenant en active exploitation. Les gisements de Saint-Bel, près de Lyon, fournissent de très-grandes quantités de sulfures métalliques, blende, pyrite de fer, cuivre pyriteux, intimement mélangés. Le traitement de ces minerais par voie humide a donné depuis plu* sieurs années des bénéfices importants.

Les filons reconnus jusqu'à présent en France ne sont pas très-riches aux affleurements ; un certain nombre d'entre eux présentent des caractères assez favorables pour qu'on puisse espérer une exploitation fructueuse, mais seulement quand des sommes suffisantes auront été consacrées à des explorations bien dirigées.

Cuivre panaché. — Cette espèce minérale ne se rencontre que dans un petit nombre de localités, et presque toujours mélangée avec la précédente : elle est aisément reconnaissable à la couleur bronzée et* aux irisations que présente la surface. Les cuivres panachés purs rendent à l'essai de 38 à 66 pour 100 de cuivre, et, par conséquent, n'ont pas tous la même composition chimique : ils sont en général très-estimés et donnent de bon cuivre.

Sulfate de cuivre. -~- On a trouvé aux affleurements de plusieurs filons de cuivre pyriteux du soufr-sulfate de cuivre en petites masses terreuses ou cristallines, provenant évidemment de l'altération des minerais sulfuris ; ce eoufl-sulfate ne parait âtre un peu abondant que dans l'Amérique du Sud et au Mexique. Il n'a enoore été traité que .dans les grandes usines de Swansea, mélangé avec les autres variétés de minerais fondus dans ces usines.

Les eaux des mines exploitées depuis longtemps contiennent toujours use proportion notable de sulfate de cuivre en dissolution; elles sont ordinairement acides et contiennent de l'oxyde de fer, de l'oxyde de zinc et des

Minerais

acides dé l'arsenic et de l'antimoine, lorsque les minerais sulfurés renferment ces deux corps. La qualité du cuivre qu'on peut en retirer dépend donc encore de la pureté des minerais exploités; les eaux des mines de cuivre pyriteux pur ne présentent à l'extraction du cuivre d'autres difficultés que celles résultant de leur faible teneur en métal.

Les eaux sortant des mines de cuivre gris, ou de cuivre pyriteux mélangé avec une forte proportion de pyrites arsenicales, donneraient toujours de très-mauvais cuivre, et ne peuvent pas être utilisées. Cuivre gris. — Ces minerais présentent d'assez renfermant grandes variétés dans leur composition chimique; on dc cîr5onic peut distinguer : 1° ceux qui renferment principalel'amimoine. ment ^ |»arsenic et ne contiennent que très-peu d'antimoine ; 2° ceux qui tiennent, au contraire, l'antimoine en très-forte proportion; 3° les cuivres gris plombeux, dans lesquels le plomb est à l'état de combinaison chimique, ou seulement à l'état de galène intimement mélangée avec le minerai de cuivre. Les deux dernières variétés présentent des difficultés bien plus grandes au traitement métallurgique; l'arsenic est expulsé plus facilement que l'antimoine dans les grillages et dans les fontes.

La plupart des filons, renfermant du cuivre gris, sont notablement argentifères, et l'argent n'est pas toujours en entier dans le minerai ; on en trouve quelquefois une certaine proportion dans les gangues terreuses.

Ces filons ne sont exploités que dans un très-petit nombre de localités ; les minerais ne peuvent pas être enrichis par préparation mécanique, parce que le cuivre gris s'écrase aisément et^e réduit en paillettes très-fines que l'eau entraîne en forte proportion, et surtout parce que le lavage fait perdreune trop grande quantité d'argent.

On a fait bien des tentatives dans les usines et dans les laboratoires pour arriver au traitement économique des cuivres gris; aucune n'a donné des résultats entièrement bons pour ces minerais employés seuls; le problème est encore à résoudre. II a une grande importance, parce que les filons de cuivre gris connus et inexploités sont nombreux dans tous les pays, mais il est très* complexe, parce qu'il faut en même temps extraire, sans perte notable, l'argent et le cuivre, en séparant presque complètement de ce dernier l'arsenic et l'antimoine.

Les usines anglaises achètent les cuivres gris et les passent dans leur traitement complexe, en les mélangeant avec une forte proportion de minerais pyriteux renfermant beaucoup de pyrite de fer ; l'excès de soufre est indispensable pour chasser les deux corps nuisibles à la qualité du cuivre.

Les minerais pyriteux renferment souvent des mouches de cuivre gris, en proportion assez grande pour nuire très-sensiblement à la qualité du métal, et trop faible pour qu'on puisse songer à faire l'extraction de l'argent.

Les galènes argentifères en renferment aussi fréquemment une faible quantité, répartie très-irrégulièrement dans les filons : on admet généralement que la galène est plus riche en argent dans les parties qui renferment des mouches de cuivre gris.

Phosphates de cuivre. — Il parait exister plusieurs variétés minéralogiques de phosphates de cuivre ; elles se présentent dans un certain nombre de gisements comme minéraux accidentels : au Chili, en Hongrie, sur les bords du Rhin/etc. Le filon de Rheinbreitbachest, à ma connaissance, le seul qui ait donné une quantité un peu importante de phosphate. Le phosphore, est presque aussi nuisible que l'arsenic et l'antimoine à la qualité