Comment le cuivre est extrait : méthodes, histoire et gisements

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-07 20:58

Le cuivre est aujourd'hui un métal exceptionnellement demandé et largement utilisé dans la vie quotidienne et dans l'industrie. Dans la nature, le Cu se trouve aussi bien à l'état pur que sous forme de minerai. Il existe plusieurs façons d'extraire et d'obtenir du cuivre à partir des roches d'origine. Cependant, ils sont largement utilisés dans l'industrie. Comment le cuivre est extrait sera discuté dans l'article.

Un peu d'histoire

Dans quelle région le cuivre dans les temps anciens a commencé à être extrait et utilisé par l'homme pour la première fois, les archéologues, malheureusement, n'ont pas pu le découvrir. Cependant, on sait avec certitude que c'est ce métal que les gens ont commencé à traiter et à utiliser dans la vie quotidienne pour la première fois.

Le cuivre est connu de l'homme depuis l'âge de pierre. Certaines pépites de ce métal retrouvées par les archéologues portent des traces de traitement à la hache de pierre. Au départ, les gens utilisaient le cuivre principalement comme décoration. Dans le même temps, les gens de l'Antiquité utilisaient exclusivement les pépites de ce métal trouvées par eux pour la fabrication de tels produits. Plus tard, les gens ont appris à traiter etminerai de cuivre.

L'idée de la façon dont Cu est extrait et traité était connue de nombreux peuples de l'Antiquité. De nombreuses preuves ont été trouvées par les archéologues. Après que l'homme a appris à fabriquer des alliages de cuivre et de zinc, l'âge du bronze a commencé. En fait, le nom "cuivre" a été inventé par les anciens Romains. Ce métal a été amené dans ce pays principalement depuis l'île de Chypre. C'est pourquoi les Romains l'appelaient aes cyprium.

Comment le cuivre était extrait dans les temps anciens

Étant donné que ce métal était autrefois très largement utilisé dans la vie humaine, les technologies pour son extraction étaient, bien sûr, parfaitement développées. Nos ancêtres obtenaient du cuivre principalement à partir de minerais de malachite. Un mélange de ce matériau et de charbon a été placé dans un récipient en terre et placé dans une fosse. Ensuite, la masse dans le pot a été incendiée. Le monoxyde de carbone résultant a réduit la malachite en cuivre.

Stocks dans la nature

Où peut-on trouver du cuivre à l'état sauvage aujourd'hui ? À l'heure actuelle, des gisements de ce métal populaire sont découverts sur tous les continents de la Terre. Dans le même temps, les réserves de Cu sont considérées comme pratiquement illimitées. Les géologues de notre époque découvrent de nouveaux gisements de cuivre pur, ainsi que des minerais en contenant. Par exemple, en 1950, les réserves mondiales de ce métal s'élevaient à 90 millions de tonnes. En 1970, ce chiffre était déjà passé à 250 millions de tonnes et à 340 millions de tonnes en 1998. À l'heure actuelle, on estime que les réserves de cuivre de la planète s'élèvent à plus de 2,3 milliards de tonnes.

Gîtes et méthodes d'extraction du cuivre pur

Comme déjà mentionné, au départ, les gens utilisaient le Cu natif dans la vie de tous les jours. Bien sûr, il est obtenuun cuivre aussi pur aujourd'hui. Des pépites de ce métal se forment dans la croûte terrestre à la suite de processus exogènes et endogènes. Le plus grand gisement connu de cuivre natif sur la planète est actuellement situé aux États-Unis, dans la région du lac Supérieur. En Russie, le cuivre natif est présent dans le gisement d'Udokan, ainsi que dans d'autres endroits de la Transbaïkalie. En outre, la réponse à la question de savoir où le cuivre peut être extrait en Russie sous forme de pépites est la région de l'Oural.

Dans la nature, le métal pur de cette variété se forme dans la zone d'oxydation des dépôts de sulfate de cuivre. Habituellement, les pépites de cuivre elles-mêmes en contiennent environ 90 à 99 %. Le reste est représenté par d'autres métaux. Dans tous les cas, deux technologies principales servent de réponse à la question de savoir comment le cuivre natif est extrait. Ces gisements, ainsi que ceux de minerai, sont développés par une méthode de mine fermée ou à ciel ouvert. Dans le premier cas, des processus technologiques tels que le forage et la rupture sont utilisés.

Les pépites de cuivre peuvent peser très cher. Les plus grands d'entre eux ont été trouvés autrefois sur le lac Supérieur aux États-Unis. Le poids de ces pépites était d'environ 500 tonnes.

Où le cuivre est extrait en Russie, nous l'avons découvert. Il s'agit principalement de la Transbaïkalie et de l'Oural. Dans notre pays, bien sûr, de très grosses pépites de ce métal ont également été trouvées à différentes époques. Par exemple, des pièces de cuivre pesant jusqu'à plusieurs tonnes ont souvent été trouvées dans l'Oural moyen. L'une de ces pépites pesant 860 kg est aujourd'hui conservée à Saint-Pétersbourg, au Musée de l'Institut des Mines.

Les minerais de cuivre et leurs gisements

Actuellement, l'obtention de Cu est considérée comme rentable et opportune même si elle est contenue dans la roche à au moins 0,3 %.

Le plus souvent, les roches suivantes sont exploitées dans la nature pour isoler le cuivre industriellement dans la nature aujourd'hui:

• bornites Cu₅FeS_{4 - minerais sulfurés, autrement appelés cuivre violet ou pyrites panachées et contenant environ 63,3 % de Cu;}

• chalcopyrite CuFeS_{2 - minéraux d'origine hydrothermale;}

• chalcosines Cu_{2S contenant plus de 75 % de cuivre;}

• cuprites Cu_{2O, également souvent trouvé dans les gisements de cuivre natif;}

• malachites, qui sont des verts de cuivre carbonique.

Le plus grand gisement de minerai de cuivre de Russie est situé à Norilsk. De plus, ces roches sont extraites en grande quantité à certains endroits de l'Oural, en Transbaïkalie, en Tchoukotka, à Touva et sur la péninsule de Kola.

Comment se développent les gisements de minerai de cuivre

Différents types de roches contenant du Cu, ainsi que des pépites, peuvent être extraites sur la planète en utilisant deux technologies principales:

• fermé;
• ouvrir.

Dans le premier cas, des mines sont construites sur le gisement, dont la longueur peut atteindre plusieurs kilomètres. Pour déplacer les travailleurs et les équipements, ces tunnels souterrains sont équipés d'ascenseurs et de voies ferrées. Le concassage de roches dans les mines est effectué à l'aide deéquipement de forage spécial avec pointes. La collecte du minerai de cuivre et son chargement pour l'expédition vers le haut sont effectués à l'aide de seaux.

Si les gisements sont situés à moins de 400-500 m de la surface de la terre, ils sont exploités à l'aide d'une méthode à ciel ouvert. Dans ce cas, la couche rocheuse supérieure est d'abord retirée du champ à l'aide d'engins explosifs. De plus, le minerai de cuivre lui-même est progressivement retiré.

Méthodes pour obtenir du métal à partir de roches

Comment est extrait le cuivre, ou plutôt les minerais qui en contiennent, nous l'avons donc découvert. Mais comment les entreprises reçoivent-elles ensuite le cuivre lui-même ?

Il existe trois manières principales d'extraire le cuivre des roches:

• électrolytique;
• pyrométallurgie;
• hydrométallurgique.

Méthode de flottation pyrométallurgique

Cette technologie est couramment utilisée pour isoler le cuivre des roches contenant 1,5 à 2 % de Cu. Un tel matériau est enrichi par la méthode de flottation. En même temps:

• le minerai est soigneusement broyé en la poudre la plus fine;
• mélanger le matériau obtenu avec de l'eau;
• ajouter à la masse des réactifs de flottation spéciaux, qui sont des substances organiques complexes.

Les réactifs de flottation recouvrent de petits grains de divers composés de cuivre et leur confèrent une non-mouillabilité.

Étape suivante:

• des substances qui créent de la mousse sont ajoutées à l'eau;
• faire passer un fort courant d'air à travers la suspension.

Des particules légères et sèches de composés de cuivre collent aux bulles d'air et flottent vers le haut. La mousse qui les contient est recueillie, extraite de l'eau et soigneusement séchée. En conséquence, un concentré est obtenu, à partir duquel Cu brut est ensuite isolé.

Comment le cuivre est extrait du minerai: enrichissement par torréfaction

La méthode de flottation est assez souvent utilisée dans l'industrie. Mais parfois, la technologie de torréfaction est également utilisée pour enrichir le minerai de cuivre. Cette technique est le plus souvent utilisée pour les minerais contenant une grande quantité de soufre. Dans ce cas, le matériau est préchauffé à une température de 700-8000 °C. En conséquence, les sulfures sont oxydés avec une diminution de la teneur en soufre dans la roche.

À l'étape suivante, le minerai ainsi préparé est fondu dans des fours à cuve à une température de 14 500 °C. En fin de compte, lors de l'utilisation de cette technologie, une matte est obtenue - un alliage de cuivre et de fer. De plus, cette connexion est améliorée par l'insufflation de convertisseurs. En conséquence, l'oxyde de fer passe dans les scories et le soufre passe dans le SO4.

Produire du cuivre pur: l'électrolyse

Lors de l'utilisation des méthodes de flottation et de torréfaction, du cuivre blister est obtenu. En fait, un tel matériau contient environ 91 % de Cu. Pour obtenir du cuivre plus pur, le cuivre brut est encore affiné.

Dans ce cas, les plaques d'anode épaisses sont d'abord coulées à partir de cuivre primaire. Suivant:

• prendre une solution de sulfate de cuivre dans le bain;
• suspendu dans la salle de bainplaques anodiques;
• de fines feuilles de cuivre pur sont utilisées comme cathodes.

Pendant la réaction d'électrolyse, le cuivre se dissout sur les anodes et précipite sur les cathodes. Les ions de cuivre se dirigent vers la cathode, y prennent des électrons et passent dans les atomes Cu+2+2e?>Cu.

Les impuretés contenues dans le cuivre blister peuvent se comporter différemment lorsqu'elles sont raffinées. Le zinc, le cadmium, le fer se dissolvent sur l'anode, mais ne se déposent pas sur la cathode. Le fait est que dans la série de tension électrochimique, ils se trouvent à gauche du cuivre, c'est-à-dire qu'ils ont plus de potentiels négatifs.

Le sulfate de cuivre est obtenu par oxydation lente du minerai de sulfure avec de l'oxygène en sulfate de cuivre CuS + 2O₂ > CuSO_{4. Le sel est ensuite lessivé avec de l'eau.}

Méthode hydrométallurgique

Dans ce cas, l'acide sulfurique est utilisé pour lixivier et enrichir le cuivre. À la suite de la réaction utilisant cette technologie, une solution saturée de Cu et d'autres métaux est obtenue. Le cuivre en est alors isolé. Grâce à cette technique, en plus du cuivre blister, d'autres métaux, y compris précieux, peuvent être obtenus. En tout cas, cette technologie est le plus souvent utilisée pour extraire le Cu de roches pas trop riches (moins de 0,5%).

Le cuivre à la maison

La séparation de ce métal des minerais qui en sont saturés est donc technologiquement relativement simple. Certains s'intéressent donc à la façon d'extraire du cuivre à la maison. Obtenez ce métal du minerai, de l'argile, etc. de vos propres mains, sansla disponibilité d'équipements spéciaux, cependant, sera très difficile.

Certains, par exemple, s'intéressent à la manière d'extraire le cuivre de l'argile de leurs propres mains. En effet, il existe dans la nature des gisements de ce matériau également riche en Cu. Cependant, malheureusement, il n'existe aucune technologie éprouvée connue pour obtenir du cuivre à partir d'argile à la maison.

De vos propres mains, ce métal à la maison peut être essayé d'isoler, peut-être, uniquement du sulfate de cuivre. Pour ce faire, ce dernier doit d'abord être dissous dans de l'eau. Ensuite, il vous suffit de placer un objet en fer dans le mélange résultant. Après un certain temps, ce dernier - à la suite de la réaction de substitution - sera recouvert d'un revêtement de cuivre, qui pourra ensuite être simplement nettoyé.