Présentation
En anglais
Auteur(s)
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Pierre BLAZY : Professeur honoraire - Ancien directeur de l’École nationale supérieure de géologie (ENSG)
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El-Aid JDID : Docteur ès sciences - Ingénieur de Recherche au Laboratoire Environnement et Minéralurgie (LEM) ENSG-INPL-CNRS UMR 7569
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Traditionnellement, et malgré une tendance qui s’est développée au cours de la deuxième moitié du XX e siècle en faveur de la voie humide, la voie sèche continue à occuper une place prépondérante, car il existe une difficulté d’attaquer par voie chimique certaines espèces minérales. Cela est le cas par exemple de la chalcopyrite, le minerai de cuivre le plus répandu. De grandes innovations technologiques ont été apportées à la pyrométallurgie, notamment pour satisfaire les législations antipollution tout en maîtrisant les coûts de production.
L’usage du cuivre comme conducteur électrique et son aptitude à être tréfilé exigent un métal de haute pureté. Le cuivre blister, après avoir été affiné au feu et coulé en anodes, subit un raffinage électrolytique. Celui-ci consiste à oxyder les anodes, sous l’effet d’un courant électrique, pour libérer les ions Cu 2+ qui vont se déposer sélectivement sur les cathodes, alors que les impuretés se partagent entre l’électrolyte et les boues anodiques.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
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Cuivre : ressources, procédés et produits Cuivre : ressources, procédés et produits ;
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Pyrométallurgie et électroraffinage du cuivre Pyrométallurgie et électroraffinage du cuivre (le présent article) ;
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Hydrométallurgie du cuivre Hydrométallurgie du cuivre ;
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Recyclage du cuivre et environnement Recyclage du cuivre et environnement ;
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Métallurgie du cuivre.
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Pyrométallurgie
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2. Électroraffinage
L’usage du cuivre comme conducteur électrique et son aptitude à être tréfilé exigent un cuivre à haute pureté supérieure à 99,95 % Cu. Le cuivre blister, après avoir été coulé et affiné au feu, constitue l’anode soluble qui donne des ions Cu2+ en solution sulfurique. Ces derniers se déposent à l’état métallique sous l’action d’un courant électrique continu sur une cathode en cuivre.
2.1 Base théorique
Selon la loi de Faraday, la quantité déposée Q (en g) est fonction de l’intensité de courant I (en A) et du temps t (en h). L’opération s’effectue avec un certain rendement η et la relation s’écrit :
Il suffit d’une force électromotrice faible, de quelques dixièmes de volts, à appliquer entre anode et cathode ; l’énergie consommée étant compensée par celle de l’oxydation à l’anode. En pratique, la chute de tension dans une cuve de raffinage est de 0,2 à 0,3 V, de sorte que l’énergie consommée par tonne est de l’ordre de 250 kWh.
HAUT DE PAGE2.2 Composition des anodes
La teneur en cuivre des anodes se situe aux environs de 99 % Cu. Pour des teneurs supérieures, l’anode est considérée comme très pure. En pratique, un grand nombre d’impuretés de métaux et de métalloïdes subsiste en faibles quantités dans le cuivre anodique et suivant leurs teneurs, elles induisent ou non des pénalités (tableau 6).
Les composés les plus fréquents qui ont été identifiés sont les suivants : [PbHAsO4 ] ; [8PbO. As2O3 ] ; [3PbO. As2O5 ] ; [PbSb2O6 ] ; [Pb2Sb2O 7] ; [Cu3 (SbO4 )2 ] ; [Cu3 (AsO4 )2 ] ; [3Cu2O. 4NiO. Sb2O5 ] ; [Cu8 Al2 (AsO4 )3(SO4 )3(OH)27...
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