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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Électroraffinage
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1. Pyrométallurgie
La voie thermique classique a pour but d’extraire le cuivre contenu dans les concentrés issus des opérations minéralurgiques. Elle comprend plusieurs étapes qui conduisent à l’obtention d’un cuivre non raffiné.
La première étape consiste à opérer par grillage une désulfuration, partielle ou totale, ou une production de sulfate de cuivre ou encore une élimination des éléments indésirables.
La deuxième étape consiste à fondre dans un four tous les composants de la charge à une température suffisante pour atteindre l’état liquide. Il se dégage suivant le procédé mis en œuvre des gaz de combustion et des gaz de réaction qui doivent être traités. Le type de fusion opéré avec les minerais de cuivre est une fusion pour matte, mélange de sulfures fondus, qui a pour but de rassembler le cuivre et tous les éléments chalcophiles (Ni, Co, Pb, Zn, métaux précieux, As, Sb, Se, Bi, Te...), en rejetant le fer et les éléments de gangue sous forme d’une scorie et en abaissant la teneur en soufre initiale par oxydation partielle en SO2 .
La troisième étape consiste à convertir la matte en cuivre métal, ou blister, par oxydation du soufre restant par de l’air atmosphérique ou enrichi à l’oxygène. Le soufre est oxydé en SO2 , qui est entraîné hors du convertisseur, et les métaux plus oxydables que le cuivre passent dans la scorie. Le blister ainsi obtenu titre 98 à 99,5 % de cuivre, et contient un peu d’oxygène et les éléments chalcophiles signalés précédemment. Il est coulé dans un four à anodes sous forme de plaques d’anodes ou de lingots devant être ensuite raffinés.
1.1 Grillage des sulfures de cuivre
Il existe deux types de grillage, le premier est un grillage destructif, qui s’opère sur le concentré à l’état pulvérulent et s’effectue soit au four à soles multiples, soit en lit fluidisé ; le second est un grillage agglomérant qui s’effectue sur bande Dwight-Lloyd.
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