Minerai de cuivre : propriétés, application, exploitation minière

Minerai de cuivre : propriétés, application, exploitation minière
Copper ore. Image: geologyscience.com
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Le minerai de cuivre est un composé de minéraux dans lequel le cuivre est présent en concentration suffisante pour son traitement ultérieur et son utilisation à des fins industrielles.

En production, il est conseillé d’utiliser du minerai enrichi avec une teneur en métal d’au moins 0,5 à 1 %.

Le cuivre est un élément plastique de teinte rose doré. A l’air libre, le métal est immédiatement recouvert d’un film d’oxygène, ce qui lui confère une couleur rouge-jaune spécifique.

Propriétés caractéristiques : résistance à la corrosion, haute conductivité thermique et électrique.

Dans le même temps, l’élément possède des propriétés antibactériennes élevées et détruit les virus de la grippe et les staphylocoques.

Dans le complexe industriel, le cuivre est le plus souvent utilisé dans des alliages avec d’autres composants : nickel, zinc, étain, or, etc.

Application du minerai de cuivre

En raison de sa faible résistivité, le cuivre est activement utilisé dans le domaine électrique pour la fabrication de câbles et fils électriques. Une bonne conductivité thermique permet à ce métal d’être utilisé dans les radiateurs de refroidissement et les climatiseurs.

Les secteurs manufacturiers suivants ne peuvent se passer du cuivre :

  • génie mécanique (lève-vitres, roulements) ;
  • construction navale (placage des coques et des structures) ;
  • construction (tuyaux, matériaux de toiture et de parement, équipement de plomberie, etc.).

Pour l’industrie de la bijouterie, les alliages avec de l’or sont pertinents, car ils augmentent la résistance mécanique et la résistance à l’abrasion.

Les experts prédisent une utilisation à grande échelle du métal comme surfaces antibactériennes dans les établissements médicaux (garde-corps, portes, poignées, mains courantes, etc.).

Statue of Liberty
Statue of Liberty. Image: iflscience.com
La célèbre Statue de la Liberté est en cuivre. Sa construction a nécessité environ 80 tonnes de matériaux. Et au Népal, ce métal est considéré comme sacré.

Groupes de minerais de cuivre

Tous les minerais de cuivre sont généralement divisés en neuf types industriels et géologiques, eux-mêmes divisés en six groupes selon leur origine :

Groupe stratiforme

Ce groupe comprend les schistes et les grès cuivrés. Ces matériaux sont représentés par d’importants gisements. Leurs caractéristiques sont : une forme de feuille simple, une répartition uniforme des composants utiles, un litage à surface plane, permettant l’utilisation de méthodes d’exploitation minière à ciel ouvert.

Groupe Pyrite

Cela comprend les composés de cuivre natif, de veines et de cuivre-pyrite. Le métal natif se trouve le plus souvent dans les zones d’oxydation des mines de sulfure de cuivre, avec d’autres minéraux oxydés.

Minerai de fer – la base de l’industrie moderne
Minerai de fer – la base de l’industrie moderne

Les métaux de pyrite de cuivre diffèrent par leurs formes et leurs tailles. Le principal minéral du minerai est la pyrite ; des chalcopyrites et des sphalérites sont également présentes.

Les minerais filoniens sont caractérisés par une structure filonienne avec des inclusions. Ces minerais se trouvent généralement en contact avec des porphyres.

Cuivre porphyre (hydrothermal)

Ces gisements, ainsi que le cuivre et le molybdène, contiennent de l’or, de l’argent, du sélénium et d’autres éléments utiles dont la présence est nettement supérieure à la normale.

Cuivre-nickel

Les dépôts se présentent sous forme de feuillets, de lentilles, irréguliers et veineux. Le métal a une texture massive entrecoupée de cobalt, de métaux du groupe du platine, d’or, etc.

Minerai de Skarn

Les minerais de skarn sont des gisements locaux dans des calcaires et des roches calcaires-terrigènes. Ils se caractérisent par une petite taille et une morphologie complexe. La concentration en cuivre est élevée, mais inégale – jusqu’à 3 %.

Carbonates

Ce groupe comprend le minerai de fer-cuivre et de carbonatite. Jusqu’à présent, le seul gisement de ce type de cuivre a été découvert en Afrique du Sud. Cette mine complexe appartient au massif des roches alcalines.

De quels minerais le cuivre est-il obtenu

Le cuivre se trouve très rarement dans la nature sous forme de pépites. À ce jour, la plus grande découverte de ce type est considérée comme une pépite découverte en Amérique du Nord aux États-Unis, pesant 420 tonnes.
Image: prismic.io

Il existe près de 250 types de cuivre, mais seulement 20 types sont utilisés dans l’industrie. Les plus courants d’entre eux :

Chalcocite

Un composé de minéraux contenant du soufre (20 %) et du cuivre (80 %). On l’appelle « lustre cuivré » en raison de son éclat métallique caractéristique. Le minerai a une structure dense ou granuleuse de teinte noire ou grise.

Chalcopyrite

Le métal est d’origine hydrothermale et se retrouve dans les skarns et les greisens. Le plus souvent, il fait partie du minerai polymétallique avec la galène et la sphalérite.

Bornite

Minéral commun de la classe des sulfures dans la nature, l’un des principaux éléments des minerais de cuivre. Il a une teinte violet bleuâtre caractéristique. Contient des impuretés de cuivre (63,33 %), de fer (11,12 %), de soufre (25,55 %) et d’argent. Il se présente sous forme de masses denses à grains fins.

Méthodes d’extraction du minerai de cuivre

En fonction de la profondeur de la mine, des méthodes ouvertes et fermées d’extraction des métaux sont utilisées.

Closed method of copper ore mining
Closed method of copper ore mining. Image: aubullion.ca

Dans les mines fermées (souterraines), les mines sont construites sur plusieurs kilomètres de long. Les mines sont équipées d’ascenseurs pour déplacer les travailleurs et l’équipement, ainsi que pour transporter les minéraux jusqu’à la surface.

Sous terre, la roche doit être concassée à l’aide d’un équipement de forage spécial à pointes. Ensuite, à l’aide de godets, le minerai est collecté et chargé.

La méthode ouverte est pertinente lorsque les gisements sont situés à une profondeur de 400 à 500 mètres. Tout d’abord, la couche supérieure de stériles est retirée, après quoi le minerai de cuivre est retiré. Pour faciliter l’obtention des roches dures, elles sont d’abord détruites à l’aide d’engins explosifs.

Procédé technologique de production de cuivre

Il existe deux méthodes principales pour produire du cuivre :

  • pyrométallurgique ;
  • hydrométallurgique.

La première méthode implique le raffinage au feu du métal et vous permet de traiter n’importe quelle matière première avec l’extraction de tous les éléments utiles. Grâce à cette technologie, il est possible d’obtenir du cuivre même à partir de roches pauvres, dont la teneur en métal est inférieure à 0,5 %. La deuxième méthode est généralement utilisée uniquement pour le traitement du minerai oxydé ou natif à faible teneur en cuivre.

Extraction de minerais de cuivre dans le monde

Les mines de cuivre ne sont pas concentrées dans des zones géographiques spécifiques, mais se trouvent dans différents pays. En Amérique, des gisements de chalcocite sont développés dans les États du Nevada et de l’Arizona. Les gisements d’oxyde de cuivre – cuprite – sont courants à Cuba. Le chlorure de cuivre est extrait au Pérou.

Il n’y a presque plus de sources de minerais enrichis dans le monde : le cuivre est extrait depuis plusieurs centaines d’années, donc toutes les mines riches sont développées depuis longtemps. Dans l’industrie, il est nécessaire d’utiliser des minéraux de faible qualité (jusqu’à 0,5 % de cuivre).

L’argent est le métal précieux le plus ancien
L’argent est le métal précieux le plus ancien
En termes de production mondiale, le cuivre occupe la troisième place après le fer et l’aluminium.

La liste des pays riches en minerais de cuivre comprend : le Chili, l’Amérique, la Chine, le Kazakhstan, la Pologne, l’Indonésie, la Zambie. La part de la Fédération de Russie dans la production mondiale de minerai est de 9 % (la troisième place après le Chili et les États-Unis). Le Chili est le leader des réserves minérales, contenant 33 % du cuivre mondial.

Les plus grandes mines sont :

Mine de Chukicamata (Chili)

Le développement dure depuis plus de 100 ans ; au cours de cette période, 26 millions de tonnes de métal ont été développées.

Copper mine at Chuquicamata, Chile
Copper mine at Chuquicamata, Chile. Image: britannica.com

Mine Escondida (Chili). L’exploitation minière est pratiquée depuis 1990;

Mine Grasberg (Indonésie).

Récemment, de grandes mines ont été découvertes au Pérou (Antamina), au Brésil (Salobu) et au Kazakhstan (Nurkazgan).

Les experts estiment que le volume de cuivre économiquement viable dépasse les 400 millions de tonnes. Mondial.

Extraction de minerai de cuivre en Russie

La structure de la base de matières premières en cuivre en Russie diffère considérablement de celle du marché mondial. La part principale revient aux mines de sulfures de cuivre-nickel (40 %) et de pyrite (19 %). Tandis que dans d’autres pays, les gisements de cuivre porphyrique et les grès cuivreux prédominent.

Dépôts de minerai de cuivre en Russie

Pour répondre à la question de savoir où sont extraits les minerais de cuivre en Russie, il convient d’abord de souligner l’Okrug autonome de Taimyr. Plus de 60 % de tous les gisements de minerai de cuivre en Russie sont concentrés dans les gisements Oktyabrsky, Tapakhninsky et Norilsk. Environ un tiers du minerai est extrait dans la région minière de cuivre de l’Oural.

Une grande mine d’Udokan a été découverte dans la région de Chita, qui n’a pas encore été développée en raison du sous-développement des infrastructures de transport. Selon les données des experts, les gisements exploités en Fédération de Russie ne dureront pas plus de 30 ans.