CUIVRE

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Parce qu'il existe, comme l'or et l'argent, à l'état natif, le cuivre est l'un des métaux les plus anciennement connus, sans doute le premier à avoir été travaillé. Des objets de cuivre datant du IXe millénaire avant J.-C. ont été mis au jour en Irak. Sa métallurgie semble dater du Ve millénaire, et on peut parler d'un Âge du cuivre antérieur à l'Âge du bronze.

Le cuivre est aujourd'hui, par les tonnages extraits, mis en œuvre et consommés, le deuxième en importance des métaux non ferreux, dépassé par l'aluminium en 1964. En revanche, toujours en tonnage, le cuivre arrive bien avant le zinc, le plomb, le nickel et l'étain, autres métaux non ferreux cotés au London Metal Exchange.

Si le cuivre pur – parfois encore improprement appelé « cuivre rouge » – est pour une grande part employé sans addition d'éléments d'alliage, il ne faut cependant pas négliger ceux-ci. De nombreux pays ne publiant pas de statistiques, il est difficile de fournir des chiffres précis. Cependant, on peut estimer à près de la moitié du total le tonnage consommé sous forme d'alliages. Le plus important d'entre eux est le laiton, alliage de cuivre et de zinc. Connus du grand public sous le nom (impropre) de « cuivre jaune », les laitons constituent une famille d'alliages aux propriétés et emplois très diversifiés. Viennent ensuite les bronzes, alliages de cuivre et d'étain, avec ou sans addition d'autres métaux dont les plus courants sont le zinc et le plomb. Puis viennent les cuproaluminiums, les cupronickels, les cuprosiliciums, les cuprochromes, les cuprobérylliums... ; en tout, plusieurs centaines d'alliages différents.

Pendant des siècles, le cuivre et ses alliages ont été employés pour leurs propriétés de résistance à la corrosion et de malléabilité : ustensiles, armes, outils primitifs ont été de bronze avant d'être de fer. L'aspect doré du métal et, surtout, de ses alliages les ont également fait employer en décoration. Il a fallu cependant l'avènement de l'électricité et de l'industrie moderne pour que l'on assiste à un développement considérable de l'utilisation du cuivre. On a estimé que le métal extrait depuis la préhistoire jusqu'à 1800 représentait un million de tonnes environ, soit moins d'un mois de la consommation actuelle.

Les propriétés déterminant les emplois du cuivre et de ses alliages sont, par ordre d'importance : la conductivité électrique, la résistance à la corrosion, la conductivité thermique, la malléabilité, l'aptitude au soudage et au brasage, les propriétés fongicides.

Contrairement à l'aluminium, par exemple, le cuivre n'est guère un métal structural. On conçoit mal un pont roulant, une carrosserie de camion, une cellule d'avion en cuivre. En revanche, on utilisera le cuivre et ses alliages en fonction de telle ou telle des propriétés énoncées ci-dessus, et les grandes applications du métal sont donc : la production, la transformation, le transport et l'utilisation de l'électricité sous toutes ses formes ; les canalisations d'eau et de gaz ; toutes les pièces, industrielles ou non, devant résister à la corrosion (hélices de bateaux, toitures de bâtiments, quincaillerie...).

Lorsqu'on étudie de plus près les emplois du cuivre et de ses alliages, on est frappé par leur diversité. Le cuivre est moins qu'autrefois un métal « apparent ». Il se « cache » dans d'innombrables machines et appareils électriques. Du train à grande vitesse au puissant alternateur, de l'ordinateur à la minuscule montre de dame, de l'avion au lanceur spatial, le cuivre est présent et indispensable.

Métallurgie

Mines et minerais

Le cuivre est assez irrégulièrement réparti à la surface du globe. On trouve les grands gisements au sud du bouclier canadien, dans le Michigan et le Montana, ainsi que dans le sud-ouest des États-Unis, au nord du Mexique, dans les Andes occidentales, Pérou et Chili (Chuquicamata et El Teniente), sur la plate-forme africaine (république démocratique du Congo et Zambie), en Afrique du Sud (Transvaal) et en Australie, à l'intérieur du Queensland, en Asie (Chine, Papouasie-Nouvelle-Guinée, Philippines, Indonésie), dans la C.E.I., en Pologne. Il existe de nombreuses autres mines un peu partout dans le monde, mais aucune n'est aussi importante que les précédentes. Citons : l'ex-Yougoslavie, les pays scandinaves, la Turquie, le Japon. Des indices apparaissent dans de nombreuses autres régions, mais les gisements ne sont pas toujours économiquement exploitables.

La teneur des minerais exploités varie de 0,5 à 6 p. 100, valeurs extrêmes. En pratique, un minerai contenant au moins 1,8 p. 100 de cuivre est considéré comme riche, comme pauvre au-dessous de 1 p. 100. Ces limites varient cependant suivant les conditions locales : profondeur, possibilités d'exploiter à ciel ouvert, frais de transport, main-d'œuvre.

Les minerais rencontrés sont très divers ; on en distingue plus de 165 variétés, dont les principales sont : les métaux sulfurés primaires (chalcopyrite CuFeS2, chalcosite Cu2S et bornite Cu5FeS4) ; les minéraux oxydés secondaires [malachite CuCO3,Cu(OH)2, souvent associée à l'azurite 2 CuCO3,Cu(OH)2] ; les minéraux sulfurés secondaires, qui sont des minerais sulfurés dissous par les eaux et redéposés.

Malachite

Photographie : Malachite

La malachite, carbonate hydraté de cuivre, est le plus répandu des minéraux secondaires du cuivre. Elle apparaît par altération dans les zones d'oxydation des gisements de cuivre. La malachite est un matériau ornemental de première importance. 

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Azurite

Photographie : Azurite

L'azurite, carbonate hydraté de cuivre, est très recherchée par les collectionneurs pour sa couleur bleu profond . d'où son nom . et la qualité de ses cristaux, malgré leur fragilité et leur faible dureté. 

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En pratique, la plupart des gisements exploitables contiennent des métaux associés tels que le fer, le nickel, le zinc ou le plomb, et parfois des métaux tels que le cobalt, le molybdène ou le germanium, et des éléments non métalliques comme le sélénium et le tellure. L'or, l'argent, le platine et ses métaux annexes se rencontrent également souvent dans les minerais de cuivre.

Sulfurés ou oxydés, les minerais ne peuvent être réduits directement à cause de leur faible teneur. On doit donc concentrer au préalable la partie utile. Cette opération sépare les roches stériles des sulfures ou oxydes, augmente la teneur en cuivre de la partie à traiter ultérieurement et sépare, le cas échéant, les sulfures des différents métaux (zinc ou nickel, par exemple).

Il ne faut pas imaginer les minerais de cuivre comme de gros blocs tels que ceux que l'on admire dans les collections minéralogiques. Les particules cuprifères dépasse [...]

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Malachite

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Azurite

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Cuivre : propriétés

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Cuivre : production et consommation

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Écrit par :

  • : Centre d'information cuivre, laitons, alliages
  • : professeur d'université à l'I.U.F.M. de Créteil, chercheur au Centre d'études de chimie métallurgique (C.N.R.S.)

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Pour citer l’article

 C.I.C.L.A., Jean-Louis VIGNES, « CUIVRE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/cuivre/