Comprendre l'extraction du cuivre : pourquoi les minerais sulfures dominent la production

Lorsqu’il s’agit de l’extraction du cuivre, tous les minerais ne se valent pas. La roche contenant du cuivre est principalement composée de matériaux indésirables appelés gangue, et l’efficacité avec laquelle les mineurs peuvent extraire le cuivre dépend fortement du type de minerai avec lequel ils travaillent. L’industrie se concentre principalement sur deux catégories : les minerais d’oxyde de cuivre et les minerais de sulfure de cuivre, chacun nécessitant des approches de traitement très différentes.

L’Avantage du Sulfure

Le minerai de sulfure de cuivre est le pilier de l’industrie, représentant environ 50 pour cent de la production mondiale de cuivre. Le minéral de sulfure le plus courant est la chalcopyrite, prisée pour sa teneur en cuivre plus élevée et sa facilité de séparation du rocher sans valeur. Bien qu’étant moins abondants que les dépôts d’oxyde, les minerais de sulfure offrent une rentabilité supérieure en raison de leur composition minérale et de leur efficacité d’extraction.

La méthode de traitement du minerai de sulfure de cuivre dépend du niveau de concentration. Les concentrations de haute qualité peuvent être traitées par fusion, tandis que les concentrations plus faibles nécessitent des techniques hydrométallurgiques. Certains dépôts utilisent l’extraction par lixiviation en tas par oxydation bactérienne pour convertir les sulfures en acide sulfurique, ce qui permet également la lixiviation avec de l’acide sulfurique pour générer des solutions de sulfate de cuivre. Ces solutions subissent ensuite une extraction par solvant et une électrolyse (SX-EW) pour récupérer du cuivre pur. Alternativement, les dépôts riches en sulfure peuvent être concentrés à l’aide de la flottation par mousse.

Minerais d’Oxyde : L’Alternative Économique

Bien que les minerais d’oxyde de cuivre semblent moins attrayants pour les explorateurs en raison de leur faible teneur, ils présentent un avantage économique — des coûts de traitement plus faibles comparés aux opérations de sulfure. Ces dépôts d’oxyde sont généralement traités par des procédés hydrométallurgiques. Les minéraux solubles d’oxyde comme le carbonate de cuivre sont lixiviés à l’aide d’acide sulfurique, produisant une solution de sulfate de cuivre. Cette solution de lixiviation enrichie est ensuite dépouillée du cuivre via des usines SX-EW, fournissant du cuivre de haute pureté.

Une option secondaire consiste en la cimentations, où du fer scrap entre en contact avec la solution enrichie pour précipiter le cuivre. Cependant, le cuivre obtenu par cimentation est généralement moins pur que celui issu de SX-EW.

Comment se forment les Dépôts de Sulfure

Comprendre l’origine des minerais de sulfure de cuivre révèle pourquoi ces dépôts sont si précieux. Les dépôts massifs de sulfure se développent lorsque des fluides superchauffés — généralement de l’eau de mer — circulent à travers des couches rocheuses sous l’impulsion de l’activité volcanique. À mesure que ces fluides hydrothermaux descendent et se réchauffent, les sulfates dissous se transforment en sulfures ou précipitent. Les fluides perdent simultanément du magnésium, ce qui baisse leur pH et crée des conditions acides dissolvant divers éléments rocheux dans des solutions complexes.

Lorsque ces fluides chauds refroidissent près de la surface de la Terre ou du fond marin, ils précipitent des minéraux tels que la pyrite, la chalcopyrite, la sphalérite et la galène — formant des dépôts massifs de sulfure. Les plus grands de ces dépôts se trouvent dans des ceintures de roches vertes au sein d’anciennes cratons archéens, notamment en Afrique du Sud et au Canada. Ces dépôts constituent des sources majeures non seulement de cuivre, mais aussi de plomb, zinc et argent.

Les sulfures massifs hébergés dans les sédiments représentent une variation où les fluides hydrothermaux traversent des couches de sédiments en surface avant la précipitation. Ce processus modifie la chimie des fluides, entraînant une plus grande diversité minéralogique. Ces dépôts contiennent généralement des concentrations plus élevées de plomb, zinc et argent par rapport au cuivre, par rapport aux dépôts volcaniques. Parmi les exemples notables figurent le dépôt de Sullivan au Canada et Broken Hill en Australie.

Pourquoi cela importe

La distinction entre les types de minerais de sulfure de cuivre et leurs méthodes de traitement influence directement l’économie minière et l’approvisionnement en cuivre. À mesure que la demande en cuivre croît dans les secteurs des énergies renouvelables et de l’électronique, comprendre quels dépôts sont économiquement viables devient crucial pour les investisseurs et les observateurs de l’industrie suivant la capacité de production et les scénarios d’approvisionnement futurs.