Le minerai de sulfure de cuivre est un minerai de cuivre important, principalement composé de chalcopyrite (CuFeS₂). En raison de sa faible teneur en cuivre, son extraction nécessite plusieurs procédés de fusion. L'industrie moderne utilise principalement la pyrométallurgie, dont les principaux procédés incluent l'enrichissement, la fusion, la conversion et l'affinage.

Étape 1 : Enrichissement du minerai

Le minerai de sulfure de cuivre est d'abord concassé et broyé avant d'être enrichi par flottation. L'ajout de collecteurs et de moussants permet aux bulles attachées aux minéraux cuprifères de remonter à la surface, produisant ainsi un concentré de cuivre (contenant environ 20 à 30 % de cuivre), réduisant ainsi considérablement les efforts de traitement ultérieurs.

Étape 2 : Fonte

Le concentré de cuivre est introduit dans un four pour la fusion à haute température. En atmosphère oxydante, une partie du sulfure ferreux (FeS) est oxydée en oxyde ferreux (FeO), qui réagit avec le dioxyde de silicium (SiO₂) pour former du laitier. Le sulfure cuivreux (Cu₂S) réagit avec le FeS non réagi pour former de la matte (40 à 70 % de cuivre). Le laitier est séparé et évacué en raison de sa faible densité.

Étape 3 :soufflant

La matte est transférée vers un convertisseur et soufflée à l'air. Par oxydation, le FeS restant est à nouveau oxydé pour former du laitier, tandis que le Cu₂S est converti en cuivre blister (environ 98,5 % de cuivre).

Étape 4 : Affinage

Le cuivre brut nécessite un raffinage supplémentaire pour accroître sa pureté. Lors de l'affinage pyrométallurgique, le cuivre brut est fondu et oxydé pour éliminer les impuretés mineures (comme l'arsenic et l'antimoine). Le cuivre anodique (99,5 % de cuivre) est ensuite produit par une réaction de réduction. L'affinage électrolytique se poursuit ensuite, utilisant le cuivre anodique comme anode, une fine feuille de cuivre pur comme cathode et une solution de sulfate de cuivre comme électrolyte. Sous l'effet de l'électricité, le cuivre anodique se dissout et le cuivre pur précipite à la cathode, produisant ainsi du cuivre électrolytique d'une pureté pouvant atteindre 99,99 %.

En résumé, du minerai de sulfure de cuivre de faible teneur au cuivre électrolytique de haute pureté, la pyrométallurgie moderne a progressivement atteint une extraction et une purification efficaces du cuivre à travers quatre étapes principales : l'enrichissement, la fusion, le soufflage et l'affinage.