Poche de coulée à la fonderie de Lubumbashi

Tapis de concentrés en cours de grillage et d'agglomération sur machine Dwight-Lloyd aux usines de Lubumbashi

Tuendeni kula shaba

La salle d'électrolyse de l'Usine de Luilu. Sous l'action du courant électrique, le cuivre de la solution se dépose sur les feuilles amorces (cathodes) par l'intermédiaire d'une anode insoluble en plomb antimonieux. En cinq jours environs, les feuilles amorces plongées dans les cuves verront leur poids passé de 4 à 50 kg.

En résumé, on peut dire que nous utilisons actuellement deux grands procédés de traitement: le traitement thermique et le traitement électrochimique.

Les usines de Lubumbashi emploient le procédé thermique; elles traitent principalement les concentrés sulfurés de Kipushi. Ces concentrés contiennent trop de soufre pour être traités directement aux fours water-jacket et donner une matte (sulfure double de cuivre et de fer) à teneur en cuivre satisfaisante.

Les concentrés fins ne peuvent au surplus être chargés tels quels dans les fours, et doivent être agglomérés. En quelques mots, avant d’être fondus, les concentrés sulfurés de cuivre doivent subir une double opération: l’agglomération et le grillage. Ce sont des appareils Dwight & Lloyd qui assurent cette double fonction. Par combustion, une bonne partie du soufre est éliminée et les fumées sulfureuses sont rejetées dans l’atmosphère par la célèbre cheminée de Lubumbashi.

Les agglomérés auxquels on ajoute éventuellement les concentrés oxydés pour obtenir un rapport convenable entre les teneurs en cuivre et en soufre de la charge, sont enfournés dans les water-jacket avec du coke, agent thermique.

A la température de 1300 degrés environ qui règne dans la zone de fusion du four, la séparation se fait par densité entre la gangue qui forme la scorie et le cuivre qui est rassemblé dans une matte ayant une teneur de 64 % de cuivre environ. La scorie s’écoule par un trou de coulée aménagé au niveau supérieur du creuset; cette scorie est alors granulée par un jet d’eau froide qui l’entraîne dans des bassins de décantation d’où elle sera évacuée pour être mise à terril.

Le cuivre, en raison de sa grande affinité pour le soufre, forme un sulfure, principal constituant de la matte qui s’accumule dans le fond du creuset. Cette matte est conduite par un chenal dans un four d’attente.

La matte est ensuite traitée dans un appareil cylindrique rotatif appelé convertisseur. Celui-ci « convertit » la matte en cuivre par élimination du soufre et d’une bonne partie des autres impuretés (fer, plomb, arsenic). Le cuivre métallique obtenu est coulé en lingots de 140 à 180 kg. Arrivé à ce stade, le cuivre brut ou « blister » a atteint une pureté de 98,5 à 99 %. Il devra avant d’être utilisé subir un raffinage. Ce raffinage est opéré à façon en Europe, par voie électrolytique. Signalons enfin que les poussières métallurgiques sont soigneusement récupérées. Les gaz et fumées dans lesquel elles se trouvent sont acheminés vers une installation de dépoussiérage. Les poussières contiennent principalement du cuivre, du zinc, du plomb, du cadmium et du germanium.

Les installations hydrométallurgiques de Shi­turu et de Luilu utilisent un procédé électrochimique. Ce procédé consiste à dissoudre les minéraux de cuivre et de cobalt dans l’acide sulfurique dilué, à débarrasser mécaniquement de sa gangue la solution ainsi obtenue et à soumettre la solution de sulfate la plus pure possible à l’électrolyse. Les cathodes obtenues sont fondues et le métal est raffiné thermiquement, puis coulé en lingots marchands (wire-bars principalement).

Le cuivre

Lixiviation

Dans les deux usines, les concentrés oxydés sont déversés soit, comme à Shituru, dans des « pachucas », cuves cylindriques, soit, comme à Luilu, dans des agitateurs de 120 m³ chacun. Les concentrés sont maintenus en suspension dans une solution sulfurique par un brassage à l’air comprimé, jusqu’à dissolution du cuivre et du cobalt, tandis que les éléments de la gangue qui ne sont pas attaqués restent à l’état solide. Une partie du fer est également dissoute et pour maintenir une teneur convenable du fer dans la solution, l’excédent est éliminé au cours d’une opération de « purification fer ». Une partie de l’alimentation des usines est constituée par des concentrés sulfurés que l’on grille dans un four fluosolid (grillage sulfatant). Transformés en sulfates doubles de cuivre et de cobalt, ils rentrent dans le circuit de lixiviation des concentrés oxydés.

Electrolyse

La solution clarifiée est envoyée à la section d’électrolyse. Sous l’action du courant électrique, le cuivre de la solution se dépose sur les feuilles amorces (cathodes) par l’intermédiaire d’une anode insoluble en plomb antimonieux.

En cinq jours environ, les feuilles amorces voient leur poids passer de 4 à 50 kg. Les cathodes sont alors retirées des cuves et remplacées par de nouvelles feuilles amorces. Au sortir des cuves, la solution qui s’est progressivement appauvrie en cuivre et enrichie en acide sulfurique, est renvoyée à la lixiviation pour dissoudre dans les pachucas ou les agitateurs une nouvelle quantité de concentrés.

Raffinage

Les cathodes de cuivre dont la teneur est de l’ordre de 99,4 % sont raffinées dans un des trois fours à réverbère de Shituru, les seuls actuellement construits au Katanga.

Cela signifie que les cathodes de Luilu ne sont pas raffinées sur place. Elles subissent cette opération soit à Shituru, soit en Europe.

Le cuivre électrolytique est alors coulé en lingots. La pureté de ce cuivre électrolytique dépasse 99,95 %.

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