Cuivre

Cuivre

Le cuivre (Cu) est un métal malléable, ductile, d'une couleur rougeâtre qui fond à 1083 °C. Le cuivre a une grande conductivité électrique et thermique. Seul l'ARGENT le surpasse en ce domaine. En général, le cuivre présente une bonne résistance à la corrosion, bien que lorsque qu'il est exposé aux éléments, la surface du métal s'oxyde pour former une patine vert pâle ou une couche d'oxyde noir. Le toit en cuivre de plusieurs bâtiments publics, comme les ÉDIFICES PARLEMENTAIRES à Ottawa, présente cette couleur verte particulière.

Même si l'on peut trouver le cuivre à l'état naturel, les MINÉRAUX tels que la chalcopyrite (CuFeS2) et la bornite (Cu5FeS4) constituent aussi d'importantes sources de cuivre au Canada. Les exploitations minières sont installées dans des endroits où ces minerais existent en concentration et en quantité suffisantes pour permettre leur exploitation économique. On définit le minerai de cuivre comme une métallisation cuprifère que l'on peut exploiter pour en tirer des profits. Grâce à des technologies extractives et de traitement extrêmement efficaces, on peut exploiter à des fins économiques des minerais dont la teneur en cuivre n'atteint que 0,29 %. Au Canada, les minerais cuprifères représentent aussi une source importante d'or, d'argent, de nickel, de molybdène, de sélénium et de tellure. Les carbonates de cuivre comme la malachite ou l'azurite, et les silicates de cuivre comme la chrysocolle y sont rares, mais ils constituent d'importantes sources de cuivre dans d'autres pays comme le Chili et les États-Unis.

Le traitement des minerais de sulfure de cuivre commence par le concassage et le broyage pour produire une pulpe. Les particules minérales contenues dans le minerai qui ont une valeur marchande sont séparées de la gangue par la méthode de flottation. Pour les minerais contenant de la chalcopyrite, par exemple, le concentré obtenu contient environ 28 p. 100 de cuivre, le reste étant composé de fer et de soufre. L'étape suivante du traitement, qui a lieu dans une fonderie, consiste en la fusion et le convertissage pour extraire le fer et le soufre. Durant cette opération, le fer oxydé se combine avec la silice pour produire un laitier de silicate de fer tandis que le sulfure s'oxyde pour produire de l'anhydride sulfureux gazeux. Le métal qui reste, connu sous le nom de cuivre ampoulé, contient environ 99 p. 100 de cuivre. Ce cuivre est coulé pour former des anodes et envoyé à l'affinerie, où il subit un traitement électrochimique pour produire une cathode de cuivre qui est pure à plus de 99,97 p. 100.

Production

Au Canada, les peuples autochtones utilisent le cuivre natif provenant des mines de la région de la rivière Coppermine dans les Territoires du Nord-Ouest et de la rive sud du lac Supérieur pour fabriquer des armes et des outils. La production industrielle commence à la mine Bruce, ouverte en 1846, à l'est de SAULT STE MARIE (Ontario). Des mines sont ensuite ouvertes au Québec, dans les Cantons de l'Est et dans le BOUCLIER précambrien. Au cours des années 1960, on découvre et exploite les importants gisements de minerai de cuivre de la CORDILLÈRE canadienne.

L'Ontario et la Colombie-Britannique sont les deux provinces produisant le plus de cuivre. Le cuivre extrait des mines de l'Ontario est traité dans la province, tandis celui de la Colombie-Britannique est en grande partie expédié sous forme de concentré en Extrême-Orient pour la fusion et l'affinage.

En plus du cuivre produit dans les exploitations minières, une proportion importante de cuivre affiné provient de matériaux recyclés. On estime que le cuivre recyclé représente environ 30 % de la consommation mondiale de cuivre.

En 1998, la production de cuivre des mines canadiennes s'élève à quelque 710 millions de kilogrammes, faisant du Canada le quatrième producteur de cuivre après le Chili, les États-Unis et l'Indonésie. La majorité du concentré de cuivre provenant des mines de l'est du Canada est converti en cuivre métallique (pur à 99 %) dans les usines de Flin Flon (Manitoba), de Sudbury et de Timmins (Ontario), de Rouyn-Noranda et de Murdochville (Québec). Les usines canadiennes traitent aussi des concentrés de cuivre importés de l'étranger et bon nombre de matériaux recyclés. Les raffineries de cuivre canadiennes sont situées à Montréal, à Timmins et à Sudbury. Il existe aussi une petite usine près de Williams Lake (Colombie-Britannique) qui produit du cuivre métallique en procédant à la lixiviation de terrils à faible teneur en cuivre.

Utilisations

Le cuivre est un des premiers métaux utilisés par l'homme pour fabriquer, entre autres, des armes et des outils. En 1998, des chercheurs découvrent dans la vallée de Lurin, au Pérou, des preuves que des hommes y ont travaillé le cuivre et l'or. Celles-ci ont 1000 ans de plus que les preuves attestant d'une telle activité jamais trouvées jusqu'à ce jour. Avant cette découverte, les preuves les plus anciennes découvertes dans les Andes dataient de 600 à 200 ans avant notre ère. Avec la mise au point de nombreux alliages de cuivre aux propriétés améliorées, le nombre d'utilisations de ce métal a considérablement augmenté. Parmi les alliages les plus courants, figurent le laiton (cuivre et zinc), le bronze (cuivre et étain), le laiton et le bronze d'aluminium (aluminium et cuivre), le bronze siliceux (silicone et cuivre) et le cupro-nickel (nickel et cuivre). Le cuivre est surtout utilisé pour les installations électriques, les tuyaux et accessoires de plomberie, les produits moulés, et les échangeurs de chaleur. Au Canada, plus de la moitié du cuivre utilisé actuellement sert à la fabrication de produits électriques, par exemple : fils et câbles électriques et de télécommunication, bobines de moteurs électriques. Au cours des dernières années, l'utilisation des tuyaux en cuivre a augmenté au Canada pour les installations de gaz naturel dans les maisons et les édifices.

Bien que le cuivre soit toxique à des niveaux élevés d'absorption et d'exposition, il est essentiel à la santé de l'être humain. Au cours d'une réunion du groupe de travail du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques (PISC) à Brisbane, en Australie, au mois de juin 1996, il est reconnu que le cuivre est un élément trace essentiel à la santé de l'être humain. Le groupe affirme aussi que la carence en cuivre risque d'avoir davantage d'effets négatifs sur la santé qu'une absorption excessive.

La National Academy of Sciences et le National Research Council des États-Unis recommande une absorption quotidienne de 0,4mg à 0,6mg pour les enfants jusqu'à l'âge de 6 mois, augmentant progressivement à 1mg et 2mg pour les enfants jusqu'à l'âge de 10 ans. Pour les adolescents et les adultes, la quantité recommandée est de 1,5mg à 2,5mg et de 1,5mg à 3mg respectivement. L'Organisation mondiale de la santé (OMS) recommande une absorption quotidienne de cuivre de 80 μg/kg pour les bébés et les jeunes enfants et de 40 μg/kg à 30 μg/kg pour les enfants plus âgés et les adultes.

En 1993, l'OMS inclut le cuivre dans un groupe de produits chimiques dont la présence dans l'eau potable est importante pour la santé et recommande une teneur cible de 2 mg/l. On considère cette recommandation provisoire en raison des incertitudes quant à la toxicité du cuivre chez les humains. À la suite de discussions scientifiques menées à l'échelle internationale, l'OMS révise en 1997 sa recommandation en définissant la teneur cible en cuivre de 2 mg/l par rapport aux possibilités de troubles gastro-intestinaux aigus. La recommandation demeure provisoire compte tenu des incertitudes relatives à la toxicité du cuivre chez les humains. Plusieurs organes de réglementation dont Santé Canada ont choisi 1 partie par million (ppm) comme concentration maximale de cuivre désirable dans l'eau potable. Il s'agit davantage d'une limite esthétique que d'une limite basée sur la santé car l'eau contenant plus de 1 ppm peut tacher les vêtements, et les personnes dont le sens du goût est très développé peuvent y percevoir une saveur de métal.