Minerais et métallurgie de la RDC : du cuivre et du cobalt du Katanga au métal pur

Le Copperbelt : un trésor géologique

Du Haut-Katanga au Lualaba, de Lubumbashi à Likasi et Kolwezi, s'étend l'une des plus riches ceintures de cuivre et de cobalt de la planète, le Copperbelt. Ses minerais oxydés sont célèbres pour leurs couleurs : la malachite, carbonate de cuivre vert Cu₂CO₃(OH)₂, l'hétérogénite, oxyde hydraté de cobalt noir, et en profondeur la chalcopyrite CuFeS₂, un sulfure jaune doré. Un minerai est une roche que l'on exploite parce que la concentration du métal y rend l'extraction rentable : quelques pour cent de cuivre suffisent, contre 0,5 % ailleurs dans le monde.

La RDC est le premier producteur mondial de cobalt, avec environ 70 % de l'offre, et l'un des tout premiers producteurs de cuivre d'Afrique. Le pays exploite aussi la cassitérite (étain) et le coltan (tantale) au Kivu, le diamant au Kasaï, l'or en Ituri et le zinc à Kipushi. Le titre 5D « Mines & Métallurgie du Congo » du Studio Éducatif retrace ce voyage du minerai au métal.

De la roche au métal : l'hydrométallurgie

Pour les minerais oxydés, la voie moderne est hydrométallurgique : on travaille en solution, à basse température.

1. Extraction et concassage. La roche est extraite en mine à ciel ouvert, puis concassée et broyée en poudre fine pour exposer les grains de minerai.
2. Lixiviation. La poudre est arrosée d'acide sulfurique dilué : les oxydes et carbonates de cuivre se dissolvent et libèrent des ions Cu²⁺ (et Co²⁺) en solution, tandis que le sable et les silicates restent solides.
3. Extraction par solvant (SX). La solution, encore impure et diluée, est mélangée à un solvant organique qui capte sélectivement le cuivre, puis le relâche dans une solution concentrée et propre.
4. Électrolyse (electrowinning, EW). On plonge des cathodes dans cette solution et l'on fait passer un courant continu. À la cathode se produit une réduction : Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu. Le cuivre se dépose en plaques d'une pureté de 99,99 %. À l'anode, l'eau est oxydée en dioxygène.

Le cobalt est récupéré ensuite, souvent précipité sous forme d'hydroxyde de cobalt puis raffiné. Pour les sulfures comme la chalcopyrite, on utilise plutôt la pyrométallurgie : grillage, fusion dans un four, convertissage puis affinage électrolytique.

Alliages : mélanger pour améliorer

Le cuivre pur est excellent conducteur mais mou. Mélangé à d'autres métaux, il forme des alliages aux propriétés nouvelles : le bronze (cuivre + étain) est dur et résiste à la corrosion, le laiton (cuivre + zinc) est brillant et facile à usiner. Le fer allié à un peu de carbone donne l'acier ; les superalliages au cobalt tiennent les températures des turbines d'avion. Le cobalt est surtout, aujourd'hui, un métal des batteries lithium-ion : téléphones, ordinateurs, voitures électriques.

Enjeux économiques et environnementaux

Le cuivre du Katanga part en cathodes par camion vers les ports de Dar es Salaam, Durban ou Lobito : les corridors de transport pèsent lourd sur le prix. L'énergie est l'autre clé : l'électrolyse est gourmande en électricité, d'où l'importance des barrages d'Inga et du Katanga. La mine transforme les paysages : poussières, résidus (« tailings »), eaux acides qui peuvent contaminer les rivières, et le drame du creusage artisanal, où des enfants descendent dans des puits sans protection. Une métallurgie responsable neutralise ses effluents, recycle son acide et surveille la santé des riverains.

Pourquoi 99,99 % ?

Un fil de cuivre transporte du courant d'autant mieux qu'il est pur : les impuretés dispersent les électrons et chauffent le câble. C'est pour cela que l'industrie paie plus cher les cathodes de haute pureté du Katanga.