# Métallurgie du cuivre > Tirer le cuivre du minerai avec du charbon et un souffle d'air - Date: v. 5 000 av. J.-C. - Époque: Préhistoire - Domaine: [Matériaux & chimie](https://lastcodex.org/fr/domains/materials/) - Palier: III (Artisanat & cités) - Difficulté: 3/5 - URL: https://lastcodex.org/fr/inventions/copper-smelting/ La métallurgie du cuivre tire le métal du minerai chauffé avec du charbon de bois sous un fort courant d'air. Les minerais verts comme la malachite livrent leur cuivre en une seule étape ; les minerais sulfurés doivent d'abord être grillés puis fondus en un produit intermédiaire, la matte. Les plus anciennes traces analysées du procédé, des scories de Belovode en Serbie, datent d'environ 5000 av. J.-C. ![Métallurgie du cuivre · Tirer le cuivre du minerai avec du charbon et un souffle d'air](https://lastcodex.org/_astro/plate.CMGOmZmw_Z2NL0H.webp) ## Légende 1. Soufflet à sac en cuir 2. Tuyère en terre cuite 3. Creuset 4. Charge de malachite concassée et de charbon 5. Scorie 6. Cuivre rassemblé au fond ## Ce que c'est Le cuivre fait partie des rares métaux qu'on trouve à l'état de métal dans la nature, en pépites et en minces feuilles : c'est le cuivre natif. On l'a martelé en perles et en alênes bien avant de savoir fondre un minerai. Mais le cuivre natif est rare. L'essentiel du cuivre se trouve dans des minéraux : la malachite vert vif et l'azurite bleue près de la surface, et plus bas des sulfures jaune laiton comme la chalcopyrite. La métallurgie extractive sort le cuivre de ces minéraux. On chauffe ensemble minerai et charbon de bois en soufflant de l'air avec des [soufflets](/fr/inventions/bellows/) ou des sarbacanes ; le charbon enlève l'oxygène lié au cuivre, et le reste de la roche fond en scorie. Le cuivre ainsi obtenu était coulé en outils et, allié à l'étain, devenait du [bronze](/fr/inventions/bronze/). Il compte parmi les premiers métaux tirés d'un minerai, des milliers d'années avant le [fer](/fr/inventions/iron-smelting/). ## Comment ça marche ![Un morceau de malachite verte rubanée à côté d'un morceau de chalcopyrite jaune laiton pris dans du quartz blanc, tous deux posés sur une pierre plate](https://lastcodex.org/_astro/v1.D2nUR82m_1R0d7W.webp) _La malachite, un carbonate vert, livre son cuivre en une étape. La chalcopyrite, un sulfure de cuivre et de fer, doit d'abord être grillée._ Dans un feu activé par un fort courant d'air, le charbon de bois qui brûle forme du monoxyde de carbone là où l'oxygène manque. Ce gaz arrache l'oxygène aux oxydes de cuivre ; quant à la malachite, elle se décompose en oxyde de cuivre dès qu'on la chauffe. Le cuivre apparaît alors en petits grains. Au-delà de 1 085 °C, ils fondent et se réunissent en gouttelettes, appelées billes, ou en une masse au fond du fourneau ou du creuset. Le reste du minerai, surtout de la silice et de l'oxyde de fer, fond en une scorie vitreuse, plus légère que le métal, qui reste au-dessus. Les premières fontes laissaient une bonne part du cuivre prisonnière de la scorie, sous forme de billes. Au Levant sud, au Chalcolithique, au Ve millénaire av. J.-C., on réduisait le minerai dans des fours en fosse, on cassait la scorie refroidie pour en trier les billes, puis on les refondait ensemble dans un creuset avant de les couler. Les minerais sulfurés se trouvent plus en profondeur et sont devenus plus tard la principale source de cuivre, mais le charbon seul ne peut en libérer le métal. On les grille d'abord, c'est-à-dire qu'on les chauffe avec beaucoup d'air : une partie du soufre part en dioxyde de soufre et le fer devient oxyde. La fonte du minerai grillé donne ensuite la matte, un mélange fondu de sulfures de cuivre et de fer, plus lourd que la scorie. On grille et on refond la matte, une ou plusieurs fois, jusqu'à ce qu'il reste peu de fer et de soufre et que le cuivre sorte. Des expériences fondées sur des sites de l'âge du Bronze dans les Alpes ont montré que deux cycles de grillage et de fonte de la matte éliminaient l'essentiel du soufre et du fer. ## Comment faire Les étapes suivantes reprennent un exercice de laboratoire universitaire de réduction directe de la malachite. Il faut une forge au charbon avec soufflerie, un creuset en argile-graphite et sa pince, du charbon de bois concassé un morceau de malachite d'origine connue et un thermocouple pour mesurer la température de la charge. **Préparer la charge.** Concasser séparément la malachite et le charbon en morceaux de 3 à 5 mm et tamiser la poussière. Peser 90 g de minerai et 30 g de charbon, bien les mélanger et remplir le creuset. La malachite contient environ 57 % de cuivre en masse : cette charge renferme donc environ 52 g de cuivre. **Chauffer.** Poser le creuset sur un lit de braises dans la forge et l'entourer de combustible pour qu'il chauffe de façon égale. Augmenter l'arrivée d'air et lire souvent le thermocouple. L'exercice de laboratoire retire le creuset du feu quand la charge atteint environ 1 250 °C et met en garde contre une température plus haute. Lors d'essais menés en Moravie en 2023 et 2024, la réaction a demandé environ une heure vers 1 200 °C. ![Un petit bouton de cuivre arrondi à côté de morceaux cassés de scorie sombre et vitreuse où sont prises de minuscules billes de cuivre, sur de la terre nue](https://lastcodex.org/_astro/v3.Bc_0VJjv_16NEf3.webp) _Une fois le creuset refroidi, on trie le cuivre dans la scorie : un petit bouton et des billes éparses._ **Récupérer le cuivre.** Sortir le creuset à la pince et le laisser refroidir sur une brique réfractaire. Le vider et séparer le cuivre du charbon et de la scorie : un petit lingot, des billes dispersées, ou les deux. Peser le métal et comparer avec le cuivre contenu dans le minerai. Lors des essais moraves, une malachite presque pure a rendu en moyenne environ les deux tiers de son cuivre, et le métal était pur à plus de 99 %. > **Sécurité.** Outils, briques et sol doivent être parfaitement secs : de l'eau sous du métal ou de la scorie en fusion se change en vapeur et les projette. Un feu de charbon de bois dégage du monoxyde de carbone ; ne jamais fondre à l'intérieur. Ne jamais chauffer de chalcopyrite ni d'autres sulfures, qui dégagent du dioxyde de soufre, ni un minerai qu'on ne sait pas identifier : certains minéraux de cuivre contiennent de l'arsenic, dont les fumées sont toxiques. ## Histoire et évolution À Çatalhöyük, en Anatolie, des perles du VIIe millénaire av. J.-C. ont été martelées dans du cuivre natif. Une « scorie » verte trouvée sur le site a longtemps passé pour le plus ancien signe de fonte ; une étude publiée en 2017 a montré qu'il s'agit d'un minéral de cuivre brûlé par accident. La plus ancienne réduction connue à ce jour se trouve à Belovode, en Serbie, où des scories de cuivre analysées datent d'environ 5000 av. J.-C., l'époque des premiers objets en cuivre coulé. À Tal-i Iblis, dans le sud-est de l'Iran, des centaines de fragments de creusets attestent une réduction du cuivre en creuset à la fin du VIe ou au début du Ve millénaire av. J.-C. L'arrivée d'air limitait la chaleur : les essais moraves avec des sarbacanes en sureau n'ont atteint que 1 000 à 1 100 °C, et l'équipe a dû finir au soufflet. À Abu Matar, près de Beersheba, des fragments réexaminés en 2024 indiquent des soufflets et des fours couverts de grands tessons de poterie, probablement le plus ancien témoignage de soufflets dans la région. À l'âge du Bronze, les mineurs se tournent vers les minerais sulfurés. Au Mitterberg, dans les Alpes autrichiennes, les sites de fonte du IIe millénaire av. J.-C., surtout de l'âge du Bronze moyen, associent des aires de grillage, des fours souvent construits par paires en contrebas et des tas de scories. ![Un four à réverbère en briques en écorché : un feu de charbon sur une grille à une extrémité, une voûte basse au-dessus d'une sole plate portant la charge, des flammes qui filent sous la voûte, et un conduit vers une cheminée à l'autre extrémité](https://lastcodex.org/_astro/v2.aSYe1JeW_Z3Qny2.webp) _Dans un four à réverbère, la flamme passe au-dessus de la charge et la voûte lui renvoie la chaleur ; le charbon ne touche jamais le minerai._ À la fin du XVIIIe siècle, la basse vallée de Swansea, au pays de Galles, est le centre mondial de la fonte du cuivre. Ses usines brûlent le charbon du bassin houiller voisin dans des fours à réverbère, où le feu brûle sur une grille à part et où seule la flamme passe sur le minerai ; elles traitent du minerai venu par mer de Cornouailles, puis du monde entier. Le procédé gallois grille et fond le minerai encore et encore pour concentrer le cuivre dans une matte, puis transforme la matte en cuivre brut, dit « blister ». En 1880, Pierre Manhès et Paul David adaptent le convertisseur Bessemer à la matte de cuivre : l'air soufflé à travers la matte fondue en brûle le soufre et le fer et laisse du cuivre blister. La première raffinerie électrolytique commerciale de cuivre avait démarré à Pembrey, au pays de Galles, en 1869, sur des brevets déposés par James Elkington à partir de 1865 ; elle donnait un cuivre de grande pureté. En 1949, la société Outokumpu met en marche à Harjavalta, en Finlande, le premier four industriel de fusion éclair : un concentré sulfuré fin y brûle dans un courant d'air et se chauffe par sa propre réaction. ## Repères clés - Plus ancienne preuve directe: Scories de cuivre de Belovode, Serbie, vers 5000 av. J.-C. - Fusion du cuivre pur: 1 085 °C - Cuivre contenu dans la malachite: Environ 57 % de la masse - Convertisseur pour la matte de cuivre: Manhès et David, France, 1880 ## Nécessite - [Maîtrise du feu](https://lastcodex.org/fr/inventions/control-of-fire/): Lumière, chaleur et cuisson (il y a 1 million d'années) - [Céramique](https://lastcodex.org/fr/inventions/pottery/): L'argile changée en pierre par le feu (il y a 20 000 ans) - [Outils de pierre](https://lastcodex.org/fr/inventions/stone-tools/): Le premier tranchant (il y a 3,3 millions d'années) - [Charbon de bois](https://lastcodex.org/fr/inventions/charcoal/): Le bois cuit sous la terre (v. 4 500 av. J.-C.) - [Soufflet](https://lastcodex.org/fr/inventions/bellows/): Déplacer l’air dans une chambre souple (v. 2 100 av. J.-C.) ## Mène à - [Bélier de siège](https://lastcodex.org/fr/inventions/battering-ram/): Une poutre lancée contre portes et murs (v. 2 400 av. J.-C.) - [Bouillie bordelaise](https://lastcodex.org/fr/inventions/bordeaux-mixture/): Le cuivre et la chaux contre le mildiou de la vigne (1882) - [Bronze](https://lastcodex.org/fr/inventions/bronze/): Cuivre et étain, plus durs ensemble (v. 3 300 av. J.-C.) - [Dépulpeur à café](https://lastcodex.org/fr/inventions/coffee-depulper/): Un rouleau râpeux qui arrache la peau et la pulpe des cerises de café fraîches (1765) - [Câble électrique isolé](https://lastcodex.org/fr/inventions/insulated-electric-cable/): Conduire le courant dans une gaine qui ne le conduit pas (1795) - [Jean](https://lastcodex.org/fr/inventions/jeans/): Un pantalon de travail riveté, en sergé indigo (v. 1870) - [Saxophone](https://lastcodex.org/fr/inventions/saxophone/): Une anche simple sur un tube conique en laiton (1841) - [Fer à souder électrique](https://lastcodex.org/fr/inventions/soldering-iron/): Assembler fils et composants à l’étain fondu (1880) - [Épée](https://lastcodex.org/fr/inventions/sword/): Une longue lame montée sur une poignée (v. 3 300 av. J.-C.) ## Sources - [On the origins of extractive metallurgy: new evidence from Europe (Radivojević et al., 2010)](https://doi.org/10.1016/j.jas.2010.06.012), Journal of Archaeological Science 37 - [Serbian site may have hosted first copper makers](https://www.historynewsnetwork.org/article/128546), History News Network, from Science News - [Technological change in Southwestern Asia: metallurgical production styles and social values during the Chalcolithic and Early Bronze Age (L. Frame, PhD dissertation, 2009)](https://repository.arizona.edu/handle/10150/195816), University of Arizona - [Repealing the Çatalhöyük extractive metallurgy: the green, the fire and the 'slag' (Radivojević et al., 2017)](https://discovery.ucl.ac.uk/id/eprint/1571679/), Journal of Archaeological Science, via UCL Discovery - [Shedding New Light on the Pure Copper Metallurgy of the Chalcolithic Southern Levant Through an Archaeological Experiment (Rose, Fabian and Goren, 2021)](https://exarc.net/ark:/88735/10601), EXARC Journal 2021/4 - [Bellows and furnace covers in the unalloyed copper metallurgy of the Chalcolithic Southern Levant: reassessing the evidence from Abu Matar (Rose et al., 2024)](https://doi.org/10.1111/arcm.12931), Archaeometry 66 - [Experimental Smelting of Local Copper Ores from Moravia (Ševčík, Kmošek and Fouček, 2026)](https://exarc.net/ark:/88735/10862), EXARC Journal 2026/3 - [Direct reduction smelting of copper oxide ore, laboratory protocol (H. Lechtman, 3.094 Materials in Human Experience)](https://ocw.mit.edu/courses/3-094-materials-in-human-experience-spring-2004/resources/smelting_protocols/), MIT OpenCourseWare - [Ancient metallurgy: crucible smelting experiments (Archaeology, October 1973, p. 53)](https://nxtbook.com/nxtbooks/archaeology/19731001/index.php?startid=53), Archaeological Institute of America - [Smelting Experiments with Chalcopyrite Ore based on Evidence from the Eastern Alps (Rose, Hanning and Klein, 2021)](https://ojs.ub.rub.de/index.php/METALLA/article/view/9369), Metalla 25.2 - [Smelting of sulfide ore during the Bronze Age in the Eastern Alpine region](https://www.bergbaumuseum.de/forschung/forschungsprojekte/smelting-of-sulfide-ore-during-the-bronze-age-in-the-eastern-alpine-region), Deutsches Bergbau-Museum Bochum - [Copperopolis: Regenerating and Transforming an Industrial Landscape in the Lower Swansea Valley](https://impact.ref.ac.uk/casestudies/CaseStudy.aspx?Id=5913), Swansea University, REF 2014 impact case study - [The Welsh Process (60 Centuries of Copper)](https://copper.org/education/history/60centuries/industrial_age/thewelsh.php), Copper Development Association - [Process for the oxidation of molten low-iron metal matte to produce raw metal, US patent 4,308,058 (background on the Manhès–David and Peirce–Smith converters)](https://patents.justia.com/patent/4308058), United States Patent and Trademark Office - [Origins of Electrorefining: Birth of the Technology and the World's First Commercial Electrorefinery](https://www.onemine.org/documents/origins-of-electrorerefining-birth-of-the-technology-and-the-world-s-first-commercial-electrorefinery), Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum, via OneMine - [70 years of flash smelting: shaping the industry](https://metso.com/insights/blog/mining-and-metals/70-years-of-flash-smelting--shaping-the-industry), Metso - [Harjavalta 70](https://www.boliden.com/news/harjavalta-70/), Boliden - [Cu-Sn system: calculated phase diagram and invariant reactions (after Shim, Oh, Lee and Lee, 1996)](https://www.metallurgy.nist.gov/phase/solder/cusn.html), National Institute of Standards and Technology Faits vérifiés le 2026-10-19. --- The Last Codex · https://lastcodex.org/fr/inventions/copper-smelting/ · © The Last Codex. Textes, planches et figures : CC BY-NC-ND 4.0.