Extraire l’étain

Abstract

L’étain est le métal-clé qui transforme le cuivre mou en bronze résistant. Sans étain, pas de bronze, pas d’outils qui tranchent durablement. Cette page explique comment repérer le minerai d’étain, l’extraire et le fondre pour obtenir du métal pur.

Pourquoi l’étain est indispensable

Le cuivre pur est trop mou pour les outils tranchants. Une hache en cuivre se déforme après quelques coups. L’ajout de 10 à 15 % d’étain au cuivre produit le bronze, un alliage :

• Plus dur que le cuivre (doubler la résistance)
• Plus facile à couler (température de fusion abaissée)
• Plus résistant à la corrosion
• Capable de garder un tranchant efficace

Sans étain, on reste bloqué à l’âge du cuivre avec des outils médiocres.

Identifier le minerai d’étain

La cassitérite — principal minerai

La cassitérite est l’oxyde d’étain. C’est la source principale d’étain exploitable à l’état primitif.

Caractéristiques visuelles :

• Couleur : brun foncé à noir, parfois brun-rougeâtre
• Éclat : adamantin à résineux (brillant, presque métallique)
• Transparence : opaque
• Forme : cristaux prismatiques, souvent jumeaux
• Densité : très élevée pour un minéral (6,9 à 7,1) — nettement plus lourd que le quartz
• Traînée : blanc à grisâtre sur porcelaine non glacée
• Dureté : 6 à 7 sur l’échelle de Mohs (raye le verre)

Où la trouver :

• Dans les alluvions des rivières qui traversent des terrains granitiques — galets noirs et lourds parmi les sables
• Dans les pegmatites granitiques — veinules sombres dans la roche cristalline
• Dans les filons hydrothermaux de haute température — associée au quartz et à la tourmaline noire
• Dans les sables placériens — concentrée par l’action de l’eau dans les méandres

Tests de confirmation sur le terrain

Pour distinguer la cassitérite des minéraux similaires :

1. Test de densité : la cassitérite est beaucoup plus lourde que le quartz. Un galet de cassitérite est nettement plus lourd qu’un galet ordinaire de même taille
2. Test de rayure : raye le verre et l’acier — contrairement à la tourmaline noire qui ne raye pas l’acier
3. Test de la traînée : frotter sur une surface poreuse. La cassitérite laisse une traînée blanche à gris pâle. La magnétite laisse une traînée noire.
4. Test au feu : chauffer un échantillon sur une pierre chaude. La cassitérite ne devient pas magnétique (contrairement à la magnétite) et ne dégage pas d’odeur de soufre (contrairement à la pyrite)

Autre minerai : la stannine

Moins commune mais exploitable :

• Couleur : gris acier à noir fer
• Éclat : métallique
• Contient du cuivre, du fer et de l’étain sulfureux
• Se trouve dans les veines hydrothermales associées au cuivre
• Plus difficile à traiter (nécessite un grillage préalable pour éliminer le soufre)

Prospection de l’étain

Méthode de l’orpaillage alluvionnaire

La méthode la plus accessible pour trouver de l’étain sans équipement minier :

1. Identifier une rivière qui traverse un massif granitique ancien
2. Creuser un trou dans les graviers de la berge jusqu’au lit argileux imperméable (le “bedrock”)
3. Remplir une cuvette de sédiment prélevé au fond du trou
4. Laver dans l’eau courante en remuant circulairement :
   • Les minéraux légers (sable, quartz) s’évacuent par le bord
   • Les minéraux lourds (cassitérite, or) restent au fond
5. Examiner le fond de la cuvette : des grenats sombres et des grains noirs brillants indiquent la cassitérite
6. Collecter les grains noirs lourds avec une pointe en os ou en bois

Zones de concentration naturelle :

• L’intérieur des méandres (l’eau ralentit, les lourds se déposent)
• Derrière les gros rochers dans le lit de la rivière
• Les pentes en dessous des affleurements granitiques

Prospection en affleurement

1. Repérer les zones granitiques (roche cristalline, grains visibles de quartz, feldspath et mica)
2. Chercher les veines de quartz blanc cassant, souvent associées à la cassitérite
3. Examiner les zones altérées : la cassitérite résiste à l’altération et se concentre dans les résidus
4. Tester les roches noires et lourdes à la densité et à la rayure
5. Briser les roches prometteuses avec un marteau de pierre dure

Extraction du minerai

Extraction alluvionnaire (la plus accessible)

La cassitérite alluvionnaire est déjà libérée de la roche mère — il suffit de la concentrer.

1. Creuser dans les graviers de rivière avec une pagaie en bois
2. Tamiser les graviers à travers un grillage de branchages (maille de 1 cm)
3. Laver le tamisat dans une cuvette en écorce ou en bois
4. Répéter le lavage jusqu’à obtenir un concentré noir et lourd
5. Sécher le concentré au soleil

Rendement typique : 1 à 5 kg de concentré par jour de travail manuel, contenant 10 à 70 % de cassitérite.

Extraction en veine (avancé)

Nécessite des outils en fer Forger des outils en fer et un accès à la roche dure.

1. Localiser la veine en suivant les indications de surface (quartz en relief, coloration)
2. Creuser un puits ou une tranchée jusqu’à la veine
3. Briser la roche avec un marteau et un ciseau
4. Concasser les morceaux en petits fragments
5. Laver et concentrer comme pour l’alluvionnaire

Traitement du minerai

Concassage

1. Placer le minerai sur une enclume de pierre dure (granite)
2. Briser avec un marteau de pierre
3. Réduire en fragments de 5 à 10 mm
4. Continuer avec un mortier et pilon Fabriquer un mortier et pilon jusqu’à obtenir du sable grossier
5. Éliminer les fragments visiblement stériles (quartz pur, mica)

Séparation gravimétrique

La cassitéride étant très dense, la séparation par lavage est efficace :

1. Verser le sable concassé dans une bassine d’eau
2. Agiter circulairement en inclinant légèrement
3. Les particules légères partent par le bord avec l’eau
4. Les particules lourdes (cassitérite) restent au centre
5. Répéter 5 à 10 fois avec de l’eau propre
6. Le concentré final est une poudre noire et brillante

Grillage (pour la stannine seulement)

Si le minerai est de la stannine (sulfure d’étain) :

1. Étaler le concentré en couche mince sur un lit de braises
2. Maintenir un courant d’air avec un soufflet
3. Le soufre brûle avec une odeur caractéristique d’oeuf pourri
4. Remuer régulièrement pendant 2 à 3 heures
5. Le résidu est un oxyde d’étain prêt à réduire

Réduction et fusion de l’étain

Construction d’un petit four à étain

L’étain fond à 232 °C, bien plus bas que le cuivre (1084 °C). La réduction de la cassitérite nécessite cependant une température plus élevée.

1. Construire un foyer en argile réfractaire de 30 cm de diamètre
2. Creuser un trou d’aération en bas
3. Préparer un creuset en argile réfractaire (Fabriquer de la poterie de haute température)
4. Préparer un soufflet Construire un four à forge rudimentaire

Réduction de la cassitérite

La réaction chimique : oxyde d’étain + carbone donne étain + monoxyde de carbone.

1. Mélanger le concentré de cassitérite avec du charbon de bois en poudre (ratio 1:2 en volume)
2. Remplir le creuset de ce mélange
3. Couvrir le creuset d’une couche de charbon de bois de 3 cm
4. Placer le creuset dans le four au milieu des braises
5. Souffler avec le soufflet pendant 30 à 60 minutes
6. La température doit atteindre au moins 800 °C pour la réduction
7. L’étain fondu (gouttelettes métalliques argentées) descend au fond du creuset
8. Laisser refroidir 2 heures

Récupération de l’étain

1. Briser le creuset refroidi soigneusement
2. L’étain forme une masse argentée et brillante au fond
3. Séparer le métal des scories (résidu noir et vitreux)
4. Re-nettoyer l’étain en le refondant dans un nouveau creuset :
   • L’étain pur fond à 232 °C (facilement atteignable)
   • Les impuretés flottent à la surface
   • Les écume avec un bâton
5. Couler l’étain purifié dans un moule en sable ou en argile

Quantités attendues

• 1 kg de cassitérite pure (70-80 % d’étain) donne environ 600-700 g d’étain métallique
• Le concentrateur gravimétrique produit 1 à 5 kg de concentré par jour
• Rendement typique : 200 g à 1 kg d’étain métallique par jour de travail complet

Alliages : l’étain rencontre le cuivre

Voir Fondre le bronze pour la procedure complète de l’alliage.

Proportions de bronze :

• Bronze à outils : 90 % cuivre + 10 % étain
• Bronze à cloche : 78 % cuivre + 22 % étain (plus dur, plus sonore)
• Bronze à miroir : 67 % cuivre + 33 % étain (très dur, peut être poli)

La quantité d’étain nécessaire est relativement faible : pour 1 kg de bronze à outils, il faut seulement 100 g d’étain. Un petit gisement peut suffire pour des dizaines d’outils.

Précautions et dangers

• Le minerai de cassitérite peut contenir de l’arsenic — toujours grille en plein air, ne pas inhaler les fumées
• Les poussières de cassitérite sont irritantes — travailler avec un masque en tissu
• L’étain fondu peut éclabousser — porter des protections en cuir
• Le four est dangereux — utiliser des pinnes en bois vert pour manipuler le creuset
• Ne jamais boire l’eau de lavage du minerai — elle contient des métaux lourds

Passer à l’étape suivante

• Fondre le bronze — allier l’étain au cuivre pour obtenir le bronze
• Fabriquer une cloche en bronze — couler une cloche durable
• Forger des outils en fer — passer au stade supérieur si du fer est disponible