MS
Sulfure de fer Fe Su (combiné arec le sflieaié d'oxyde ferreux)
Halte mécaniquement mé- 1 « a< ^c
langée . . .J ••^***
(^ria mécaniquement mé- ) ^^.
langé f ••***
i6 'Swru^mto!'^ ^'"° ^^ ^^^^^ '^ P'"* remarquables que révèle DkpiemeDt mé- cette aitalyse, de même, au reste, que le simple laogéà •^»*«- gjjp^ct de la scorie, est la quantité considérable
(le quartz mécaniquement mélangée avec le silicate. On ne peut douter que ce mélange n^ait de graves inconvénients : il donne à la scorie cette consistance boueuse qui la caractérise et il contribue par là il y retenir les grenailles de matte. Les fragments quartzeux eux-mêmes sont une cause directe de la perte en métal , parce qu'ils retiennent çà et là y dans leurs fissures et aaûs leurs cavités, une certaine quantité de matière cuivreuse. Toutefois, en mettant en balance ces inconvénients réels avec ceux qui résulteraient de la fusion complète des fragments qùartzeux , on comprend encore que la pratique dés fondeurs gallois est parfaitement motivée. Pour fondre entièrement le quartz des lits de fusion , il faudrait au moins doubler la durée des fontes, ce qui balancerait et au delà l'avantage que pourrait donner un plus grand appauvrissement de la scorie; si , pour accélérer les réactions , on pulvérisait les matières du lit de fusion, on aurait d'abord à supporter les frais et surtout l'embarras de cette opération mécanique; la pâte de la scorie qui,
FOlfTB POUR MATTE BRONZE. 217
en vertu de sa composition (B^Si"*) , jouit d*une très -grande fluidité, acquerrait par la dissolution du quartz la conyposition B^Si"", et prendrait la viscosité propre aux silicates très-chargés de silice; ainsi, pour <;e qui concerne Je degré de fluidité, la modification de la composition chimique détruirait en partie les avantages qu'on pourrait attendre d'une fusion plus complète. Si enfin , pour rendre à la scorie homogène toute la fluidité qu'elle peut atteindre, on ajoutait une dose de rase , d'oxyde ferreux par exemple, équivalente au quartz mélangé, on tomberait dans l'inconvénient de recourir à des fondants dififérant de ceux qu'assure le mélange même des minerais; d'accroître de ^o p- loo environ la masse de la scorie, et d'augmenter en conséquence les frais de fusion et les pertes de cuivre résultant de l'influence des masses, etc. En résumé , les tentatives faites à ma connaissance , depuis un siècle, pour modifier la composition de la scorie, ont toujours eu pour résultat de confirmer la pratique adoptée par I es fondeurs.
La matte bronze,produit principal de la fontell. Propriété! piiytise présente, à la sortie du cjlindre où elle a été^4[|^J^ grenaillée, en très-petits fragments qui rap- la matte tiroote.
{>ellent assez bien la poudre à canon. Leur coueur extérieure est le brun foncé; ils se divisent aisément par le choc , et les nouvelles surfaces offrent elles-mêmes une couleur brun-rougeàtre très*différente de celle qui est propre à la matte non refroidie dans l'eau. La matte lentement refroidie en grandes masses offre une cassure compacte, grenue, ordinairement huileuse, dont la couleur est un bronze brun-verdfttre. Lessai ap-
ai 8 ^ 4> I'* apÉâATioif.
proiinMtif des mattes produiles peDdant cette quiosaine par le même four a prouvé que la teneur moyenne en cuivre est restée constamment comprise entre 0,29 et 0^37. L'analyse complète (S i6y 7) d'un mélange de tous les échantillons recueillis dans ce même four a donné la composition suivante :
Gnivre 0,387
Fer 0,S3«
Nickel, oûball, manganèse 0,0101
Etain 0,007)0,9»6
Arsenic 0,003'
Soufre 0,29â
Scorie mMangée 0,011
J*ai admis dans le calcul des réactions métallurgiques (§ 1 3, tableau II) la composition moyenne :
Cuivre 0,337
Fer 0,342
Métaux divers. . . . 0,015)1,000
Soufre 0,295
Scorie mélaogée. . . 0,011
L'ensemble des études que j'ai faites sur la métallurgie du cuivre mè porte h penser que la composition chimique de la matte galloise doit être représentée par la formule :
3Cu*Su + Fe'Su* + 4(Fe,m.d.)Su,
qui correspond exactement k la composition suivante ;
Cuivre 0,346 \
Fer 0,341 ( - ^^
Métaux divers. 0,01 5 { * »"*^
Soufre 0,29SJ
PeMDirars sp^- Voulant apprécier la force qui tend à séparer la
maillet de itnMtte de la scorie y j'ai déterminé avec préctsfon
Korie. la pesanteur spécifique des deux corps réduits en
poudre fine. La température de Feau drstrllée prise
FONTfi 9aam natte bronzi. ^119
pour terme de comparaison étant «f 1 ^k* ^- 9 }^i trouvé les résultats ci-^près :
Scorie tenant 0,01 5 de matte et 0,905 de quar (i . 3,91 Mette tenant 0^837 de enivre 4,56
Toutefois, la force avec laquelle la matte tend à se précipiter n*est pas tout à fait en raison de cette diflférence ; pour Tapprécier exactement , il faut avoir ^ard, non à la densité du mélange mé* canique de trois corps qui constitue la scorie de la fonte II , mais bien à celle de la pâte même de la scorie; cette densité, calculée d'après la composition rapportée précédemment, est 3,43-
Si , pour donner à la scorie de la fonte II toute la fluidité qu elle peut acquérir, on dissolvait complètement le quartz qui 7, est en suspension, par uneadditioD d oxyde ferreux, on retomberait à peu près dans le cas des scories ferreuses produites , par exemple, dans la fonte n** VI. Or la densité de <^tte scorie s'élève (voir $ 8) à 4)04» et diffère peu de celle de la matte. Ainsi se révèle encore un nouvel inconvénient de la méthode qui consisterait 2i rendre la scorie homogène par une fusion plus prolongée et Vaddition d'un Fondant ferrugineux.
La nature huileuse des scories ne permet de ccMAStater exactement la pesanteur spécifique que lorsque la matière a été préalablement réduite en poudre très-fine. En opérant sur de gros échan* tillons, j'ai constaté que la densité pouvait tomber an-dessous de i>4- ^^ fragment le plus compacte que j'aie pu trouver offrait, avec un volume total de i3o centimètres cubes, une densité moyenne de 3,8a. La densité moyenne des pains peut être évaluée à 21,40.
Celte étude des pesanteurs spécifiques explique bien la disposition qu'afièct^nl les trois éléments
220 S 5. m* OPBBATlOff.
de la scorie dans la coupe verticale de chaque paio : la zone des fragments de quartz formerait la partie supérieure de chaque paio , et les greDailles de matte se rassembleraient à la surface inférieure , si ces deux surfaces opposées ne se trouvaient d'à* bord figées par l'influence de l'air et du sable avant que les mouvements intérieurs aient pu s'opérer complètement.
Le tableau II, inséré k la fin du ^ i3, résume succinctement les autres réactions métallurgiques relatives à cette deuxième opération de la méthode galloise : je crois inutile d'en traiter ici d'une manière plus spéciale.
^5. — IIP opiRATioir. — Grillage de la matte
bronze.
But
de l'ope- Par suite des opérations précédentes, le cuivre riib?'ieiqwûflt^^ ™'°®^<^ pauvresse trouve concentré dans une te irtJjH* <ioii naatte où ce métal forme à peu près le tiers du
poids total : on se trouve à peu près dans le même cas que si l'on avait à traiter une pyrite cuivreuse entièrement exempte de gangues. Les scories de la fonte riche IV, où l'on passe ultérieurement cette matière» n'étant jamais rejetées, on ne craint pas d'y introduire de l'oxyde cuivreux , et il devient inutile de laisser dans le Ht de fusion une proportion considérable de sulfure de fer. Le traitement de la matte bronze implique donc un grillage préliminaire poussé beaucoup plus loin que celui du minerai. Cependant un grillage complet exigerait un temps considérable ; la fonte IV, qui suit ce grillage, implique d'ailleurs, ainsi qu'on le verra au paragraphe suivant , la conservation d'une certaine quantité de soufre dans le lit de fu-
fiRILUGE DB LA MATTË 9RONZE. 22 ï
sioQ ; par ce double molîf , on arrête toujours Topération avant que la luatte bronze soit entière-ment décomposée. L'analyse des produits permettra de préciser plus loin (pages a33 et 334} les limites dans lesquelles se tient la pratique.
La matte bronze et lair atmosphériq'ue sont '®«|jr''"îf * **! seules matières premières de l'opération : le com- uéref . bustible employé est un mélange de 0^77 d'anthraeite de qualité inférieure et de 0|a3 de houille ; il revient à l'usine aupriz moyen de 4'^"'959 la tonne.
La matte grenaillée est reprise dans les dépôts temporaires u (PL lll^fig. 4) où elle a été placée^ au niveau ou en contre-bas du sol des fours de grillage , et autant que possible au centre de la ligne des fourneaux où elle doit être élaborée. Ce sont les ouvriers mêmes préposés au grillage de la matte qui. sont chargés ae ce travail ; mais comme ils n'y peuvent complètement suffire , on leur adjoint toujours quelques ouvriers qui ne fournissent que des postes de jour« La matte pesée d'abord par un employé spécial est élevée , dans les bàcnes même où on la pèse, à l'aide d'un treuil-grue; arrivée au niveau du chemin de roulage qui dessert les trémies des fours de grillage, la matte est chargée dans des brouettes, transportée au four* qeau et versée dans les trémies : ce service, sauf l'élévation qui se fait ici à bras d'homme, est organisé comme celui des fours où se grille le minerai. La quantité de travail que Ce transport exige est définie approximativement pour les données suivantes :
Matte transportée par semaine. . 253%7 Dislance verticale parcourue. ... 5" Dislance horilont^le 40*
223 $5. m* OPtftàTION.
Les fourneaux employéa pour le srilUige de la roatte oui les mêmes dimensiona el la même dî»pOiHtioD que ceux qui aenreut au grillage de» mènerais* Leur ttiuation dans la fooderie et leuia relaliona avec la place de dépôt u, sont indiquées par les n^* 3 {PL III, fig. 4).
Penonnei et ma- Chaque foumesu est desservi nar deux ouvrière.
à raieiteripéciai. Omcuo d*eux fournit un poste de 24 lièvres, puis
va se reposer pendant que son camarade vient pcendre le poste soivant. Ce travail diffikre du grîU lage du nunerai qui est toujours suspends le dimanche , en oe que les fours restent constamoMol actifs les dimanches et les fèces; cette ciroenstanee tient essentiellement à ce que chaque opération du* rant 36 heures^ ne peut être subordouiéeqneaous ks conditions d'un iiavaU intermittent et de longs chèmages^ au repos dominical. Les attributionade cea ouvriers sont k peu près les mêmes que celles du gril leur de minerais : outre le travail fondamental) ils ont k approvisionner la grille , k tranopoftctr aux haldes les débris de craya, à tran^pov*ter la matte aux trénties; enûn ik ont TobligatieM de venir en aide aux affineors ( $ 1 3 , X^opéralion) pour le chargement et le déchargement des fours, ils n'ont point à trsn^K>rter la matte grillée : le dépôt spécial de celle-ci est le réservoir roénae placé auKiessous du four, dans lequel œtle matière est reçue à la fin de ropâration. Les ouvriers chargés de la sounaettre à la fusion ( IV* et Y* opérations) viennent eux-mêmes la reprendre en cet endroit : seulement, les ouvriers grilleurs sont tenus d'aider ces . derniers au chargement des brouettes, partie la plus pénible de ce trai^il de transport. Les grilleurs de maHe sont payés 4*^ 967
GRILLAGS MU 1I4TTE BRONZE. au'S
p»r po§ie ck a4 heur^, ai gagnent par ooaféc|uem, vu la coniinuiié du travail, 16*^ ,33 par semaine ou par jour a*** ,33.
IkiU9 une fonderie où Ton doîi griller par se* maioe 953S7 de matte^il faut disposer de 1 5 fours de grills^ : et dans oe cas» il faut joindre aux oovriers gnlleurs . 4 ouvriers de 17k 19 ans chargea de les seoonder pour ce oui ooneerne la reprisa, le pesage » 1 élévation et le roulage horizontal de la esatte : ces der^i^s sont payés 10 slnill. par se^ naaine. Il faut entretenir enfin dans un établii nieiH4 surveillants payés chacun ai sbitl. par maioe. Ceux<^i exercent sur le travail dea ouvriers un contrôle assidu , ei assurent ainai le succès et la régularité des opérations suivanlea.
La conduite du feu est ici , comme dans tous les u^f^^^'ySS^ autres fours gallois « la plus essentielle besogne do teratkm d*aiiê travail fondamental; lea d)oses sont exaGlMaent^*''^^ disposées comoie dan» les fours de même forme et de même dimension consacrés au grillage du minerai. Toutes les circonstances de la saziéification du combustible et de Tadraissiou de V air dans le laboratoire sont exacteoReot les mêmes que ceUea c|ui ont été signalées avec détail au ^ 3 : je aie borne en conséquence à y renvoyer le lecteur. Leif seules nuancea essentielles que t'eti puisse signa-* 1er sont : la. température plus élevée donnée au four ver» la fin de l'opération > et la quantité plus considérable de combustible moyennement brûlée par chaque heure de combustion effective. On consomme ici o\o43 par heure, tandis quedana le grillage des minerais on ne brûle dans le même temps que o\q35. Cet excédant de consommation n'a lieu au reste que pendant les a4 dernières
Ji
3a4 S ^* 'U' OPÉRATION.
heures de Topération : dans les t a premières , le feu est conduit plus lentement encore que pendant le grillage des minerais.
Une charge étant élaborée avec les soins qui vont être indiqués « louvrier procède de la manière suivante au déchargement, puis k l'introduction d'une nouvelle charge. Se plaçant successivement devant chaque porte , il attire au moyen du rAble, vers cette porte, la matière grillée étendue sur la portion adjacente de la sole , et la fait tomber par l'ouverture pratiquée dans la sole et dans la voûte inférieure : il referme chaque porte plus ou moins , selon la température de Tair extérieur, afin que le four se refroidisse précisément au degré convenable. 20 minutes environ après le commencement de ce travail , le four est entièrement vidé et prêt k recevoir la nouvelle charge : Touvrier la fait tomber immédiatement en ouvrant le registre inférieur des deux trémies. Cette charge pèse toujours 4\5o; elle offre un volume total de 1***^996 (i); étendue uniformément sur la sole, elle y occupe une épaisseur moyenne de o",a4' L'étendage de lo matte se fait au moyen du râble et dure 16 minutes environ. Dès que ce travail est terminé, l'ouvrier ferme les portes et abandonne pour deux heures la charge )i la seule influence de la flamme et du gaz oxydant.
Vers la fin de l'opération précédente le feu avait été poussé vivement; la grille était disposée de manière à produire une assez haute température : il n'y a donc point convenance, du moins ordinairement , à enlever du craya pendant les
(1) Une expérience directe m'a prouvé que le mètre cube de malte|çrenaîllée pèse 2.320 kilogrammes.
GmiXAOE DE LA MATTE BRONZE. 3a5
13 premières heures du grillage. Ainsi, après 6 heures environ, saufle reflet d'un petit nombre de points lumineux , le dessous de la grille paraitil complètement obscur. Pendant les a4 heures suivantes, on pousse la gazéification avee plus d'activité et à cet effet ou enlève du craya trois fois environ par 1 2 heures.
Il importe<|uedepuis le commencement jusqu'à la fin du grillage , la matte reste sans cesse sou« mise à la température la plus élevée qu'elle puisse supporter, sans que ses éléments s'agglomèrent. Si on n'atteint pas ce terme, la matte n'est pas rillée aussi complètement qu'il convient; si ou e dépasse, la matte se prend» pour ainsi dire» par masses sur lesquelles les gaz oxydants agissent peu : le résultat final est encore un grillagé imparfait. Lorsque le travail est bien conduit, la matière conserve constamment son état pulvérulent; deux heures après la fermeture des portes elle émet déjà d'abondantes vapeurs sulfureuses. Pour empêcher un trop rapide échauflfement du four, et en même temps pour renouveler convenablement les surfaces, il suffit, à partir de ce mo* ment, d'effectuer toutes les deux heures un ràblage ou un déplacement de la matière. Dans un bon travail, le progrès de la température du four doit être gradué de la manière suivante : au moment où on ferme les portes après l'étendagede la charge, toutes les parois du four doivent être sombres, même pendant la nuit, sauf le reflet produit près de la chauffe par le combustible en ignition; les choses restent en cet état pendant 6 heures. A partir de ce moment, la charge et les parois du four contiguës au pont commencent à rougir : la température rouge se propage ensuite
Jepuis If pont jusqu'aux rampanU de sortie ; vers la I a* beure toute la chaire est rtécidément rouge naiflfiant. A la 2^' beure, la charge et les parok aoDt portés au rouge cerise; ils atteignent enfin le rouge très* vif à la fin de l'opération, soit à la 36' heui^e. Le renouvellement des surfaces se fait de deux manières différentes , soit avec u«e étroite spadelle, boit avec un ràble. Le travail à la spadelle consiste à retourner complètement \b enarge; h cet effet, Touvrier introduit vivement la spadelle en la glissant sur la ^M>le de manière à U recouvrir d'une coucbe de minerai ; puis , trans» portant latéralement l'outil à uue distance de ôo centimètres enviroa sur une partie de la sole dégarnie de matte, il y renverse et y retourueen même temps la petite charge qui y est contenue. Pour faire régulièrement ce travail, l'ouvrier laisse entièrement dégarnie une sone de o'^/io a o",5o de largeur, une fois près du pont, la fois suivante près du rampant, puis il transporte de proche en proche toute la charge , en commençant par la partie contiguë à l'espace vide, ^ de manière à remplir d'abord ce vide et à le reporter enlin sur la partie opposée de la sole. Le travail au râble a pour objet de renouveler les surfaces et de diviser les masses qui ont tQujours une certaine tendance à l'agglutination : on y parvient en labourant alternativement la matière en deux sens opposés , en y traçant uue suite de sillons parallèles, et en la soumettant à une série de petits chocs appliqués avec le tranchant du râble. Ces deux manipulations se succèdent alternativement k des intervalles de a heures environ ; on en tait environ 17 sur chaque charge, et chacune d'elles exige environ 1 2 minutes.
GRIMAGE 0B L/t MATTS «RONZE. aa^
Pendanl toute la durée de ^élaboration d^uneTemp* oonucré charge, le service de la chauffe absorbe à peu "p„tlIkîS? "^ près le temps indiqué ci-après :
6 nettoyagesde grillé, à lO'chaipie, oaSO'. 1^00' Enlèyement de 0S159decraya et transport
aux haldes 0 05
Ghargemen i de 1 ',543 de combusUblo en 30 \ 2^ 3ô'
chargesenTÎron, à raison dé Qf par charge. I 00»| Transport de ranlbracile depois ledé^t
provisoire jusqu'à la grtUe 0 à5
En calculant lé temps effectif consacré par l'ouvrier grillcur aux diverses ocdupationsqui lui sont données dans l'atelier, on trouvé que chaque journée de travail est employée ainsi qu'il suit :
Grillage proprement dit : travail actif. . 0,182) i
Idem. garde des fonrt. 0,4WjM0*
Transport des mattes brates el grillées, du corn-
baslîble, etc. 0,240
Chargement des fonrs de raffinage (X* opération). 0,l&6
ToUl 1,000
' Tous les travaux considérés dans leur ensemble absorbent à peu près dix heures, savoir:
TVavail fondamental. Le service de là chai^ et - Télaboralion da minerai exigent poar chaque charge un travail total de 6 h. ao', soit p. 24 h. 4*' 20'
Repriie^ pesage, élévaiion et irampori de la moite. — Les 12 grilleurs présents à chaque porte transportent moyennement par jour 21 V6 sur les 36 t. nécessaires à rapprovistonnement journalier des fours; le reste est transporté par les 4 ouvriers supplémentaires ; ce travail exige environ de chaque ouvrier grilleur. ..... 6 00
Reprise et chargement de la matte grilUe.-^Ce travail , fait de concert avec lés ouvriers fondeors qui élaborent ce produit , absorbe environ. . 0 20
aaS
^ 5. III' OPfiBATION.
Service du cbargemeol et du déchargement à l'ate- h. lier de raffinage (X'opénil ion) , environ. . . 0 âO'
Totai. ...... 10 00
BaiMicf iir« ma- La matle grillée est Tunique produit solide de ^£^én^^o