MÉTHODE ANGLAISE. — FOUR A RÉVERBÈRE

Dans la méthode anglaise, on se sert exclusivement des fourneaux à réverbère. Elle est pratiquée surtout en Angleterre, dans le sud du pays de Galles, à Swansea et à Neath.

On y traite des minerais indigènes venant de la presqu'île de

55 CHAPITBE n. — CUIVRE. MET

Gomouailles, et des minerais étrangers qu'on, tire de Cuba, du Chili et de l'Australie.

On peut diviser ces minerais en cinq classes, d'après leur composition chimique et leur teneur en cuivre :

!• Pyrites cuivreuses, contenant beaucoup de pyrites de fer à gangue quartzeuse, ayant une teneur de 3 à 1 5 pour 100 ;

2** Pyrites cuivreuses contenant beaucoup de pyrites de fer, un peu de cuivre oxydé ou carbonate, à gangue quartzeuse et ayant une teneur de 15 à 20 pour 100 ;

3o Pyrites cuivreuses, contenant peu de pyrites de fer et peu de gangues, et plus de produits oxydés que ceux de la deuxième classe. La teneur est de 12 à 20 pour 100 ;

4° Cuivre oxydulé, mélangé à un peu de cuivre pyriteux et panaché et à gangue quartzeuse; la teneur est comprise entre 25 et 45 pour 100;

5o Minerais oxydés très-riches, exempts de sulfures et de substances nuisibles, â gangue quartzeuse, ayant ime teneur de 60 à 80 pour 100. Les minerais des deux dernières classes proviennent surtout du Chili, et ne contiennent presque que du cuivre carbonate, du cuivre oxydulé et du cuivre natif.

Pour arriver à produire du cuivre noir, on fait subir en général aux minerais cinq opérations :

!• Le grillage des minerais; 2** la fusion pour mat te bronze; 3o le grillage de la matte bronze ; 4° la fonte pour matte blanche; 5* le rôtissage pour cuivre noir ; 6® le raffinage.

1° CrHllage des minerais. — Les minerais où le cuivre existe à Vètat de pyrites, et dont la teneur est inférieure à 10 pour 100 sont toujours grillés. On en grille encore qui auraient pu être passés toecteraent au lit de fusion, en raison de leur teneur en cuivre, mais dont on doit éloigner les matières nuisibles qui s'y présentent, telles que Tarsenic et Tantimoine. On se sert pour griller les minerais d'un four (fig. 407) à réverbère, dont la voûte s'abaisse de plus en plus ens'éloignant du foyer. Ce four est construit en briques réfractaires et muni d'armatures en fer. Il y a quatre portes c pour le travail, quatre ouvertures d pratiquées dans la sole pour décharger le four et que l'on bouche pendant le travail. Le minerai tombe dans la cavité voûtée A, d'où on le tire pour le soumettre à la fonte pour mattes. Près de la porte du foyer E, un canal oo a été ménagé pour donner accès à l'air atmosphérique. La sole est en briques de champ. La chauffe E ne porte que quelques barreaux très-écartés. Cette disposition particulière est

MliTAUX USUELS.

occasionnée par la nature du combustible que Ton emploie, et qui est un mélange d'anthracite et de chaibon gras. L'anthracite

Fig. 407 et 408. — Coupe et plan du four de grillage, méthode anglaise.

seule ne brûlerait pas, parce que, au feu, elle se briserait en petits morceaux et passerait à travers la grille. Le charbon gras sert à agglomérer la masse et à la maintenir, une fois allumée. L'anthracite donne en brûlant ime scorie vitreuse avec laquelle les chaufTeurs préparent un lit sur lequel repose le feu. Ce lit est percé de place en place pour donner accès à l'air ; à mesure que les scories se forment dans le foyer, on fait tomber les parties inférieures du lit, qui sont remplacées successivement pendant le travail. On obtient de cette façon la flamme longue dont on a besoin dans les fours à réverbère. L'air, en passant à travers la masse incandescente placée sur la grille, se transforme d'abord en gaz acide carbonique etazole,puis en azote et oxyde de carbone. Cet oxyde de carbone suit la voûte très-surbajssée et se trouve en contact, dans la partie inférieure de la couche qu'il forme, avec une couche atmosphérique venue de l'ouverture oo et des portes de travail, de sorte que toute la couche brûle et fournit partout dans le four la flamme voulue. Les deux agents dont on a besoin pour le grillage, Tair atmosphérique et la haute température,

sont donc là parfaitement disposés, et on peut les faire agir à volonté.

On charge le four par deux trémies BB placées au-dessus de deux ouvertures pratiquées dans le milieu de la voûte du fourneau, et les opérations se succèdent sans interruption. On étend immédiatement le minerai sur la sole , et on conduit le feu de manière que le minerai ne se fritte pas, c'est-à-dire qu'il ne fonde pas, et ne s'agglomère pas, sans qupi il ne grillerait qu'à la surface. Toutes les deux heures, on renouvelle les surfaces en remuant le minerai, et au bout de douze heures, l'opération est terminée. On a grillé 3,500 kilogrammes de minerai. On enlève les portes et les bouchons en fonte qui ferment les ouvertures dd^ et on fait passer par ces ouvertures tout le minerai dans la voûte A, au moyen d'un râble. Sitôt le four vide , on le remplit à nouveau , et l'opération recommence. Le minerai grillé est porté à la fonte pour matte bronze.

2* Fonte pour matte bronze. — Dans cette opération , on se pro- I)08e de séparer le cuivre des gangues qui l'accompagnent, et on forme le lit de fusion de manière à former trois produits. En premier lieu, des scories qui absorbent le fer oxydé par le grillage, ainsi que les produits que contiennent les. gangues ; puis une matte riche environ à 33 pour 100 de cuivre, qui contient tout le cuivre du minerai et du sulfure de fer qui n'a pu être décomposé, et enfin des gaz qui sont principalement formés d'acide sulfureux.

On ajoute à cette fonte des scories riches des opérations qui suivent celle-ci, et que nous décrirons plus tard, et des minerais crus qui, par leur composition, se trouvent dans un état analogue à ceux qui ont été grillés, par exemple ceux de la troisième classe. On a donné le nom de matte bronze à la matte obtenue dans cette opération, à cause de sa couleur.

Le fait de la réduction dans le cas qui se présente ici se fait non plus par le charbon, comme dans la méthode continentale, mais par le soufre. Â une haute température; les sulfures réagissent sur les oxydes, et réciproquement; le cuivre se porte de préférence dans les mattes, le fer s'oxyde et passe dans les scories. Il y a de plus réaction entre le soufre des sulfures et l'oxygène des oxydes, et il se forme de l'adde sulfureux. Le four dont on se sert (fig. 409), se charge comme le four de grillage. Il aune forme elliptique et la sole J est formée par des scories réfractaires et en T; elle est disposée en creux. C'est là que doit se récolter la matte. Une seule porte

mi5taux usukls

P, placée en face du pont de chauffe P', sert au travail, et près de la cheminée D, sont des moules de sable 0 où se récolte la scorie; R est une rigole en fonte garnie d'argile pour faire couler la matte dans le bassin B, rempli d eau et servant pour deux fours. Au bout

Mf^l M,V «"M

Fig. 409 et 410. — Four à fondre pour mattes, méthode anglaise.

de la rigole R, un trou est pratiqué dans la maçonnerie du four, au point le plus bas de la sole, et ce trou est bouché avec un tampon d'argile pendant le travail. La température est poussée beaucoup plus loin que dans les fours de grillage; on emploie le même combustible et le même mode de combustion que dans cette première opération. Sitôt une coulée faite, on charge le four par la trémie A , on étend les matières formant le lit de fusion , et on chauffe ; bientôt la matière fond , et pour faciliter les réactions on brasse de temps à autre. Cette opération dure d'ordinaire quatre heures, au bout desquelles on enlève les scories en les tirant avec un râble par la porte P; les scories entraînent toujours de la matte, aussi les fait-on couler dans des moules en sable 00, communiquant entre eux; il se forme là tout d'abord une espèce de

Digitieed by

59 CHAPITRE n.— -curvRE. MET

triage, car la matte, plus lourde que la scorie, se dépose préférablement dans le premier trou pratiqué dans le sable. Du reste ces scories sont cassées, triées et repassées dans une opération suivante. Quand les scories sont enlevées , on perce un trou dans le bouchon d'argile placé en face la rigole R, et la matte s'écoule dans le bassin B, en se grenaillant. On traite à la fois 1 ,000 kilogr. du lit de fusion.

^ Grillage de la matte bronze^ et fonte de la matte bronze grillée. — Le grillage que Ton pousse très-loin dure trente-six heures. On grille à la fois 4,500 kilogr. de matte. Comme le soufre a été presque complètement éliminé, une partie du cuivre , quand on refond cette matte bronze grillée, passe dans les scories; mais cela n'a pas d'inconvénients, au point de vue de la perte du cuivre , parce que l'on repasse les scories dans la fonte pour matte bronze, et que 14 le cuivre est absorbé par la matte. Le four de grillage est exactement le même que celui dont on se sert pour les minerais. Le four de fusion ne diffère du four de fusion pour mattes bronze que par la sole qui, dans ce cas, est plate et légèrement inchnée vers la porte de travail. On mélange de la matte bronze grillée avec des minerais de la quatrième classe , qui ne contiennent que très-peu de soufre et avec des battituresde cuivre provenant des laminoirs. On charge à la fois 1 ,600 kilogrammes du lit de fosion. L'opération dure six heures; on brasse de temps à autre pour faciliter la réaction; il se dégage de l'acide sulfureux. A la fin de l'opération, on pousse le feu pour que les matières se séparent bien, et on ouvre au-dessous de la porte de travail un trou qui vient au niveau le plus bas de la sole. La matte coule d'abord dans un moule fait en sable ; on ne fait qu'un saumon; puis viennent les scories qui sont très-fluides et que l'on partage en deux portions : la première, que Ton fond avec des minerais de la troisième classe; la seconde, que l'on fond avec les produits qui donnent la matte bronze. La matte obtenue dans cette opération est dite matte blanche. Elle renferme de 70 à 75 pour 100 de cuivre. Elle contient un peu de sulfure de fer. Sa composition se rapproche beaucoup de la composition du sulfure de cuivre, C«S.

5o Rôtissage pour cuivre noir. — Le rôtissage pour cuivre noir consiste à exposer la matte blanche à une température voisine de la fusion, et pendant quelque temps au contact de Tair atmosphérique. On charge jusqu'à 3,000 kilogrammes de saumons de niatte blanche et de minerais oxydés de la cinquième classe, dans

un four semblable à celui où ou fond pour matle blanche. On chauffe, la matle fond d'abord goutte à goutte; en présence d'une certaine quantité d'air, il se forme de Toxyde de cuivre en excès, bientôt les saumons ont disparu et forment une masse pâteuse qui commence à bouillonner. Il se dégage de Tacide sulfureux par la réaction des oxydes sur les sulfures ; on laisse la température d'abord s'abaisser rm peu, et quand il n'y a plus de dégagement d'acide sulfureux, on donne un coup de feu pour bien liquéfier les matières. L'opération dure vingt-quatre heures. Au bout de ce temps, on enlève avec un râble les scories très-riches en cuivre (20 pour 100), et que Ton repasse à la fonte pourmattes blanches. On coule le cuivre en saumons dans des moules en sable. Ce cuivre noir est plus pur que celui obtenu par la méthode continentale ; mais il a besoin cependant d'être raffiné.

Ra/j^nage du cuivre dans la méthode anglaise. — On raffine à la fois 10,000 kilogrammes de cuivre. Les réactifs employés sont l'air atmosphérique, le sable adhérent aux pains de cuivre, et les parois du four. Ce four diffère peu des fours à fondre les mattes, il est seulement un peu plus grand, et la chauffe proportionnellement plus vaste. Pendant dix-huit heures, on n'a qu'à chauffer : le cuivre fond peu à peu et s'oxyde en partie; l'oxyde réagit sur le cuivre fondu, soit directement, soit en se combinant d'abord à la silice. Il se forme une scorie dans laquelle passent les oxydes des métaux étrangers contenus encore dans le cuivre.

Au bout de vingt-deux heures, les réactions se sont opérées; on procède alors à ce que Ton appelle le départ. On ouvre la porte de travail, on enlève les scories, et comme le cuivre contient de l'oxydule de cuivre, on jette quelques pelletées de menu charbon de bois ; le charbon réagit sur l'oxyde du cuivre et le réduit. En même temps, on introduit dans le cuivre une perche de bois vert, qui y produit un bouillonnement favorable à renouveler les surfaces en contact avec le charbon et l'oxyde de carbone. Si on allait trop loin et si du charbon se combinait au cuivre, on pourrait revenir sur ses pas en oxydant le cuivre au moyen de Toxygène de l'air. Le point où le cuivre est pur est très-difficile à saisir ; il faut une grande habitude ; le chef fondeur juge de ce point par l'examen d'essais pris dans le four, à chaque instant, au moyen d'une petite lingotière.

Il examine la cassure, la malléabiUté, la couleur du cuivre, et quand il juge que l'opération est terminée, on coule dans des poches de fonte garnies d'argile, et de là dans des lingotières,

OÙ on superx)08e le contenu des poches; chaque poche forme un lingot qui se détache du précédent. Les lingots sont coulés plus ou moins épais, selon remploi qu'on veut en faire.