TRAITEMENT DE LA GALÈNE AU FOUR A RÉVERBÈRE
Traitement par le fer. — Le four à réverbère employé (fig. 4 1 0 et 411) a des dimensions assez petites, parce qu'on doit y produire une température élevée. F est le foyer où Ton brûle de la houille ou du bois, p est le pont de chauffe. La sole S est inclinée vers la porte de travail P, placée à l'extrémité du four; elle forme en
cet endroit un bassin B, qui reçoit à la fin de Topératioii les matières fondues. La fumée sort du four par les rampants RR. Un bassin extérieur en fonte B est disposé dans l'embrasure de la porte de travail.
La galène, mêlée à 35 pour 1 00 de ferraille ou de fonte, est chargée sur la sole par luie porte latérale située près du pont de chauffe.
On élève rapidement la température pour obtenir la fusion pâteues des matières; on brasse pour bien répartir le fer dans la masse. La réaction que nous avons indiquée se produit : du plomb et du sulfure de fer prennent naissance. Au bout d*un certain temps, le fer a disparu, les produits de Topera tion bien fondus sont réunis dans le bassin du four. Ces produits sont du plomb métallique, une matte plambeuse, mélange de sulfures de plomb et de fer et ime scorie.
On fait écouler le plomb dans le bassin extérieur par le trou de coulée ; la matte et la scorie sortent ensuite et se répandent sur le sol, on les enlève lorsqu'elles sont solidifiées.
Le plomb que Ton a obtenu n*est pas pur, on le maintient fondu en entretenant un peu de feu sous la chaudière F, et on le purifie en y plongeant du bois vert; le dégagement de gaz produit amène les matières étrangères à la surface ; on les enlève, puis on coule le plomb en lingots.
La principale partie du plomb produit, dans le procédé de traitement que nous venons de décrire, provient de l'action du fer ajouté et de celui des outils sur le sulfure de plomb, mais il y en a aussi une certaine quantité produite par réactions.
Fig. 411 et 41i. — Traitement de la galène par le fer au four à réverbère.
65 CHAPIÏKB 111. — PLOMB. MET
La proportion de fer consommée est de 35 à 40 pour 100 du poids du minerai traité; aussi le procédé est-il fort coûteux. Les minerais qui contiennent 85 pour 100 de plomb en produisent seulement 70 à 72 pour JOO. La matte et la scorie sont jetées. Toutes ces causes rendent la méthode inférieure au traitement au four à manche; aussi n'est-elle applicable que dans un cas tout à fait particulier : lorsque Ton a peu de minerai à traiter, que ce minerai est riche et à gangue quartzeuse; dans ce cas, la simplicité des constructions et des opérations fait passer sur les inconvénients que nous avons signalés.
On peut encore, au lieu de charger le fer dans le four, en même temps que le minerai, ne l'ajouter qu'après coup. Ainsi, on fait subir à la matière un grillage, et on produit déjà une certaine quantité de plomb par réactions; on ajoute ensuite le fer qui précipite le plomb contenu dans le sulfate et le silicate formés et, dans le sulfure non décomposé. La proportion de fer ajoutée est alors beaucoup moindre que dans le premier cas; elle est do 10 pour 100 du poids du minerai, mais on brûle beaucoup plus de combustible et on perd plus de plomb par volatilisation.
Traitement par la viétiwde de réactions, — Ce procédé de traitement est extrêmement important; il est en usage dans un grand nombre d'usines.
Les fours employés sont de dimensions e t de formes très-variées ; les détails de l'opération diffèrent souvent beaucoup d'une usine à l'autre, mais la marche générale est toujours la même.
La première partie de l'opération est le grillage ; le minerai est chai'gé sur la sole, on porte rapidement la température au rouge sombre, on remue constamment les matières pour que l'oxydation soit bien uniforme; il se produit de l'oxyde et du sulfate de plomb; lorsque la proportion de ces matières est suffisante, on élève la température au rouge cerise et l'on brasse énergiquemenl la masse : le sulfure de plomb non altéré réagit sur l'oxyde et le sulfate, il y a production de plomb métallique. Quand le plomb cesse de couler, on procède à un nouveau grillage en faisant baisser la température, puis on donne un deuxième coup de feu qui fait encore couler du plomb. On renouvelle ainsi ces opérations tant que Ton peut obtenir du métal.
A la limite, les matières qui restent sur la sole commencent à fondre sous l'influence de la température qui est très-élevée ; ces matières contiennent de l'oxyde de plomb, du sull'ale, du silicate formé avec de la silice prise à la sole et du sulfure ; il y a là les
m. — DICT. D£ CUIMIB INDUSTRIELLE. 5
éléments nécessaires à la production du plomb, et cependant cette production cesse : cela tient soit à ce qu'il y a combinaison de Toxyde de plomb avec le sulfure, Toxysulfure formé étant indécomposable par la chaleur seule, soit à ce que la fusion complète des matières, au lieu de favoriser le contact, Tempéche d'être aussi intime qu'auparavant, cela en ce sens que les matières tendent à se séparer, et que le brassage a bien moins d'action que dans la première période du travail.
Il est encore possible de retirer unç certaine quantité de plomb du mélange de matières que Ton nomme oxysulfures, en pratiquant le ressuage. Cette opération se fait en ajoutant de la chaux ou du charbon aux matières fondues : on brasse fortement et on donne un coup de feu; du plomb s'écoule, il i^este sur la solo des crasses que Ton retire du four.
Le charbon et la chaux agissent mécaniquement en rendant les matières moins fluides, par suite en permettant de mieux les brasser et de favoriser le contact des produits oxydés et du sulfure ; mais outre l'action mécanique, il y a aussi une action chimique particulière. Dans le cas de l'emploi du charbon, le plomb est produit par l'action réductrice de ce corps sur les produits oxydés. Les crasses de l'opération renferment \me assez grande proportion de sulfure. Quand on emploie la chaux, l'action a heu principalement sur le sulfure; sous l'influence des flammes oxydantes, il se forme du sulfate de chaux, et du plomb est mis en liberté. Les crasses sont formées principalement de produits oxydés.
Lorsqu'on traite des minerais argentifères, on doit employer de préférence le ressuage par la chaux; car, dans ce cas, les crasses, renfermant très-peu de sulfure de plomb, renferment aussi très- * peu d'argent.
Les crasses du traitement au four à réverbère doivent être repassées au four à manche^ quoique leur teneur en plomb soit généralement assez faible. On pourrait toutefois se dispenser de cette opération si le minerai n'était pas argentifère.
Le plomb obtenu pendant les diverses périodes de l'opération s'est rendu, au fur et à mesure de sa production, dans un bassin de réception extérieur au four; ou bien il s'est rassemblé dans un bassin intérieur; on le fait passer dans le bassin extérieur, lorsque l'opération est terminée. Ce plomb est purifié par un bouillonnement produit en y plongeant du bois vert, les matières étrangères viennent à la surface; on écume le bain, puis on coule le plomb en lingots.
Si le minerai n'est pas argentifère, le plomb obtenu peut être vendu immédiatement; dans le cas contraire, la presque totalité de l'argent s'est concentrée dans le plomb, qui reçoit alors le nom de phmh (Pc&uvre ; on en extrait l'argent par des opérations que nous décrirons plus tard : la coupellation immédiate ou précédée du pattinsonage.
Dans le traitement des minerais au réverbère, il y a toujours perte notable de plomb et d'argent par volatilisation de ces deux métaux, et par entraînement des matières fines au commencement de l'opération. Quoique la perte soit ici beaucoup moins forte que dans le traitement au four à cuve, il y a encore intérêt à la diminuer en employant des appareils de condensation. Les matières que l'on recueille dans ces appareils portent le nom de fumées; elles^sont composées d'oxyde, de carbonate et de sulfate de plomb.
Les minerais que l'on peut traiter par la méthode de réactions au réverbère doivent être riches et ne contenir que peu ou point de silice et de silicates; en effet, ces matières, à la proportion de 5 pour 100, rendent l'opération très-difficile, et, à la proportion de 10 pour 100, l'empêchent d'une manière complète.
TRAriEHENT DE LA GALÈNE AU FOUR A CUVE.
On emploie les fours à cuve pour le traitement des minerais, lorsqu'ils ne sont pas trés-riches ou que leur gangue est quartzeuze. La méthode de traitement par le fer est de beaucoup moins répandue que la seconde méthode.
Traitement par le fer, — Les fours que l'on emploie (fig. 413), sont des demi'hauts fourneaux de 5 à6 mètres d'élévation; leur section est un rectangle. La partie inférieure de ces fours est formée par un bassin intérieur B, avec avant-creuset. A est ime masse de brasque dans laquelle sont ménagés le bassin intérieur et Tavant-creuset. 0 est l'ouverture de chargement au niveau du gueulard G; CK est l'ouverture de départ de la fumée. L'air est lancé dans le four par une tuyère placée dans l'ouverture T. Lorsqu'une opération commence, un ouvrier forme avec les scories le nez de la tuyère : c'est un canal qui amène l'air dans le combustible chargé contre la face antérieure du four ou poitrine.
Pour des minerais contenant de 65 à 70 pour 100 de plomb, on ajoute, pour former les lits de fusion, 12 à 14 pour 100 de fonte et 15 pour 100 de scories de forge. Ces matières sont chargées contre la face de la tuyère ou warme; le combustible l'est, comme on l'a déjà dit, contre la poitrine.
MET
Les matières descendent dans le four en s'échauffant progressivement. Si le minerai contient du carbonate de plomb, ce dernier se réduit dans la partie supérieure du four ; le plomb produit, ayant à descendre de très-haut dans le creuset, est soumis sur ce parcours à Taction d'un courant de gaz trèschauds, il y en a une trèsgrande partie de volatilisée. Il y a aussi perte de plomb par entraînementdes matières fines des lits de fusion par le courant gazeux. Ces faits sont généraux pour les différents procédés de traitement au four à cuve ; les pertes sont beaucoup plus grandes que dans le traitement au four à réverbère ; aussi rétablissement d'appareils de condensation pour les fumées est-il bien plus indispensable encore que dans ce dernier cas.
Fiff. 413. — Four à cuve pour la réduction de la galène par le fer.
C'est seulement à ime petite distance de la tuyère que le sulfure de plomb entre en fusion et que Faction de la fonte se produit; du plomb métallique et du sulfure de fer prennent naissance. Le sulfure de fer formé s'imit avec une partie du sulfure de plomb non décomposé, et produit ainsi la matte.
Les scories très-ferrugineuses ajoutées dans les lits de fusion, servent de fondant aux gangues terreuses ; en même temps, une partie de leur oxyde de fer est déplacé et réduit : il donne du fer métallique qui produit une nouvelle quantité de plomb.
Les matières fondues tombent dans le creuset, elles s'y séparent par ordre de densité. Les scories s'écoulent d'une manière continue, par-dessous la poitrine, sur le sol de l'usine. Lorsque le creuset contient une quantité suffisante de métal, on le fait couler dans un bassin extérieur, en débouchant im canal de communication qui est ménagé dans la brasque; on enlève la scorie qui est à la partie supérieure du bain, puis la matte par plaques successives, à mesure qu'elle se solidifie ; le plomb est ensuite coulé dans des lingotières.
On peut substituer, souvent avec économie, les minerais de fer à la fonte; ces minerais, réduits dans la partie supérieure du four, donnent du fer métallique qui agit avec plus d'énergie encore que la fonte, en raison de sa division.
Les mattes qui proviennent de l'opération contiennent une quantité de plomb importante ; on leur fait subir un traitement particulier. Elles sont grillées en tas sur un lit de combustible ; le grillage dure cinq à six semaines. Les mattes grillées sont associées aux différents résidus des opérations, puis on les fond dans des fours à cuve très-élevés; on doit obtenir autant que possible tout le plomb à Tétat métallique, et éviter la formation d'une nouvelle matte.
Le traitement que nous venons de décrire est applicable aux minerais à gangue quartzeuse, riches en plomb et pauvres en argent. — Cette méthode n'est jamais économique, on ne peut remployer sans trop de frais que dans les localités où la fonte est à bas prix.
Traitement par luméthode de réactions, — Ce traitement, beaucoup plus employé que le précédent, est appliqué à des minerais de toute espèce, argentifères ou non, et souvent assez pauvres en plomb; il se compose de deux opérations : le grillage et la fonte des nouerais grillés.
Les minerais sont grillés en tas, entre murs ou dans des fours à réverbère.
Le grillage en tas sur un lit de combustible ou le grillage entre murs, le combustible étant divisé en plusieurs lits, ne sont pas applicables à tous les genres de minerais, et de plus, les produits obtenus ne sont pas de composition régulière. Le seul avantage de ces procédés de grillage est l'économie.
Le grillage dans les fours à réverbère est bien préférable , il est applicable aux minerais de toute nature. Les réverbères employés sont à une ou à deux soles, le résultat final obtenu est toujours le même. (Voir le four de grillage de Vialas.) Dans la première partie de l'opération, on n'élève la température qu'au rouge sombre, l'air qui pénètre dans le four est très-oxydant; il se forme de Toxyde et du sulfate de plomb. Lorsque l'oxydation produite est suffisante, on porte rapidement la température au rouge vif pour produire la décomposition du suKate par la silice, et pour agglomérer les matières. Le minerai grillé et aggloméré est retiré du four ; lorsqu'il est refroidi , il est cassé et porté aux fours à cuve.
Les fours que Ton emploie sont de dimensions très- variées; les uns, les hauts fourneaux, ont jusqu'à 7 mètres d'élévation; d'autres, les fours écossais, n'ont que 1 mètre de hauteur.
Les lits de fusion sont formés du minerai grillé et aggloméré, des divers résidus des opérations (fumées, litharges impures, abstrichs et abzugs de coupellation, débris de fours, scories riches) et de fondants pour les gangues terreuses; on ajoute souvent de la fonte, des minerais de fer ou des scories de forge : ces matières aident à la précipitation du plomb.
Le chargement se fait comme dans le traitement précédent ; la fonte n'a rien' de particulier.
Le plomb est produit par différentes actions que nous connaissons déjà en partie : action des gaz sur les produits oxydés pulvérulents, dans la partie supérieure du four; dans la partie inférieure, action,* les unes sur les autres, des matières contenues dans le minerai grillé ; action, sur ces mêmes matières, du fer ajouté ou produit et du charbon. La majeure partie du plomb obtenu résulte de la réduction du silicate par le fer et le charbon. Les produits de l'opération sont du plomb, de la matte en petite quantité et des scories.
La matte est ajoutée aux minerais pour subir le grillage, les scories repassent dans les lits de fusion, si elles contiennent plus de 2 pour 100 de plomb.
On peut, dans ce mode de traitement, supprimer l'emploi des matières ferrugineuses; le grillage dans ce cas doit être poussé assez loin pour que la totalité du minerai soit oxydée, la réduction du minerai est alors produite par du charbon que l'on mêle intimement aux lits de fusion.
Nous avons vu que dans les deux méthodes de traitement au four à manche, on a l'habitude d'ajouter les produits oxydés pulvérulents : fumées, litharges impures, dans la fonte des minerais grillés ou dans celle des résidus. Ce fait augmente d'une manière considérable la perte de plomb par volatilisation ; on réduirait cette perte en fondant séparément les matières indiquées, dans im four à réverbère ou dans un four à cuve très-bas, après leur avoir ajouté 10 à 12 pour 100 de charbon; que Ton prenne ou non cette précaution, il est indispensable d'établir de vastes appareils de condensation pour les fumées, car sans cela, la perte en plomb serait très-importante ; nous dirons, à ce propos, que les appareils de condensation qui surmontent généralement les fours à cuve en Allemagne sont tout à fait insuffisants.
MET
Nous avons décrit les procédés généraux de traitement des minerais de plomb, nous allons donner maintenant quelques exemples des principaux de ces procédés.
MÉTHODE CARINTHIENNE.
Le traitement adopté en Carinthie est le traitement au réverbère par réactions.
La disposition dufour est indiquée par les fig. 414, 415 et416. La sole S est inclinée régulièrement vers la porte de travail P,
suivant un angle de 10 degrés; elle a environ 3"50 de longueur et 1"50 de largeur. La voûte a la même inclinaison que la sole. Le foyer est latéral ; il est formé par des arceaux en maçonnerie.
Les gaz sortent du four par la porte de travail; ils se rendent dans la chenÙDée C par le rampant R. La sole présente une section courbe;
elle est formée par une couche d'argile damée, surmontée d'une autre couche de crasses de l'opération.. Un bassin de réception en brasque B est ménagé dans l'embrasure de la porte de travail.
Le minerai que Ton traite est de la galène contenant de 65 à 75 pour 100 de plomb ; il ne renferme pas assez d'argent pour qu'on puisse coupeller avec avantage le plomb obtenu.
Le combustible que Ton emploie est du bois résineux en bûches de la longueur du foyer.
L'opération est conduite de la manière suivante : on a
Fig. 414, 415 et 416.— Traitement de la galène par la méthode carinthienne.
remis la sole en état après Topération qui vient de se terminer, au moyen d'un battage avec de longs ringards. On charge, sur la partie supérieure de la sole, 200 kilogr. de minerai à l'état de
schlich. Le four étant encore à une température supérieure au rouge sombre, la galène s'échauffe rapidement; le grillage dure trois ou quatre heures; pendant ce temps, Touvrier remue plusieurs fois les matières avec un râble pour rendre l'oxydation régulière. Le grillage ayant atteint le point voulu, on donne un coup de feu, on brasse fortement, le plomb se produit et s'écoule dans le bassin extérieur. Lorsque le plomb cesse de couler, on procède à un nouveau grillage, puis à une nouvelle période de réactions, et ains^ de suite jusqu'à ce que les matières commencent à s'agglomérer; ces matières sont les crasses riches; on les retire du four et on les met de côté pour les traiter avec les crasses de l'opération suivante.
L'opération a duré sept heures; aussitôt qu'elle est terminée, on en fait une seconde, le plomb produit se réunit à celui qu'on a déjà obtenu, le poids total est d'environ 120 kilogrammes. Les crasses riches de la première opération sont mélangées à celles de la deuxième qu'on a laissées sur la sole ; on donne un coup de feu qui fait couler une certaine quantité de plomb, puis on procède au ressuage.
Les matières qui restent sur la sole sont composées principalement de produits oxydés; on leur ajoute de la braise incandescente, puis on élève la température et on brasse continuellement; le plomb se produit; lorsqu'il cesse de couler, l'opération est terminée. Les dernières crasses sont jetées, si elles ne contiennent pas de grenailles.
Les deux opérations et le ressuage durent en tout vingt-trois heures.
Le plomb recueilli est coulé en plaques sur le sol, puis purifié par une fonte nouvelle dans le four; il laisse sur la sole les corps étrangers qui le salissaient; on le coule ensuite en lingots.
Le poids de métal obtenu est de 240 kilogrammes en moyenne, ou 60 pour 100 du poids du minerai.
La consommation de combustible pour une tonne de minerai traité est de 1 t. 60. L'usure des outils, dans le même cas, s'élève à 2 kilogrammes ou 2 kilogrammes et demi; il y a donc une certaine quantité de plomb produite par précipitation.
Le procédé carinthien est très-simple; mais il n'est pas économique ; il est bien inférieur sous ce rapport au procédé anglais dont la description suit.
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