F EN

FER

est reçue dans la cavità de l'os iliaque , et c'est ce qui constitue l'arliculation de la hanche (coxo-fémoi-ale); entre la tête et les trochanters, on remarque une partie étroite nommée col ; c'est dansée point que le fémur se fracture le plus souvent chez les vieillards. L'extrémité inférieure du fémur offre deux éminences appelées l'oiubjles (du grec comiylos, renflement), et qui représentent par leur réunion une sorte de poulie, laquelle s'articule avec la rotule et le tibia pour former le genou.

FENAISON (Agriculture), du latin fœnmn, foin. — Opération agricole qui consiste à couper et faire sécher les foins sur les prairies; cette opération se nomme aussi le fanage: mais le mot de fenaison est seul employé pour désigner l'époque de l'année où se pratique le fanage (voyez Foin, Prairies).

FENÈTR1-; (Anatomie\ par analogie avec l'ouverture d'une l'enëlre. — Ce nom est appliqué à deux trous percés dans la paroi osseuse qui sépare la cavité du tympan de celle du vestibule de l'oreille interne : ce sont la fenêtre ovale et la fenêtre ronde (voyez Oreille). La première, ou vestibule du Tympan, fait communiquer ensemb'e ces deux parties; la seconde, ou Vnuvertiire rochléenne du Ttjmpan, fait communiquer la rampe interne du limaçon avec le tympan .

FENÊTRE (Chirurgie). — Se dit des emplâtres et des compresses où l'on a percé régulièrement des trous pour laisser écouler lus liquides provenant des parties malades où l'on emploie les emplâtres ou compresses.

FEML (Agriculture), du latin fœman, foin. — On nomme ainsi le bâtiment où l'on resserre et conserve le foin, dans une grande partie de la France et surtout dans le nord (voyez Foin, Gremer).

FENNEC (Zoologie), Cnnis Zerda, Gm. — Espèce de Mammifères, de l'ordre des Carnassieis, famille des Digitigrades, tribu des Chiens, genre Renard, propres à l'intérieur de l'Afrique. Il a les oreilles très-grandes; sa taille est petite et son poil laineux, même sous les doigts, fauve dessus et blanc dessous. Il se creuse des terriers dans les sables de la Nubie. Son corps a 0'",Î5; sa queue, 0",30, et ses oreilles, li'°,03.

FENOUIL (Botanique), Fœniculuvi, .Adaiis. ; du latin fœnum, foin, par allusion à son odeur qui rappelle celle du foin. — Genre de plantes Dicotylédones dinlypétales périrjynes, de la famille des Omlie/h'féres, tribu des Séséliiiées. Il faisait autrefois partie du genre Aneihum, Lin. Ses caractères sont -. pétales roulés; fruit presque cylindrique; carpelles à 5 cotes saillantes; face commissurale à 2 bandelettes. Les espèces de ce genre, dont le nombre est très-restreint, sont des herbes à feuilles découpées en segments filiformes et nombreux. Leurs fleurs sont jaunes. Le F. commun {F. vu/gare, Gœrtn.; Anetlivm fœniadum. Lin.), s'élève souvent à 2 mètres. Ses tiges sont striées et ses ombelles, sans involucre, ont de 12 à 20 rayons. Cette plante est d'origine exotique, mais elle s'est naturalisée dans nos départements méridionaux. Elle croit principalement dans les lieux secs et pierreux. Son odeur est aromatique et sa saveur est douce et agréable. Dans certains endroits le fenouil joue un rôle très-important comme condiment. On en ;iss:iisonne les légumes et le poisson. Ses graines renferment une huile jaune.

Elles passent pour carininativcs et stomachiques et font partie des 4 semences chaudes majeures, npéritives ou diuritiijucs. On entployait autrefois le fenouil contre les rhumatismes. En It.alio, on fait une grande consommation d'une autre espèce de Fenvuil, le /•", du/ce, C. Eauh. (Aneihum Julce, de Cand.), appelé aussi F. d'Italie Ses tiges, que l'on fait grossir par divers procédés de culture, se mangent crues, à la manière des artichauts à la poivrade, mais plus ordinairement en assaisonnement. D:ins les États romains, à Naplos, on en fait surtout un usage très-fréquent, et, pendant six mois de l'année, le fenouil est servi presque tons les jours sur les tables. On en garnit la volaille, la viande rôtie, les r.agoùls, ou bien il est cuit â la sauco blanche ou au jus. Il entre aussi dans la pirp.iraiion du macaroni. Avant de l'employer dans ccbdill'crcnls mets, ou le

Fig. ion.- Fel

fait cuire préalablement dans l'eau, avec un assaisonnement composé qui ajoute à sa saveur aromatique. G— s.

FENOLiILLEr (Horticulture). — Variété de Pommes assez peu recherchée aujourd'hui et nommée anis ou F. gris parce qu'elle a un parfum qui rappelle l'odeur du fenouil ou de l'anis. C'est un fruit gris, roussàtre, sans couleur vive à sa surface, de grosseur médiocre et un peu allongé; chair fine, jus fort sucré. Bonne en décembre, elle peut se garder jusqu'en février et mars ; elle se fane aisément. Le F. rouge court-pendu est plus relevé que l'anis. Le F. jaune est le Drap-d'or.

FENU-GREC (Botanique), du latin /'œnîim grœcum,{oin grec; allusion â sa ressemblance avec la luzerne. — Espèce de plantes du genre Trigonclte (voyez ce mot), de la famille des Papi/lunacées. C'est le Triyonella fœnumgrœcuni. Lin. Le fenu-grec est une plante annuelle, élevée environ de 0'",30. Ses folioles sont obovales, dentées et ses stipules en forme de fer de faux. Ses fleurs sont blanches, et sa gousse, de même forme à peu près que ses stipules, est deux fois plus longue que le bec qui la termine. Cette plante est indigène. Les anciens la cultivaient pour servir d'.aliment aux bœufs et même aux hommes. Aujourd'hui encore, on la cultive pour les mêmes usages, surtoutenÉgypte, où elle ne demande, pour ;iinsi dire, aucun soin. Lessemaillessefontdanslelimon lorsque les eaux du Nil sont retirées, et la récolte se fait trèsabondante au bout de six semaines. Les graines de fenugrec renferment un principe colorant dont on tire peu de parti, malgré les avantages qu'il présente. On préfère en extraire une huile qui entre dans la composition de certains onguents, notamment du diachylon. Ces graines ont une odeur très-agréable ; elles contiennent un mucilage abondant, avec lequel on prépare des lotions, des injec- .tions, des lavements .idoucissants ; réduites en farines, on en fait des cataplasmes émollients et résolutifs. Le fenu-grec s'emploie aussi comme fourrage, et, dans plusieurs parties de l'Egypte, il est recherché comme légume. Ses tiges vertes, qu'on prépare de différentes manières, sont connues sons le nom de hellée. Il serait à désirer qu'une plante aussi utile fût plus répandue en France; elle ne se cultive que pour le fourrage qu'elle produit.

FER (Chimie). — Le fer, le plus précieux des métaux incontestablement, l'auxiliaire le plus puissant de la civilisation et des arts, est en même temps l'une des matières les plus répandues dans la nature. Il n'est pas de terrain, pas de roche qui n'en renferme des quantités plus ou moins notables, et ses minerais proprement dits (voyez plus loin Fer [Métallurgie]) paraissent devoir suffire pendant un temps excessivement long à la consommation toujours croissante de cette précieuse substance. Associé intimement à l'organisation animale, il paraît y jouer un rôle considérable, car tout le monde sait que la thérapeutique tire un parti puissant des médicaments dits ferrugineux ; les eaux minérales ferrugineuses présentent également d;ms beaucoup de cas une elBcacité bien reconnue.

Combiné avec une petite quantité de charbon, il donne lieu à la fonte et à Vacier, substances qui, par leurs propriétés spéciales, sont comme des métaux nouveaux susceptibles de varier et d'étendre les emplois du fer d'une manière pour ainsi dire indéfinie.

Malgré cette ditïïision extraordinaire du fer dans la nature, malgré le rùle exceptionnel de ce métal, qui le rend aussi nécessaire i la fabrication des instruments les plus simples qu'au développement de la civilisation la plus raflinée, il est ;\ croire que son us,ige a été notablement postérieur à celui des autres métaux usuels, circonstance qu'il faut attribuer i la difficulté de son extraction. Jl est certain que les anciens ne connaissaient qu'imparfaitement l'art de le travailler, car souvent l'alliage de cuivre appelé airain fut employé à la fabrication de leurs armes. Toutefois, sans être très-employé, le fer et même l'acier trempé étaient certainement connus du temps d'Homère, qui en fait mention plus d'une fois d'une manière très-explicite. La Bible .ittribue l'art do travailler le fer à Tubal-Cain ; les païens le faisaient remonter h une époque beaucoup moins reculée, au règne de Minos I", qui vivait environ vers le milieu du xv* siècle avant notre ère.

Au point de vue chimique, le fer est un corps simple, métallique, d'une couleur gris-bleuàtre, d'une densité égale à 7,8. Son équivalent Fe = '.''!,5. C'est le métal le plus ten.ace; un fil de fer de 0°',0l).' de diamètre peut supporter sans se rompre un poids de 250 kilogrammes. C'est cette propiiclé qu'on a utilisée dans la conslruc-

FER

tion des ponts suspendus. Quand il est suffisamment pur, le fer posbède une très-grande ductilité; on fabrique pour les harpons des baleiniers des tiges de fer qui peuvent, sans se rompre ou se désagréger, êlre roulées un grand nombre de fois sur elles-mêmes. Le fer supporte moins bien l'action du laminoir que celle de la filière.

C'est un métal dur; mais il acquiert un degré de mollesse relative par la présence de quelques corps, tels que le vanadium (certains fers de Suède). '

Il ne fond qu'à une température très-élevéê, 150° du p}'romètre de 'iVedgwood ; aussi n'emploie-t-on jamais la fusion pour lui donner les formes qu'il doit recevoir; on le forge et il est assez mou pour subir cette opération à yO" du pyromètre.

Le fer pur s'obtient en réduisant l'oxyde de fer par l'hydrogène.

Le for est un métal très-oxydable. Lorsqu'il résulte de la réduction d'un oxyde par l'iiydrogènc, il s'enflamme spontanément au contact de l'air; il est pyropliorique.

Le fer ordinaire brûle dans l'oxygène à une température élevée et se convertit en oxyde magnétique (Fe^O*).

A la température ordinaire, le fer est inaltérable par l'oxygène sec et par l'eau privée d'air. Mais il s'altère facilement sous l'action combinée de ces deux causes.

L'air humide forme à la surface du fer une poudre jaunâtre, appelée rouille, qui est un hydrate de peroxyde.

La limaille de fer placée dans l'eau, exposée à l'air, se convertit en un oxyde noir, appelé élhiops martial, ({ai est l'oxyde magnétique.

Enfin, quand le fer est soumis au rouge à l'action du marteau, il s'en détache des écailles appelées hattitures, qui ne sont autres encore que cet oxyde magnétique.

Il faut bien remarquer que l'oxydation du fer se fait à l'air humide, et que, par conséquent, il est urgent de détruire la rouille dans son principe, car si le fer s'oxyde d'abord aux dépens de l'air, il ne tarde pas à s'oxyder on décomposant l'eau par suite de la formation dos premières taches de rouille qui constituent, avec le reste du métal, un élément de pile dans lequel celui-ci est électro positif.

Les alcalis s'opposent à l'oxydation du fer; rrr ^^ PO" tasse mêlée à de l'eau suffit pour conserver le fer dans ce liquide. Mais si la quantité d'alcali devenait pins faible, l'action oxydante serait localisée, pour ainsi dire, dans certains points oij il se formerait de gros tubercules d'oxyde. On s'oppose i leur formation dans les tuyaux de conduite en recouvrant le métal d'une couche d'huile liihargyrée.

Sous l'influence d'une température élevée, le fer décompose l'eau en s'emparant de son oxygène. Cet effet peut avoir lieu même à (i()°. On conçoit dès lors que dans les chaudières à vapeur il doit se former de l'iiydrogènc, qui iirobablement n'est pas étranger aux explosions de ces mûmes chaudières.

A l'aide d'un acide, le fer décompose l'eau à la température ordinaire; il en résulte de l'hydrogène et peutêtre aussi un peu d'hydrogène ferré.

Fkr (OxïiiES I)e). — On connaît, comme nous venons de le dire, plusieurs degrés d'oxydation du fer qui donnent lieu au protoxyde, au sesquioxydc et à l'acide ferrique.

l'roloxi/de (FeO). — Le sulfate de protoxyde de fer traité par l'ammoniaque donne un précipité qui serait blanc, si l'on opérait à l'abri de l'air, mais qui, au contact de ce gaz, passe rapidement au vert (hydrate d'oxyde magnétique) et au jaune (hydrate de peroxyde).

On voit, d'après cette expérience, combien le protoxyde de fer est avide d'oxj'gène. Cette avidité est telle, qu'il est à peu près impossible de se procurer ce corps à l'étal de pureté.

La nature nous présente quelques sels de protoxyde de fer, entre autres le carbonate, qui presque toujouis se trouve associé à ceux de chaux et de manganèse, et constitue alors le fer spathiquc des terrains primitifs ou des terrains lioiiillers.

C'est cncoi'U ce protoxyde qui se trouve en dissolution dans les eaux fernigincuies. II est dissous à la faveur do l'acide cnrboni(|UC. Mais (piand ces eaux viennent & la surface du sol, le contact de l'air suroxyde le njétitl, et le nouvel oxyde étant peu basique se précipite en flocons Jaunc-rougoÂtre, tandis que l'acido carbonique se dé- K;'pe.

l'croxyte ou scsquioxi/rle de fer (Fe'O''. — En chauffant le protosulfato de fer, le sel se décompose, l'acide »c dégage en pat lie et cède une portion de sou oxygène

à la base qui se suroxyde également, de telle sorte quo l'on trouve dans la cornue du peroxyde de fer rouge (colcothar).

Cet oxyde est très-répandu dans la nature.

On le trouve :

1° A l'état natif, fer spéculaire, fer oligiste;

2" A l'état d'hydrate, fer limoneux ou granulaire;

3° A l'état d'hydrate combiné avec l'argile ; ces combinaisons portent le nom d'ocre (jaune) et de sanguine (rouye).

Cet hydrate de peroxyde est le précipité jaune qui se forme quand on précipite un sel de cette base par un alcali.

La rouille est de même un hydrate de peroxyde de fer. Le sérum du sang ou nue autre matière organique mêlés à un sel de peroxyde empêchent sa précipitation par un alcali dans les sels solubles.

Dans l'art de la teinture, on imite ce qui se passe dans les eaux ferrugineuses. Si l'on plonge, en effet, une toile blanche imprégnée de sulfate de protoxyde de fer dans un carbonate alcalin, la toile exposée à l'air se colorera en jaune par le dépôt dans son tissu de sesquioxyde de fer hydraté.

Lorsque le sesquioxyde de fer est préparé p.ar la voie humide, il est facilement réductible par l'hydrogène ; le /■?;• î-erfid'/ constitue un médicament ferrugineux, assez employé depuis quelque temps. Il arrive fréquemment que le fer ainsi préparé est pyropliorique, c'est-à-dire qu'il s'enflamme spontanément quand on le projette dans l'air. La figure ci-contre représente l'appareil propre à la préparation de cette substance.

Oxyde mai/ne'lique [Fe^O''). — Cet oxyde est celui des battitures; c'est aussi l'éthiops martial. Cette poudre noire qui résulte de l'action du fer sur l'eau ou sa va-

04ù. — Préparation itu fer réduit par l'iijilrogoiie

peur, c'est encore le fer oxydulé des minéralogistes dont une variété constitue l'aimant naturel. On peut le considérer conmie un oxyde salin (FeO,Fe203) résultant de la combinaison du protoxyde et du sesquioxyde de fer.

Acide ferrique (FeO-'). — Ce composé, découvert par M. Fremy, s'obtient par la décomposition du ferrate de potasse. On se procure d'ailleurs cette dernière substance en calcinant longuement le peroxyde de fer avec le salpêtre.

Ffr (Ciii.onunEs db). — Il en existe deux correspondant au protoxyde et au sesquioxyde.

Prolochlorure de fer (FeCr. — L'acide chlorhydrique dissout la limaille de fer; il en résulte une liqueur verte qui finit par dépostT des cristaux vert pâle de prolochlorure hydraté. On l'obtiendrait anhydre en faisant passer do l'acide chlorhydrique sec sur du fer métallique. Il est alors incolore, très-fusible et volatil au rouge.

Pordtlorure de fer (Fe'CP). — Le fer à environ 100" est vivement .ittaqué p.tr le chlore sec; il en résulte des vapeurs rougcitres qui se condensent en paillettes brunes, ronges ^ très-éclatantes. C'est le scsquichloruro on le perchlorure de fer. Il est beaucoup plus volatil que le prolochlorure.

Depuis quelques années, le perchlorure de fer est trèspréconisé en médecine, soit comme hémostatique, soit comme agent modificateur très-avantageux dans le pansement des plaies rebelles.

Fun (Sii.i'uiiES nr.). — Le soufre rend le fer cassant à chaud: -^,^,- de ce combiislible sullisent pour lui com-

FER

mnniquer cette propriété fàclieiise. Il existe plusieurs sulfures de fer dont voici les principaux :

Protosulfure (le fer (FeS). — Ce sulfure s'obtient :

1° En appliquant du soufre sur du fer chauffé au rougeblanc; 2° en calcinant des lames de fer avec du soufre ; 3° en imprégnant d'eau chaude un mélange de fer et de soufre; 4° en précipitant un sel de protoxyde par un sulfhydrate alcalin. Le précipité obtenu ici est noir; c'est un protosulfure hydraté. L'hydrate de protosulfure est soluble dans l'eau chargée d'hydrogène sulfuré.

Le protosulfure est jaune sombre, non magnétique, pyrophorique, et se transformant en sulfate.

Lorsque le protosulfure est préparé par le mélange du soufre et de la limaille de fer humides, ia réaction s'accompagne d'un dégagement de chaleur, qui vaporise brusquement une certaine quantité d'eau. Si le mélange est enterré, par exemple, le sol est soulevé et il se produit une sorte d'éruption, que le chimiste Lémery avait assimilée, fort inexactement d'ailleurs, à une éruption volcanique ; de là le nom de volcan de Lémery donné depuis lors à cette expérience.

Sesquisul fui-e de fer (Fc-S'). — Ce composé s'obtient en faisant passer de l'hydrogène sulfuré sur du peroxyde de fer chauffé au-dessous de 100». C'est un hydrate de ce corps qui se forme quaud on précipite les sels de peroxyde par un monosulfure alcalin, mais quand on veut le laver et le dessécher, il s'altère par le contact de l'air qui oxyde le métal et met le soufre à nu.

C'est une matière gris-jaunâtre, décomposable au rouge naissant et réductible en pyrite magnétique (6FeS, FeS-). La nature le présente dans la pyrite cuivreuse (Fe^S', Cu'S).

Bisulfure de fer (FeS-). — Ce corps est très-commun dans la nature. Il s'y présente à deux étais différents, sous des formes cristallines distinctes et incompatibles. Ce sont la pyrite jaune qui cristallise dans le système cubique, et la pyrite blanche qui prend, au contraire, la forme prismatique. La première, étant calcinée, donne du soufre et acquiert la propriété 'de s'effleurir à l'air humide en se transformant en sulfate, propriété que la seconde possède naturellement. C'est à la chaleur dégagée dans cette transformation qu'on attribue les incendies spontai es qui se manifestent dans les schistes houillers et dans les mines de houille.

On a employé sous l'empire et on emploie encore aujourd'hui, dans certaines contrées, les pyrites pour en extraire du soufre par la calcination. La pyrite est pla-

Pig;. lOte — Eslraction da loulie <itt p]iil<.5

cée dans des tubes en grès A , qui, au nombre de dix à douze, sont disposés dans un fotirnoau de galère. Le soufre, volatilisé par la chaleur, se rend par le tube recourbé 0 dans le réservoir on fonle C qui contient do l'eau.

Ce procédé est à peu près sans intérêt aujourd'hui, en tant qu'il s'agit de la fabrication du soufre. Mais il a

pris une importance extraordinaire en se modifiant. Au lieu de retirer le soufre, on brille les pyrites et on obtient ainsi de l'acide sulfureux, lequel, dirigé ensuite vers des chambres de plomb, y est converti en acide sulfurique. La plus grande partie de cet acide employée dans l'industrie est aujourd'hui fabriquée à l'aide des pyrites (voyez Socfre, Sulfurique [Acide]).

Pyrite magnétique (6FeS,reS^). — Ce corps se trouve dans la nature. On peut l'obtenir aussi artificiellement, soit par la calcination des antres pyrites, soit en plonge.int une barre de fer, chauffée au rouge blanc, dans un creuset contenant du soufre fondu.

Fer (Carbures de). — Voyez Acier, Foxte.

Fer (Ferrocvanure de). — Voyez Cyanure de fer, PnossiATE DE potasse. Bleu de Prusse.

Fer (Sei.s de). — Les sels de fer se distinguent nettement de tous les autres sels métalliques par les caractères suivants. Dans les sels de protoxyde, le prussiate rouge de potasse donne un précipité bleu, et la noix de galle un précipité qui ne tarde pas à noircir au contact de l'air. Dans les sels de sesquioxycie, l'ammoniaque donne un précipité rouille caractéristique, le prussiate jaune un précipité bleu (bleu de Prusse], et la noix de galle un piécipilé noir (cnrre). Le plus important des sels de fer, par ses applications industrielles, est le sulfate de protoxyde de fer ou protosulfate de fer.

Fer (Protosulfate de) (FeO,S03), Vitriol vert. Couperose verte. Vitriol martial. — Il se présente à l'état cristallisé sous la forme de prismes rhomboïdaux obliques, d'un beau vert émeraude ; il contient dans cet état 7 équivalents d'eau de cristallisation, et sa formule est alors FeOjSCP + 'îHO. Exposé ;\ l'air, il ne tarde pas à jaunir peu à peu, ce qui lient à la suroxydation de la matière et à la formation d'un sulfate de sesquioxyde. En dissolution dans l'eau, il éprouve plus promptement encore la même transformation; aussi, si l'on veut le conserver pur, il faut le renfermer dans un flacon avec des baguettes de fer qui occupent toute la profondeur du liquide.

Les usages du sulfate de fer sont nombreux et importants. 11 entre dans la composition de tous les bains de teinture en noir, gris ou violet; avec la noix de g.ille, il sert à la fabrication de l'encre ; calciné, il fournit de l'acide sulfurique dit de Saxe, et laisse pour résidu le rouge d'Angleterre ou rouge de Prusse; mêlé avec le chlorure d'or, il réduit le métal et le précipite à cet état de poudre fine où on l'emploie pour la dorure de la porcelaine, etc.

On peut préparer le sulfate de fer par l'action de l'acide sulfurique allaibli sur le fer lui-même; mais la plus grande partie s'extrait, soit par le grillage des pyrites ou des schistes pyriteux, soit par le lessivage des pyrites qui s'eflleuri»sent spontanément à l'air. Plusieurs des matières premières employées dans cette fabrication renfermant du cuivre, on obtient ainsi du sulfate de fer mêlé à du sulfate de cuivre, qui pourrait nuire dans (|uelques-unes de ses applications. On l'en débarrasse en mettant la dissolution en contact avec des lames de fer qui précipitent le cuivre. Quelquefois, au contraire, la présence du cuivre est avantageuse; ainsi on fabrique, sous le nom de vitriol de Salzbourg, un sulfate double qui contient 3 équivalents de protosulfate de fer et 1 de sulfate de cuivre. P. D.

FF.R (Métallurgie). — Minerais de fer. — Un minerai de fer est une substance ferrugineuse assez riche et assez pure pour qu'on puisse en extraire du fer marchand, c'est-à-dire à bas prix.

On peut diviser les minerais de fer en trois classes d'après leur richesse : minerais riches, contenant de 45 p. 100 jusqu'à 70 p. 100 de fer; minerais moyens, de 30 A 15 p. 100, et minerais pauvres, de 20 à 30 p. 100. Au-dessous de 20 p. iOO, ce sont des substances ferrugineuses qu'on peut employer comme fondaiitet non comme niinoiai. Plus souvent, on classe les minerais d'après la gangue qui les accompagne et qui a la plus grande influence sur le traitement métallurgique. On a les mimv rais argileux, calcaires, siliceux, aluniineux ; on peut avoir aussi les minerais argilo-siliceux, argilo-calcaires, s'il y a une gangue composée. On divise aussi les minerais en fusibles et réfraciaircs, selon leur fusion |ilus ou moins facile ; les plus fusibles sont ceux qui contiennent delà silice et deux bases et, parmi eux, ceux qui renferment nno notable proportion de manganèse; les minerais rétraciairessontquartzeux et aluniineux. Enfin, dans un minerai, l'oxyde do fer peut être réduit avec plus ou moins do facilité ; on a donc les minerais réductibles et

FER

irréductibles. La porosité plus ou moins grande du minerai est ici à peu près seule en jeu. Si l'oxyde de fer est combiné à la silice, on aura un minerai compacte et peu réductible; si, au contraire, il y a une substance volatile, de l'eau, de l'acide carbonique, le minerai deviendra poreux par la calcination et, par suite, réductible. Dans les usines, on se sert de l'expression réfractairo pour dire qu'un minerai est difficilement fusible et réductible.

Diverses espèces de minerais. — Fer oxijduté ou »ingne'tique. — S'il est complètement pur, il contient 72,-l do fer; on le trouve cristallisé ou en roclie compacte; il contient souvent de l'oxyde de manganèse et de l'acide titanique. Ses gisements sont presque toujours dans les terrains anciens; sa gangue est ordinairement siliceuse. Eji France, on le trouve dans peu de localités, dans le département du Var ; sur les cotes de Norniamlie où il en existe un gisement plongeant sous la mer ; on l'a trouvé aussi près de Bône, en .Algérie.

La Suède en possède des gisements importants qui donnent des fers d'une supériorité universellement reconnue. Des reclierclies récentes ont montré que les meilleures qualités de ces minerais contiennent une gangue trèsintimement mélangée, infusible par elle-même et manganésifère. Les fers nxydulés sont, en général, compactes et assez difficiles i réduire.

Fer oligiste. — Ce minerai se rencontre dans les mêmes terrains que le précédent et, par suite, a la même gangue; il est compacte, mais plus facile à réduire. Quelquefois, il contient de la baryte sulfatée; c'est une rencontre fâcheuse, parce qu'elle rend les fers sulfureux. L'île d'Elbe possède dos gisements très-importams de ce minerai.

hématite rouge et fer oxydé rouge compacte. — Ces minerais se rencontrent dans les terrains de transition et dans les terrains second;iires; ils se présentent souvent en masses rouges compactes, quelquefois en masses fibreuses ; ils contiennent de la silice en combinaison, sont assez difficiles à traiter à cause de leur complicité, mais assez fusibles. Ils sont toujours moins purs que les fers oligistes; ils contiennent souvent du phosphore et de la baryte sulfatée. L'argile et l'alumine sont les gangues ordinaires.

Hématite brune. — C'est du fer oxydé hydraté ; il contient 6.3 p. 100 de fer, en ne supposant p;is de gangue. On le trouve dans les terrains secoiidaircs et les terrains tertiaires; il est très-recherché à cause de l'oxyde de manganèse qu'il contient; la gangue est argileuse. On le trouve, en France, dans les Pyrénées, la Dordogne, le Périgord; on le rencontre dans le lias, ù Bességes, mais il contient de la baryte sulfatée.

Fer oxi/dé hydraté en roche, limonite. — Il a la même composition ^ue l'hématite, mais d'autant plus jaune qu'il contient plus d'eau; il est toujours à gangue argileuse et moins riche que l'hémiitile. Il contient souvent du phosphore, de la baryte sulfatée. On le trouve dans les terrains de formation actuelle et marécageux.

Minerai en grains ou pisi forme. — Il s'est formé par voie de concrétion ; presque toujours au centre se trouve un grain de sable ou de substance végétale. Les grains ont agglutinés par une argile ferrugineuse. On le trouve en amas à la base des terrains tertiaires. En France, on le trouve dans loute la Francho-Comlé, la Champagne, le Jura, le lierri, la Vienne, la Charenie, la Dordogne; il forme quelquefois des épaisseuis de 15 à 30 mètres. Ce minerai est presque toujours de bonne qualité. La grosseur des grains est très-variable. La gangue est de l'aigile plus ou moins mélangée d'hydrate d'alumine, ce qui les rend réfractaircs. Il faut, en moyenne, ;{ mètres cubes de ce minerai pour en donner, après prép;u-.ition, lin de bon à traiter et à Z'.i p. 100 de teneur moyenne. Ce minerai alimente les trois cjuarls des hauts fourneaux au charbon de bois en France.

Minerais oolit/iirjuesliydrutés.—Ce son t de petits grains agglutinés par un ciment rouge. Ce minerai contient dn phosphore et donne des fers cassants à froid. Ou le trouve dans le Jnru, dans la Suisse, dans l'Aveyron à Oecazcville, dan» l'Isère, l'Ain, l'Ardèclie, prè9dnCreuzoi,ctc. Il est très-répandu en Allcmngnc. La gangue est calcaire ou argjlo calcaire fusible |)ar elle-iuême. On lui n donné le nom do mine chaude.

Minerais cnriionalés cristallisée: — A gangue tantôt calcaire et tantôt quartzcnso. Souvent il contient des pyrites do enivre. Dans la Slyric, ce minerai contient 4 & h p. 100 de manganèse; on lui adonné le mim d<! mine d'acier.

lUiiicrui ciirljunulé lerieux. — Ce mineriti se trouve

très-souvent dans les houillères ; il fait la richesse de l'Angleterre sous le rapport du fer; il se trouve en couches de rognons intercalés dans les couches de houille ; il renferme toujours de la pyrite de fer, souvent de l'acide phosphorique. Sa richesse varie de .30 à 40 p. 100.

Silicates de fer. — Les silicates de fer existent rarement à l'état isolé dans la nature ; on ne les compte guère comme minerais, et on les emploie plutôt comme fondants.

Préparation des minerais. — Les rainerais, avant d'être traités, ont presque toujours besoin de subir une préparation. Quelques-uns, tels que les minerais hydratés, ont besoin d'être cassés sous des bocards et lavés, afin de les enrichii'. (Voy. Minerais [préparation mécanique des].] Certains minerais argileux sont exposés à l'air pour enlever l'argile par délitemcnt; en même temps, ii se produit une transformation chimique; cela facilite la l'éduction ; il se dégage do l'acide carbonique, le fer se peroxyde, les pyrites sont décomposées et le sulfate de fer est dissous par l'eau de pluie. Très-souvent, surtout pour le traitement au charbon de bois, on fait une calcination à l'air : c'est un véritable grillage. L'eau, l'acide carbonique se dég.ngent, le minerai reste plus poreux et facilement réductible. Ce grillage se fait dans des fours analogues aux fours à chaux. En Suède, on se sert des gaz des hauts fourneaux pour produire la chaleur.

Exlraction du fer. — I Méthode catalane. — Celte méthode ne donne qu'une partie du fer des minerais, les dépenses sont plus fortes que par les autres procédés, mais elle a deux raisons d'être : 1" la difficulté des transports qui force l'usine à être mobile pour aller chercher le minerai et le charbon de bois ; 2° elle dojuie do meilleurs fers, car la réduction s'y fait k une température relativement basse, et les matières étrangères n'entrent pas en combinaison.

lin foyer catalan n'occupe que dix personnes; les chutes d'eau donnent la force motrice; on n'a que '^5,000 à 30,000 francs de frais d'établissement, et on peut obtenir 150 tonnes de fef. Les minerais doivent êlre fusibles et d'une réduction facile. Les minerais calcaires ne conviennent pas, car l'acide carbonique, en se dégageant, enlèverait trop de chaleur,^

Le foyer catalan est un bas foyer E {fig. 1048) à une seule tuyère très-plongeante, de a° à Sy d'inclinaison; la pi'ofondeur au-dessous de la tuyère est de 0'°,4ii à 0"',4 8 ; la hauteur totale de 1 mètre; la largeur variable de 0",(i5 à 0'",S0, ainsi que la longueur. Le fond est formé par une plaque de granit ou d'argile réfr.nctaire; les parois, de lopins de fer empilés. Le vent est fourni par une trompe; la pression va en croissant du conmienceraent à la fin de l'opération ; elle varie de 3 à 7 centimèties de mercure.

La trompe est fondée sur la propriété qu'a l'eau en mouvement d'entraîner de l'air p;ir tidhérence. Il faut une chute d'eau d'au moins 5 mètres; l'étranguillon aa est placé à U'",p5 ou (i",'i8 en contrebas du réservoir B et a 0'",I0 à 0". 15 de largeur, selon le volume de l'eau à dépenser; le volume de l'air entriùné est égal au volume de l'eau.

Le minerai coticassé est séparé en morceaux et poussières nommées greillade. Pour une opération, on nettoie le foyer, on le remplit de charbon jusqu'à la tuyère, à l'aide d'une cloisoji, on le divise en deux ; sui' le derrière, on place du charbon et on réchauffe les lopins de l'opéi-xtiou précédente; sur le devant, on place du minorai duncon recouvre le dessus de fraisil tassé; on donne le vent et peu à peu on soulève la cloison. Les gaz tr.iversent le minerai et la réduction s'opère. L'oxyde non réduit se combine 4 la silice et forme dos scories; quand celte chai-ge s'est atTaissée, on la renouvelle et on charge sur le derrière de la greillade humectée pour l'enipCclicr do descendre trop vite; elle est rapidement réduite, et après deux heures et demie il trois heures, on a au fond une loupe de fer carburé et dos scories ; par-dessus du charbon en combustion agissant pour réduire l'oxyde de fer des scories. On p.issc alors i la deuxième phase de l'opération. On fait descendre le reste du minerai, on rapproche le fer carburé do la tuyère, le carbone s'oxyde: l'ouvrier, monté près du foyer, remue le tout et cherche ;i souder les particules ferreuses. Après cinq heures et demie à six heures, il obtient une loupo de 150 kilogrammes environ, provenant d'une charge de 470 kilogrammes do minorai. On la porte au marteau et on la divise en S ou (i parties nommées niassouqucts. On les réchauffe pendant la première partie de l'opération suivante et on les étire eu barres au marteau La cunsomination de charbon

FER

rst d'envi'on -300 kilogrammes pour 100 de fer. Cette l portent le nom d'erbue ; on cliarge donc p^r le gueulard ^ -- François ingénieur des du minerai, du combustible devant servir à opérer la ré-

métliode, perfectionnée par M. François mines, demande à l'être encore.

II. Méthode du haut fourneau. — Le haut fourneau est un appareil parfait, en ce sens qu'il permet de retirer d'un

minerai tout le fer qu'il contient à l'état de fonte ou fer carburé. Un haut fourneau se compose essentiellement 'fiy. lOiS) de deux troncs de cône réunis par leur grande base, placés au-dessus d'une partie essentiellement cylindrique. Les parois sont en matériaux trf:s-réfractaires, dont l'épaisseur varie de d'", 80 dans le bas 4 0"',40 dans le liant. Le tout est enveloppé dans un massif pyramidal <leniaçoiiiierie en briques ordinaires et solidement armé. Dans le bas sont percées quatrcouverlures nommées embrasures : trois servent à placer des tuyères pour lancer le vent à l'intérieur; la quatiitme, plus large, sert au tr.ivail du haut fourneau. Un haut foiu'ueaii a donc quatre parties distinctes: le bas, jusqu'aux tuyères, (orme le creuset (i, dont l'ouverture rsl l'ennée par une pièce séparée du haut fourneau qu'on nomme la dame; depuis les tuyères jusqu'au premier tronc do cône E ou à l'ouvrage; le premier tronc de côuoD se nonmie étalage; la grande baseC s'appelle le ventre et le second tronc de coneB se noniuio la cuve; sa petite base A est appelée gueulard. La tympc est la partie du haut fourneau placée nn-dessus de la dame. Les hauts fourneaux ont des dimensions très-variables avec le minerai <|u'on traite et la production qu'on veut obtenir; le combustible que l'on emploie agit surtout sur lahautem-; les fonrucauxau charbon de bois ont de 104 12 mètics, et les tours au coke île I-ià Ic mètres. L'étude des miidilicutiuns qui su produisent d.uis un haut fourneau fera conipinidie les causes qui iulluent le plus sur les dimensions. Le minerai de fer contient des substances étrangères qu'il faut séparer du fer; on cherche il les transformer en silicates fusibles, on ajoutant nu minerai les matières convenables, ordinairement du carbonate de cliaus ou castiue. Les maiicrcs siliceuses

duction et des fondants en proportions convenables ; p.ir le bas, ou lance du vent qui sert à opérer la combustion ; on a ainsi deux colonnes, l'une descendante et l'autre ascendante. Les matières, dans le haut, oii la température est faible (400° environ), se dessèchent, perdent leur vapeur d'eau, leur acide carbonique ; puis le minerai commence à se réduire, donne de l'oxyde miignétique, puis du fer ; vers le ventre, ordinairement, la température est assez forte pour que les silicates se forment. Si tout l'oxyde de fer n'est pas réduit, il se combinera à la silice et sera perdu. On voit donc que plus le minerai est difficile à réduire, plus les morceaux sont gros; moins le contact est intime, plus la partie oii s'opère la réduction doit être élevée. Les matières continuant à descendre, le fer se carbure, les silicates fondent. Si la réduction continuait à se faire dans cette partie où la température est très-élevée(l200°à IGOO»),racidecarbonique produit se transformerait de nouveau en oxyde de carbone, de sorte qu'on consommerait beaucoup plus de combustible. Les matières arrivent à l'ouvrage; la température doit être alors .assez élevée pour faire tout entrer en fusion ; cette p.artie doit donc être de peu de largeur et d'une hauteur suffisante pour fondre, mais pas assez pour que la fonte, au contact de l'acide carbonique, ait le temps de subir une action oxydante; arrivées au bas, les matières fondues se séparent par ordre de densité, la fonte au-dessous et au dessus les laitiers qu'on fait écouler de temps en temps; ils ne doivent jamais arriver au-dessus des tuyères. Plus l'ouvrage est large, plus on peut passer de matières dans un temps donné; mais alors % faut souffler assez de vent pour maintenir la température convenable, 2 000° environ. La hauteur des étalages varie avec la plus ou moins grande fusibilité des matières; on place le ventre entre le tiers et le quart de la hauteur du haut fourneau.

Quant à la zone ascendante, ses moditications sont très-simples ; on lance de l'air 4 une pression variable pour vaincre les résistances; il donne d'abord de l'acide carbonique. <'ette zone a très peu d'étendue, car immédiatement, au contact du combustible, il donne de l'oxyde de carbone. Celui-ci sert à carburer le fer et ensuite .'i réduire l'oxyde de fer. Il faut alors que la température ne soit plus assez forlepour que l'aride carbonique produit se transforme de nouveau en oxyde do carbone; la consommation de carbone serait doublée.

Ou voit que, pour une zone donnée du fourneau, on doit toujours avoir sensiblement la môme température, et les matières doivent être arrivées ii la même période de leurs transformations. Par la forme donnée à l'appareil et le refroidissement dil à la formation de l'oxyde de carbone, la tein|)érature baisse tout à coup dans les étalages, puis, i\ p;u'tir du ventre, la diminution de section fait qu'elle se maintient à peu près constante. Pour les minerais facilementréductibicsou rendus tels, on donne quelquefois à la cuve une forme ii peu près cylindrique ; ordinairement le gueulard a un diamètre égal à la moitié de celui du ventre. Si on mélange;iit iniimement les matières que l'on tr.aite, la combustion se propagerait par le contact, et le charbon serait bientût enllaniiné jusqu'au haut; le point oii la combustion s'opèie tendant continuellement ;\ s'élever, on évite cet inc-oiivénienl en chargeant alternativement le minerai et le combustible (jui forment des zones successives dans l<^ haut fourneau; la réduit ion n'est alors opérée en grande partie que par l'oxyile de carbone. La proportion des matières (|u"on passe et leur état ont d'ailleurs la plus grande influence sur la m:irclie des opérations.

Ou a déj;\ vu les préparations A f.aire subir aux minerais; il reste ;\ examiner le combustible, le vent et les fundauts. Le combustible employé est le coke et lo

maille

FER

charbon de bois, quelquefois, en Angleterre, l'antliracite ou la houille anthraciteuse. Le di5g:>gement de gaz de la houille ordinaire enlèverait trop de chaleur, et, sous l'influence de la pression, le résidu, réduit en poussière, ne tarderait pas à obstruer le fouineaii et à amener des explosions. Le coke peut contenir du soufre,' des cendres et être plus ou moins dense: le soufre passeen partie dans la fonte,€n partie dans les laitiers; Icsccndres forment des laitiers, mais la silice, extrêmement divisée, se réduit et se combine à la fonte. La densité du coke doit être assez forte pour qu'il ne s'écrase pas ; mais plus elle est grande, plus le vent pénètre difficilement dans les pores et doit être lancé à une haute pression. Quant au charbonide

bois, chargé en morceaux plus petits, il réduit beaucoup plus facilement le minerai, demande une température bien moiiis élevée, jie contient presque pas de substances étrangères, de sorte qu'il donjiedos fontes beaucoup plus pures. La pression du vent est bien moins forte.

l'our le charijon de bois, on lance le vent avec une pression variable de 2 à 7<: de mercure pour un coke poreux de 6 à 121: et pour un coke dense de 12 à 20°. La friabilité plus ou moins grande du minerai intervient aussi pour faire varier la pression. Quant à la quantité il'air, on doit compter environ .')k,8 par kilogramme de c.iibone. iJepuis quelques années, on emploie beaucoup l'air chaud, qui procure une notable économie de combustible, car on se sert, pour l'écliaulfer, des gaz du gueulard, qui auparavant éiiiirnt pi, lus; do plus, c'est un moyen de faire varier miiii. .li.iii meut la température à l'intérieur. Les gaz sulle,. m . le ;v pour produire la vapeur nécessaire aux macliiue, ouulll.mtes.

Quant aux laitiers, leur composition est trts-variable avec le minerai, le fourneau et la fonte qu'on cherche :i produire. Ils .sont compris entre les protosilicates et les trisilicolcs. En général, on chcrcho à so rapprocher du bisilicale; mais 8i le minerai contient du soufre, si on veut empûclipr la réduction de la silice, il faut se rapprocher du prolosilicate. Voici les compo.sition3 moyennes de CCS trois espèces de laitiers :

Prololilictttt.

Silice 40

Chaui 36

Aluniiiic 18

llaiiguuc'te, Vec. 6

Diiilictlo.

Avec la coke, il faut augmenter la proportion de castine, à cause des cendres siliceuses.

Il fautavoir fait approximativement ces déterminations avant de mettre un fourneau en marche. On commence par le sécher cinq à six mois, puis on y met du combustible. Après de»x mois à peu près on charge du minerai et du fondant en excès, à cause des cendres du combustible, et trois mois après, pour les grands hauts fourneaux, on est arrivé à la marche normale. La campagne peut durer dix ou douze ans .avrait de mettre hors feu. On fait ordinairement deux coulées de fonte par jour, soit dans du sable, soit dans des moules en fonte. La consommation en combustible varie de 100 à 300 kilogrammes par 100 kilogrammes de fonte. Un haut fourneau au charbon de bois fournit de 3 îl 7 tonnes de fonte par jour et occupe dix ou douze ouvriers. Un grand haut fourneau au coke produit de 20 à 25 tonnes de fonte pai-jonr,et on compte, en général, deux journées d'homme par tonne de fonte. Si on a plusieurs hauts fourneaux, la maind'œuvre diminue.

Diverses sortes de fonte. — On distingue trois espèces defontes:

la fonte grise pouvant passer à la fonte noire, la fonte truitée et la fonte blanche. On distingue aussi la fonte de moulage, qui est de la fonte grise, et la fonte d'aflinage, qui est toujoiirsde la fonte truitée ou blanche et quelquefois de la fonte grise. La fonte grise ;. est poreuse et à gros "jj- grains, tandis que la '^ fonte blanche a un "^1 grain lin et serré; elle peut, par le refroidissement, avoir éprouvé un commencement de cristallisation et est dite îi texture lamelleuse. Elle est alors très-piire.

Dans la fonte blanche, tout le carbone, quelquefois 5 à C p. 100, est combiné, tandis que, dans la fonte grise, il n'y en a qu'une partie; le reste, tenu en dissolution, a cristallisé par le refroidissement. La quantité peut même être assez grande pour donnera la fonte la couleur noire; on l'appi'lle alors fonte noire. La fonte truitée est l'intermédiaire entre ces deux espèces. La densité des fontes varie entre fi,G et ",S; la fonte blanche est souvent plus dure que l'acier trempé; la fonte grise, au contraire, est assez tendre. La ténacité des fontes est faible, mais elles offrent une résistance très-grande à l'écrasement. On est parvenu à souder la fonte par fusion. Tout ce qui, dans un haut fourneau, tend à augmenter la température favorise la formation do la fonte grise; mais il ne faut pas que le minerai fonde Irep racilcincnt, car la carburation ne durerait pas assez loufiiemps. Les minerais fusibles, les minerais mangauésifères surtout, donnent de la fonte blanche. Les hauts foumeaux au charbon de bois donnent, en général, de la fonte grise. Quand on augmente la tempér.iture, on obtient, ordinairement, desifontes plus impures; la silice se réduit en plus grande quantité et entre dans la fonte ; le soufre du minerai et du combustible donne naissance à du sulfure de carbane qui sulfure la fonte et la rend bulleusc. Le pliosphorc rend la fonte très fusible; elle se carbure dinicilenient et est presque toujours ù l'état de fonte blanche. Toutes les fontes au coke contiennent du silicium, surtout les fontes grises obtenues k uue plus haute température nu en allure chaude; la proportion varie do 1 à 6 p. 100. La ténacité est alors beaucoup plus faible; mais en fondant la fonte une seconde fois, on peut en éliminer au moins 2 p. 100.