MATTES
Dans le traitement des minerais pyriteux on obtient, aux réverbères et aux fours à manche, des mottes de compositions trèsdiverses.
Les premières mattes, dans lesquelles on cherche ordinaire-
iDâit à concentrer le cuivre des minerais, contiennent à peu près eo égales proportions le fer et le cuivre, à l'état de sulfures ; elles renferment en outre des quantités variables de tous les corps étrangers des minerais , tels que Tarsenic , l'antimoine, l'étain, le nickel, le cobalt, le zinc, le plomb; leur teneur en cuivre dépasse rarement 30 pour 100^ ce qui est une condition indispensable de la pauvreté des scories.
Les mattes qu'on obtient dans les opérations suivantes sont de plus en plus riches en cuivre ; elles doivent tenir des proportions décroissantes de tous les corps étrangers, tandis que leur teneur en soufre doit rester au-dessus de 20 pour 100. Dans ces mattes riches, le cuivre n'est pas en totalité à l'état de sulfure ; on distiogue aisément des grains de cuivre métallique, uniformément répartis dans les sulfures, ou des fibres trës*déliées de métal tapissant la surface des soufflures.
Plus les minerais traités sont impurs, et plus on doit multiplier les opérations ; mais on ne parvient jamais à volatiliser ou à scorifier tous les corps étrangers; on les retrouve en proportions décroissantes, mais encore appréciables, soit dans les mattes successives, soit dans les cuivres noirs, qui, dans les dernières fontes, se rassemblent au-dessous des mattes dans les bassins de coulée.
Lorsqu'on connaît la nature des minerais traités , on peut aisément se rendre compte de ceux des corps contenus qui doivent se trouver dans les mattes ; l'analyse de ces produits est alors quelquefois assez simple, et, du moins, on peut toujours tracer d'avance la marche qu'il convient de suivre. Au contraire, lorsqu'un échantillon de mattes est remis au laboratoire sans indication suffisante de la nature des minerais, il est nécessaire de diriger les opérations de manière à constater et à doser tous ceux des corps étrangers que renferment habituellement les minerais de cuivre.
L'analyse complète des mattes exige beaucoup de temps ; aussi n'est-elle presque jamais faite dans les usines ; elle est même très-rarement demandée aux laboratoires par les directeurs d'usines, car généralement les résultats de l'analyse arriveraient trop tard. On doit se contenter des essais par voie sèche. Dans les études théoriques sur les traitements métallurgiques, il est essentiel d'analyser tous les produits divers ; on peut, dans ce
cas, oonsacrer aux opératiotis tout \é tèlups nécessaifë. C'est att point de vue des recherches scientifiques que nous décrirons la marche qu'il convient de suivre pour l'analyse d'une matte.
Analyse. — Nous prendrons pour exemple une matte prorenant du traitement de minerais pyriteux contenant de la blende, de la pyrite arsenicale, du cuivre gris et des minerais de nickeL On doit chercher dans la matte : le soufre, le fer^ le cuivre, le zinc, le nickel, le cobalt, Farsenio et l'antimoine.
l"" Détermination du soufre. *^ On attaque 2 gratnmes de matte poi'phyrisée par l'eau régale bouillante : on parvient ordinairement à dissoudre la totalité du soUfra \ on étend d'eau, et on pré« cipite l'acide sulfurique par le chlorure de barium ; on pèse le sulfate de baryte après l'avoir convenablement purifié*
2"* Dosages des métaux. — On opère sur 4 grammes de matte : on la dissout dans l'éau régale très-^chlorhydrique S un peu étendue d'eau. On fait arriver de l'acide sulfureux, et on précipite le cuivre à l'état de 8ulfocyanui*e ; on le pèse à l'état de sulfure Cti'S*
On chauffe la liqueur acide pour expulser l'acide sulfureux ; on sature par l'ammoniaque, on verse du sulfhydrate d'ammoniaque ; on lave avec de l'eau chargée de sulfhydrate le précipité de sul-* fures de fer, de zinc, de cobalt.
La dissolution contient l'arsenic, l'antimoine et le nickeL On décompose le sulfhydrate par l'acide ohlorhydrique faible ; il se produit un précipité de soufre libre, de sulfures d'arsenic, d'an*timoine et de nickel ; il contient ordinairement une énorme proportion de soufre libre, ce qui rend difficile d'évaluer approxi* mativement l'arsenic, l'antimoine et le nickeL II convient de laver ce précipité , de le traiter par une petite quantité d'eau régale chlorhydrique, afin de dissoudre les corps qu'il s'agit de déterminer, en laissant insoluble la majeure partie du soufre «
On traite de nouveau la liqueur acide par Tammoniaque et par lo sulfhydrate, en n'employant que la proportion strictement suffisante de ce dernier réactif* On décompose le sulfhydrate par l'acide chlorhydrique. Le nouveau précipité ne renferme plus que très-peu de soufre libre, avec les sulfures de nickel, d'ar-
^ La matte ne se dissout pas toujours intégralement, car elle contient souvent en mélange assez intime une certaine quantité de scories, èi les acides laissent un résidu^ on \9 sépare et oa le pëee, ea le considérant comme de la scorie interposée.
CUIVRI. IBI
tenic et d'antimoitie. On le traite comme nou^ Tavons indiqué pittsiea]*s foie. Apr6e ravoir bien lavé^ on le reçoit sur un filtre pesé; on sèche à 100 degré», et on pète, oe qui permet de cal^ caler la somme des poids du Soufre, du nickel, de Tarsenic et de l'antimoine. On sépare le précipité du papier ; on pèse la partie qui est détachée du fUtre *, on la fait chauffer dans une dissolution concentrée de potasse pure ; on fait arriver du chlore. On pèse le sesquioxyde de nickel qui reste indissous ; où dose l'acide sulforique contenu dans la liqueur alcaUne^ On calcule par différence l'arsenic et Tantimoine, sans chercher à les évalue^ séparément^
Ces deuiL corps sont fréquemment en trop petite quantité pour que le nombre obtenu soit considéré comme suffisamment appro^ ché : dans ce CAS, il faut recommencer la recherche de l'arsenio st de rantitnoine sur 1 gramme de matte, et en se servant de l'appareil de Marsh. On peut presque toujours reconnaître si les taches sont formées seulement par l'arsemc, ou par l'antimoine, ou bien par les deur corps.
Pour do^er lé fer, le sine et le cobalt, on traite les sulfures insolubles dans le sulfhydrate par l'acide chlorhydrique concentré ; on chasse l'hydrogène sulfuré par la chaleur, on sépare le soufre par filtration ; on fait passer le fer à l'état de peroxyde, et on verse de l'ammoniaque en excès \ le précipité, lavé longtemps avec de l'eau ammoniacale, contient le peroxyde de fer et on peu d'oxyde de zinc ; les Uqueurs ammoniacales renferment l'oxyde de cobalt et le reste de l'oxyde de zinc.
On dissout le précipité dans l'acide azotique, on évapore à sec, on calcine doucement (à 180 degrés environ) le résidu, de manière à décomposer l'azotate de for; on traite le résidu par une dissolution concentrée d'azotate d'ammoniaque, en chauffant jusqu'à 100 degrés. Le peroxyde de fer reste seul insoluble; on le pèse après calcination. On réunît les deux liqueurs qui renferment les oxydes de zinc et de oobalt : comme ce dernier est toujours en quantité très^faible, on opère comme si la matte n'en contenait pas ; on acidulé par l'acide acétique, on fait arriver de l'hydrogène sulfuré \ on grille le sulfure do zinc sous le moufle^ et on pè86 Tôxyde. On dissout ensuite l'oxyde dans l'acide chlorhydrique, on ajoute de la potasse en excès ; on fait arriver du chlore. On obeer?e s'il se produit un précipité de peroxyde de cobalt, et on le pèse s'il est en quantité suffisante.
456 MÉTAUX PROPREBIENT DITS.
3"* Argent. — Les mattes cuivreuses sont assez souvent argeniijfëres, mais on ne peut que bien rarement doser l'argent par voie humide. On doit faire l'essai pour argent par la voie sèche, en suivant la méthode que nous exposerons plus tard.
MIlfBBAW ftBIIXCS. — MATTES GBILLÉSS.
Minerais grillés. — On soumet au grillage les minerais pyriteux contenant beaucoup de pyrite de fer, et les minerais qui renferment une proportion un peu forte d'arsenic et d'antimoine. On cherche ordinairement à ne produire qu'une oxydation partielle, et à laisser dans les minerais une quantité de soufre assez grande pour que, dans la fusion des minerais grillés, la totalité du cuivre puisse se concentrer dans une matte de teneur assez faible.
Le grillage est fait tantôt en tas, tantôt dans des fours à réverbère.
Dans les tas on passe les minerais en morceaux, et les menus provenant de l'exploitation, du triage, de la préparation mécanique. L'action oxydante de l'air est très-irrégulière dans les diverses parties des tas ; elle ne s'exerce pas dans l'intérieur des morceaux un peu gros ; elle n'est pas la même à la surface des morceaux et sur les grains très-menus. Les minerais grillés sont donc très-hétérogènes, et on ne voit pas la possibilité de prélever un échantillon moyen, qui puisse représenter par sa composition chimique les minerais destinés à la fonte pour matte. Les analyses d'un certain nombre d'échantillons, pris en différents points d'un tas^ ne peuvent donner que des indications erronées, sur lesquelles les directeurs des usines ne doivent pas s'appuyer pour se rendre compte du degré d'avancement du grillage.
Dans les fours à réverbère on passe des minerais plus menus, mais bien rarement des minerais amenés à l'état de sable fin ; les matières chargées étant soumises à des rablages presque continuels, l'oxydation est moins irrégulière que dans les tas. Les minerais grillés, retirés du four, présentent une homogénéité relative qui permet de prélever une prise d'essai, représentant assez bien la masse des matières. Il peut donc être utile d'en faire l'analyse.
lifiLTSE. — Nous prendrons pour exemple l'analyse des proèaàts du grillage au réverbère, provenant de minerais pyriteux i gangue quartzeuse, contenant un peu de pyrite arsenicale, de blende et de cuivre gris. Us contiennent des composés très-divers, les uns produits par Taction de l'oxygène et de la chaleur, les antres résultant des transformations éprouvées à une température élevée par les parties des minerais que l'oxygène n'a pu atteindre. Pour effectuer l'analyse d'une manière complète, il faudrait déterminer : le soufre, l'arsenic, l'antimoine qui sont combinés avec les métaux, fer, cuivre, zinc ; le quartz qui est resté libre ; les composés oxydés, oxydes libres, sulfates, arséniates, antimoniates, silicates de fer, de zinc et de cuivre.
n est impossible de dissoudre complètement les composés oxydés sans attaquer partiellement les métaux qui sont combinés avec le soufre, l'arsenic et l'antimoine. On ne peut même pas dissoudre le cuivre qui a été oxydé, en laissant insoluble la totalité du cuivre que l'oxygène n'a pas atteint. En effet, on ne peut employer que l'acide chlorhydrique pour produire cette séparation entre les composés oxydés et les composés non oxydés; il faut faire agir cet acide concentré pendant un temps très-long pour qu'il dissolve en totalité le peroxyde de fer, les arséniates, et surtout les antimoniates, qui ont été formés ou exposés à une température très-élevée ; on ne peut éviter pendant tout ce temps la rentrée de l'air dans la fiole. Dans ces conditions, le perchlorure de fer et le chlorure de cuivre agissent comme dissolvants assez énergiques sur les métaux des sulfures. Dans la plupart des cas, l'acide laisse comme partie insoluble seulement une petite quantité de soufre libre et d'antimoniate de peroxyde de fer.
En présence de cette impossibilité, on doit se contenter d'évaluer la proportion du soufre, celle de l'acide sulfurique, de déterminer la totalité des métaux, de l'arsenic et de l'antimoine, sans tenir compte de leur état chimique, et de doser le quartz et la silice des silicates. Dans la comparaison de divers minerais grillés, on doit prendre les proportions de soufre et d'acide sulfurique pour servir de mesure au degré d'avancement de l'oxydation. L'analyse , réduite à ces termes , exige les opérations suivantes :
!• Évaluation du soufre et de f acide sulfurique. — On attaque
m MÉTAUX PROPREMENT DITS.
3 grammes da minerai porpbyrisé par Teau régale bouillante ; on étend de beaucoup d'eau, et on laisse en repos pendant plu^ sieurs jours i ce repos prolongé est néoessiûre pour que la portion de la silice qui est en dissolution instable puisse se déposer. On sépare la partie insoluble ) on verse du chlorure de barium dans la liqueur acide, et on pèse le sulfate de baryte.
On répète l'attaque de 2 granunes de minerai, an employant Tacide cblorbydrique seul; on étend d'eau; on laisse en repos pendant plusieurs jours ; on filtre, et on verse du chlorure de barium ; on pèse le sulfate de baryte. D'après ce dernier poids, on calcule Taçide sulfurique que contient le minerai proposé.
On prend la différence entre les deu^ poids de sulfate de ba* ryte obtenus, et on calcule le sou&e correspondant i on a ainsi la proportion de soufre qui se trouve dans le minerai en combi* naison avec les métaux, Tarsenic et Tantimoine.
2"" Détermination du quartz et de la $ilic^, -^ On attaqua {{ grammes de minerai porphyrisé par Tacide chlorhydrique oon^ centré ; on évapore è see ; on traite le résidu par Tacide cblorby** drique ; on le lave à l'eau bouillante ; on le sèche et on le calcini au rouge. Ce résidu contient : le quartz; la siUo§ des silicates; et, de plus, une certaine quantité d'antimoine qui se trouve probable* ment à des états divers de combinaison. Il est impossible d'ana** lyser ejiactement ce mélange ; on doit chercher seulement à évaluer avec appro^amation le quarts et lu sihce,
On pèse le résidu calciné ; on le fait chaull'er à 50 ou i^ 60 degrés au plus dans une dissolution un peu faible de potasse ; on admet que cette liqueur alcaline dissout la silice, et n'exerce pas d'action appréciable sur les combinaisons de l'antimoine. On pèse la partie insoluble, après l'avoir bien lavée à l'eau bouillante ; on considère la perte ^^ poids comme représentant la siUce des silicates.
On soumet la partie insoluble è l'action de l'hydrogène, au rouge ; on laissQ refroidir dans l'hydrogène ; on attaque ensuite la matière par l'eau régale très -chlorhy drique; le quarts seul reste insoluble ; on le pèse après l'avoir calciné.
îj** Dosages des métaux^ de l'arsenic et de f antimoine. — Avant de procéder aux dosages, il convient de s'assurer si Tarsenio et l'antimoine sont en proportion assez faible pour qu'on puisse les évaluer en se servant de l'appareil de Marsh : dans ce cas, en ef^ fet, il n'est pas utile de tenir compte de la présence de ces deux
OUIVIiE. IBS
mf& pour les séparations et pour les dosages du cuivre, du fer ^dn liuc.
Oq attaque 1 gramme du minerai par Teau régale chlorhydrique couceutrée ; on fond le résidu avec 3 parties de carbonate de soude, dans un creuset de porcelaine, et sous le rnoofle; on traite la matière par l'acide ehlorhydrique ; on réunit les deux liqueurs acides, qui contiennent la totalité de Tarsenic et de rontimoÎDe. On ^oute de l'ammoniaque en grand excès, on lave le précipité, on le traite par l'acide sulfurique, et on essaye la liquide acide dans l'appareil de Marsh.
Nous admettrons que cet essai préliminaire démontre que l'ar- 8«nic et l'antimoine sont en proportion un peu forte ; il faut tenii eompte de ces deux corps dans l'analyse.
On traite 5 grammes de minerai porphyrisé par Tacide ehlorhydrique, en joutant seulement quelques gouttes d'acide azotique : OQ étend d'eau } on laisse «i repos pendant plusieurs jours afin de laisser déposer la silice qui est en dissolution instable. Après avoir lavé la partie insoluble par décantations, après l'avoir secbée à 100 degrés, et séparée du filtre, après avoir brûlé le papier, on fond les cendres et cette partie insoluble avec 2 parties de carbonate de soude dans un creuset de porcelaine : on traite la matière fondue par Facide ehlorhydrique, on étend d'eau, et on laisse encore en repos pendant plusieurs jours i on sépare et on lave par décantations la silice, qui se dépose.
On réunit les deux liquevrs ehlorhydriquei : elles contiennent les oxydée de fer, de cuivra, de lino, la totalité de l'arsenic et de rantimoino, une certaine quantité de silice, et une proportion relativement considérable de soude. On fait arriver un courant assez rapide d*bydrogène sulfuré, on sature par l'ammoniaque les acides et la plus grande partie de l'hydrogène sulfuré : il se produit un précipité de silice et de sulfiues de fer, de cuivre, de zinc ; l'antimoine et l'arsenic restent dissous à l'état de sulfosels. La dissolution ne renferme que très-peu de silice. On lave le précipité avec de l'eau chargée de sulfbydrate.
Dans les liqueurs qui contiennent les sulfosels, on procède à
l'évaluation de l'arsenic et de l'antimoino en suivant la marche
que nous avons tracée plusieurs fois <2t en négligeant 14 présence
de la silice.
On traite les sulfures métalliques, de fer, de cuivre, de rino.
mélangés de silice, par l'acide chlorbydrique ; on facilite la dis^ solution du cuivre en ajoutant quelquesgouttes d'acide azotique : on filtre pour séparer le soufre ; on évapore à sec la liqueur chlorbydrique, et on traite le résidu par l'acide chlorhydriqne. Il est alors permis de ne pas tenir compte de la faible quantité de silice que renferme la liqueur acide ; on précipite le cuivre à l'état de sulfocyanure, on le pèse à l'état de sulfure ; on procède ensuite à la séparation et au dosage des oxydes de fer et de zinc.
Mattes grillées. — Nous avons à présenter pour les mattes des observations analogues à celles que nous avons écrites pour les minerais. Le grillage des mattes se fait de deux manières différentes : en morceaux de toute dimension, dans des cases ; en grenailles assez fines, dans des fours à réverbère.
Dans le grillage en cases, l'action de l'air sur les morceaux est très-irrégulière; les mattes grillées sont trop hétérogènes pour qu'on puisse prélever un échantillon représentant approximativement la composition des matières retirées des cases.
Lorsque le grillage est fait dans des fours à réverbère, l'oxydation est rendue presque régulière par les rablages continuels ; il est assez facile de prélever une prise d essai convenable ; l'analyse ofire alors un intérêt véritable.
L'analyse des mattes grillées doit être conduite comme nous venons de l'indiquer pour les minerais : les opérations sont un peu plus simples, parce qu'on n'a pas ordinairement à tenir compte des silicates. Ces composés sont toujours en proportion très-faible, car ils ne peuvent provenir que des scories interposées dans les mattes ; les silicates qui sont produits pendant le grillage par l'action des oxydes métalliques sur la sole ou sur les parois, restent adhérents aux parois du four. Dans l'analyse des mattes grillées le point le plus important est la détermination de l'arsenic, de l'antimoine, etc., de tous les corps qui sont nuisibles à la qualité du cuivre.
SCOAIES.
On produit dans les usines à cuivre des scories très-diverses ; pour les unes l'analyse complète peut donner des indications très-utiles aux métallurgistes ; pour les autres, au contraire, l'analyse est inutile, il suffit de déterminer leur teneur en cuivre,
soit par des opérations de voie humide, soit même par la voie sèche. Nous devons dire quelques mots sur les principales méthodes de traitement des minerais de cuivre, afin de mieux faire comprendre quelles sont les scories pour lesquelles il est indispensable de faire des analyses, toujours longues et délicates.
Traitement des minerais oxydés et du cuivre natif. — Le cuivre natif est fondu dans des fours à réverbère, disposés de telle manière que les flammes soient peu oxydantes : il se forme cependant une proportion assez notable d'oxydule de cuivre, qui facilite beaucoup la fusion des gangues. Les scories produites sont généralement siliceuses et riches en cuivre.
Ces scories sont fondues au four à manche avec addition de calcaire : la fonte donne du cuivre noir très-ferreux et des scories qui contiennent encore un peu d'oxydule de cuivre, et des grenailles de cuivre disséminées avec plus ou moins de régularité. Ce mode de traitement des scories au four à manche est peu rationnel : il faudrait ajouter une certaine quantité de pyrites de cuivre, afin d'utiliser le soufre comme agent de réduction, et afin d'obtenir du cuivre noir moins ferreux, contenant assez de soufre pour que l'affinage soit facile.
Les produits du traitement des scories au four à manche seraient dans ce cas : du cuivre noir, contenant un peu de soufre et de fer ; une matte un peu riche en cuivre ; des scories pauvres, renfermant le cuivre en partie à l'état d'oxydule, en partie à l'état de grenailles de matte, en partie à l'état de matte uniformément répartie dans la masse des scories. L'analyse de ces scories présenterait alors le môme intérêt que celle des scories provenant de la fonte des minerais pyriteux au four à manche.
Dans le traitement du cuivre natif, tel qu'il est pratiqué dans les usines, il est généralement peu utile de faire l'analyse complète des scories. Pour les scories des fours à réverbère, il convient de déterminer la proportion de silice et la teneur en cuivre, afin de pouvoir calculer approximativement la quantité de calcaire qu'on doit ajouter pour la fonte au four à manche. Pour les scories du four à manche, on reconnaît aisément à l'usine, d'après leur fluidité, à la proportion du fondant calcaire est convenable; au laboratdre, on a seulement à doser le cuivre qu'elles contiennent.
Les minerais oxydés sont fondus ordinairement dans des fours
T. IV. Il
m MÉTAUX PROPREMENT DITS.
à tayères : la réduction de Foxyde de cuivre est produite par le combustible, agissant par lui-mènie an contact des matières pâteuses ou fondues, et par les gaz dans les parties supérieures des fours. On obtient du cuivre noir plus ou moins ferreux, et des scories riches ou pauvres, suivant la nature des mineraiS| suivant la marche de l'opération. Les scories contiennent le cuivre sous deux états, à l'état de grenailles disséminées irrégulièrement, à l'état d'oxydule, quelquefois même d'oxyde de cuivre, combiné avec la silice.
Le directeur d'une usine peut facilement apprécier la nature des minerais, et composer les lits de fusion de telle manière que les scories prennent une fluidité convenable, en sorte que Fanalyse des scories est généralement inutile : il faut seulement déterminer leur teneur en cuivre. On ne doit faire l'analyse des scories, doser la silice et les bases, que dans des cas spéciaux, par exemple, lorsque la fonte marchant mal , le directeur ne parvient pas à se rendre compte de la cause du dérangement.
TaArrKHEKT dbs MimmAis pmrrEux. — Dans les cas les plus sioi* pies le traitement des minerab pyriteux comprend les opérations suivantes :
1* Grillage des minerais en grands tas ;
2^ Fonte des minerais grillés dans des fours à tuyères, avec addition de matières très*diverses, notamment des fondants pour l'oxyde de fer et pour les gangues terreuses, et des produita riches en cuivre, provenant des autres opérations. On obtient deux prodmts seulement ; une matte, dont la teneur en cuivre ne s'élève pas ordinairement au-dessus de 36 pour 100 ; une scorie qui doit être assea pauvre en cuivre pour être jetée*
La scorie contient quelques grenailles de matte ; elle renferme en mélange intime avec les silicates une certaine proportion de matte et de sulfure de fer. La présence du suivre de fer est la condition essentielle de la pauvreté des scories ; lorsque lea sco* ries ne renferment pas de sulfure de fer, elles contiennent presque toujours une certaine proportion d'oxydule ;
3® Grillage de la matto, à plusieurs feux, dans des cases ;
4** Fonte des mattes grillées avec addition de scories, quelque- Ims même de minerais très-riches et très-purs. Cette seooi^ fmite donne trois produits : du cuivre noir; une matte trèsrriehe
(ÎUtVttÉ. 163
«icidinre; dei scories, qtii t^nferment de Toxydule de cuivré, el (b grenailles irrégulièrement disséminées de cuivre noir et de natté.
Les secondés mUttés sôut grillées en cases, et passées daUs k fonte en même temps que les premières : les scories sont fondues en totalité soit dans la première, soit dans la seconde fonte (
y Affinage et raffinage du cuivre noir au petit foyer ou dans un grand réverbère , suivant les localités et Timportance de Tn* sme. Ces opérations donnent du cuivre en lingots, et des scories pea siliceuses, très-riches en cuivre : elles sont passées dans Tuné des deux fontes. Elles contiennent de Toxydille de ôuivre, des grenailles de cuivre de toute dimension, très-irrégulièrement disséminées t elles renferment une partie des corps étrangère du coiTrenoir, arsenic, antimoine, étain, nickel, etc.
Lorsqu'on traite des minerais pauvres, ou des minerais trèsimpors, on doit modifier un peu la série des opérations; à la seconde fonte on ajoute des minerais pyriteux purs, en quantité suffisante pour qu'il âe se produise pas de cuivre noir.
On obtient seulement unematte unpeu ricbe, et des scories contenant peu d'oxydule de cuivre. Ces scories sont entièrement passées dans la première fonte. Les mattes sont grillées en cases et fondues avec addition de minerais riches et purs î à cette troiaème fonte on obtient du cuivre noir, une matte riche qui est repasséc dans la même fonte après grillage en cases, et àei sco^ ries riches.
En Angleterre, toutes les opérations sont faites dans des fotiîH à réverbère, mais on multiplie, et on modifie ces opérations sui-* vtiit la nature des minerais qui ont été achetés par l'usine.
Les seules scories qui puissent être jetées sont celles de la première fonte : elles diffèrent un peu de celles qui sont produites dans les fours à tuyères, en ce qu'elles contiennent, à l'état de mélange, des fragments de quartz et de roches siliceuses qui n'ont pas été dissous dans les silicates, à cause de la rapidité de la fusion. 'EUes contiennent du reste, comme les scories des fours à tuyères, dos grenailles de matte irrégulièrement réparties, de la matte et du sulfure de fer en mélange intime. Dans la fusion au réverbère, la présence du sulfure de fer dans les scories est une condition absolue de leur appauvrissement. Ce& ejtplîcations abrégées sur le traitement métallurgique des
i64 MÉTAUX PROPREMENT DITS.
minerais de cuivre permettent de comprendre dans quel cas il est nécessaire de procéder à l'analyse des scories, et dans quel but les opérations doivent être conduites. Il est utile d'analyser les scories de la première fonte, en écartant autant que possible les morceaux qui renferment des grenailles visibles : en effet, ces morceaux sont passés dans les fontes suivantes, et il est impossible de prélever un échantillon qui représente approximativement les scories sous le rapport des grenailles.
U faut chercher la composition des silicates , indépendamment des fragments de quartz et de roches siliceuses ; il importe surtout de constater dans quelle proportion la matte et le sulfure de fer sont mélangés avec les silicates.
Quant à la teneur en cuivre des scories, on ne peut la déterminer avec une exactitude suffisante par Fexamen d'un seul échantillon, il convient de multiplier les prises d'essai pour les scories qui doivent être jetées, et d'évaluer exactement le cuivre contenu. La teneur en cuivre des scoriesjetées, c'est-à-dire la perte de cuivre faite dans le traitement métallurgique, ne peut être fixée que par la moyenne des résultats obtenus sur un trèsgrand nombre de prises d'essai.
Pour les scories de plus en plus riches, qui sont produites dans les fontes successives des mattes, on n a pas un grand intérêt à déterminer la composition des silicates : les chefs fondeurs reconnaissent aisément à l'allure des fontes quelles matières il convient d'ajouter aux lits de fusion pour donner aux scories la fluidité désirable. Il suffit ordinairement d'évaluer la teneur en cuivre.
Leur analyse est utile seulement dans les études théoriques des diverses méthodes : il faut alors déterminer la composition des silicates, et principalement chercher dans quelles proportions les scories absorbent ceux des corps qui sont nuisibles à la qualité du cuivre, tels que l'arsenic, l'antimoine, l'étain, le zinc, le nickel et le cobalt. Ces analyses doivent être faites sui* des échantillons convenablement choisis et débarrassés autant que possible, par triage, des grenailles de matte et de cuivre noir.
Les crasses ou scories du rôtissage, de l'affinage et du raffinage, ne sont pas homogènes : elles contiennent des grenailles tellement irréguUères, qu'il est à peu près impossible de prélever un échantillon moyen : on ne peut, au laboratoire , que
CUIVRE. 16ft
chercher si dans les opérations métallurgiques on est parvenu à £ûre passer dans les scories une quantité notable des corps nuiâbles, c'est-à-dire qu'on doit s'attacher principalement à la recherche de l'arsenic, de l'antimoine, de l'étain et du nickel.
Nous citerons quelques exemples de la composition des scories obtenues dans les fontes successives de la méthode galloise :
Première fODie. Deuxième fonte. FoDte des leoriet. Scories d'afllMge.
SiUcc 48,00 35,00 41,20 42,60
Alumine 3,15 1,16 1,20 2,00
Chaux 6,50 2,00 2,10 »
Magnésie 0,15 i » »
Proloxydedcfcr. 37,50 57,00 53,00 6,20
Sulfure de fer. . 1,60 » i »
MaUe 0,50 1,00 » »
Arsenic et antimoine traces traces 0,50 0,60
Oxydes d'étain , de nickd, de
cobalt » 1,10 0,25 3,50
Oxydnle de coi-
Les scories de la première fonte sont difficilement attaquables par l'acide chlorhydrique concentré : elles ne sont pas complètement décomposées par l'acide azotique. On a calculé la proportion du protosulfure de fer et celle de la matte d'après les déterminations du cuivre et du soufre.
Les scories de la seconde fonte pour matte sont assez facilement attaquées par l'acide chlorhydrique, et même par l'acide azotique concentré. On a calculé la proportion de la matte contenue dans l'échantillon analysé d'après le dosage du soufre, et d'aprèb la composition de la matte produite dans la même opération.
Les scories obtenues dans l'opération toute spéciale, fonte des scories, sont attaquables par l'acide chlorhydrique concentré; elles ne le sont pas, du moins complètement, par l'acide azotique : elles contiennent ordinairement des grenailles de matte et de la matte en mélange intime. La matte contenue dans l'échantillon analysé n'a pas été calculée, parce qu'il n'a pas été possible de se procurer des fragments de la matte produits dans la même opération.
ifiS MÉTAUX WiQPïipiENT DITS.
I^ «corieç d'affio^ge ^oat fadlement attaquables p$ir Ips aoide«; elles renferment de oombreuses grenailles de cuivre métallique : dans Téchantillon qui a été soumis à Tanalyse, on a séparé ces grenailles avec grande attention, et on fi considéré pomme étfint k Vétat d'oxydule tout le cuivre qui a été dosé,
Nous citeroivi encore quelques exemples de la composition des scories obtenues dans les fours à tuyères, à Agordo et au Mansfeld.
^ordo. ManifekL
FoDlq paur maUe. Pont^ pour cuifre oo)^. Première Toote.
Silice 52,25 39,50 , 49,60 53,55
Almoiue 5,55 i.OO , i«,20,, , 15,00
Protoxydedefer.. 40,10 55,20 13,25 ,,. 10,15
Sulfure de fer 1,50........ » , 0,15 0,25
Matte 0,35 » 0,60 ,. Q,75
Oxyde de zinc... > . 3,50 » • i
Oxydule de cuivre. > 2,00 » »
Chaux 1 » 19,20...,.,., ?0,00
Magnésie » » 2,40 2,35
Fluor > » 1,20 ^,00
Les scories de la première fonte pour matte, d'Agordo et du Mansfeld , ne sont pas complètement attaquées par l'acide chlorhydrique concentré ; elles contiennent un peu de proto-sulfure de fer et de matte. Les proportions de ces deux composés ont été calculées d'après les dosages du soufre et du cuivre, en admettant que le cuivre se trouve seulement à Tétat de matte.
La scorie provenant de la fonte pour cuivre noir à l'usine d'Agordo est assez facilement attaquée par l'acide chlorhydrique, et même par l'acide azotique concentré ; on a séparé aussi bien que possible les grenaille.s, et on a porté au tableau, comme étant à l'état d'oxydule, la totalité du cuivre indiqué par l'analyse.
Analyse. — Nous donnerons deux exemples de l'analyse des scories de cuivre, en prenant les deux cas les plus importants, les scories pauvres, qui doivent être jetées, et les scories d'af-
ScoaiBS PAUVBSS. — Considérons les scories provenant de la fon^ au fouç |i ipanche de minerais pyrit^ux, imparfaitement grillés en grands tas. Nous supposons que les minerais cpntieA-
ont de la pyrite de fer, de la blende, du sulfate de baryte et du fiartx, et qa*on ajoute, comme fondant, du calcaire argileux. Nous admettons que dans la prise d*es6ai on sépare avec soin tous les fragments de scories contenant des grenailles de matte, ainsi qne cela se pratique toujours dans les usines pour les scories qui doivent être jetées.
On doit déterminer dans l'échantillon proposé : la composition Aes silicates, qui renferment, comme bases, le protoxyde de fer, Toxyde de zinc, F alumine, la baryte et la chaux ; le sulfate de baryte qui n'a pas été décomposé pendant la fonte ; la proportion de la matte mélangée intimement avec les silicates ; il faut constater si la scorie contient du protosulfure de fer, ou bien si elle renfernke, au contraire, un peu d'oxydule de cuivre combiné avec l'acide sihcique : il importe surtout d'évaluer exactement la teneur en cuivre.
Ainsi que nous l'avons déjà dit, la détermination de la teneur en cuivre doit être répétée sur un grand nombre d'échantillons, afin qu'on puisse évaluer approximativement la perte de cuivre attribnable aux scories pauvres qui sont jetées.
On doit faire les opérations suivantes :
1* Evaktaiion du sulfate de baryte. — On fait chauffer à l'ébul- Htion, pendant vingt^quatre heures, 10 grammes de scorie porphyrisée dans une dissolution un peu concentrée de carbonate de sonde pur : le sulfate de baryte est entièrement décomposé, et les silicates sont eux-mêmes partiellement attaqués. On lave long* temps la partie insoluble avec de l'eau bouillante. La liqueur alcaline contient un peu de silice et tout l'acide sulfurique du sulfate de baryte. On acidifie légèrement par l'acide chlorhydrique ; on laisse en repos pendant plusieurs jours, afin de laisser se déposer une partie de la silice ; on filtre, s'il s'est prcnluit un dépôt appréciable ; on verse du chlorure de barium. On pèse le sulfate de baryte, tprës l'avoir lavé àTeau bouillante, et en prenant les précautions <iai sont rendues nécessaires par la présence du chlorure alcalin. Il est peu utile de tenir compte de la petite quantité de silice que contient la liqueur acide : on peut considérer le poids du sulfate de baryte comme représentant assez exactement le sulfate de baryte contenu dans les 10 grammes de soorie.
2* Dosage du soufre. — 11 est très*important de doser le soufre aree exactitude, carie nombre obtenu doit servir de point de dé-
I6S MÉTAUX PROTREMENT DITS.
part au calcul du proto-sulfure de fer, ou à celui de la matte, lorsque la scorie contient de Toxydule de cuivre; la présence de la baryte à l'état de sulfate et de silicate rend le dosage du soufre assez difficile. Nous conseillons d'adopter la méthode suivante:
On fait chauffer dans une certaine quantité d'eau, environ un demi-litre, 10 grammes de scorie porphyrisée ; on ajoute peu à peu de Tacide azotique, jusqu'à ce que la liqueur soit franchement acide ; on laisse chauffer à 60 ou 70 degrés, pendant deux heures : on s'assure, à l'aide d'un papier imprégné d'acétate de plomb, qu'il ne se dégage pas d'hydrogène sulfuré. Les sulfures sont certainement attaqués ; une partie du soufre passe à l'état d'acide sulfurique, mais la majeure partie se trouve à Tétat libre.
On sature l'acide par de la potasse pure ; on ajoute ensuite de 15 à 20 grammes d'alcali et le même poids de carbonate de soude pur ; on fait chauffer à Tébullition pendant au moins douze heures. Le soufre, Facide sulfurique formé par l'action de l'acide azotique, l'acide sulfurique du sulfate de baryte^ sont dissous en même temps qu'une partie de la siUce des silicates, qui sont partiellement attaqués par Tacide et par l'alcali.
On lave la partie insoluble à l'eau bouillante ; on fait arriver un courant de chlore dans la Uqueur alcaUne, afin de faire passer la totalité du soufre à Tétat d'acide sulfurique ; on acidifie par Tacide chlorhydrique ; on étend de beaucoup d'eau, et on laisse en repos pendant plusieurs jours ; on sépare par filtration la silice qui se dépose. On verse du chlorure de barium dans la liqueur filtrée : le précipité qui se produit peut être très-complexe ; il peut contenir, avec le sulfate de baryte, un peu de sulfate alcalin et de la silice.
On le lave longtemps à Teau bouillante ; on le calcine au rouge sombre pendant quelques minutes ; on le traite par de Teau acidulée par Tacide chlorhydrique, contenant un peu de chlorure de barium. La matière insoluble contient alors de la silice et du sulfate de baryte ; ce dernier composé renfermant tout le soufre des sulfures et l'acide du sulfate de baryte de la scorie.
La silice se trouve assez probablement en faible quantité ; cependant il est très-prudent d'opérer comme si elle était certainement en proportion appréciable. On fait fondre le sulfate de baryte impur avec S parties de carbonate de soude pur ; on reprend par Teau bouillante ; on dissout le carbonate de baryte
dans l'acide chlorhydrlqne faible, et on précipite la baryte par l'acide sulfuriqne. On pèse enfin le sulfate de baryte. De son poids on retranche le sulfate de baryte qui existe dans la scorie, et qui est donné par la première opération. La différence est le poids du sulfate de baryte provenant du soufre contenu dans le sulfore de fer et dans la matte.
3" Dosages de la silice et des oxydes. — On attaque 4 grammes de scorie porphyrisée par Tacide azotique ; on évapore à sec, et on traite le résidu par le même acide. Les silicates ne sont pas en^ tiërement décomposés par l'acide azotique ; il est donc indispensable de faire fondre le résidu avec 2 parties de carbonate de soude et de répéter l'attaque par l'acide azotique, l'évaporation à sec, et la reprise par l'acide.
On ne doit pas commencer par faire fondre les scories avec du carbonate de soude, ainsi que cela se fait généralement pour les silicates difficilement attaquables, le creuset de platine pourrait être altéré par les sulfures métalliques.
On obtient: deux liqueurs azotiques, qui renferment les oxydes de fer, de zinc, de cuivre, l'alumine, la chaux et une partie de la baryte des silicates ; un résidu qui contient du sulfate de baryte et de la silice.
On pèse le résidu après l'avoir calciné un peu au-dessus du Résida, rouge sombre ; on le fait fondre avec 4 parties de carbonate de soude ; on traite par Teau bouillante la matière fondue. La partie insoluble contient un peu de silice et la totalité de la baryte à l'état de carbonate ; on la traite par l'acide chlorhydrique faible ; on verse de l'acide sulfurique dans la liqueur étendue. On reproduit ainsi le sulfate de baryte qui était mélangé avec la silice. En comparant les deux poids, de la silice et du sulfate de baryte et du sulfate de baryte seul, on obtient avec une approximation suffisante la proportion de la silice.
Il faut, de plus, comparer le poids du sulfate de baryte à celui qui a été obtenu dans la première série d'opérations, afin de calculer la baryte provenant des silicates, qui a passé à l'état de sulfate dans le traitement de la scorie par Facide azotique. Ce nombre doit être ajouté à celui qui sera obtenu plus tard pour la baryte contenue dans les liqueurs azotiques.
On verse un excès d'ammoniaque dans les liqueurs azotiques ; uqMon on porte à l'ébuUition. H se forme un précipité complexe, qui
addat.
penferm6 le peroiiyde de fer et ralomine, avec une certaine por^ tion de Toxyde de zmo, de To^yde de cuivre, de la chaux et de la baryte.
La liqueur ammoniacale, après filtration, ne contient qu^une partie des terres alcalines et des oxydes métalliques solubles dans rammoniaquo. On conserve cette liqueur ammoniacale dans une fiole bien bouchée.
On sépare le précipité du filtre, on brûle le papier seul ; on traite les cendres et le précipité par l'acide azotique ; on évq>ore à sec, on chau£Fé le résidu jusque vers 180 degrés, afin de décomposer les azotates des peroxydes ; on fait enfin chauffer le résidu à l'ébullition dans une dissolution concentrée d'azotate d'ammoniaque : on lave avec de l'eau ammoniacale le résidu d'oxyde de fer et d'alumine. On réunit les liqueurs à la dissolution ammoniacale qui renferme le reste des terres alcalines, des oxydes de cuivre et de zinc.
On calcine et on pèse l'oxyde de fer et l'alumine : on réduit le peroxyde de fer par l'hydrogène ; on dissout le fer métallique par l'acide azotique extrêmement étendu; on concentre la liqueur acide, dans le but de faire passer le fer à l'état de peroxyde ; on précipite cet oxyde par l'ammoniaque, et on le pèse après calcination : on conclut l'alumine par. différence. Il est d'ailleurs tonjoura utile de peser l'alumine calcinée, et même de peser le mélange d'alumine et de fer métallique, afin de s'assurer, par la comparaison de ces poids divers, que les opérations ont été convenablement conduites.
On concentre les liqueurs ammoniacales, et on réduit leur volume de manière à remplir exactement un flacon d'un litre de capacité. On évalue la proportion du cuivre d'après l'intensité de la coloration bleue, en comparant la liqueur à des dissolutions ammoniacales contenant des poids connus de cuivre, et renfermées dans des flacons rigoureusement pareils à celui dans lequel en a introduit la liqueur ammoniacale. On peut obtenir ainsi pour le cuivre une approximation beaucoup plus grande que eelle à laquelle on pourrait arriver par la pesée du cuivre à l'état de sulfure. La teneur en cuivre des scories pauvres dépasse rarement cinq millièmes.
Après avoir fait cette comparaison des couleurs, on fait passer la liqueur ammeniacale dans une grande fiole, on acidulé par
CUIVBB, »TI
Xuiêe luoétique, et on Cuit arriver ub eonrant dliydrogène sul^ kré : on précipita ainsi le zinc ^ le euivre à l'état de sulfures ; la efaaaz et la baryte restent en dissolution dans la liqueur acé* tifue.
On traite le précipité eomme s'il ne contenait que du sulfure ie xinc : on le grille sous le mmû^ pour le transformer en oxyde, et on ptee cet oxyde impur. On retranehe de son poids celui de l'oxyde de cuivre, calculé d'après la teneur en cuivre de la eeorie, et an obtient approximativement l'oxyde de zinc. Il est inutile de ebercber une plus grande exactitude, en effectuant la séparation des deux oxydes.
Pour dosOT les terres alcalines, on verse de Toxalate d'ammo- ■iaqne dans la liqueur acétique, après avoir expulsé l'hydrogène sulfuré par la ehaleur ; on sature l'acide acétique par l'ammo* BÎaque ; on calcine les oxalates; on dissout les deux terres alca* lÔM dans l'acide chlorhydrique étendu ; on précipite la baryte par quelques gouttes d'acide sulfurique ; on pèse le sulfate de baryte. On précipite ensuite de nouveau la chaux par l'oxalate d'ammoniaque et par ^ammoniaque ; on pèse la chaux à l'état de sulfate.
IHscuêsUm des résuUaii.'^ Pour interpréter les résultats obtenus d'une manière utile à la métallurgie, il est nécessaire de connaître la composition de la mette produite dans la même opération. On admet d'abord que le euivre se trouve en entier à Tétat de matte ; on calcule les quantités de fer et de soufre qui correspondent au cuivre ; lorsque le nombre qui a été trouvé pour le soufre dans l'analyse de la scorie est plus fort que le nombre calculé d'après la teneur en cuivre et d'après la composition de la matte, on peut être certain que la scorie proposée ne renferme pas d'oxydule de euivre, et que le cuivre s'y trouve exclusivement à Tétat de matte.
Désignons par S le soufre dosé dans la scorie, par S' le soufre calculé comme entrant dans la matte ; la différence 8-^S' représente le soufre du protosulfure de fer. D'après ce nombre S — S', on calcule le fer qui existe dans la scorie à l'état de protosulfure.
On calcule enfin, d'après le fer de la matte et le fer du protosulfure, la proportion du protoxyde de fer qui entre dans la composition des silicates.
Lorsque le soufre qui est obtenu dans l'analyse est en quantité
inférieure à celle du soufre qui est calculé d'après la teneur en cuivre, et d'après l'hypothèse que le cuivre se trouve dans la scorie seulement à l'état de matte, on peut affirmer que la scorie contient de l'oxydule de cuivre, et qu'elle ne renferme pas de sulfure de fer. Dans ce cas^ il faut prendre le soufre dosé comme point de départ, et calculer la proportion de cuivre qui doit être à l'état de matte ; le reste du cuivre est probablement à l'état d'oxydule. Dans ce cas, la proportion de matte est ordinairement très-faible, et on peut, sans erreur appréciable, négliger le fer de la matte pour le calcul du protoxyde de fer des siUcates.
Scories riches. — Considérons comme second exemple une scorie d'affinage, de laquelle on a séparé les grenailles de cuivre métallique, contenant à l'état de silicates de l'oxydule de cuivre, du protoxyde de fer, un peu d'alumine et de chaux, des oxydes d'étain, de zinc, de plomb, de nickel, renfermant une proportion appréciable d'arsenic et d'antimoine, probablement à l'état d'arséniates et d'antimoniates.
Il s'agit de déterminer approximativement la composition des silicates et la teneur en cuivre ; mais le point le plus important de l'analyse est la recherche de l'arsenic, de l'antimoine, du nickel, du zinc, du plomb et de l'étain. Les opérations sont longues et déUcates; les résultats sont peu certains.
1"* Evaluation de t arsenic et de F antimoine, — On attaque 1 gramme de scorie porphyrisée par l'acide chlorhydrique concentré ; lorsque la décomposition des silicates parait être complète^ on ajoute 0*,25 de peroxyde de fer dissous dans l'acide chlorhydrique ; on étend d'eau, et on verse de l'ammoniaque en excès. On lave à l'eau bouillante le précipité très-complexe qui est produit; il contient, avec le peroxyde de fer, la totalité des acides de l'arsenic et de l'antimoine. On fait chauffer ce précipité dans l'acide sulfurique pur; on essaye le liquide dans l'appareil de Marsh. On reconnaît aisément si les taches qui sont recueillies sur une surface de porcelaine contiennent en même temps l'arsenic et l'antimoine, ou seulement l'un de ces deux corps ; on peut même distinguer lequel des deux est en proportion dominante.
Lorsque les taches sont suffisamment faibles, ce qui est le cas le plus ordinaire, on peut évaluer à peu près la proportion de
Yarsenic et de l'antimome. L'évaluation est moins nette que celle ^ est donnée par l'appareil de Marsh pour les corps renfermant seulement de l'arsenic ; mais on doit s'en contenter parce qu'on n'obtiendrait pas plus d'exactitude par tout autre procédé.
Si les taches sont très-intenses, on peut seulement reconnaître la présence de l'arsenic et de l'antimoine ; il faut chercher à doser les deux corps dans une autre série d'opérations. Nous admettrons que la scorie renferme une quantité dosable d'arsenic et d'antimoine.
2** Dosage des oxydes. — On attaque, par l'acide azotique, 5 grammes de scorie porphyrisée ; on fait chauffer à 65 ou 70 degrés, jusqu'à ce que les silicates paraissent être à peu près complètement décomposés; on évapore à sec; on traite le résidu par l'acide azotique étendu de deux fois environ son volume d'eau ; on lave par décantations la partie insoluble, en employant d'abord de l'eau acidulée par l'acide azotique, et ensuite de l'eau pure.
Les liqueurs acides contiennent les oxydes de fer, de zinc, de cuivre, de nickel, et la plus grande partie de l'alumine, de la chaux, de l'oxyde de plomb et de l'acide arsénique. Le résidu renferme la silice, Toxyde d'étain, l'acide antimonique, un peu d'acide arsénique, d'oxyde de plomb, d'alumine et de chaux.
On calcine le résidu un peu au-dessus du rouge sombre, et on RésiUu. le pèse; soit P son poids. Nous indiquerons bientôt de quelle manière ce nombre peut être utilisé pour l'évaluation de la silice. On mélange le résidu avec 3 parties de carbonate de soude , on fait fondre au creuset de platine et sous le moufle; on traite la matière fondue par l'acide chlorhydrique ; on ajoute un peu d'acide tartrique à la Uqueur, on étend de beaucoup d'eau et on laisse en repos pendant plusieurs jours. On sépare par iiltration la silice qui se dépose; on admet, ce qui n'a pas toujours lieu, que cette silice n'entraîne pas d'oxyde d'étain.
On fait arriver dans la liqueur un courant très-rapide d'hydrogène sulfuré ; on étend d'eau de plus en plus, à mesure que le gaz est en plus grand excès. On attend que le précipité soit bien rassemblé, et on le lave par décantations. L'hydrogène sulfuré précipite l'étain, l'antimoine, le plomb et l'arsenic à l'état de sulfures, et ces sulfures sont accompagnés d'une proportion trèsappréciable de silice. L'alumine et la chaux restent dans la liqueur acide, avec une quantité presque négligeable d'arsenic.
Considérons d'abord cette Hqueiir. Os {>eot bien négliger Fitrdenic qu'elle renferme, mais îl fant, antftffl qné possible, évaluer f alumine et la chaux. Cette liqneur renfermant de l'acide tar^ trique, de l'hydrogène sulfuré et beaucoup de eUorure de so^ dhim, on est obligé d'expulser l'hydrogène sulfuré par la chaleur, de séparer le soufre par iiltration, de saturer l'acide libre par le carbonate de soude, d'évaporer à sec et d^ faire fondre lei résidu avec une petite quantité de nitre. On traite enstdte la matière fondue par Tacide chlorhydrique ; on précipite F alumine par l'ammoniaque et la chafux par l'oxalate.
Ces deux précipités sont formés dans une dissolution q^à renferme un énorme excès de sels alcalins ; on les lave à plusi^ûr» reprises par décantation, et on les dissout dans l'acide azotique. On conserve ces deux liqueurs acides, A, B, pour les rétunr à celles qu'on obtieniba plus tard, et qui contiendront le^ reste d^ l'alumine et la chaux.
L'examen des sulfures, mélangés de silice, doit être fait de la manière suivante : le précipité a été lavé seulement par décantuM tîons ; on verse dans la fiole un petit excès de sulfhydrate ; art laisse le réactif agir pendant au moins douze heures. Le suUsro de plomb reste seul insoluble^ ; les sulfures d'étain, d'antimoiftê^ et d'arsenic se dissolvent dans le sulfhydrate.
On lave le sulfure de plomb d^abord avec de l'eau chargée de^ sulfhydrate, et ensuite avec de l'eau pure : ces lavages doivent être faits exclnsivement par décantations. Oh dissout le ^mb^ du sulfure par l'acide azotique très-étendu et froid; on filtre la Uqueur acide, et on la réunit à celle qui contient le reste du plomb, et qui provient du traitement â# la scorie par Facide azotique.
Pour évaluer Fétain et Fantimoine, on décompose le sulfhy-^ drate par Facide chlorhydrique très-faible, en évitant tout excès d'acide. 11 se forme un précipité de soufre, de sulfures d'étain, d'antimoine et d'arsenic. On lave ce précipité par décantations; on le traite par Facide chlorhydrique un peQ eoncentré , afin de dîseoudre Fétain et Fantimoî^e.
Le sulfure d'arsenic n'est pas notiJiklenient dissous; on le
1 La silice reste avec le sulfure de plomb ; il est inutile d'en tenir compte, ear eUe n^entrave pas les opérations ; elle demeure insoluble avec le soufre lorsqu'on traite le suUore de plomb pn* Faoide aiotique étendu et froid.
traite p«r Facide taolique faible, et on réunit cette fiquetnr à la dissolution a2U>tique qui contient le reste de Tarsenic.
L'évalaation de Véflaiii et de l'antimoine contenus dans la liqueur chlorhydrique présente des difficultés insurmontables ; à peine est-il possible d'obtenir pour les deux corps ensemble ■ne approximation douteuse. On fait arriver de l'hydrogène sulfuré dans la liqueur acide ; cm salure par l'ammoniaque ; on bouche la fiole ; on laisse en repos pendant plusieurs heures ; cm décompose le sulfhydrate par l'acide chlorhydrique. On reproduit ainsi les sulfures d'étain et d'antimoine, et ils ne sont mélan« gés que d'ane proportion assez faible de soufre lorsque les opérations ont été conduites d'une manière convenable, c'est-à-dire lorsqu'on n'a employé que la quantité d'hydrogène sulfuré nécessaire poor faire passer les métaux k l'état de sulfures.
On lave le précipité par décantations ; on le reçoit sur un filtre pesé d'avance; on sèche à 100 degrés, et en pèse de nou^ veau.
On obtient ainsi la somme des poids du sovfre, de l'étain et de l'antimoine. U faut ensuite doser le aoufre contenu dans le précipité. Les deux métaux se trouvent toujours dans les acories en très-faible proportion ; le précipité est donc peu volumineux ; il adhère presque en entier au papier ; le seul moyen de doser approximativem«it le soufre est le suivant : on place le papier avec le précipité dans une dissolution un peu concentrée de potasse pure ; on fait chauffer à l'ébullition ; on fait arriver un courant de chlore jusqu'à ce que le précipité ait entièrement disparu; on acidifie la liqueur par l'acide chlorhydrique, et on précipite l'acide sulfurique par le chlorure de barium. On pèse le sulfate de barjrte après l'avoir lavé, purifié et calciné.
La présence de l'étain rend la purification du sulfate de baryte assez incertaine, en sorte qu'on n'obtient paa très-exactement le poids du soufre contenu dans le précipité. On évalue ensemble l'étain et l'antimoine par différence, et on ne peut espérer qu'une Inen faible approximation.
Pour obtenir l'étain lui-même, il faudrait recommencer toutes les opérations ; elles sont trop longues pour qu'on se résigne à les faire deux fois. Nous indiquerons cependant de quelle mani^ on peut procéder pour arriver à peser l'étain seul; car, dans quelques cas spéciaux, le dosage de l'étain peut présenter
ne MÉTAUX PROPREMENT DITS.
un intérêt plus grand que celui de l'évaluation de Tantimoine et de l'étain.
de^?éuin. Ayant obtenu les deux sulfures d'étain et d'antimoine , mélangés de soufre, on les lave complètement par décantations ; on fait passer les sulfures et le soufre dans une nacelle de porcelaine exactement pesée, on sèche à 100 degrés ; on introduit la nacelle dans un tube de porcelaine luté ; on fait passer de la vapeur d'eau, et on chauffe peu à peu»jusqu'au rouge sombre.
Le soufre libre est volatilisé , les sulfures métalliques sont assez rapidement décomposés; il se produit de l'oxyde d'étain Sn*0*, qui reste dans la nacelle, et de l'oxyde d'antimoine; ce dernier se volatilise et se transforme de nouveau en sulfure au contact de l'hydrogène sulfuré. Lorsque l'action de la vapeur d'eau est terminée \ on laisse refroidir, on retire la nacelle du tube ; on imprègne l'oxyde d'étain d'acide azotique ; on chauffe progressivement la nacelle au rouge sombre, sous le moufle. On pèse après refroidissement; l'augmentation de poids de la nacelle peut être attribuée au bioxydo d'étain. L'évaluation du bioxyde n'est pas rigoureuse, et, de plus, il est impossible de savoir à quel état d'oxydation l'étain se trouve dans la scorie. Llcpieurs Les liqueurs azotiques contiennent : l'acide arsénique , les oxydes de plomb, de fer, de cuivre, de zinc, de nickel, et la plus grande partie de l'alumine et de la chaux ; on ajoute de l'acide acétique* et on sature presque complètement par l'ammoniaque, de manière à obtenir une liqueur acidulée, ne renfermant pas d'autre acide libre que l'acide acétique. On fait arriver de l'hydrogène sulfuré en assez grand excès ; on bouche la fiole et on laisse le réactif agir pendant plusieurs jours. Le cuivre, le zinc, le nickel, le plomb, la plus grande partie du fer et de l'arsenic, sont précipités à l'état de sulfures; l'alumine, la chaux, une partie du fer et une fraction très-faible de l'arsenic restent dissous.
On lave par décantations les sulfures précipités, en employant de l'eau chargée d'hydrogène sulfuré ; du reste le lavage n'est pas très-long, car la liqueur acétique est assez étendue, et les corps qui restent dissous sont en quantité très-faible.
La liqueur acétique contenant encore de l'hydrogène sulfuré
< On reconnaît la fin de la réaction à ce que le dégagement d'hydrogène sulfnré n'a plas lieu. 11 est prudent de faire passer la vapeur d'eau encore pendant quelque temps.
tA traitée par rammoniaque ; le fer seul est précipité à l'état de solfore ; ralumine reste dissoute en raison de la présence de l'acide organique. On peut du reste ajouter un peu d'acide tartrique, afin de maintenir plus sûrement la totalité de l'alumine en dissolution. Le précipité de sulfure de fer doit être réuni aux sulfures qui ont été produits par l'action de l'hydrogène sulfuré sur la liqueur acétique.
La dissolution contenant du sulfhydrate renferme l'alumine, la chaux et un peu d'arsenic; on décompose le sulfhydrate par l'acide acétique, ce qui précipite le sulfure d'arsenic mélangé de soufre ; ce précipité est encore réuni aux sulfures qui ont été produits par l'hydrogène sulfuré.
Pour doser l'alumine et la chaux, il faut évaporer à sec la liqueur acétique, chauffer assez longtemps avec un peu d'acide azotique, pour décomposer la matière organique , dissoudre le résidu dans l'acide azotique, évaporer la liqueur à siccité, chauffer le résidu à 180 degrés, reprendre par l'azotate d'ammoniaque.
Après avoir ainsi séparé l'alumine de la chaux, on réunit l'alumine et la liqueur contenant l'azotate d'ammoniaque et l'azotate de chaux aux deux liqueurs A^ B, qui contiennent les autres parties des deux bases ; on pèse enfin l'alumine et la chaux.
Le traitement des sulfures est assez difficile. On dissout les métaux et l'arsenic en traitant les sulfures par l'acide chlorhydrique, en ajoutant quelques gouttes d'acide azotique. On sépare par filtration le soufre qui n'est pas dissous ; on fait arriver de l'acide sulfureux, on précipite le cuivre par le sulfocyanhydrate d'ammoniaque, avec les précautions que nous avons indiquées précédemment ; on pèse le cuivre à l'état de sulfure Cti*S.
On fait chauffer la liqueur filtrée afin d'expulser l'acide sulfureux, on ajoute de l'ammoniaque et du sulfhydrate d'ammoniaque ; on lave le précipité avec de l'eau chargée de sulfhydrate. La dissolution contient le sulfure de nickel, et l'arsenic à l'état de sulfosel ; les sulfures insolubles sont ceux de plomb, de fer et de âne.
Pour évaluer l'arsenic et le nickel, on décompose le sulfhydrate par l'acide chlorhydrique : on lave le précipité par décantations ; lorsque les sels ammoniacaux ont été complètement enlevés par les lavages, on traite le précipité d'abord par la potasse, T. rr. 1*
478 MÉTAUX PRÛHREMENT DITS.
ensuite par le chlore \ oa pèse le «esquÎQXyde d^ AÎokel, dQMéclié à 100 degrés.
On acidifie la liqueur alcaline par TaQid^ çblorbydriqui \ oa chauffe doucement pour e;ipul»er le chlore i on fait arriver de rhydrogèue sulfuré; ou nature par l'ammoniaque} on diooro^ pow ensuite le sulfbydrate par l'acide chlorhydrique, et o» Iftv* longtemps par décantations le précipité qui «9 produit 1 0*«st uu mélange de noufre et de pulfure d'arsenic , et ee dornior composé est ordinairement eu quantité tellement feiW^, qu'on pwt I peine le distinguer dans le soufre eu e^cès,
On traite ce précipité par Teau régala; on étend d'eau at on filtre; on mesure le volume de la liquemr, et OU en prélève la cinquième partie, c'est ^ à r, dire la fraction qui correspond i 1 gramme de la scorie ; on «goûte 0S25 de peroxyde de for dis- 30U8 dans l'acide chlorhydrique ; on sature par l'ammoniaque \ on lave le précipité avec de l'eau bouillante ; on le traite par l'acide sulfurique, et on introduit la liqueur acide dan» l'appareil de Marsh ; on évalue la proportion de l'arsenic d'apriis l'inten^ site des taches.
liorsque ces taches sont trop intenses, ce qui arrive bie» rarement, on répète la même expérience sur le dixième du volume de la dissolution régale ; l'approximation obtenue pour l'arsenic est alors plus incertaine , mais elle est encore plus grande que celle h laquelle on arriverait en cherchant i doser l'arsenic,
U reste ^ traiter les sulfures de fer, de rinc et de plomb. On attaque ces sulfures par l'acide azotique et par l'acide sulfurique, dans une capsule de porcelaine \ on évapore h sec ; on cbaufib 1* résidu au rougeaombre,tant qu'il se dégage des vapeurs d'acii^ sulfurique ; on laisse refroidir, et on traite par l'eau. On a eu dissolution le sulfate de zinc avec une trés-faible quantité de sulfatai de fer et de plomb. On ajoute de l'ammoniaque, et un peu d# carbonate d'ammoniaque ; on néglige l'oxyde de zinc qui est en^ traîné par l'oxyde de fer.
Dans la liqueur ammoniacale, on précipite le zinc par l'hydrO" gène sulfuré ; on grille le sulfure de zinc pour le transformer en oxyde ; on pèse l'oxyde de zinc.
Les sulfates insolubles, et le précipité donné par Tammeoiaqua dans la dissolution dans l'eau^ sont dissous dans l'acide cblor*
CUIVRE. ITf
kjfèiqiid; on prédpite le plomb par rbydrogkne Bulfaré, on fèÊB le plomb à l'éUt de snlfito.
Le fer est seul dans la liqueur aeide, qui renfenne de rbjrdrogène sulfuré ; on chasse le gaz par la chaleur ; on sépare le soufre par filtration ; on fait passer le fer à l'état de peroxyde ; on satnre par l'ammoniaque ; on pèse enfin le peroxyde de fer calciné.
3* Évaluation de la silice. — On attaque 5 grammes de la scorie perphyrisée fiar Facide azotique et l'acide sulfurique ; on évapore à see; on traite le résidu par Taclde sulfurique étendu; on ftilt ehanfllor pendant plusieurs heures à 80 ou 60 degrés ; on laisse refroidir; on lave la partie insoluble avec de l'eau bouillante ; on lasëohe à 400 degrés, et on oaloine au rouge sombre.
Cette partie Insoluble est de la sillee très-impure ; elle est mélangée avec un peu d'acide antimonique, avec du sous^sulfate d'étain. On la plaee dans une nacelle de porcelaine, dans un tube luté, disposé dans un four à réverbère ; on fait passer un courant dliydrogène pur et sec; on chauffe progressivement au rouge. Il ait essentiel que le courant de gai boit un peu lent, car la silice sst trës-légève, et il s'agit d'en entraîner le moins possible en debon de la naeelle. Après une demi-heure d'action de Fhydrogène m rouge, on laisse refroidir dans le gae réductif ; on retire la naeelle dn tube, et on traite la matière par l'acide chlorhydrique, on flûeux eneore par l'eau régale très-chlorhydrique, étendue d*eaa. L'étain et rantimoine se dissolvent; la silice seule reste insoluble. On pèse la silice après lavage et oaleination : soit P' ion poids.
Le nocnbre obtenu est certainement trop faible ; on perd un peu de silice dans l'évaporation à sec, après l'attaque de la soorif par les aoid^s sulfurique et azotique ; on en perd encore pendant la réduction pa? l'hydrogène , et pendant la calcination. On a doue deux nombres pour la siHce ; Tun P, obtenu dans la seeonde série d'opérations, est trop fort, car il s'applique à la si- Hce mélangée d'oxyde d'étain, etc.; l'autre P', donné par ces dsnûèrea opérations, est trop faible.
Lorsque la différence entre les deux nombres n'est pas trop grande , on prend k moyenne ontre les deus , et on peut ad«- ■Mttre que Tévalnation df la silice n'est pas trop inexacte. H y a di reste peu d'mtérét à doser rigoureusement la silice ; car les silicates qui se produisent dans les diverses périodes de
l'affinage ont des compositions très -variables, et il n'est pas possible de prélever une prise d'essai qui représente rigoureusement les scories d'une opération.
AIXIAttBS.
Le cuivre entre en proportion plus ou moins grande dans un certain nombre d'alliages employés dans l'industrie ou dans les arts. Nous examinerons seulement : les alliages qui sont composés principalement de cuivre, de nickel et de zinc, et qui sont désignés sous les noms de mailleehort, de cuivre bUmCy à' argentan^ etc. ; les alliages de cuivre et d'étain, les bronzes^ qui servent pour les canons, pour les cloches, pour des objets d'art, etc.; les alliages de cuivre et de zinc, auxquels on donne les noms de laiton, de cuivre jaune^ de tombacky de chrysocale, etc.
Alliages de cuh^re, de nickel et de zmc. — Ces alliages sont d'un blanc assez beau ; ils sont susceptibles de prendre un beau poli ; ils peuvent être laminés et même étirés en fils assez fins, dans certaines conditions spéciales de température et de travail. A froid ils sont assez durs, mais on parvient aisément à les réduire en sable fin sous le choc du marteau ou du pilon. Us sont facilement attaqués par la lime ; leur densité varie suivant leur composition, depuis 7,18 jusqu'à 8,48. Les objets qui ont reçu le poli se ternissent promptement au contact de l'air humide ; on leur rend leur éclat en les frottant avec un linge fin ou avec une peau.
Ces alliages sont peu attaquables par les acides non oxydants : l'eau régale et l'acide azotique dissolvent rapidement tous les métaux. On peut dissoudre les métaux par l'acide chlorhydrique et le chlore , en faisant agir ces réactifs sur les alliages réduits en sable fin.
La composition de ces alliages est extrêmement variable, suivant les usages auxquels ils sont destinés. En outre, on emploie rarement pour leur préparation des métaux tout à fait purs, et les alliages contiennent fréquemment des proportions appréciables d'arsenic, d'antimoine, de plomb, de fer, et même d'étain.
CUIVRE. ig|
Noos citerons quelques exemples numériques de la composition de ces alliages :
■éUl cbiBoif. Hélai lUmaBd. Métal tnm^.
GniTre 43.80... 40,40... 50,00... 60.00... 65,00
Kickd 15,60... 31,60... 24,50... 19,10... 16,00
Zinc 40»60... 25,40... 24,00... 18,25... 13,16
PlMDb » ... traces... 0,20... 0>50... 0,15
Fer > ... 2,60... 0,15... 0,35... 3,40
Arsenic, antimoine. > ... traces... 0,50... 0,65... 0,15
Etain > ... »... > ... 0,15... 0,20
Bbonzes. — Les alliages divers de cuivre et d'étain sont d'un jaune assez foncé ; ils sont en général durs, plus ou moins tenaces, et susceptibles de recevoir un très-beau poli. Leur densité est peu variable, de 8,88 à 8,95. Ils peuvent être laminés, étirés en fils, et travaillés au marteau, bien qu'avec difficulté.
Ces alliages sont rarement homogènes; il faut les maintenir longtemps en fusion, brasser énergiquement la matière métallique fondue , et prendre des précautions spéciales à la coulée, pour obtenir des pièces d'une certaine dimension, qui contiennent dans toutes leurs parties des proportions à peu près constantes de cuivre et d'étain. Les pièces de bronze de petites dimensions, telles que les coussinets, sont fréquemment coulées sans des précautions suffisantes, et l'hétérogénéité des alliages est tellement grande, qu'on la reconnaît aisément à la cassure.
Les bronzes sont difficilement attaqués par les acides non oxydants : on parvient à les dissoudre entièrement dans l'acide chlorhydrique, en faisant agir le chlore ; la dissolution se fait avec plus ou moins de rapidité, suivant que l'aUiage est plus ou moins divisé. Les bronzes sont aisément dissous par l'eau régale chlorhydrique ; l'acide azotique les attaque vivement, mais il se produit de l'oxyde d'étain insoluble, qui retient, même après de longs lavages avec de l'eau acidulée par l'acide azotique, une proportion très-appréciable des oxydes de tous les métaux que renferment les alliages.
La composition des bronzes dépend des usages auxquels ils sont destinés ; mais l'homogénéité des alliages , les soins pris dans la fabrication et dans la coulée, exercent sur les propriétés utiles une influence plus grande encore que celle de la composition.
IM MÉTAUX PRCffRSaiENT DITS.
Le bronxe des ofinons oontient de 8 à 18 poor 100 d'ittin^ Une très-faible proportion de fer et de plomb ; il est ordinaireDient fabriqué avec des métaux assefl pUfs^ et ne contient pas d'arsenic, d antimoine et de nickel.
Les bronzes employés pour les statues, pour les tam-tams, pour lëS cloches, contlétment environ 20 pour 100 d'étâifi» mais on né lès fabrîque qtié rarenlëtit avec des métaux purs, et souvent en introduit une quantité assez notable de métaux étrangers, dé 2inC) de fer, de fiickel, de plomb, en sorte que la composition de ces alliages est très-variable. H en est de même pour les alliages employés pour les eoussinëtsi poùi* les colliers d'exdèntrique, èto» La proportion de l'étain varie de 4 à 13 pour lOOi
Dans lés plaques de doublage des navires la proportion du ouivi'e est peu variable \ elle est oi*âinàiretÊelit eomprise entre 89 et 91 pour 100 ) celle de l'étain dépasse rarement 6 pour 100 ) on introduit totyours dans ces alliages une certaine qUtotité de ■ine et de plomb.
On a souinis à l'analyse nn assez grand nombre d'échaatilloBS de btonzëi provenant d'àrmeë^ de miroirs ou d'objets d'omem^it) datant d'une époque très-reculée i là composition de ces alliages est en général peu différente de celle des bronzes fabriqués à l'époque actuelle i on à trouvé dans presque tous les éohantiUonii du eilivroi de l'étain^ du ËinC) du plomb et des traces de fer.
Nous citerons un grftnd nombre d'exemples numériques^ afin de monti^er les Variations que présenté la Composition des bronzes, stdvant les usages auxquels ils sont destinési mmnausM Ani^ulss}
ftMttfti k\t6\t. âiMfé.
Çolne 85,30 63,50 76,35
iulA 12,15 30.20 Î9 00
Bine.. (.11;) l.SO.i.d ,9 ..i.t ^^60
Plomb 0.50 600 l,4o
Ferit.tuj. 0,15^ . . 1 > i i.«.. 0i29
Wi^Ô 99470 99J6Ô~
mMal ob oiioattÊst
Coiw 77,18 78,20.... i 75*66..!;. TOM
fUin 18,00 18,40 fci.lO 18,58 lue....;;....; 0,««;..;. » ..;.. 0,ftO.;... 0,80
?lomb 4,00.. i.. 1,34... u 1,80 S,30
er i 0,20 • O.iO
ArtenieèttoUmbiat.; » t*tt. 9.85. 1. 1. • ;...i 0,01
Nickel » 015 0.15 0,45
irtenl i....»*;. i ...i. ti^cèè.m. I i.ii. 0,01
CUIVAB. 113
lUlOllttfl tOVti t*ti6t8 DIS HÀCâllrBfl.
aÉiTre..4b.tii.dt.i 9Èfiètitii y6|6ftiji.. IZfièééi.. S4}t9
EUiii..... i 4t«7 7,20 19,87. ,1.. «.«4
iiiic 4,è5 Ô,40 i Ofil
l^tnbw;.!;. ;;..:. 4,00....; 4,8d....; Mi.-»- MO
Pcr 1,30 0,90 0,50 i
AnUmoiiie........t. tracesi.... 1,30 > »
100,07 90iM 09|06 100,09 FEUILLES DB DOUBLAM.
coiTfè... te,to...i. te^ «,« 9i,to
Blalm...ii...««}i..i 0,70.tiii 0,20.it»h 6,70. ..t. 4^
Ziic 2,90i.... 4.20 3,50 9,00
Plomb 0,50 0,60 0,Ô0 1,00
Fer tracés i 0,10 0.30
Arsenic et antimoine. . » i ..... 0.20 0,25
ÂLLiAësÉ DB cuiVkf ET DB tOic. — LAft àlUages de euiYl^ et de zinc ont une coidcUf jauïle, ôf'dinaitéiïièilt très-belle, dont là teinte Tarie avec la proportion du aine. La couleur lerapproohe un peu de celle de Tor pottr les alliagéii qui cOfattennent environ 20 pour 100 de zinc, et 80 pour 100 de cuivre. Lorsque la proportion du zinc est plus forte, la couleur est un peu verdàtre ou un peu grise.
Lee alliages de cuivre et de zinc sont malléables et ductiles lorsqu'ils ne renferment pas trop de zinc : il faut toujours prendre des précautions spéciales pour obtenir des fils très-fins ou des feuilles très-minces^ car au-dessous du rouge sombre ils sont très- ^agiles. Ds ont plus de roideur que le cuivre rouge; cependant ils graissent la Ume ; lorsque ces alliages doivent être travaillés à la lime, il est nécessaire d'introduire dans leur cotaposition un peu d'étain^ de plomb et de fer, afin de leur donner une dureté suffisante.
Ces alliages sont susceptibles de prendre un Irès-heau poli ; ils se ternissent assez promptement à Tair. Lorsqu'on les chauffe fortement dans un creuset !crmé, ils perdent la plus grande partie du zinc; mais il faut cbauffer longtemps à la température des essais du iér pour que tout le zinc soit volatilisé : queiqueâ chimistes affirment même qu'à ce degré de chaleur le cuivre retifDt oMeré de S i 3 pour 100 de zinoi
Les acides non oxydants attaquent lentement et fort incomplètement les alliages , alors même qu'ils contiennent une forte proportion de zinc. On dissout assez facilement les métaux en attaquant les alliages trës-divisés par l'acide chlorhydrique et le chlore. L'acide azotique et l'eau régale les attaquent très-rapidement.
La composition des alliages de cuivre et de zinc présente une grande diversité :1e chrysocale contient de 18 à 20 pour 100 de zinc ; le laiton^ employé pour les feuilles de doublage des navires, pour les tringles, pour les fils, etc., renferme de 33 à 34 pour 100 de zinc ; les alliages dont on se sert pour les objets de moulerie contiennent une proportion de zinc encore plus forte, de 40 à 50 pour 100. Nous citerons seulement quelques exemples numériques de la composition des laitons :
Feuille de doublage. Tringle. Pièces de imchiiiet.
Cuivre 66,50 87,80 62,75 64,80
Etain » » t ..>.. i,30
Zinc 35,00 6,80 35,58 31,40
Plomb 0.10 1.70 1,65 2,35
Fer traces 1,60 i 0,17
Araenic et antimoine, traces 2,10 traces »
Analyse. — D'après les exemples numériques que nous venons de citer, les divers alliages contiennent en proportions variables du cuivre, de Tétain, du zinc, du plomb, du nickel, du fer, de l'arsenic et de l'antimoine. Un échantillon étant soumis à l'examen analytique^ on reconnaît aisément à son aspect à quelle classe d'alliages il se rapporte, et quels sont les métaux qui entrent en proportions dominantes dans sa composition ; mais il faut toujours constater la présence des autres corps, et diriger les opérations de manière à évaluer leurs proportions.
On doit appliquer aux alliages des méthodes différentes d'analyse, suivant qu'ils ne contiennent pas d'arsenic et d'antimoine, ou qu'ils renferment des quantités appréciables de ces deux corps. Il faut donc commencer l'examen par la recherche qualitative de l'arsenic et de l'antimoine : c'est là une opération préliminaire indispensable qui, seule, peut indiquer quelle méthode il faut suivre pour l'analyse.
Opération préliminaire. — On attaque par l'eau régale chlorhy-
èfiqae 1 gramme de TalUage proposé, on ajoute à la liqueur 0^,25 de peroxyde de fer dissous dans l'acide chlorhydrique ; on atnre par V ammoniaque ; on lave le précipité ; on le fait chauffer pendant quelques heures dans de l'acide sulfurique pur : on es-* saye ensuite la liqueur acide dans l'appareil de Marsh.
Bans la plupart des cas les taches sont extrêmement faibles, et on peut évaluer, d'après leur intensité, la proportion de l'arsenic et de r antimoine ; il est alors inutile de tenir compte de la présence de ces deux corps dans l'analyse.
Pour quelques alliages, les taches obtenues sur la porcelaine sont trop intenses pour servir à l'évaluation de l'arsenic et de l'antimoine ; on doit chercher à doser ces deux corps dans l'analyse. 11 ne faut jamais négliger d^examiner les taches, et de chercher à reconnaître si elles sont formées principalement par rarsenic ou par l'antimoine.
Nous décrirons deux procédés d'analyse : l'un s'applique aux alliages qui ne contiennent pas d'arsenic et d'antimoine, ou qui en renferment des quantités assez faibles pour qu'on puisse apprécier leurs proportions dans l'opération préliminaire : l'autre est applicable aux alliages qui renferment des quantités notables d'arsenic et d'antimoine. Les opérations sont un peu variables avec la nature et la proportion des métaux contenus dans les alliages ; mais il nous suffira de citer deux exemples.
Aillas^ ne contenant pas 4'«raeiife et 4*AiitlBi9liie. premier — Nous prendrons comme exemple un bronze contenant du exemple. cuivre, du nickel , de Tétain, du plomb , du zinc, et des traces de fer. Le plomb, le nickel et le zinc sont ordinairement en proportions très-faibles, en sorte que pour doser ces métaux avec une approximation suffisante, il faut opérer l'analyse sur 6 à 7 grammes d'alliage.
On attaque par l'acide azotique étendu, en faisant chauffer à 50 ou à 60 degrés au plus : on ajoute un peu d'acide sulfurique ; on évapore lentement à sec, et on porte progressivement le résidu au rouge sombre. On cesse de faire chauffer lorsqu'il ne se dégage plus de vapeurs d'acide sulfurique. Après refroidissement on traite par l'eau ; on lave la partie insoluble par décantations ; mais il est nécessaire de faire passer les liqueurs à travers on filtre, parce que le résidu ne se rassemble pas très-
4M MÉTAUX PROPnmENT DITS.
nettemedt, et (|u'une petite quttitité des tnatières insolubles sik entratliée datis les décaûtàtions.
On imprègne la matière qui est restée dA&s la capsule aveo tin peu d'acide sulfurique, dû évapore de Uduveau à siocité ; on chauiTe le résidu au rougé Sdmbrë, et on reprend par Tean après refroidissement > Le résidu est encore lavé pai* décantations i il contient Tétâin nettement insoluble à Tétat de sous-sulfate, avëo la plus grande partie dii plomb^ à Tétat de sulfate de plombi Dans la dissolution dans Feau ée tTdUVefil lës sulfates de cuivre, de nickel, de dnc, et ime petite portiotl dû stilfatë de plomb. On traite cette dissolution sUccessiVëtUeUt par Tammoniaque et par Foxalate d*ammoniaqué, et on Met les précipités suocessifi sur le filtre qui a servi pour lés décântatlenSi On brûle le filtre, et oïl réunit les cendres âux sulfates insolublesi On obtient ainsi la séparation assez nette du plomb , de Téiàin et du fér^ d'aveô le cuivre ^ le nickel et le dnc.
Liqueur ammonucale. ^^On acidiBe la liqueur par Taeide chlorhydrique; on chauffe à 00 du 60 degrés ) on fait arriver de Tacide sulfureux ; on précipite le cuiVre par le sulfoeyanhydrate d'ammoniaque ; on le pèse à Tétât de sulfuTe Gti^Si On porte à l'ébullition la liqueur acide qui contient le sine et le nickel ) on Sépare par filtration le soufre qui de déposé. Après avoir bien lavé oe dépôt, on doit vérifier qu'il ne contient pas une petite quantité de sulfures métalliques, eu le brùlaut avec le filtre dans une capsule de porcelaine. Si la combustloUlaisSe Uti l^ésidu, oU le dissout dans Tàcide chlorhydrique, et ÔUréUtiit cette Uquèui* h là première.
On sature l'acide par TaUlUiotiiàque i Un acldulë faiblemeUt par l'acide acétique } on fait arriver dé l'hydrôgëtie Sulfuréi On obtient ainsi la précipitatioti des deUlt métàUx: à Vétat de sulfures i on lave le précipité à plusieurs reprises, et seulement par décaUtations, aVeC de l'eàU fatblëUlëUt chargée d'hydrogène sulfuré. Ou reconnaît aisément^ ft la couleur du précipité^ si les métauï Sout tous les deUïen quantité uU peu grande, ou bien si l'un d'eux est eu faible proportion. NoUS décrirons dattS lé chapitre suivant les précautions qu'il convient de prendre pour arriver à la séparation et aui dopages des deut métaui; nous indiquerons ici seuleuiëut eu péu de mots la Uiarehe qu'il couvieut de suivre dftâb lëS diÉéreuts daé.
CaVRH. ItT
Pftmkf'iM. '^ U JtincÉst mîpt9p9tii9n do9Hinmniei ^ Dans ce m, oà ti*aité le précipité comme s'il ne contenait que du sulfure il 0110 i en le fait passer sur un filtre ( on le fait lécher à i 00 degrés^ on grille bous le menfle au ronge rif ^ on pèse l'oxyde de lino. On cherche ensuite à reoomiattre si lé nickel est en quantité appréciable.
On dissout i'oicyde de linc dans Tacide chlorhjdrique \ on sature l'aéide par la potaase } on ajoute un excès d alcali : on fait cbauilér la liquetir à 60 degrés enrirôn ; on fait ëtriver du chlore eo quantité suffisante pour opérer la peroty dation du niokeL II f*t essentiel qiie la liqueur soiténeore fortement alcaline au momsnt où on cesse de faire arriver le courant de chlore : l'oxyde de linc est alors à peu près entièrement dissous. On lave le sesqui^ oxyde de niekel à l'eaU bouillante ^ et^ s'il est en quantité suffi* uate, on le pèse après dessiccation à iOO degrés^ On corrige etifin le poids qui a été obtenu pour l'oxyde de linc du poids qui est troaTé pouif le sesquioxyde de nickela
On n'arrive pas ainsi à une lrès*grande exactitude^ puisque le nickel ne se trouve pas bu même degré d'oxydation dans les deux pesées ; maie l'erreur est négligeable lorsque Talliage proposé ne renferme qu'une trës^faible proportion de nickel; et c'est seuleméat dans ee cas qu'on doit appliquer la méthode que nous ve* nens d'indiquer brièrementi
Second ca$i «— Lt xtrtc eit êh irés^Hte quantité. — Lorsque le prédpité parait contenir principalement du sulfure de nickel^ on le reçoit sur un filtre i on fait sécher à 100 degrés : onséparo autant qoe possible les sulfures du filtre i on brûle le papier dans une capsnle de porcelaine ; on mélange intimeibent les cendres et les tdforea avec leur yôlume de fleur de âoiifrë ; on chauffe le mé>- Isage au roiigO vif, et à l'abri du contact de l'air^ dahs un creuset de poreelaine pesé d'avance. On pèse après refroidissement^ et on considère l'augmentation de poids du creUset comme repré* sentant les deux sulfures de zinc et de nickel.
On dissout les sulfures dans l'eau régale ; on verse tin petit excès de potasse, et ôti fait passer le nickel à l'état de sesquioxyde par l'action du chlore. Après avoir lavé longtemps l'oxyde de nfa^l aveo de l'eAu bouillante, on le soumet à l'action de Thydrogknd pur et sec^ adrougë vif: on pèse le nickel métallique. On cal<eale le line par différence, d'après la somme des poids des sulfurée»
188 MÉTAUX PROPBEMENT DITS.
n ne faut pas négliger de vérifier si la liqueur alcaline, dans laquelle on a fait la perozydation du nickel, contient réellement du zinc. On acidifie cette liqueur par Tacide chlorbydrique ; on chauffe assez longtemps pour expulser le chlore ; on sature Tacide par l'ammoniaque , et on verse du sulfhydrate. On cherche à estimer, d'après le volume du précipité, si le sulfure de zinc est en quantité correspondante à celle qui a été déterminée par le calcul. La méthode est assez défectueuse, puisqu'on est obligé d'évaluer par différence précisément celui des deux métaux qui se trouve en très-petite quantité.
Troisième cas. — Le nickel et k zinc sont tous deux en quantité appréciable. — On reçoit les sulfures sur un filtre ; on fait sécher à 100 degrés ; on sépare le précipité du papier ; on brûle ce dernier dans une capsule de porcelaine préalablement pesée. On réunit les sulfures aux cendres du filtre ; on les attaque par l'acide azotique étendu. Lorsque les métaux sontdissous, onajoute un peu d'acide sulfurique; on évapore lentement à sec et on chauffe peu à peu le résidu jusqu'au rouge sombre.
On cherche à obtenir les oxydes de nickel et de zinc à l'état de sulfates neutres : ces sulfates résistent assez bien au rouge sombre, mais ils commencent à perdre de l'acide sulfurique à une température un peu plus élevée, en sorte qu'il faut beaucoup d'attention pour expulser la totalité de l'acide sulfurique en excès sans enlever un peu d'acide aux sulfates neutres. On obtient plus facilement le résultat désiré en opérant sous le moufle qu'en calcinant sur un feu de charbon ou sur la lampe. Lorsqu'on a réussi à obtenir les sulfates neutres, on laisse refroidir, et on pèse.
On dissout les sels dans l'eau ; on acidifie faiblement la dissolution par l'acide chlorbydrique; on précipite l'acide sulfurique par le chlorure de barium. On lave et on purifie le sulfate de baryte avec les précautions ordinaires; on le pèse après calcination. On calcule l'acide sulfurique d'après le poids du sulfate de baryte, et on évalue par différence les deux oxydes de zinc et de nickel. Ces opérations sont délicates ; mais il est possible d'obtenir avec assez d'exactitude les sulfates neutres et l'acide sulfurique, et, par conséquent, les deux oxydes.
On pourrait calculer, d'après ces nombres, les proportions de l'oxyde de zinc et de l'oxyde de nickel; mais les équivalents des deux métaux n'étant pas très-différents, on ne doit attacher
CUIVRE. 48t
que peu d'importance à cette détermination par le calcul. Il est indispensable de doser le nickel, afin d'évaluer le zinc par différence, et on ne doit utiliser la neutralité des sulfates que comme Térification des nombres obtenus pour les deux oxydes métalliques.
On précipite la baryte que renferme la liqueur cblorbydrique, en y versant quelques gouttes d'acide sulfurique; on sépare le sulfate de baryte ; on le lave et on le purifie avec les mêmes soins que s'il s'agissait de le peser. On verse de la potasse en excès dans la liqueur acide ; on fait chauffer à l'ébullition. Lorsque le précipité est bien rassemblé, on décante la liqueur alcaline; on la remplace par une petite quantité d'eau; on ajoute un peu de potasse; on fait chauffer à l'ébullition, et on fait arriver un courant de chlore, jusqu'à peroxydation totale du nickel. La majeure partie de l'oxyde de zinc se trouve dans les liqueurs alcalines. Le sesquioxyde de nickel, lavé longtemps à l'eau bouillante et par décantations, ne retient qu'une très-faible proportion de cet oxyde.
Après avoir bien lavé et calciné l'oxyde de nickel, on le réduit par l'hydrogène, au rouge vif; on pèse le nickel métallique. Le dosage est assez exact, car l'oxyde de zinc qui accompagne le sesquioxyde de nickel est réduit par l'hydrogène, et le métal est entièrement volatilisé.
D'après le poids du nickel métallique et d'après les pesées des sulfates neutres et de l'acide sulfurique, on calcule l'oxyde de zinc et le zinc métallique ; on vérifie que la somme des poids des sels neutres, calculés d'après les déterminations des oxydes, est sensiblement égale au poids des sulfates qui ont été calcinés au rouge sombre et pesés dans la capsule de porcelaine. La concordance entre ces nombres est une vérification bien suffisante de l'évaluation des deux métaux.
Pabtie insoluble. — Ainsi que nous l'avons indiqué précédem* ment, on réunit aux sulfates insolubles dans l'eau les précipités donnés successivement par l'ammoniaque et par l'oxalate d'ammoniaque dans la dissolution dans l'eau. Ces deux précipités sont très-faibles, en sorte qu'on peut négliger, sans s'exposer à des erreurs appréciables, les oxydes de cuivre, de nickel et de zinc, qui sont entraînés par ces précipités.
La matière que nous avons maintenant k examiner contient, sous des états ohimiques divers, les oxydes d'étain, de fçr et de plomb. On la fait fondre au ereuset de platiPQ, tveo 4 partie^ de earbonate de soude. On doit chauffer sous le moufle, afin d'éviter toute réduction partielle des oxydes de plomb et d*étain. On se** par<) la matière fondue du ereuiet ; on la dissout dans Vaeide ohlorhydrique \ on étend de beaucoup d'efiu, «t on fait arriver de rhydrogène sulfuré, On lave à plusieurs repriies, psir déoin** tation, le précipité de sulfures de plomb et d'étain.
Le for se trouve seul dans les liqueur» décantées i on le précipite à l'état de sulfure, en saturant par Tammonia^ue l'a^ oide chlorhydrique et l'hydrogène sulfuré que contiennent ces liqueurs. On transforme le sulfure de fer en peroxyde, en suivant la marche que nous avons exposée déjà bien des fois; on pèse le peroxyde de far calciné. Il est, du reste, bien rare que les alUag^i renferment une quantité de fer aasas notable pour qu'on puisia peser le peroxyde ( dans la plupart des cas, on a seulement h constater des ti'aces de fer par la coloration verdâtre que prend la liqueur acide contenant encore de l'hydrogène sulfuré, lorsqu'on y verse de Tammoniaque.
Pour effectuer la séparation du plomb et de l'étain qui ont été précipités ensemble h l'état de sulfures, on met dans la fiole un certain excès de sulfhydrate ; on laisse le réactif agir pendant un jour au moins. Le sulfure de plomb reste insoluble ; le sulfure d*étain se dissout en formant un suif osel ammoniacal. Les alliages renferment ordinairement très-peu de plomb, et le sulfhydrate, employé comme nous venons de l'indiquer, suffit pour séparer assez nettement l'étain.
On reçoit le sulfure de plomb sur un filtre pesé d'avance. On le lave longtemps, d'abord avec de l'eau chargée de sulfhydrate, ensuite avec de l'eau pure; on fait sécher à 100 degrés, et l'on pèse de nouveau. On admet que l'augmentation de poids du filtre est due au sulfure de plomb, P£S; on calcule d'après cela la proportion du plomb.
Ce procédé de détermination du plomb n'est pas trës-rigou*» reux; il n'est permis de l'employer que parce que le sulfure de plomb adhère en totalité au papier. Toutes les fois que le plomb est en quantité un peu notable, il faut trausfonner le sulfure en sulfate, et peser le sulfate de plomb.
CUIVWL 491
Ptmr dofl«f rétain, on décompose 1q sulfhydrate par l'acide eUorhydriqae très-étendu ; il se produit im précipité de aoufre libre et de sulfure d'étaio ( on attend quo ce précipité soit nettem^i rassemblé t on le lava par décantations Ces lAvages sont longs^ et Fcm doit presque toujours faire pa^^er sur un filtre les dernières liqueurs, est le soufre libre et le sulfure d'étain restent très-longtemps en suspemâon, qvwd tout le sel ammoniac a été dissons. On pèse Tétain k l'état da sulfure SnS, en prenant des pr^canticms analogues h celles qua nQni Itvpns indiquées pour la pesée du cuiyre à Tétat de sulfure, I^ dos^e ast difficilement exact, car le sulfure d'étain M prend la composition SnS qu'au rouge, et il commence h se velatiliaer h un degré da chaleur trèspeu plus élevé.
-r Prenons çomma second §;i^emplo un bronze contenant du cui^ exemple. vre, de Tétai», du plomb, de Vantimoine et une faible proportion de zinc, de fer et de nickel. U convient d'opérer sur 6 ou 7 grammes de Talliage,
On h dissout par l'acide chlorbydrique, en ajoutant de l'acide azotique OU en fojsaut arriyçr du chlore. On ne peut se servir du chlore qun dans le cas o^ l'alliage est réduit en limaille fine. Dans les deux cas, on fait arriver un courant rapide d'acide sulfureux dans la liqueur acide ; OU précipite le cuivre par le sulfocyanhydrated*^tmmoniaque \ on p^se le cuivre à l'état de sulfure. Tous les autrea métauit restent en dissolution.
On porte k l'ébullition pour expuUer l'acide sulfureux:; on sature par l'ammopiaque ; on ajoute du sulfhydrate d'ammoniaque en aave;; grand ^xcès ; on laisse le réactif agir pendant au moins vingt-quatre haures; on lave ensuite par décantations, avec de l'eau chargée de sulfhydrate, les sulfures insolubles de plomb, de fer et de zinc, En dissolution ^sm» le sulfhydrate se trouvent l'étain, Tautimoiue et le nickel.
Sulfures iksolubles. — On fait passer les sulfures dans une ctpsule de porcelaine ; on les fait sécher lentement à 100 degrés; Wl les traite par l'acide azotique étendu et par l'acide sulfurique; on évapore à siccité, et on porta très-progres»ivement le résidu AU rouge sombre. Quand il ne se dégage plus de vapeurs acides.
m MÉTAUX PROPREMENT DITS.
on laisse refroidir et on traite par Teau. La majeure partie du plomb reste insoluble à F état de sulfate; le sulfate de zinc se dissout en totalité, avec une très-petite partie du sulfate de plomb. Quant au fer, qui se trouve ordinairement à l'état de traces, il se trouve divisé en deux parties ; la dissolution dans Teau n'en renferme qu'une trace négligeable. On verse dans cette dissolution, et successivement, de l'ammoniaque et de Toxalate.
Il ne reste plus que le zinc dans la liqueur ammoniacale ; on le précipite par le sulfhydrate ; on pèse l'oxyde de zinc obtenu par le grillage du sulfure sous le moufle.
On réunit dans une petite capsule en porcelaine, pesée d'avance, le sulfate de plomb insoluble dans l'eau, et les deux précipités donnés par l'ammoniaque, et par Toxalate, bien lavés à l'eau bouillante. On imprègne la matière d'un peu d'acide sulfurique, on calcine au rouge sombre et on pèse. On considère l'augmentation de poids de la capsule comme du sulfate de plomb ; et d'après le nombre obtenu, on calcule la proportion du plomb.
Lorsque le sulfate est coloré d'une manière sensible par Toxyde de fer, on doit chercher à évaluer cet oxyde. On traite le sulfate de plomb ferrugineux par l'acide chlorhydrique ; on fait agir l'acide jusqu'à ce que le sulfate soit dissous entièrement, ou tout au moins décoloré. On étend d'un peu d'eau bouillante; on fait arriver un courant d'hydrogène sulfuré, et on ajoute de l'eau froide jusqu'à ce que le plomb soit précipité à l'état de sulfure noir; on sépare ce sulfure par filtration; on chauffe la liqueur à l'ébuUition ; on sépare le soufre ; on fait passer le fer à l'état de peroxyde, et on le précipite par l'ammoniaque.
Pour presque tous les alliages du cuivre, le poids de Toxyde de fer est très-faible et s'élève seulement à quelques centigrammes; on peut^ sans erreur appréciable, retrancher le poids de cet oxyde du poids du sulfate de plomb ferrugineux^ et calculer la proportion du plomb d'après le nombre ainsi obtenu pour le sulfate de plomb pur.
Dissolution. — Les liqueurs décantées contiennent^ en disse lution dans le sulfhydrate, l'étain, l'antimoine et le nickel. On décompose le sulfhydrate par l'acide chlorhydrique très-étendu . On lave le précipité par décantations ; on le reçoit sur un filtre
CXIIVRE. 193
pesé d'avance; on le fait sécher à 100 degrés et on pèse de nouveau. Des deux pesées on déduit par différence la somme des poids du soufre, de Tétain, de l'antimoine et du nickel.
On cherche seulement à doser le soufre dans ce mélange. On sépare le précipité du papier ; on divise le filtre en fragments ; on traite le tout par l'acide chlorhydrique concentré, et on recueille l'hydrogène sulfuré dans une dissolution ammoniacale de chlorure de cuivre. On dose le soufre dans le précipité de sulfure de cuivre qui se produit.
Ce n est là qu'une partie du soufre qu'il s'agit d'évaluer ; une autre partie se trouve à l'état libre, en suspension dans la Uqueur chlorhydrique. On étend d'eau et on laisse en repos jusqu'à ce que le soufre soit bien rassemblé ; on décante la hqueur acide; on la remplace par de l'acide chlorhydrique trèsétendu ; on lave ensuite à deux ou trois reprises, par décantation et avec de l'eau pure^ le soufre et les fragments du filtre qui sont dans la fiole. On ajoute une dissolution de potasse pure; on fait chauffer à l'ébuUition, et on fait arriver du chlore jusqu'à ce que le papier ait entièrement disparu. Lo soufre est alors dans la liqueur alcaline à l'état de sulfate de potasse.
On acidifie par l'acide chlorhydrique ; on précipite l'acide sulfurique par le chlorure de barium, et on pèse le sulfate de baryte. On calcule, d'après son poids, la seconde fraction du soufre.
On obtient ainsi une assez grande exactitude, bien que le dosage du soufre soit divisé en deux parties ; on a donc assez exactement par différence la somme des poids de l'étain, de l'antimoine et du nickel.
On recommence, sur une nouvelle quantité de l'alliage, les opérations que nous avons décrites, afin d'obtenir une seconde fois les sulfures d'étain, d'antimoine et de nickel. Après les avoir bien lavés par décantations, on les reçoit sur un filtre ; on les fait sécher à 100 degrés, on les sépare du papier, et on brûle ce dernier dans une capsule de porcelaine.
On place les cendres et les sulfures dans une petite nacelle, dans un tube de porcelaine luté. On fait arriver dans le tube un courant de vapeur d'eau, et on chauffe progressivement au rouge sombre. Comme l'action de la vapeur d'eau est un peu lente, il &ut prolonger l'opération pendant deux heures au moins, lorsque les sulfures sont en quantité notable. Le soufre et l'antimoine
«ont expulsés ; il ne reste dans la naeella que les oxydes d'étain et de nickel. On soumet ces oxydes à Taetioii de Thydrogëne, au rouge ; on pèse les deux métaux, après refroidissement dans rhydrogène. De leur poids, et des résultats obtenus dans la première série d'opérations, on déduit Tantimoine.
Il faut ensuite évaluer le nickel : on attaque l'alliage d'étain et de nickel par l'acide azotique ( on ajoute un peu d'acide sulfurique ; on évapore à sec ; on chauSe le résidu au rouge sombre, tant qu'il se dégage des vapeurs acides ; on lusse refroidir et on traite par Teau. Le sulfate de nickel se dissout. On sépare par filtration le sous-sulfate d'étain, qui reste bien nettement insoloble. On concentre la liqueur filtrée ; on ajoute un certain e^cks de potasse ; on fait chauffer à l'ébullition et on fait arriver du chlore pendant quelques instants. Le nickel est précipité à l'état de sesquioxyde. Lorsque cet oxyde est en quantité suffisante, on le lave par décantations; on le reçoit sur un filtre pesé d'avance; on pèse de nouveau après dessiccation à 100 degrés. On calcule le nickel qui correspond au peroxyde, et on déduit Tétain par différence.
Les bronzes contiennent rarement une quantité appréciable de nickel, en sorte que dans (a plupart des cas^ on parvient seulement à eonstater la présence de ce métal sans pouvoir peser l'oxyde.
S 1^- — EmuAm par la vaie aèHhe.
Les essais par la voie sèche des minerais et des prodttîtis d'usines, contenant du cuivre, sont très^rarement faits dans les laboratoires des chimistes. Les essais réussissent difficilement; ils exigent autant d'habileté pratique que les procédés de dosage et d'évaluation que nous avons décrits; ils ne donnent pas autant d'exactitude, et, de plus, ils ne peuvent que rarement fournir des renseignements certains sur la qualité du cuivre qu'il sera possible d'obtenir par le traitement métallurgique.
Dans les usines» les essais par la voie sèche sont adoptés généralement pour tous les produits du traitement, et principalenoijent pour l'achat des minerais et des matières cuivreuses.
Cette préférence accordée à la voie sèche sur la wiÀe humide
Mi parfaitement justifiée pour les usines anglaises, oarlesproeédés d*eeeais sont oalqués pour ainsi dire sur les opératiens du traitement métallurgique^ et les résultats obtenus donnent aux mketeurs dea minerais des indications parfaitement certaines sur livreur commerciale des minerais, bien plus encore que sur le rendement en métal.
U n en est pas ainsi pour les usines du continent : les méthodes adoptées pour les essais sont analogues à celles qui sont prati* quées dans les laboratoires scientifiques, et n'ont pas de relation certaine avec les opérations de la métallurgie. Les procédés de la Yoie humide donneraient aux directeurs d'usines des renseignements beaucoup plus utiles.
Nous ne discuterons pas ici cette question importante, de la préférence donnée dans les usines du continent aux essais par la voie sèche ; nous émettons seulement une opinion personnelle : les essais par voie sèche des minerais de cuivre et des produits d'usines ne doivent être adoptés que si on s'astreint à suivre pour les essais les opérations du traitement métallurgique.
Nous décrirons les procédés d'essais qui sont ou qui peuvent être suivis dans les laboratoires placés en dehors des usines, dans lesquels on n'a qu'à des intervalles plus ou moins éloignés à essaya quelques échiU[itillons. Nous insisterons plus longuement sur la méthode adoptée en Angleterre pour les essais des minerais de cuivre, car c'est, suivant nous, la seule méthode d'essais par la voie sèche qui ait sa rais(m d'être, et qui serve de base rationnelle à l'achat et à la vente des minerais.
PAoctets tonm nam lbs LABMATOiasi.
Nous parierons seulement des essais des minerais : les explieations que nous donnerons indiqueront suffisamment de quelle manière il faut procéder pour les produits d'usines, tels que les minerais grillés, les mattes crues et grillées, les scories riches, etc. Nous dirons cependant quelques mots sur les essais des scories très-pauvres, car ces essais doivent être faits d'une manière particulière.
Nous devons considérer séparément :
1* Les minerais oxydés, ne contenant pas de soufre, d'arsenic, et d'antimoine ;
496 MÉTAUX PROHIEMENT DITS.
2^ Les minerais sulfurés ou pyriteux, ne renfermant que des quantités à peine appréciables d* arsenic et d'antimoine, et les scories pauvres en cuivre ;
3"* Les minerais complexes, tels que les cuivres gris, les bournonites, les pyrites mélangées do pyrites arsenicales, les arséniates, etc.
Nous distinguerons en outre, pour chacune de ces catégories, les minerais d'une teneur un peu notable et les minerais pauvres.
Miuerti ** MiNERAis oxTDÉs. — Prcnous pour exemple un minerai carriche, bonaté, contenant de l'oxyde de fer, à gangue quartzeuse et calcaire : nous admettons que le minerai est assez riche en cuivre. Dans Tessai, on cherche à scorifier toutes les gangues, quartz, oxyde de fer, chaux du carbonate de chaux, etc., et à obtenir la totalité du cuivre en un seul culot bien fondu, nettement séparé de la scorie. Pour atteindre ce résultat, on fait fondre le minerai dans un creuset de terre, après l'avoir mélangé avec les réactib nécessaires pour la fusion des gangues et pour la réduction de l'oxyde de cuivre.
Le réductif employé est le charbon ; on se sert pour fondant du carbonate de soude, ou bien d'un mélange de carbonate de soude et de borax. On emploie le borax lorsque le minerai contient beaucoup de calcaire ; pour les minerais principalement . quartzeiux, le borax ne peut être d'aucune utilité.
Les macères sont placées dans un creuset de terre réfiractaire, assez grand pour être rempli tout au plus à moitié. Le creuset est chauffé dans un four de calcination. La disposition la plus commode est celle des fours employés pour les essais des minerais de fer ; les dimensions doivent être un peu plus faibles, parce qu'on ne chauffe qu'un seul creuset^ et qu'il n'est pas utile de le porter aune température aussi élevée. On peut se servir des fours ordinaires de calcination, dans lesquels le tirage est produit par un cône en tôle, ou do tout autre four dans lequel on puisse élever à volonté la température au-dessus du point de fusion du cuivre, et chauffer la partie supérieure du creuset au moins autant que la partie inférieure.
Opération. — On mélange aussi intimement que possible 10, 15 ou 20 grammes de minerai (suivant sa richesse) avec trois
parties de flux noir, ou bien avec trois parties de carbonate de soude^ et de 2 à 3 grammes de cbarbon de bois pulvérisé. Lorsque la gangue dominante est le calcaire, on ajoute une partie de borax. Ce mélange est introduit dans le creuset et recouvert d'une couche de carbonate de soude, ou de flux noir, dont Tépaisseur doit être au moins de 0'',0l. Le creuset est placé dans le four, sur un fromage un peu élevé ; on Tentoure de charbons noirs ; on le recouvre de charbons enflammés.
On règle le tirage de telle manière que les matières contenues dans le creuset entrent très-lentement en fusion, et que la partie supérieure soit constamment le plus fortement chaufi'ée.
Dès que les matières sont en fusion il se produit un bouillonnement assez fort, qui est dû au dégagement de l'acide carbonique et de l'oxyde de carbone. L'oxyde de carbone est produit par l'action du charbon sur l'oxyde de fer et sur l'oxyde de cuivre ; l'acide carbonique résulte de la décomposition du carbonate de chaux de la gangue, et de celle du carbonate de soude par les actions de la gangue quartzeuse et des parois du creuset.
L'habileté de l'opérateur dans la conduite du feu consiste à éviter que ce dégagement de gaz fasse passer les matières pardessus les bords du creuset.
Lorsque le boursouflement s'est un peu apaisé, ce qui arrive ordinairement une demi-heure après le commencement de l'opération, on peut admettre que les réactions principales sont terminées, et qu'il ne reste plus qu'à faire entrer en fusion bien complète le cuivre et la scorie alcaline.
On place un couvercle de terre sur le creuset, et on active le tirage ; le coup de feu doit durer de dix à quinze minutes ; chaque fois qu'on remet du charbon dans le four, on doit soulever le couvercle du creuset, afin de vérifier que les matières ne se boursouflent pas, et ne menacent pas de passer par-dessus les bords.
Le boursouflement se manifeste dans deux circonstances : lorsqu'on a placé trop tôt le couvercle sur le creuset ; lorsqu'on chauffe trop fortement pendant le coup de feu. Dans le premier cas, l'élévation rapide de la température produit un dégagement rapide du gaz ; dans le second cas, les parois du creuset, trop fortement chauffées, agissent énergiquement sur le fondant alcalin, et il en résulte encore un dégagement rapide d'acide carbonique et le boursouflement des matières.
lOS MÉTAUX PROPREMENT DITS.
Admettons que ces écueils aiétit été évités ; les matières cotitennes dans le creuset sont bien liquides^ et la température est asseK élevée peur que le cuivre soit certainement en fusion parfaite. On arrête le tirage ; on enlève les charbons qui surmontent le creuset ; on enlèVe également le couvercle, et on attend que le dégagement de gaî ait entièrement cessé. On peut alors retirer le creuset du four et le laisser refroidir. Lorsqu'il est totit à fait froid, on le casse dans le sens de la longueur.
On observe la scorie à la surface et dans l'intérieur ; on en sépare le culot de cuivre, auquel adhère faiblement une partie de la scorie et de la matière du creuset. On nettoie aisément le culot en le frappant sur la tranche, sur une enclume avec un marteau. On l'aplatit ensuite en un disque très-mince, afin de constater qu'il possède la malléabilité du cuivre à peu ptès ptir.
On peut considérer l'essai comme étant probablement réussi, et prendre le poids du culot pour calculer la teneur eu ctiivre du minerai :
1* Lorsque les matières contenues dans le creuset n'ont pas passé par-dessus les bords ;
2** Lorsqu'on n'aperçoit aucune grenaille de cuivre à la surface et dans l'intérieur de la scorie ;
3* Quand la scorie ne présente pas de coloration bleue ou rouge qui puisse être attribuée à l'oxyde ou à l'oxydule de cuivre ;
4* Lorsque le culot de cuivre est bien malléable.
Lorsque toutes ces conditions ne sont pas remplies, l'essai est manqué ; il faut le recommencer en prenant les précautions convenables, et en cherchant à éviter les causes d'insuccès du premier essai.
Lorsque le poids du culot peut être admis comme suffisamment exact, il est prudent de faire un second essai et de vérifier, comme pour le premier, que toutes les conditions de la réus'sito sont remplies. Si les poids des deux culots n'offrent qu'une trèsfaible différence, on doit considérer cette concordance comme la preuve de la bonne conduite de toutes les opérations. On prebd le poids le plus fort pour calculer la teneur en cuivre.
Lorsque les poids des deux culots sont notablement différents, il faut répéter les essais jusqu'à ce qu*on arrive à obtenir deux culots sensiblement égaux.
C»IYRE. IM
Plusieurs dhinûstes émioents pensent qu'on doit jnrendre la moyenne entre les deux poids concordants^ et qu'il ne faut pas oalonler la teneur d'après la poids du culot le plus lourd. Cette opinion s'appuie sur l'observation suivante ;
Les culots, bien que malléables, ne sont pas du cuivre rigousèment pur : ils contiennent un peu de fer, quelquefois même un peu de soufre, lorsque le carbonate de soude, employé comme fondant, renferme une certaine quantité de sulfate alcalin; le poids du culot le plus lourd peut donc être trop fort, et on obtient une approximation probablement plus grande en calculant la teneur en cuivre d'après la moyenne des deux culots.
Ce raisonnement est spécieux ; mais il est facile de se convaincre, en comparant pour un certain nombi*e de minerais les résultats de la voie sèche à ceux de la voie humide, que dans tout essai bien réussi, donnant un culot malléable, le poids du culot est trop faible. D nous paraît donc nécessaire de prendre toujours le culot le plus lourd comme point de départ pour calculer la teneur en cuivre.
Causes d'iksuccès* — Boursouflement. — Nous avons déjà signalé l'une des causes les plus ordinaires d'insuccès, les matières se boursouflent et montent dans le creuset : on doit craindre de les voir passer par-dessus les bords, soit pendant la fusion, soit pendant le coup de feu. L'habitude des essais par la voie sèche peut seule diriger l'opérateur dans la conduite du feu t les seules précautions générales qu'on puisse reconmiander sont celles dont nous avons déjà parlé : conduire très-lentement la fusion, donner le coup de feu quand toutes les réactions sont terminées, et maintenir la partie supérieure du creuset très-chaude pendant toute la durée de l'opération*
Nous devons dire qu'un essai n'est pas toujours manqué lorsque les matières ont un peu passé par-dessus les bords du creuset; ainsi, lorsque ce fait a lieu vers la fin du coup de feu, alors que le cuivre est entièrement rassemblé au fond des matières liquides, on n'a pas à craindre qu'il y ait eu perte de métal. Du reste, l'aspect et la couleur de la scorie qui reste adhérente à la partie extérieure du creuset indiquent très-nettement s'il y a eu perte de cuivre.
La disposition du four exerce une très-grande influence sur le boursouflement des matières.
Sur la sole d'un four à réverbère, sous un moufle, les creusets sont chauffes très-fortement par la réverbération de la voûte, il y a rarement un boursouflement assez fort pour que les matières sortent des creusets. Ces fours sont adoptés dans les laboratoires des usines allemandes. Ils ont encore l'avantage, très-important dans les usines pour lesquelles on doit faire dans l'année des milliers d'essais, de permettre de chauffer en même temps un grand nombre de creusets. Ces fours ne peuvent pas être employés dans les laboratoires ordinaires, car il serait trop dispendieux de chauffer un réverbère ou un grand four à moufle pour faire un seul essai.
Dans les fours de calcination disposés comme les fours à essais de fer, dans lesquels le tirage se fait par un rampant latéral, on évite encore assez facilement un boursouflement trop vif; on règle avec la plus grande facilité l'élévation de la température, et on peut maintenir la partie supérieure du creuset constamment plus chaude que la partie inférieure. Ce sont ces fours qu'il convient d'employer dans les laboratoires, toutes les fois que l'emplacement permet de construire un four spécial pour les essais de cuivre.
Lorsqu'on ne peut se servir que des fours de calcination dans lesquels le tirage est activé par un cône en tôle, on se trouve en présence d'une difficulté très-grande : on ne parvient pas à chauffer fortement la partie supérieure du creuset sans chauffer plus fortement encore la partie inférieure; on est obligé de conduire l'essai un peu rapidement, et le boursouflement des matières est toujours assez vif. L'opérateur le plus habile et le plus attentif ne parvient pas toujours à empêcher les matières de passer pardessus les bords des creusets. Le boursouflement peut être rendu beaucoup moins vif par le choix de fondants différents et d'un réductif autre que le charbon ; nous présenterons bientôt des observations détaillées à ce sujet.
Réductif, — La proportion de charbon pulvérisé qui est mélangé avec le minerai et avec le fondant, a une grande influence sur la réussite de l'essai. Il faut que le charbon soit en quantité seu* lement suffisante pour réduire la totalité de l'oxyde de cuivre et pour amener le peroxyde de fer à l'état do protoxyde.
CUIVRE. fOl
Si le charbon est en excès, on a dans le creuset du fer métaliiqne, qui se rassemble en partie dans le culot de cuivre ; le poids do culot est trop fort ; de plus, le charbon en excès vient nager i la surface de la scorie et retient toujours quelques fines grenailles de cuivre. La présence du fer dans le culot se reconnaît aux deux caractères suivants : le culot agit notablement sur l'ai-* guille aimantée ; il se gerce sur les bords quand on cherche à l'aplatir en nn disque mince. Quant aux grenailles que retient le charbon à la surface de la scorie, elles sont fréquemment assez grosses pour qu'on puisse les distinguer à l'œil nu ou à la loupe.
Lorsque le charbon n'est pas en quantité suffisante, la scorie contient de l'oxyde ou de l'oxydule de cuivre ; il ne se forme pas de culot de cuivre, ou bien le culot, parfaitement malléable, est d'un poids trop faible.
La quantité de charbon qu'il convient d'employer pour chaque minerai ne peut pas être calculée, car elle ne dépend pas seulement des oxydes métalliques que renferme le minerai, elle dépend encore bien plus de la conduite de l'opération. Suivant que le mélange est plus ou moins intime, suivant que les matières sont maintenues pendant un temps plus ou moins long à l'état d'agglomération, à une température assez élevée pour qu'il y ait réduction des oxydes, suivant que les flammes sont plus ou moins oxydantes, le charbon agit en totalité ou seulement en partie sur les oxydes ; il est brûlé partiellement à la surface des matières ; son action est contrariée dans des limites très-variablès par les gaz oxydants qui viennent en contact avec les matières elles-mêmes lorsque le creuset est découvert, ou qui traversent les pores du creuset.
On peut seulement évaluer, par suite d'une longue habitude, la proportion de charbon qu'il faut employer; l'aspect et la couleur de la scorie^ la malléabilité du culot de cuivre, viennent ensuite démontrer si l'évaluation du charbon a été faite convenablement, et fournir, dans le cas contraire, les indications suffisantes pour qu'en recommençant l'essai on emploie la quantité de charbon convenable.
Carbonate de soude. — Le flux noir, lorsqu'il est préparé avec soÎD, est de beaucoup préférable au mélange de carbonate de soude et de charbon pulvérisé ; on n'a pas à craindre, avec le flux noir, de voir une partie du charbon venir à la surface des
matières en fuftion, et l'action de ce réactif comme fondant est presque aussi énergique que celle du carbonate de soude.
Mais on ne peut pas avoir confiance dans le flux noir livré par les fabricants de produits chimiques ; il faut le préparer soi-même avec du nitre et avec de la crème de tartre convenablement purifiés, et prendre toutes les précautions nécessaires pour que le charbon soit bien régulièrement réparti dans toute la masse obtenue par déflagration du mélange.
Lorsque cette préparation n'est pas possible, il faut se servir pour les essais du carbonate de soude et du charbon ; il faut prendre du carbonate de soude à peu près pur, ou tout au moins exempt de sulfaté de soude. Cette condition de pureté est essentielle, car le sulfate alcalin est réduit par le charbon, et le sulfure de sodium agit comme réactif sulfurant sur le cuivre et sur le fer. Si le carbonate alcalin renferme une proportion un peu grande, de 6 à 6 pour iOO par exemple, de sulfate, il se produit une matte, c'est-à-dire un composé de sulfures de fer et de cuivre, qui reste disséminée dans la scorie, ou se rassemble entre le culot de cuivre et la scorie.
Lorsque la matte a pu se rassembler, sa présence au-dessus du culot avertit l'opérateur qu'il doit recommencer l'essai ; maia il arrive fort souvent que la matte reste disséminée dans la scorie, et que sa formation demeure inaperçue. Le culot de cuivre contient alors un peu de fer et de soufre ; il n'est pas malléable et se gerce sous le marteau; le culot de cuivre n'exerce pas d'action appréciable sur le barreau aimanté. C'est là le seul caractère auquel on puisse reconnaître si le défaut de malléabilité du culot provient d'un excès de réductif ou de la présence du sulfate de soude dans le fondant employé.
MoBuncATtONS. — On peut éviter une partie des difficultés que nous avons signalées, en remplaçant le fondant alcalin par des fondants terreux^ et le charbon par du fer métallique, ou bien encore en se servant de soude caustique et de fer comme fondant et réductlL Nous entrerons dans quelques détails à ce sujet*
Soude caustique et fer métcUlique. — On fait fondre dans le creuset de 39 à 40 grammes de soude : on laisse refroidir, autant que possible à l'abri du contact de l'air : on introduit dans le creuset le minerai pulvérisé (de iS à âO grammes) intimement
GUIYRB. IM
nélagé avec son poidâ de carbonate de soude ; on place dans le ereiuet deux barreaux de fer^ bien décapés^ recourbés en fer à ehnral, et d'environ O'^^OOK de diamètre k
Onfaitcbaufferletitement jusqu'à fusion parfiedte des matières, ei maintenant constamment la partie supérieure du creuset trësehaude, et en remuant les matières avec les barreaux de fer. Ce brassage presque continuel est indispensable pour mettre succesffivement toutes les parties de la masse en fusion en contact avec la surface dii fer métallique ; il sert en même temps à limiter le beursouflement. Le fer ramène assez promptement le peroxyde de fer à l'état de protoxyde, et produit la réduction totale de Toxyde de cuivre.
On peut admettre que Faction réductrice du fer est terminée après un quart d*heurë de fusion parfaite des matières ; on retire les barreaux de fer; on place ub couvercle sur le creuset, et on donne un coup de feu, dont la durée doit être de cinq ou six mi« mutes seulement.
On laisse refroidir lentement ; on casse le creuset ; on pèse le culot de cuivre, après avoir constaté sa malléabilité^ et après avoir examiné la scorie.
Le cuivre ainsi obtenu est presque toujours parfaitement pur; il ne contient pas trace de fer ; mais son poids est trop faible. Il est bien rare que la réduction de l'oxyde de cuivre soit rigoureusement complète ; la scorie est un peu colorée en rouge par Toxydule de cuivre. De plus, les barreaux de fer sont recouverts d'une pellicule de cuivre métallique, qui ne peut être détachée.
Ces pertes sont faibles, presque négligeables lorsqu'on opère sur un minerai riche ^ et lorsque la coloration rouge de la scorie est peu prononcée. Le poids du culot est plus fort que celui qu'on obtiendrait en essayant le même minerai avec du carbonate de soude et du charbon.
Les pertes sont au contraire très-fortes, et cessent d'être négligeables, lorsqu'on ne laisse pas le fer agir pendant un temps assez long, ce qu'on reconnaît de suite à la coloration de la scorie, ou bien quand le minerai proposé est assez pauvre en cuivre.
L'emploi de la soude et du fer présente deux grands avantages : la fusion se fait avec une assez grande facilité ; on peut éviter aisément le boursouflement ; le cuivre obtenu est très-pur. A côté de ces avantages, nous devons signaler des iiiconvénients
904 MÉTAUX PROPREBIENT DITS.
assez graves : on ne sait pas à quel moment la précipitation du cuivre par le fer est terminée ; c'est seulement après le refroidissement qu'on peut reconnaître à la couleur de la scorie si l'essai peut être considéré comme réussi ; la perte de cuivre, provenant du métal adhérent aux barreaux de fer, ne peut pas être évitée ; elle esta peu près indépendante de la richesse du minerai, ce qui empêche de se servir de la soude et du fer pour les essais des minerais pauvres ; enfin, les creusets sont quelquefois percés par l'alcali caustique avant la fin de l'opération : on se trouve placé entre la crainte de voirie creuset se percer et le désir de prolonger la fusion pour obtenir avec certitude la réduction totale de Toxyde de cuivre.
Fondants terreux. — Fer métallique. — L'emploi des fondants terreux n'offre pas les mêmes inconvénients. On évalue, d'après l'examen du minerai, la proportion de verre terreux fusible, ou mieux encore de verre blanc ne contenant que des traces de plomb, qu'il convient de mélanger avec le minerai pour que l'oxyde de fer, les gangues quartzeuses et calcaires, puissent former avec le fondant ajouté des silicates parfaitement fluides.
On fait le mélange bien intime du fondant avec 15 ou 20 grammes de minerai pulvérisé : on le place dans un creuset de terre disposé de la manière suivante : on adapte au bord supérieur du creuset un bourrelet de terre réfractaire, soutenant quatre barreaux de fer métallique, de 0"',005 de diamètre : ces barreaux descendent jusqu'au fond du creuset, en laissant libre la place que doit venir occuper le culot de cuivre.
On fixe le creuset sur un fromage ; on le ferme par un couvercle luté sur les bords, et on le place dans un four à rampant latéral, analogue à ceux qui sont employés pour les essais des minerais de fer.
On allume par la partie supérieure, et on active lentement le tirage, de manière à porter le creuset, au bout d'une heure seulement, au degré de chaleur nécessaire à la fusion parfaite des silicates. On maintient le four rempli de charbon, et le tirage aussi actif que possible, pendant un quart d'heure.
On laisse ensuite tomber le feu, et on retire le creuset. On le casse après refroidissement : la scorie est ordinairement verte, parfaitement exempte de grenailles ; le cuivre est bien rassemblé
enmi culot ; les barreaux de fer sont recouverts d'une pellicule très-mince de cuivre métallique.
Oa nettoie le culot, on vérifie sa malléabilité, et on le pèse. On ditient ainsi plus de cuivre qu'on ne peut en retirer par les essais bits avec des fondants alcalins. La seule perte est la petite quantité de cuivre qui adhère aux barreaux de fer ; elle est presque négligeable, même pour des minerais assez pauvres.
L* essai, conduit comme nous venons de l'exposer, ne réussit
pas toujours; les causes principales d'insuccès sont les suivantes :
Les barreaux de fer se détachent quelquefois du bourrelet de
terre réfractaire, leurs extrémités plongent dans le culbt, et on
ne parvient pas à isoler ce dernier.
Lorsque les charbons sont trop tassés dans le four, les gaz en mouvement sont réducteurs, ils pénètrent avec plus ou moins de facilité dans l'intérieur du creuset, et déterminent la réduction d'une partie de l'oxyde de fer ; le culot de cuivre contient du fer ; U agit sur le barreau aimanté et n'est pas très-malléable.
n est assez facile d'éviter ces deux causes de non-réussite, et le mode d'essai dont nous venons de parler devrait être préféré à ceux dans lesquels on emploie les fondants alcalins. Ces derniers sont cependant généralement adoptés dans les laboratoires; les fondants terreux exigent un four spécial, ils entraînent une dépense considérable de charbon.
Aucun des procédés d'essai que nous venons de décrire n'est MinertU applicable aux minerais très-pauvres, par exemple à ceux qui ^^^P**»^*^contiennent seulement de i à 2 pour i 00 de cuivre. Il est, en effet, presque impossible d'opérer sur plus de 20 grammes, lorsqu'on emploie les fondants alcalins ; la quantité de cuivre est trop faible pour que le métal puisse se rassembler en un culot suffisamment net; les causes de perte prennent une importance très-grande^ car elles sont à peu près indépendantes de la teneur du minerai. En se servant des fondants terreux on peut opérer sur un poids beaucoup plus fort, et obtenir assez aisément un culot de cuivre, mais la fraction du métal qui adhère aux barreaux de fer n'est pas négh'geable devant le poids très-faible du culot. L'essai doit être fait en plusieurs opérations. Dans la première, qui est appelée fonte crue^ on concentre la totalité du cuivre dans une matte, en scorifiant les gangues du minerai ; la seconde est le grillage de la matte pulvérisée, trans-
tOG MÉTAUX PROPREMENT DITS.
formant les sulfures oh un mélange d'oxydes de fer et de cuivra ; dans la troisième, on cherche à obtenir le enivre à l'état métallique et à soorifier l'oxyde de fer, en fondant la matte grillée avec du carbonate de soude, du borax et du charbon, ou bien avec de la soude caustique et du fer métallique, ou bien enoore avec des fondants terreux et des barreaux de fer. Gomme ces deux dernières opérations sont celles qu'il faut appliquer aux minerais pyri-* teux, nous décrirons ici seulement la fonte crue.
Fonte crue. — On mélange intimement 100 grammes de mi-r nerai pulvérisé avec 10 grammes de pyrite de fer, parfaitement exempte de cuivre, et avec 80 grammes de borax fondu et pulvérisé. On place le tout dans un grand creuset brasqué, lequel doit être rempli seulement à moitié par les matières. On ferme le creuset par son couvercle; et on chauife très-progressivement jusqu'au rouge très-vif dans un four de calcination, à rampant latéral *.
Le creuset doit être maintenu pendant une demi-heure environ à une température un peu plus élevée que celle qui est nécessaire à la fusion du cuivre. Après ce temps, on retire le creuset; on le laisse refroidir, et on le casse avec précaution sur une grande feuille de papier verni. Il est ordinairement très-facile de séparer la matte de la brasque et de la scorie. On pulvérise la matte, et on la soumet au grillage, comme nous l'exposerons bientôt pour les cuivres pyriteux.
La matte est fragile, et il est assez difficile d'éviter toute perte de matière dans la pulvérisation ; les éclats sont projetés en tous sens sous le choc du pilon ; il faut placer le mortier sur une table bien propre , entourer le mortier et le pilon d'un linge , afin de pouvoir recueillir au moins la plus grande partie des éclats qui ont été projetés. Avec ces précautions, on est exposé à une perte très-faible ; on peut même la considérer comme négligeable dans la plupart des csis, car la matte est ordinairement d'ime teneur eu cuivre assez faible.
La fonte crue présente beaucoup moins de difficultés que l'essai des minerais assez riches ; on parvient , sans trop de peine, à
1 Le creuset est trës-grand, la brasque conduit trës-roal la chaleur, on n'obtiendrait ^8 aie température suffisaminent élevée dans les fours ordinaires^ en activant le tirage par un cône an télé.
èriter le boursouflement en élevant très-lentement U tempéra^ tore; la totalité dn cuivre est bien certainement concentrée àffis la matte lorsqu'on a employé une proportion convenable de pyrite de fer et de borax.
Le borax agit seulement comme fondant des gangues terreuses; la proportion que nous avons indiquée est généralement suffisante ; mais il convient de la faire varier suivai^t la nature de la gangue qui domine dans le minerai proposé. Lorsque la gangue dominante est le quartz, on réussit mieux à obtenir une scorie parfaitement fluide en employant, pour 1 de minerai, 1/2 de borax et 1/2 de carbonate de soude. Du reste^ lorsqu'on a l'habitude des essais par la voie sèche, on estime aisément à la simple vue d'un minerai la proportion des fondants qu'il convient d'employer.
Le rôle de la pyrite dans la fonte crue est de fournir le soufre nécessaire à la concentration du cuivre dans une matte. Dans la fusion conduite avec lenteur au creuset brasqué, les oxydes de fer et de cuivre sont amenés à l'état métallique avant que la pyrite de fer ait pu agir chimiquement sur les oxydes, et à une température inférieure à celle à laquelle la pyrite perd une partie de son soufre par volatilisation. On peut donc adoiettre que la totalité du soufre de la pyrite contribue à fonner la mi^te ; il faut que ce soufre soit en quantité suf6s€Uite pour faire passer à l'état de protosulfures le cuivre et le fer contenus dans le minerai à l'état d'oxydes, et le fer de la pyrite elle-méii|e.
Comme l'opération dont nous parlons maintenant est applicable aax minerais pauvres en cuivre, la proportion de pyrite qu'il convient d'employer ne dépend pas de la teneur du minerai, mais bien de la quantité d'oxyde de fer qu'il renferme ; le nombre que nous avons cité, 10 pour 100 de pyrite, se rapporte aux minerais qui ne contiennent que quelques centièmes d'oxyde de fer; pour des minerais très-ferrugineux, il faut auguienter la proportion de la pyrite. On peut prendre pour règle que si un minerai renferme a pour 100 de peroxyde de fer et d'oxyde de cuivre, il est nécessaire d'employer pour la fonte crue au moins a pour 100 de pyrite tout à fait pure.
D'apits cette observation, la fonte crue ne s'applique qu'aux miiierms paiiyres en cuivre et peu chargés d'oxyde de fer, car pour les minerais très-fernigineux, la teneur en cuivre des mettes
t08 MÉTAUX PROPREMENT DITS.
ne serait pas plus élevée que celle des minerais eux-mêmes, et l'opération n aurait pas d'autre résultat que de transformer des minerais oxydés pauvres en des produits sulfurés, également pauvres en cuivre.
Citons quelques exemples numériques :
Un minerai carbonate, contenant environ 3 pour 100 de cuivre et 10 pour 100 d'oxyde de fer, doit être soumis à la fonte crue avec 12 pour 100 de pyrite ; on obtient une matte dont le poids est de 22 à 23 pour 100 de celui du minerai rsa teneur en cuivre est de 13 à 14 pour 100.
Pour un minerai carbonate, tenant 3 pour 100 de cuivre, contenant 25 pour 100 d'oxyde de fer, il faut ajouter 30 pour 100 de p)nrite ; on obtient environ 50 pour 100 de matte à la teneur de 6 pour 100.
Lorsque le minerai renfermant 3 pour 100 de cuivre contient 50 pour 100 d'oxyde de fer, on doit employer 50 pour 100 de pyrite de fer; on obtient de 85 à 90 pour 100 de matte, dont la teneur n'atteint pas 4 pour 100.
On voit, d'après cela, que la fonte crue ne peut s'appliquer qu'aux minerais renfermant moins de 25 pour 100 d'oxyde de fer ; car une matte à 6 pour 100 est presque aussi difficile à essayer qu'un minerai carbonate tenant 3 pour 100. Les minerais pauvres, très-ferrugineux, doivent être traités par la voie humide. Mineriis La fonte crue ne peut pas être appliquée aux minerais extrèqoeiquet mement pauvres, par exemple à ceux qui contiennent seulement decdTre. quelques millièmes de cuivre; il faudrait opérer sur 400 ou 500 grammes de minerai, dans des creusets et dans des fours de dimensions inusitées dans la plupart des laboratoires. On peut se servir pour ces minerais d'un procédé à*évaluation par voie sèche, correspondant à la méthode de comparaison des liqueurs ammoniacales colorées par des poids déterminés de cuivre. Ce procédé est basé sur l'observation suivante :
Lorsqu'on passe à la coupelle des culots de plomb de même poids, contenant des proportions variables de cuivre, les coupelles sont diversement colorées après leur refroidissement; la coloration est d'autant plus foncée que la proportion de cuivre est plus grande. La différence de teinte est très-appréciable entre deux coupelles dans lesquelles on a passé des culots de plomb contenant des quantités de cuivre différant entre elles de 0*',025,
CUrSTRE. 209
pourra que le poids de cuivre ne dépasse pas certaines limites. Oq prépare des culots de plomb pesant environ 10 grammes,
contenant 0«',02» , O^'jOSO , 0^,015 , 0»',20 de cuivre pur. On
les passe dans des coupelles égales, et autant que possible dans des conditions identiques. On marque les coupelles par des numéros, on par d'autres signes, qui permettent de reconnaître les quantités de cuivre qu'elles contiennent ; on les conserve à l'abri de toutes les vapeurs du laboratoire, et surtout des émanations d'hydrogène sulfuré.
Lorsqu'on doit évaluer la teneur en cuivre d'un minerai trèspauvre, contenant probablement moins de deux millièmes de cuivre, on fait fondre de 75 à 80 grammes de minerai avec 15 grammes de litharge exempte de cuivre, avec 1 gramme de charbon, et avec les fondants alcalins nécessaires pour la scorification des gangues.
On obtient un culot de plomb dans lequel se trouve concentrée la totalité, ou du moins presque la totalité du cuivre du minerai, et dont le poids est d'environ 40 grammes. On passe le plomb à la coupelle ; on compare ensuite cette coupelle A à ceUes qui ont été préparées avec des poids déterminés de cuivre. On reconnaît aisément en quel point de la série on doit la placer, pour que l'une des coupelles contienne évidemment plus de cuivre, et Tautre certainement moins de cuivre que A. On obtient ainsi deux limites très-rapprochées, dont la dillérence est de 0^,025 , pour la quantité de cuivre que renferme le poids de minerai mis en expérience.
Le degré d'approximation qu'on peut espérer de cette méthode d'évaluation est théoriquement d'autant plus grand que, le minerai étant plus pauvre, il est permis d'opérer sur un poids plus fort. En réaUté il n'en est pas ainsi, parce que la fusion devient plus difficile à conduire à mesure que la quantité des matières à fondre est plus considérable.
Ce procédé n'est presque jamais appliqué dans les laboratoires, parce que l'hydrogène sulfuré et le sulfhydrate d'ammoniaque sont presque constamment employés, et qu'il est impossible de conserver pendant plusieurs mois les coupelles qui servent de termes de comparaison ; nous ne présenterons, en conséquence, qu'une seule observation sur la valeur du procédé.
11 permet d'obtenir des évaluations suffisamment approchées,
T. IT. u
toutes les fois que les minerais ne eoutiemient que des gangues terreuses, et de très-faibles proportions d'oxyde de fer; on acquiert promptement l'habitude nécessaire pour reconnaître sur quel poids de minerai il convient d'opérer, pour fixer la proportion et la nature des fondants, et pour concentrer le cuivre dans le culot de plomb en faisant passer dans la scorie la totalité de l'oxyde de fer.
L'évaluation est, au contraire, impossible, lorsque les minerais sont très-ferrugineux, lorsqu'ils contiennent des oxydes métalliques assez facilement réductibles et possédant^ comme l'oxyde de cuivre, la propriété de colorer les coupelles, par exemple, les oxydes de nickel et de cobalt. En appliquant h ces minerais la méthode que nous venons de décrire, on obtient des culots de plomb qui contiennent, avec le cuivre, des quantités variables de fer, de nickel, de cobalt : les oxydes métalliques qui se repro^ duisent pendant la coupellation, donnent aux coupelles des colorations assez intenses, qui s'opposent à toute comparaison avec des coupelles dans lesquelles on a passé des plombs cuivreux.
2*" MiNEiuis SULFURÉS ET PYiUTBux. -^ Cousldérons d'abord les minerais un peu riches, nous indiquerons ensuite les modifications qu'il faut introduire dans les opérations pour les minerais pauvres, et pour les scories provenant de la première fonte pour matte.
Prenons pour exemple un minerai pyriteux contenant de la
riches, pyrite de fer, un peu de pyrite arsenicale, à gangue quartzeuze ;
nous examinerons plus loin l'influence qu'exercent les diverses
gangues terreuses sur les opérations et sur les résultats. L'essai
exige deux opérations :
i"" Le grillage, par lequel on cherche h expulser la totaUté du soufre et del'arsenic, et à faire passer les métaux à l'état d'oxydes ;
2*" La fusion au creuset de terre avec les fondants nécessaires à la scorification de l'oxyde de fer et de la gangue quartzeuze, avec un réductif capable de réduire en totalité l'oxyde de cuivre.
Grillage. — Dans l'hypothèse que nous avons faite, d'un minerai un peu riche, on opère sur 15 grammes ou sur :gO grammes au plus. On place le minerai pulvérisé dans im têt en terre réfractaire, dont la surface intérieure a été fortement frottée avec de la sanguine. On introduit le têt sous un moufle chauffé
Minerais
à peme au rouge sombr» : ou remue presque constammeut le
minerai avec une tige de fer recourbée. L'ozjdation commence presque immédiatement ; il se dégage
d'abord beaucoup d'acide sulfureux, et la plus grande partie de farsenic est entraînée à Fétat d'acide arsénieux ; mais ensuite, il se forme principalement des sulfates et des arséniates, en sorte que l'odeur d'acide sulfureux derient très-faible, à peine per* ceptible, longtemps avant que l'oxydation soit terminée.
Ou doit retirer de temps en temps le tét du moufle , afin de se rendre compte de l'avancement du grillage d'après l'odeur d'acide sulfureux ; chaque fois, il faut retourner tout le minerai, vérifier qn'il n'y a pas eu d'agglomération, et, au besoin, écraser tous les grains agglomérés.
Après une heure de grillage au rouge sombre, l'oxydation est déjà très-avancée, le minerai ne dégage presque plus d'acide sulfureux lorsqu'on retire le tét du moufle : on pousse alors le fén avec un peu plus d'activité, et on continue l'opération en portant le tèt presque au rouge : on retire de temps en temps le tét, on vérifie s'il y a dégagement d'acide sulfureux ; on écrase les parties aggiom^es. L'oxydation peut être considérée comme complète une demi-heure après le moment où on a cessé de percevoir Todeur d'acide sulfureux, et, généralement, deux heures après le commencement du grillage.
La matière contenue dans le tèt contient : des oxydes ; des sulfates; une très-petite quantité d' arséniates ; des silicates et la gangue quartzeuze qui est demeurée inerte pour la plus grande partie. On pousse le tèt au fond du moufle; on met la porte en place, et on active le feu autant que possible pendant su moins une demi-heure. Le grillage est alors terminé. Les sulfates ont été presque entièrement décomposés pendant le coup de feu, soit par la chaleur seule, soit par l'action du quartz : le minerai grillé renferme principalement des oxydes et des silica* tes : il ne contient plus que très«peu de sulfates, d'arséniates et de quartz encore inerte.
n est presque toujours un peu aggloméré, et il adhère quelquefois au tèt, malgré l'interposition de la sanguine entre la terre réfractaire et le minerai. Lorsque cette adhérence s'est produite, il faut casser le tèt, séparer avec soin tous les fragments qui retiennent un peu de minerai. Dans tous les cas, il est néces*-
saire de pulvériser la matière grillée avant de la passer à la seconde, opération : les fragments du têt auxquels adhèrent des oxydes, doivent être pulvérisés en même temps que le minerai grillé.
Le grillage est très-difficile à conduire, en raison de la grande fusibilité du cuivre pyriteux et surtout de la pyrite de fer : l'oxydation très-vive qui se produit dans les premiers moments de l'opération, élève la température du minerai bien au-dessus de celle du moufle, et fait entrer en fusion la partie des sulfures qui est voisine de la surface. On ne parvient à empêcher l'agglomération qu'en remuant constamment avec une tige de fer froide^ et en sortant de temps en temps le têt du moufle.
On réussit plus aisément à prévenir l'agglomération partielle en opérant le grillage sur un feu de charbons ; cela provient de ce que les gaz qui entourent le têt contiennent peu d'oxygène, et que l'oxydation du minerai a lieu avec beaucoup moins d'énergie ; mais il faut bien plus de temps pour arriver à l'oxydation complète, ce qui fait généralement préférer le four à moufle.
Toutes les fois qu'on n'a pu empêcher l'agglomération, il faut se hâter d'écraser les parties agglomérées ; elles n'ont pas une grande dureté; l'écrasement peut être fait dans le têt lui-même avec un pilon de fonte, et ne retarde pas beaucoup l'opération. Lorsqu'on néglige cette précaution, et lorsqu'on continue le grillage pendant plusieurs minutes après que la fusion partielle s'est produite à la surface, l'oxydation ne progresse que très-lentement, et les parties agglomérées acquièrent une dureté telle qu'on ne peut les écraser que dans un mortier ; on s'expose à perdre un peu de minerai, et l'opération est beaucoup retardée.
Fusion. — La fusion du minerai grillé doit être conduite comme celle des minerais oxydés contenant beaucoup d'oxyde de fer. On mélange le minerai grillé avec 2 parties de carbonate de soude, 2 parties de borax et i grammes de charbon pulvérisé ; on chauffe lentement le mélange au creuset de terre jusqu'à fusion tranquille ; on termine par un coup de feu.
Après refroidissement, on casse le creuset; on examine la scorie. Lorsqu'elle ne renferme pas de grenailles, lorsque sa couleur, très-foncée, permet de supposer que la réduction de l'oxyde de cuivre a été complète , lorsqu'on ne voit pas une simple pellicule de matte interposée entre le culot et la scorie, on
peut présumer que l'essai est réussi ; il reste à examiner le culot lui-même. On le nettoie en le frappant sur la tranche avec un marteau, on l'aplatit en un disque mince; on l'approche d'un barreau aimanté. On le pèse lorsqu'il est bien malléable, et quand il ne produit aucune déviation du barreau.
U faut ensuite répéter sur une nouvelle quantité de minerai le grillage et la fusion, jusqu'à ce qu'on arrive à deux culots malléables et de poids concordants. On calcule enfin la teneur du minerai en prenant comme base le culot le plus lourd.
n est assez difficile d'obtenir des culots d'une malléabilité parfaite et des scories exemptes de cuivre. En effet, le minerai grillé eontient toujours un peu de sulfates et d'arséniates ; ces composés sont réduits par le charbon ; le soufre et l'arsenic passent presque en totalité dans le culot de cuivre ; de plus, le minerai griUé contenant beaucoup d'oxyde de fer, on n'évite pas aisément la réduction d'une partie de cet oxyde. Le culot ne peut donc pas être du cuivre pur; c'est un véritable ctdvre noir contenant du fer, du soufre, de l'arsenic, en proportions très-variables avec les soins apportés aux deux opérations. On doit se contenter d'une malléabilité moindre que celle à laquelle il faut arriver dans l'essai des minerais oxydés.
Les corps étrangers que renferme le culot de cuivre, lorsqu'il est suffisamment malléable^ ne suffisent pas pour compenser les pertes qui sont faites dans l'essai ; la teneur en cuivre, déterminée par voie sèche pour les minerais pyriteux, est toujours trop faible ; la différence entre les nombres obtenus par voie sèche et par voie humide pour le même minerai, augmente presque régulièrement à mesure que le minerai est moins riche en cuivre.
Nous avons indiqué précédemment, pour l'essai des minerais oxydés, l'emploi du fer comme réductif, avec la soude caustique ou bien avec des fondants terreux. Pour les minerais pyriteux grillés, contenant en général une très-forte proportion de peroxyde de fer, l'action réductrice du fer métallique est très-lente et difficilement complète. En effet, la précipitation du cuivre par le fer ne peut avoir lieu qu'après l'action du fer métallique sur le peroxyde de fer. Pour précipiter la totalité du cuivre par le fer, il faut employer un nombre un peu grand de barreaux de fer, afin de multiplier les points de contact du réductif avec la matière en fusion ; il faut, de plus, prolonger beaucoup l'opération.
944 MÉTAUX PROPREBIENT DITS.
Cette'demiëre condition empêche d'employer la sonde caustique comme fondant; les creusets de terre ne résisteraient pas à une fusion prolongée.
On réussit assez bien avec les fondants terreux^ parce qu'on peut faire durer l'opération aussi longtemps que cela est jugé nécessaire ; mais on perd ordinairement plus de cuivre que dans le cas où Tessai est fait avec le carbonate de soude et le charbon, car chacun des nombreux barreaux de fer retient par adhérence une pellicule de cuivre. Le culot obtenu est très-pur ; il ne contient que des traces de fer et de soufre ; son poids donne pour la teneur du minerai im nombre beaucoup trop faible.
Influence des gangues. — Nous avons considéré le cas le plus simple d'un minerai pyrîteux à gangue de quartz ; l'essai efA plus difficile à conduire et le résultat obtenu est plus incertain, lorsque le minerai contient du sulfate debarjrte ou du carbonate de chaux, de la blende ou de la galène. Nous ne parlons pas du fer carbonate, parce que cette gangue métallique n'est une cause de difficultés qu'en raison des terres alcalines qu'elle renferme à l'état de carbonates.
Sulfate de baryte et carbonate de chaux. — Le sulfate de baryte n'est pas altéré pendant la première partie du grillage du minerai ; le carbonate de chaux perd entièrement son acide carbonique, et la majeure partie, sinon même la totalité, de la ehaox passe à l'état de sulfate de chaux. Dans le coup de feu prolongé, par lequel on termine le grillage, les sulfates de baryte et de chaux ne sont pas décomposés par la chaleur ; ils ne sont même décomposés que dans des proportions restreintes lorsque le minerai contient en même temps du quartz, car les oxydes de fer et de cuivre empêchent en grande partie l'action du quartz sur ces sulfates.
Le minerai grillé contient donc, même dans le cas le plus favorable des gangues diverses (quartz accompagnant le sulfate de baryte et le calcaire), des oxydes métalliques, une petite quantité de sulfates et d'arséniates d'oxydes de fer et de cuivre, et les sulfates de chaux et de bar]rte.
Les sulfates alcalins terreux sont réduits à l'état de sulfures pendant la fusion. Les sulfures de cakium et de barium ont une action utile ; ils contribuent à appauvrir la scorie ; mais
cette action donne lieu à la formation d'une quantité très-notible de mette ; on n'obtient à l'état de culot métallique qu'une pirtie du enivre du minerai. Le même efiTet est produit par le sulfate de soude, que renferme souvent le carbonate alcalin, employé comme fondant.
n est facile d'éviter la formation d'une matte provenant de la présence du sulfate alcalin dans le fondant, en n'employant pour Tessai que du carbonate de soude à peu près pur, exempt de sulfate. Quant aux sulfates de baryte et de chaux existant dans le minerai ou produits par l'oxydation, il est essentiel de les décomposer dans le coup de feu qui termine le grillage. Leur décomposition ne peut être produite que par le quartz ; on est donc conduit à mélanger avec une proportion très-forte de quartz pulvérisé les minerais pyriteux à gangue barytique ou calcaire. L'addition de quartz doit être faite avant le grillage ; la proportion du quartz doit être au moins double de celle des terres alcalines que contient le minerai.
Pendant la période d'oxydation, le quartz reste inerte, au moins en grande partie; il prévient l'agglomération des sulfures et rend leur oxydation plus facile ; son action utile a lieu dans le coup de feu, qui doit être prolongé pendant ime heure au moins. Le minerai grillé, toujours un peu aggloméré, contient alors une proportion considérable de silicates.
Ùl fusion avec le carbonate do soude et le charbon doit être conduite avec quelques précautions spéciales ; la plus importante est d'élever la température avec ta plus grande lenteur, afin que les gaz puissent se produire très-progressivement et se dégager sans donner lieu à un boarsouflement trop vif.
L'oxyde de carbone provenant de l'action du charbon sur les oxydes, l'acide carbonique que la soude abandonne en se combinant avec la silice des silicates, sont produits à peu près en même temps, et à une température un peu supérieure au rouge sombre ; leur dégagement fait passer les matières, encore à l'état de fusion imparfaite, pardessus les bords du creuset, lorsque le feu est conduit de telle manière que les matières airivent trop rapidement à ce degré de chaleur.
La même précaution est, du reste , indispensable, lorsqu'on essaye des minerais qui ne renferment pas de terres alcalines, et qui contiennent Une proportion un peu forte de quartz.
316 MÉTAUX PROPREfilENT DITS.
Blende et galène. — Des difficultés analogues résultent de la présence de la blende et de la galène dans les minerais pyriteux. Pendant la période d'oxydation du grillage, le plomb et le zinc passent en grande partie à Tétat de sulfates. Pour décomposer à peu près complètement ces sulfates par le coup de feu qui termine l'opération, il faut qu'on ait ajouté au minerai, avant de le soumettre au grillage, une assez forte proportion de quartz réduit en poudre très-fine.
Le minerai grillé contient alors la majeure partie des oxydes métalliques à l'état de silicates ; il est aggloméré ou même partiellement fondu lorsque la quantité de l'oxyde de plomb est un peu grande ; il faut presque toujours le pulvériser dans un mertier avant de le fondre avec du charbon et avec du carbonate de soude. On a toujours à craindre de perdre un peu de minerai dans la pulvérisation.
Pendant la fusion, on ne parvient à éviter le boursouflement des matières qu'en élevant la température avec la plus grande lenteur : l'oxyde de plomb est entièrement réduit; une partie du plomb se volatilise , mais la majeure partie de ce métal se rassemble au fond du creuset, au-dessous du cuivre ou avec le cuivre.
La séparation des deux culots métalliques n'est un peu nette que dans le cas où la proportion du plomb est comprise entre certaines limites. Lorsque le cuivre est en proportion dominante, le plomb reste disséminé dans le cuivre ; dans le cas contraire, le cuivre se trouve dans le culot de plomb. Dans tous les cas, le poids du cuivre ne peut donner qu'une indication incertaine pour la teneur du minerai, car le cuivre contient toujours du plomb. On ne doit donc soumettre à l'essai par la voie sèche que les minerais renfermant assez peu de galène pour qu'on puisse négliger l'inlluence exercée par le plomb sur le poids du culot de cuivre.
L'oxyde de zinc reste en grande partie dans la scorie avec le protoxyde de fer ; il lui enlève beaucoup desa fluidité. Les scories chargées d'oxyde de zinc sont toujours un ^e\x pâteuses et retiennent des grenailles de cuivre. Une partie de l'oxyde de zinc est réduite par le charbon ; le zinc métallique qui résulte de cette action, se volatilise presque en entier ; le cuivre n'en retient qu'une quantité presque négligeable. On peut donc réussir
pauvres.
Yessai par voie sèche des minerais blendeux, à la condition d'ol)teoir des scories suffisamment fluides. On atteint cette fluidité soit en ajoutant du borax au carbonate de soude, soit en augmeniamt la proportion du carbonate alcalin employé, soit enfin en chauffant bien plus fortement que pour les minerais non blendeux à la fin de l'opération. Ce dernier moyen est cependant un peu dangereux, en ce qu'une trop forte élévation de température produit presque toujours un boursouflement très-vif.
Nous ferons observer qu'en augmentant la proportion des fondants, on rend plus considérable le volume de la scorie, ce qui est une cause certaine de perte. Pour les minerais très-blendeux, on ne peut pas négliger cette cause de perte. Le poids du culot de cuivre ne peut donner qu'une indication très-incertaine sur la teneur. Il résulte de ces observations que, pour les minerais contenant beaucoup de blende ou de galène, la teneur en cuivre doit toujours être déterminée par voie humide.
Dans les deux opérations que nous venons de décrire, les Minerais pertes sont à peu près indépendantes de la teneur ; on doit donc opérer sur un poids de minerai d'autant plus fort que la teneur en cuivre est plus faible. On ne peut cependant pas dépasser cer^ taines limites; sans vouloir poser de chifires rigoureux, nous pouvons dire que la fusion avec le charbon et le carbonate de soude est très-difficUe à réussir quand on opère sur plus de 20 grammes de minerai. On est donc obligé de suivre une marche différente pour l'essai des minerais pauvres, par exemple pour ceux qui contiennent de 2 à 3 pour 100 de cuivre. Il faut faire trois opérations, comme nous l'avons déjà indiqué pour les minerais oxydés :
r Fonte crue, produisant une matte un peu riche ;
2* Grillage de la matte pulvérisée ;
3* Fonte de la matte grillée, avec addition de charbon, de borax et de carbonate de soude.
Fonte crue. — On fond au creuset brasqué, et à une température très-élevée, de 50 à 100 grammes de minerai, mélangés avec la proportion de borax ou de carbonate de soude strictement nécessaire pour la scorification des gangues terreuses. On obtient une matte qui renferme à l'état de protosulfures tous les métaux du minerai, et une scorie alcaline qui ne contient que les gangues terreuses. La fonte crue n'est donc applicable qu'aux
î<8 MÉTAUX PROPREMENT DITS.
minerais qui contiennent une proportion assez forte de gangues terreuses. Pour des minerais renfermant principalement de la pyrite de fer ou de la blende, le poids de la matte diffère peu de celui des minerais ; sa teneur n'est pas beaucoup plus élevée \ la fonte crue est par conséquent sans résultat utile.
Lorsqu'il s'agit de minerais pauvres, à gangue de fer carbonate, ou bien de minerais pyrileux contenant de la pyrite de fer partiellement altérée par les agents atmosphériques, il faut ajouter de la pyrite de fer aux fondants alcalins. On évalue la proportion de pyrite, comme pour les minerais oxydés, d'après la quantité d'oxyde de fer qui doit passer à l'état de protosulfure, et en tenant compte des composés sulfurés existant dans les minerais. La matte obtenue dans la fonte crue contient nécessairement la totalité du fer des minerais ; il n'y a donc aucun avantage à faire cette opération lorsque la proportion du fer carbonate ou celle du peroxyde de fer est trop grande.
On voit, d'après ces observations, que la fonte crue ne s'applique qu'à un certain nombre de minerais pauvres ; lorsqu'elle n'est pas applicable avec avantage, il faut recourir à la voie humide pour déterminer la teneur en cuivre.
Grillage de Id matte. — La matte est pulvérisée dans un mortier de fonte, et cillée sous le moufle dans un têt endtiit de sanguine. Le grillage est conduit comme nous l'avons exposé pour les minerais ; il présente moins de difhculté, parce que les sulfures qu'elle contient n'ont pas autant de tendance à l'agglomération que les pyrites de fer et de cuivre. Il est divisé en deux périodes : dans la première, on obtient l'oxydation complète à la température du rouge sombre; dans la seconde, on cherche à décomposer les sulfates par un coup de feu longtemps prolongé.
Fusion. — On mélange intimement la matte grillée avec 2 parties de borax et 2 parties de carbonate de soude, et avec tm poids de charbon pulvérisé variable avec la quantité des oxydes métalliques que renferme la matte.
On fond ce mélange au creuset de terre, en conduisant Topération comme nous l'avons dit précédemment pour les minerais pyriteux grillés. On pèse le culot de cuivre lorsqu'il est suffisamment malléable, lorsque la scorie ne contient pas de grenailles, lorsqu'on peut admettre, d'après sa couleur, qu'elle ne contient pas de cuivre à l'état d'oxyde ou d'oxydule, et enfin
knfa'on ne voit pas de pellicule de matte entre le culot et là
terne.
On arrive, en général, assez aisément à éviter un boursoufle* ment trop vif des matières en fusion ; mais il faut avoir une bien grande hàbitade des essais pour évaluer la proportion du char* bon qu'on doit mélanger avec la matte grillée. Les essayeurs les plus exercés sont exposés à mettre trop ou trop peu de charbon, et à obtenir, par suite, soit un culot ferreux peu malléable, soit une scorie riche en cuivre, ce gui oblige à recommencer Fessai tn modifiant convenablement la proportion du chari>on dans la dernière opération*
n convient d'ailleurs de répéter l'essai et de calculer la teneur du minerai seulement lorsqu'on a obtenu deux culots de cuivre de poids concordants, fournis par deux essais qui paraissent avoir été bien réussis.
ScoaiSB PAUVRBS» ^— On ne fait que très-rarement l'essai par voie aèche des scories pauvres ; il est toujours très^important de déterminer avec exactitude leur teneur en cuivre, et la voie hu* mide peut seule donner des nombres certains ; on ne peut espé^ rer de la voie sèche que des termes de comparaison entre des scories de composition analogue, ne différant entre elles que par la teneur en cuivre.
L'essai d'une scorie pauvre exige trois opérations : la fonte crue, donnant une matte contenant tout le cuivre; le grillage de la matte; la fonte de la matte grillée, mélangée avec du char*bon, du borax et du carbonate de soude. Nous n'avons à pré^ sNiter quelques observations que sur la fonte crue ; les deux antres opérations sont conduites de la même manière que dans l'essai des minerids pyriteux pauvres.
Panie ente. — On doit opérer sur au moins 100 grammes de scorie^ et il est essentiel de conduire l'opération de telle manière que le poids de la matte soit assez petite afin que cette matte ne soit pas elle-même trop pauvre. On mélange intimement avec la seorie 5 granunes de pyrite de fer et de 80 à 60 grammes de carbonate de soude ; on chauffe très-lentement au creuset brasqué jusqu'au ronge tif. On obtient une matte pesant moins de 10 grammes et une scorie bien fluide, ne retenant pas de grenailles. La principale difiiculté de l'opération est la suivante :
U faut chauffer le creuset à une température assez élevée pour que la mattc et la scorie puissent acquérir une fluidité convenable et se séparer nettement, et en même temps, il faut que la plus grande partie de Toxyde de fer ne soit pas amenée à l'état de fer métallique, bien qu'on opère dans un creuset brasqué.
On obtient ce résultat en employant une proportion très-faible de carbonate de soude, et en ne portant le creuset qu'au degré de chaleur strictement nécessaire pour la fusion parfaite des matières : grâce à la faible proportion de l'alcali, le silicate de protoxyde de fer n'est décomposé qu'en partie ; les matières contenues dans le creuset s'agglomèrent avant que l'action réductrice de labrasque ait pu amener à l'état métallique une quantité notable de l'oxyde de fer, en sorte que la scorie peut retenir, à l'état de silicate, la majeure partie de cet oxyde.
La conduite du feu a la plus grande influence sur la réussite de l'opération ; mais il est impossible de décrire les précautions spéciales qu'il est nécessaire de prendre ; l'habitude de ce genre d'essai peut seule les faire connaître. La fonte crue la mieux réussie donne une matte très-ferrugineuse, dont la teneur en cuivre dépasse rarement 6 pour 100, et descend parfois jusqu'à 3 et même 2 pour 100 ; l'essai de la matte est donc encore assez délicat, et le culot de cuivre obtenu est toujours trèspetit et d'un poids trop faible.
La différence entre le poids du culot et la quantité de cuivre que renferme réellement la scorie proposée est une fraction trèsgrande du poids du culot ; on ne peut donc pas considérer le nombre obtenu comme représentant, même approximativement, la teneur de la scorie. On peut seulement espérer qu'en faisant les essais d'un certain nombre de scories analogues les pertes de cuivre sont à peu près les mêmes ; les poids des culots obtenus sont des termes de comparaison ; ils permettent de classer les scories d'après leur richesse en cuivre.
S"" Minerais complexes. — L'essai par voie sèche des minerais complexes, contenant une forte proportion d'arsenic et d'antimoine, présente des difficultés à peu près insurmontables, et on doit toujours recourir aux opérations de la voie humide lorsqu'on désire obtenir à peu près exactement leur teneur en cuivre.
Noos signalerons aussi brièvement que possible les principales difficultés que présentent les essais de ces minerais.
Prenons pour exemple un cuivre gris à gangue de fer carbonate et de sulfate de baryte.
L'essai comprend trois opérations : le grillage, par lequel on cherche à expulser la majeure partie du soufre, de Tarsenic et de l'antimoine ; la fiâsion avec du charbon et avec des réactifs alcalins, produisant un culot de cuivre très-impur ; X affinage du culot de cuivre par coupellation.
Grillage. — On ne peut essayer que des minerais un peu riches, et, par suite, on opère sur IS ou 20 grammes au plus. On place le minerai pulvérisé dans un têt ; on chauffe très-lentement au rouge sombre sur un feu de charbon, et sous une hotte à tirage très-actif; on maintient le tét à cette température du rouge sombre tant qu'il se dégage de l'acide sulfureux, ou des vapeurs blanches d'acide arsénieux et d'oxyde d'antimoine ; on agite presque constamment avec une tige de fer recourbée.
n est essentiel que l'oxydation progresse très-lentement, et qu'il ne puisse arriver à chaque instant au contact du minerai qu'une quantité d'air très-Umitée, afin qu'il ne se produise que très-peu d'acides sulfurique, arsénique et antimonique. C'est pour cette raison qu'il ne faut jamais employer le moufle pour le grillage : sous le moufle, l'air arrive constanunent en excès sur le minerai, et la majeure partie du soufre, de l'arsenic et de l'antimoine passent à l'état de sulfates^ d'arséniates et d'antimoniates. Du reste, même sur un feu de charbon, et en prenant toutes les précautions nécessaires pour que l'oxygène soit toujours en quantité très-limitée, on ne parvient pas à éviter la formation de ces composés. Lorsque l'oxydation est complète^ après plusieurs heures de grillage au rouge sombre, le minerai grillé contient, avec les oxydes métalliques, avec le sulfate de baryte de la gangue, une proportion plus ou moins forte, mais très-appréciable, de sulfates, d'arséniates et d'antimoniates de chaux, de magnésie, d'oxydes de fer et de cuivre. La chaux et la magnésie proviennent du fer carbonate.
Le minerai s'agglomère en général moins facilement que les minerais pyriteux, mélangés de pyrite de fer ; cependant il faut encore élever très-lentement la température, et remuer constamment les matières, pour prévenir toute agglomération ; on doit
même quelquefois retirer le têt du feu et broyer les parties un peu agglomérées^ en se servant d'un pilon de fonte.
liOrsque l'oxydation parait être terminée^ on retire le tèt ; on le laisse refroidir ; on ajoute 2 ou 3 grammes de oharbon de bois pulvérisé ; ou mélange aussi bien que possible dans le tèt luimême, en remuant les matières avec un couteau de bois ; on met un peu de charbon pulvérisé à la surface du mélange ; on ferme le tèt par un couvercle en terre; on chauffe progressivement jusqu'au rouge vif, dans un feu de charbons bien tassés. Les gaz qui entourent le tèt ne sont pas oxydants, et l'action réductiûce du charbon mélangé avec le minerai peut s'exercer librement.
Les divers composés, sulfates, arséniatea, antimoniates, sont décomposés progressivement et presque complètement; une partie du soufre, de l'arsenic et de Tantimoine est volatilisée ; une autre partie se combine avec les métaux ; les oxydes mé* talliques libres sont partiellement réduits à l'état métallique.
Ce coup de feu réductif doit être peu prolongé; le tèt ne doit être exposé que pendant trois ou quatre minutes au rouge vif, car il importe d'éviter la fusion du cuivre et des composés divers, sulfures, arséniures, antimoniures. Après refroidissement complet, on pulvérise, dans le têt lui-même, les matières un peu agglomérées.
On recommence ensuite l'oxydation au rouge sombre dans une atmosphère peu oxydante ; il se dégage encore un peu d'acides sulfureux etarsénieux, un peu d'oxyde d'antimoine. On continue de la même manière, par périodes successives de coups de feu réductif s et d'oxydation au rouge sombre, jusqu'à œ que l'on cesse de percevoir l'odeur de l'acide sulfureux, et de distin^ guer les fumées blanches d'oxyde d'antimoine et d'acide «rsé<nieux^ pendant l'oxydation au rouge sombre.
On doit alors admettre que le grillage est terminé, et qu'il est impossible d'expulser encore du soufre, de l'arsenic et de l'anthmoine; on chauffe le têt pendant quelques minutes au rouge très^ vif et on laisse refroidir ; on pulvérise le minerai grillé, lorsqu'il présente des parties un peu agglomérées* Par oe grillage, trèspénible et surtout très*long, on ne parvient à expulser qu'une grande partie du soufre, de l'arsenic et de l'antimoine ; le minerai grillé contient encore une proportion très-notable de sulfates.
d'anéniates et d'autimomates, mélangés avec les oxydes libres de t& et de cuivre.
Fusion. — Oa mélange intimement le minerai grillé avec 3 grammes de charbon pulvérisé et avec 4 parties de carbonate de soude, ou bien avec 2 parties de carbonate do soude et 2 parties de borax. On fait fondre ce mélange au creuset de teiTe, en prenant les précautions que nous avons indiquées pour la fusion des minerais pyriteux grillés. On obtient en général seulement deux produits : du cuivre noir et une scorie. Quelquefois cependant on trouve une pellicule, ou une couche mince de matte, interposée entre le culot métallique et la scorie.
L'essai est manqué, et il faut recommencer toutes les opéra* lions, lorsqu'il s'est formé un peu de matte, lorsque la scorie retient des grenailles de cuivre, ou bien encore lorsque, d'après la couleur de la scorie, on peut présumer qu'elle contient de l'oxyde ou de l'oxydule de cuivre,
Le culot n'est jamais malléable, et ses caractères ne fournis^ sent aucune indication sur la réussite de l'essai. On doit répéter au moins une fois le grillage et la fusion, afin d'obtenir deux culots de cuivre noir de poids très-peu différents, et produits dans des opérations bien conduites s soit A le poids moyen du cuivre noir.
Affinage. -^ Les culots de cuivre coQtiennent des quantités très-notal>les de soufre, d'arsenic, d'antimoine, de fer; on cherche à en retirer du cuivre pur en les soumettant à une oxy-» dation nn peu énergique, h une température élevée.
L'opération est faite sous un moufle, dans des coupelles en os calcinés ; on peut conduire eu même temps l'affinage des deux culots de cuivre noir, donnés par les essais du même minerai» On place les deux coupelles sous le moufle ; on chauQ'o au rouge tràs-vif. Lorsque les coupelles sont portées à la température de hisiondu cuivre, on introduit les deux culots et on ferme le moufle avec de gros ch^bons, afin que la fusion du métal ait lieu dans une atmosphère peu oxydante.
On retire les charbons quand la métal est bien fondu ; l'oxydation commence immédiatement ; on peut en suivre les progrès d'après l'aspect que présente la surface du métal ; il se produit des sulfates, des arséniates, des antimoniates, et des oxydes de fer et de cuivre, qui forment dans chaque coupelle un bourrelet
de matières imparfaitement fondues autour du cuivre bien liquide. La surface du métal, d'abord terne, et recouverte en {î^ande partie par les composés oxydés, devient de plus en plus brillante à mesure que le cuivre se purifie ; Faffinage est terminé lorsque la surface est parfaitement nette, et reste claire pendant quelques minutes, sans présenter en aucun point de taches brunes.
Quelques essayeurs distinguent Yéclair du cuivre, analogue, jusqu'à un certain point, à l'éclair qui indique la fin de la coupellation des plombs argentifères. L'éclair de cuivre est l'éclat que présente le bouton métallique au moment où les composés oxydés peu fusibles cessent de se produire à la surface ; cet éclat se ternit un peu par la formation d'une pellicule très-mince d'oxydule de cuivre.
Cet éclair n'indique pas d'une manière bien nette la fin de l'affinage, car il a lieu au moment où les composés oxydés peu fusibles cessent de couvrir entièrement le métal ; en prolongeant un peu l'opération on voit presque toujours se former de nouvelles quantités de ces composés, principalement arséniates et antimoniates, qui apparaissent sous l'aspect de taches brunes sur le bouton de cuivre. On ne doit considérer l'affinage comme terminé qu'à partir du moment où ces taches brunes cessent de se produire. On retire alors la coupelle du moufle, et on la jette dans l'eau dès que le cuivre est entièrement solidifié. En frappant le bouton métallique sur une enclume avec un marteau, on en détache aisément les fragments de la coupelle et la pellicule d'oxydule de cuivre qui le recouvre. On constate ensuite sa malléabilité, ce qui est le moyen le plus simple de vérifier si le cuivre est pur.
On pèse les deux boutons de cuivre affiné ; si leurs poids offrent une trop grande difTérence, il convient de recommencer toutes les opérations ; lorsque ces poids sont à peu près concordants, on doit prendre le plus fort pour servir à l'évaluation de la teneur du minerai.
Ce poids est beaucoup trop faible, car la perte de cuivre pendant l'affinage est considérable, et de plus très- variable avec le poids du culot de cuivre noir, et avec les conditions dans lesquelles on opère. Bien que le soufre, l'arsenic, l'antimoine et le fer soient plus rapidement oxydables que le cuivre, ce dernier
métal se trouvant en proportion dominante, c'est sur lui principalement que se porte l'action oxydante de Tair; les corps étrangers sont oxydés, au moins pour la plus grande partie, par Foxydule de cuivre, qui est formé à la surface, et qui se dissout dans le cuivre en fusion.
On cherche ordinairement à faciliter l'élimination des corps étrangers, en ajoutant au cuivre noir une certaine quantité de plomb. Ce métal s'oxyde à peu près en même temps que le cuivre; Foxyde de plomb contribue à l'oxydation des corps étrangers; de plus, l'oxyde de plomb en excès forme avec les arséniates, les sulfates et les antimoniates, des composés fusibles, qui sont absorbés par la coupelle; la surface métallique est constamment dégagée; l'affinage progresse avec plus de régularité. Mais il faut continuer l'oxydation jusqu'à ce que le culot de cuivre ne contienne plus de plomb ; la perte de cuivre est encore très-forte.
Admettons que le poids des deux culots de cuivre affiné, obtenus pour le même minerai, ne présentent qu'une faible différence, et désignons par a le poids du culot le plus lourd. On a, pour évaluer la teneur du minerai, deux nombres A, a. Le premier, poids moyen des culots de cuivre noir, est certainement trop fort, lorsque le grillage et la fusion ont été faits avec les soins convenables ; le second est beaucoup trop faible, puisque raffinage a fait perdre du cuivre en éliminant les corps étrangers.
En prenant la moyenne — r — entre ces deux nombres, on n a
pour la teneur du minerai qu'une approximation très-douteuse, car la différence (A — à) est généralement très-grande. Dans les usines d'Allemagne, et dans plusieurs laboratoires d'essais, on adopte une formule pour calculer la teneur au moyen de ces deux nombres A, a, et du poids jd de plomb qui est ajouté pour faciliter l'affinage. La teneur en cuivre du minerai est égale A — a p
^ ''^■"7ïï~+ïô-
• Nous ferons observer que le poids a de cuivre affiné dépend non-seulement du degré d'impureté du cuivre noir, mais encore et principalement des soins apportés à l'affinage; la formule donnant approximativement la teneur du minerai, reconnue
eoûTOnable par un èssayetlr à la siiite d*tiiié lotigue ekpérienoé^ est tout à fait inexacte lorsque les essais sont faits par une autre personne. Chaque essayeur doit avoir sa formule particulière.
Modification. — On peut rendre un peu moins difficiles les opérations que nous venons de décrire, en soumettant d'abord à une fonte crue le minerai mélangé avec une forte proportion de pyrite de fer. L*cssai comprend alors quatre opérations : fonte crue^ donnant une matte ; grillage de la matte ; fusion de la matte grillée; affinage du cuivre noir.
Fonte crue. — On mélange aussi intimement que possible le grammes du minerai proposé avec 10 grammes de pyrite de fer et avec 2S grammes de borax. On fait chauffer le mélange au creuset brasqué, en portant très-lentement le creuset au rouge très-vif. L'opération donne une matte et une scorie pauvre.
La scorie contient toutes les gangues terreuses du minerai, mais elle ne renferme pas d'oxyde de fer, ou bien elle n'en contient qu'une proportion très- faible.
Dans la matte se trouvent concentrés le fer et le cuivre du minerai, avec une partie seulement de l'arsenic et de l'antimoine ; ces deux corps sont partiellement volatilisés à l'état de sulfures.
L'élimination dé Farsenic est plus facile que celle de l'antimoine ; lorsqu'on passe à la fonte crue un cuivre gris arsenical, on obtient une matte qui renferme à peine quelques centièmes d'arsenic; si, au contraire, le cuivre gris proposé est antimonial, la matte contient, à quelques centièmes près, tout l'antimoine du minerai.
La fonte pour matte est donc èipplicable avec avantage seulement aux mineraiâ qui renferment beaucoup d'arsenic ; de plus, elle ne s'applique qu'aux minerais riches, puisque tout le fer et là plus grande partie du soufre de la pyrite passent dans la matte ; la teneur en cuivre de celte matte est, en général, inférieure à celle du minerai.
Grillage. — On pulvérise la matte et on la soumet au grillage, en procédant par périodes alternantes d'oxydation à la température du rouge sombre et de coups de feu réductifs. Gomme la matte contient relativement beaucoup moins d'arsenic et d'anti-^ moine que le minerai, on évite plus facilement la formation des arséniates et des antimoniates pendant les périodes oxydantes,
CUÏVftÈ. Mt
tiUdis que dans lëâ coups de feu réductifs re:tpul8ion de Tarsenic ei de rantimoine n'offre pas plus de difficultés. La matte grillée et fortement calcinée renferme très^peu d'arséniates et d'antimoniateB, mais elle contient toujours plus de sulfates que a'en renfermerait le minerai grillé, si on n'avait pas fait la fonte crue avec addition de pyrite de fer.
FtMon, — On mélange la matte grillée avec 5 ou • grammes de charbon, et avec 2 parties de borax et 2 parties de carbonate de soude; on fond le mélange au creuset de terre, en prenant les préeautiofis précédemment indiquées. On obtient un culot de cuivre noir assez impur, contenant plusieurs centièmes d'arsenic et d'antimoine, de soufre et de fer. Comme la matte grillée renferme une proportion considérable d'oxyde de fer, on évite bieft difficilement la réduction partielle de cet oxyde; le cuivre obtenu est ordinairement très-ferreux.
Affinage. — L'affinage du cuivre noir est fait avec addition de 10 ou de 15 pour 100 de plomb ; il est terminé plus promptement, et avec une perte de cuivre plus faible^ que dans le cas où le buk nerai n'est pas soumis à la fonte pour matte. Le poids du culot àê cuivre affiné est cependant encore trop faible, et on est obligé de recourir à une formule de correction pour déterminer ap^ proximativement la teneur du minerai.
Oxydation par la vapeur d'eau. — Il est possible d'éviter les difficultés qui résultent de la présence de l'arsenic et de l'antimoine dans le minerai grillé ou dans la matte grillée, et d'obtenir dans la fusion du cuivre assez pur pour que son poids permette de calculer la teneur du minerai. Mais il faut, pour atteindre ce résultat, employer la vapeur d'eau comme agent d'oxydatioe.
On place dans de grandes nacelles de porcelaine 10 grammes de minerai intimement mélangé avec 5 grammes de pyrite de fer, ou bien la matte pulvérisée provenant de 10 grammes de minerai; dans le cas d'une matte, il est inutile d'ajouter de la pyrite de fer. On introduit les nacelles dans un grand tube de grès ou de porcelaine, luté avec un mélange de terre réfractaire et de sable quartzeux. On fait passer de la vapeur d'eau et on chauffe progressivement au rouge sombre. Le soufre passe è l'état d'hydrogène sulfuré ; l'arsenic et l'antimoine passent à l'état d'acide ar*sénicux et d'oxyde d'antimoine, qui sont tous deux entraînas par
le courant de vapeur, et sont transformés ensuite en sulfures par l'action de l'hydrogène sulfuré ; le fer et le cuivre sont oxydés, et les oxydes restent dans les nacelles.
L'action de la vapeur d'eau est d'abord assez énergique, mais elle devient de plus en plus lente à mesure que l'oxydation fait des progrès. L'expulsion de l'arsenic et de l'antimoine n'est pas encore complète après quatre heures d'opération. On rend les actions plus rapides en chauffant la vapeur avant de la conduire sur les nacelles ; mais l'appareil est alors plus compliqué, et l'expérience est plus difficile à conduire, en sorte que généralement on doit préférer l'emploi de la vapeur non surchauffée.
Dans tous les cas, on interrompt l'expérience lorsque le dégagement d*hydrogène sulfuré n'est plus appréciable à l'aide d'un papier imprégné d'acétate de plomb : il ne reste plus dans le minerai ou dans la matte que 2 à 3 pour 400 d'arsenic et d'antimoine. En fondant cette matière avec du charbon et des réactifs alcalins, on obtient un culot de cuivre assez malléable pour que son poids donne avec assez d'exactitude la teneur du minerai. Il est inutile de le soumettre à l'affinage.
La fusion présente cependant quelques difficultés : la plus grande provient de la proportion considérable d'oxyde de fer que renferme le minerai ou la matte. Cette difficulté n'est pas spéciale au procédé d'essai que nous venons de décrire ; elle se présente dans les essais des minerais pyriteux mélangés de pyrite de fer, des mattes produites par la fonte crue des minerais pauvres, des scories, des minerais complexes, etc.
MÉTHODE D'ESSAI ADOPTÉE EN ANftLETERBE.
Les usines à cuivre d'Angleterre traitent des minerais trèsdivers, exploités en Angleterre ou à l'étranger : ces minerais sont vendus par lots aux enchères ; la valeur que les minerais peuvent avoir pour les différentes usines est déterminée par des essais faits par la voie sèche.
Le traitement métallurgique esta peu près le même dans toutes les usines ; il comprend un très-grand nombre d'opérations qui sont faites dans des fours à réverbère, et dont la succession est telle que les fondeurs puissent apporter aisément les modifications que rend nécessaires la variation des minerais traités.
Le procédé adopté pour les essais des minerais est pour ainsi
CUIVRE. iM
dire la reproduction en petit de la méthode métallurgique ; il pennet aux essayeurs d'apprécier fort exactement les difficultés plus ou moins grandes que chaque minerai apportera dans le traitement, l'influence que ce minerai exercera sur la qualité du cuivre fabriqué.
Le poids du culot de cuivre obtenu dans l'essai ne détermine pas seul la valeur du minerai ; mais il sert principalement de base aux transactions commerciales. Un lot de minerai rendant à l'essai a pour 100 de cuivre, les agents des différentes usines calculent le prix qu'ils peuvent offrir pour le cuivre, d'après la nature du minerai, d'après les indications fournies par l'essai, d'après l'état des approvisionnements de minerais dans les usines, etc. La valeur de la tonne de minerai se trouve alors fixée par le rendement a pour 100, obtenu à l'essai.
On n'aurait certainement pas des indications aussi utiles en déterminant par voie humide la teneur des minerais ; c'est là la raison véritable de l'exclusion de la voie humide, car on pourrait très-facilement organiser des laboratoires dans lesquels le dosage du cuivre à l'état de sulfure pourrait être fait tout aussi rapidement que les essais par la voie sèche.
Mdœrai pyrttkux. — Nous décrirons le procédé d'essai en pre- ne^cripiion nant comme exemple un minerai pyriteux, mélangé de pyrite de *'^ ^ 1er, dun peu de pynte arsenicale, à gangue quartzeuse; nous indiquerons ensuite les modifications qu'il convient d'apporter aux opérations pour les minerais oxydés, pour les minerais blendeux, pour les cuivres gris, etc. — Nous supposons la prise d'essai faite avec les soins convenables, et privée d'eau hygrométrique par dessiccation à 100 degrés.
Creusets. — Fourneau. — Toutes les opérations sont faites dans des creusets de terre réfractaire, très-fortement cuits, à texture un peu rugueuse : leur forme est plus évasée que celle des creusets ordinairement employés en Allemagne et en France ; cette forme permet de les employer pour les grillages et pour les fusions. Le fourneau, dans lequel on brûle toujours du coke, a une disposition analogue à celle des fours à essais de fer : l'air n'arrive an cendrier que par un canal d'une faible section ; le four peut être fermé à volonté par deux grandes briques , entourées de cadres en fer.
•te MÉTAUX PROPREMENT DITS.
Opérations. — Pour le minerai pyriteux, que nous prenons somme exemple, la série des opérations est la sqivante : 1*" grillage incomplet du minerai ; 2^ fonte pour matte du minerai grillé ; 8* grillage de la matte; 4"* fonte poiir cuivre noir de la matte grillée ; 5** purification du cuivre noir ; 6* traitement de toutes les scories ou crasses qui peuvent contenir du cuivre. i« Grillage. On opèro sur 25^,90 de minerai desséché h 100 degrés et pulvérisé. Le minerai est placé dans un creuset, et celui-ci est posé sur le coke, h une faible profondeur au-dessous du rampant. Le fourneau a généralement servi à d'autres opérations : dans le cas contraire, il faut le chauffer au rouge, laisser un peu tomber le feu, et mettre du coke froid sur le coke en ignition qui garnit le fond du fourneau. L'orifice supérieur reste ouvert pendant toute la durée du grillage, le tirage de la cheminée appelle principalement l'air extérieur dans le rampant ; le coke froid s'allume avec lenteur, et le creuset n'est porté que très-progressivement au rouge sombre.
On conduit de front le grillage de dix minerais : les creusets sent numérotés avec de l'oxyde de fer. Pans chacun d'eux plonge une tige de fer dont l'extrémité supérieure est appuyée contra la cheminée.
L'oxydation commence un peu avant que le minerai soit porté au rouge sombre ; de temps en temps on remue la matière avec la tige de fer, afin de renouveler les surfaces, et de prévenir l'agglomération : on retire le creuset dès que l'oxydation paraît être suffisamment avancée, quelquefois au bout de huit ou dix minutes, d'autres fois après une demi-heure. On ne peut poser aucune règle générale pour la durée du grillage. Elle dépend principalement de la pureté du minerai, et de la proportion de pyrite de fer qu'il renferme. Il faut prolonger le grillage pour les minerais qui contiennent beaucoup de pyrite de fer, et surtout pour ceux qui renferment une proportion un peu notable de pyrite arsenicale.
Le grillage se fait à une basse température, et n'est pas terminé par un coup de feu; le minerai grillé contient donc : des sulfures non oxydés; des oxydes; une petite proportio{i d'arséniates et beaucoup de sulfates ; la gangue quartzeuse reste k peu près inerte pendant toute l'opération.
Nous ferons observer que, d'après les dispositiq^ii adopté^,
OflVRE. tu
Ym m'arrive pas mr le Bunerai avec la même facilité que losi^ fa'em axéeute le grillage ious un moufle ; une grande partie du soufre et de l'arsenic doivent se volatiliser à l'état d'acide sulfurtux et d'acide arsénieux.
Lorsque le creuset est refroidi, on y introduit des volumes so Fonte égaux de borax, de spath fluor, et de chaux éteinte, fies matières ^^^ ""*^* sont mesurées dans une cuiller, qui tient environ 18 centimètres cubes do chacune d'elles : on peut admettre que, pour le minerai grillé, provenant de 28^,90 de minerai sec, on ajoute 25 grammes de borax . 25 grammes de spath fluor^ et de i8 à 19 grammes de chaux éteinte en poudre. On mélange à peu près intimement les matières avec on couteau ; on ajoute à la surface une couche peu épaisse de sel marin pulvérisé.
I^ fourneau doit avoir été assez fortement chauffé avant qu'on commence la fusion ; on recouvra le coke en ignition d'une couche de coke noir ; on place le creuset sur le coke, en l'onfoiifant jusqu'à la moitié de sa hauteur, et en l'appuyant contre la paroi du four. (On ne doit pas chercher à chauffer k la fois plus de quatre creusets, et il est asses facile de les placer de telle manière qu'ils ne courent pas le risque de se renverser pendant l'opération).
On ferme le fourneau avec les deux briques ; le tirage devient promptement très-actif; les matières contenues dans le creuset entrent en pleine fusion en moins d'un quart d'heure.
Après ce temps^ on écarte une des briques, on observe si les matières sont bien fondues et si elles ne donnent pas de petites flanmies bleues.
Lorsqu'il ne se produit pas de flammes bleues et lorsque la fusion est parfaite, on ajoute quelques grammes du mélange des fondants, borax, spath fluor, chaux en poudre, sel desséché; on remet la brique en place pendant cinq minutes environ ; la fusion est alors bien tranquille, on retire le creuset du fourneau, et on coule les matières dans une lingotière en fonte.
La solidification se fait très-promptement ; on renverse la lingotière sur une plaque de fonte ; on plonge pendant très-peu de temps la scorie et la matte dans l'eau froide ; puis on détache la matte en la frappant avec précaution avec un petit marteau. On écrase la scorie, qui renferme asseï fréquemment quelques grenailles de matte : on réunit ces grenailles au oulot principal. On
doit considérer comme manqué tout essai dans lequel les grenailles sont trop nombreuses, car on doit toujours craindre de ne pas pouvoir les séparer toutes de la scorie.
Lorsqu'on aperçoit des flammes bleues sortant des matières en fusion, on est certain que la scorie contient du cuivre ; on met alors dans le creuset un mélange de 8 à 10 grammes de soufre avec 8 à 10 grammes de tartre ; on remet la brique en place pendant quatre ou cinq minutes ; on renouvelle l'addition du mélange sulfurant si, après ce temps, on distingue encore des flammes bleues. Lorsque ces flammes ne se produisent plus, on termine la fusion comme nous venons de l'indiquer.
Réactions. — Nous insisterons un peu sur les actions chimiques qui ont lieu dans cette opération. Le minerai grillé contient: oxydes de fer et de cuivre ; sulfates et arséniates de ces deux oxydes ; des sulfures et arséniures de cuivre et de fer ; la gangue quartzeuse : on lui a mélangé de la chaux, du borax et du spath fluor ; on a mis, au-dessus du mélange, une couche de chlorure de sodium. La fusion a lieu sur un feu de coke, et par conséquent dans une atmosphère réductrice.
L'.action des gaz réducteurs est faible ; elle amène seulement à l'état de protoxyde une partie du peroxyde de fer du minerai grillé.
Le borax et le spath fluor se comportent principalement comme fondants.
La chaux décompose en grande partie les arséniates et à peu près complètement les sulfates, en isolant les oxydes métalliques, et en produisant de l'arséniate et du sulfate de chaux.
L'oxyde do cuivre libre est réduit par le sulfure et par l'arséniure de fer, avec production de sulfure et d'arséniure de cuivre; il y a en même temps réaction entre le sulfure et Toxyde de cuivre, ce qui donne une certaine quantité de cuivre métallique.
L'oxyde de cuivre combiné avec l'acide sulfurique et avec Tacide arsénique est réduit plus lentement que l'oxyde libre ; sa transformation en sulfure ne peut être produite que par le sulfure de fer.
Le quartz passe en totalité à l'état de silicates.
Ces diverses actions ont lieu un peu au-dessus du rouge sombre, c'est-à-dire lorsque les matières contenues dans le creuset sont encore à l'état pftteux, et avant que le chlorure de sodium
ait pu se mélanger intimement avec ces matières. Lorsqu'il y a mélange à peu près intime du chlorure de sodium, ce composé produit la décomposition des sulfates, des silicates et des arséniâtes métalliques, avec formation de chlorures volatils.
D'après cela, lorsque le minerai grillé renferme une proportion suffisamment grande de sulfure de fer, tout Toxyde de cuivre est amené à l'état de sulfure avant la fusion parfaite des matières. La matte contient tout le cuivre, une partie de fer, et seulement une partie de l'arsenic du minerai grillé. La scorie ne renferme pas d'oxyde de cuivre au moment où peut conunencer l'action du chlorure de sodium ; la matière en fusion abandonne, par volatilisation, seulement du chlorure de fer, qui ne donne pas à la flanmie une coloration appréciable.
An contraire, lorsque le sulfure de fer n'est pas en proportion suffisante, la scorie bien fondue, contenant le chlorure de sodium, renferme de l'oxyde ou de l'oxydule de cuivre ; l'action du chlorure de sodium sur les * composés salins formés par l'oxyde donne lieu à du chlorure de cuivre^ qui colore la flamme en bleu verdfttre. L'apparition des flammes bleues, lorsqu'on découvre le fourneau, est donc une preuve de la présence du cuivre dans la scorie. On appauvrit les scories en ajoutant un mélange de soufre et de tartre: c'est-à-dire un réductif sulfurant; il se forme des sulfures de fer et de cuivre, et la scorie est bientôt appauvrie.
On ne considère pas l'essai comme manqué lorsqu'on a constaté les flammes bleues, et cependant, ces flammes démontrent qu'il y a perte de cuivre. La perte est faible, sans être tout à fait négligeable; elle est compensée par là pureté plus grande de la matte obtenue. La matte contient notablement moins d'arsenic que si on avait poussé le grillage moins loin, ce qui aurait permis d'effectuer la fonte sans addition de soufre et de tartre. Eç effet, en poussant plus loin le grillage, on expulse un peu plus d'arsenic : le minerai grillé contient presque tout l'arsenic à l'état d'arséniates ; l'acide arsénique passe en majeure partie dans la scorie pendant la première partie de la fonte, et il n'est pas sensiblement décomposé par l'addition de tartre et de soufre.
De là résulte que, pour un minerai pyriteux, contenant une proportion un peu forte de pyrite arsenicale, il y a un grand intérêt à oxyder complètement les métaux par un grillage prolongé,
t34 MÉTAUX PROPREMENT DITS.
et à ajouter ensuite pendant la fusion, soit de la pyrite de fer exempte d'arsenic, soit un mélange de orèrae de tartre et de soufre, en proportion suffisante pour qu'il puisse se former la quantité de sulfure de fer qui est nécessaire à l'appauvrissement de la scorie.
Avant de continuer les opérations sur la matte, il importe de reconnaître, à son aspect, si elle est assez riche pour donner, après grillage complet, du cuivre noir exempt de fer. D'après la longue expérience des essayeurs anglais, la matte doit contenir de 40 à SO pour 100 de cuivre (pour l'exemple que nous avons choisi d'un minerai pyriteux); elle est brillante et d'un jaune de bronze. Les mattes trop chargées de fer sont à peu près de la même couleur, mais elles n'ont pas d'éclat: elles sont ternes. On obtient une matte trop pauvre lorsque le grillage n'a pas été suffisamment prolongé ; on doit, en recommançant le grillage, pousser plus loin Toxydation.
30 Grillage La matte est pulvérisée dans un mortier de bronze; on évite de la matte. l'adhérence de la matière au pilon et aux parois du mortier en ajoutant un petit fragment de coke. On introduit la matte pulvérisée dans un creuset, et on conduit le grillage à peu près comme nous l'avons dit pour la première opération. On peut élever la température un peu plus rapidement, parce que la matte a moins de tendance que le minerai à l'agglomération ; on cherche à ob-r tenir l'oxydation complète des métaux, du soufre et de l'arsenic, et on termine le grillage au rouge. L'opération dure environ une demi-heure ; on peut placer dix creusets dans le four.
Le coke qui a été mis dans le mortier pour la pulvérisation exerce une influence notable sur le grillage: il absorbe, en brûlant, une partie de l'oxygène qui vient au contact de la matte, il contribue à limiter la production des acides arsénique et sulfurique. Le soufre et l'arsenic sont volatilisés en grande partie à l'état d'acide sulfureux et d'acide arsénieux; la matte grillée ne renferme qu'une faible proportion de sulfates et d'arséniates; elle contient principalement des oxydes de fer et de cuivre.
Le grillage ne cause aucune perte de cuivre, au moins lorsqu'on a pris les soins convenables pour séparer complètement la seorie de la matte avant la pulvérisation. Au contraire, lorsqu'on soumet au grillage la matte contenant un peu de scorie, il y a perte de cuivre par volati^sation, etcette perte e^t indiquée par des
aUIVRB. •»
d^un bleu verdàtre, qui diffèrent notablement de celles foi sont produites par la combustion du soufre.
La perte est due à l'action du chlorure de sodium, que renferme la scorie, sur le sulfate et sur Farséniate de cuivre produits par l'oxydation ; il en résulte du chlorure de cuivre qui se volatilise. L'essayeur doit donc noter avec soin l'apparition des flammes bleues ; c'est là une des nombreuses observations qui lui permettent d'estimer approximativement les pertes faites pen* dant l'essai, et d'évaluer avoc sAreté, d'après sa longue expérimce, la valeur commerciale du minerai.
Lorsque l'oxydation est terminée, on retire le creuset du feu ; p^r'^c^JJîi^ on le laisse se refroidir an contact de l'air ; on met dans le creu- noir, set du nitre, du borax, du charbon pulvérisé, du sel desséché ft dn tartre. Ces diverses matières sont mesurées au volume ; on les prend à la cuiller dans les flacons qui les contiennent ; on peut évaluer leurs poids ainsi qu'il suit :
NUrt, enfin» ub quart de ta cailler, teit. . . 4 à S grtaunet.
Borax, la neitié delaeaillar 10 à 19
CbarboD, le huiUëme de la cailler 1^2
Sel desséebé, une cuiller enlibre 25ii30
TarlM, deax etillert 40
On mélange les matières dans le creuset avec un couteau ; on recouvre le mélange d'une couche un peu épaisse de sel marin non desséché.
Le fourneau doit être fortement chauffé, et rempli de coke inoandescent. On place le creuset dans le coke, en l'appuyant contre l'une des parois (on peut conduire à la fois quatre essais, comme dans la fonte pour matte) ; on met les deux briques en place ; le tirage devient immédiatement très-actif ; la fusion des matières soBtenoes dans le creuset se fait très-promptement, et presque toujours avec un boursouflement assez fort. On écarte de temps mï temps Tune des briques, on met daus le creuset une petite quantité de sel, lorsque TébuUition trop vive fait monter les matièares jusqu'aux bords du creuset.
La fusion est parfaite dix minutes environ après le commencement de l'opération ; on met dans le creuset un peu de /tux hUme, afin de donner aux scories une plus grande fluidité ; on &it encore chauffer pendant quelques minutes; on retire le creu-
»6 BIÉTAUX PROPREMENT DITS.
set du feu, et on coule les matières dans un moule en fonte, dont les parois ont été très-légèrement graissées. Le même creuset devant servir aux opérations suivantes, on le remet au feu, afin de le porter promptement au rouge vif.
On fait tomber la scorie et le culot de cuivre du moule sur une plaque de fonte ; on plonge pendant quelques minutes le culot dans l'eau froide ; on en détache la scorie adhérente en le frappant avec un marteau. On conserve les scories qui contiennent du cuivre^ et qui doivent être fondues dans une autre opération.
Réactions. — * Il est très-intéressant de se rendre un compte exact des réactions qui ont lieu dans cette fusion rapide, et principalement de l'emploi du nitre avec des réactife réducteurs comme le charbon et le tartre.
L'utilité du nitre est constatée par la pratique des essais, et ne peut être expliquée que d'une seule manière. Le nitre est certainement décomposé en grande partie par le charbon et par lo tartre, avec production de carbonate de potasse; mais il agit en même temps comme oxydant sur les sulfures et sur les arséniures qui ont échappé à Taction de l'air pendant le grillage, il prévient ainsi la formation d'une matte dans le cas d'un grillage imparfait. U agit également comme oxydant sur les sulfures et sur les arséniures qui prennent naissance pendant la fusion par l'action du charbon sur les sulfates et les arséniates, ce qui permet d'obtenir un cuivre noir plus pur que celui qu'on retirerait en n'employant que des fondants réducteurs.
Pour que ces actions utiles puissent avoir lieu, en présence de la décomposition du nitre par le charbon et par le tartre, il faut que le nitre soit employé en grand excès ; aussi emploie-t-on jusqu'à 5 grammes de nitre dans la fonte pour cuivre noir. Cette proportion doit varier avec la composition de la matte obtenue dans la seconde opération, et avec les soins qui ont été pris dans le grillage de cette matte, pour obtenir l'oxydation complète, pour éviter la formation, ou pour produire la décomposition par la chaleur des sulfates et des arséniates.
De plus, la présence d'une certaine proportion de nitre est utile, même dans le cas d'une matte parfaitement grillée, ne contenant que des quantités négligeables de sulfates et d'arséniates ; l'action réductrice du charbon sur l'oxyde de fer produit du fer métallique, qui ne tombe que très-lentement au fond du creuset;
CUrVRE. Î37
il est réoxydé partiellement par le nitre. En résumé, le nitre sert à la purification du cuivre qui se réunit en culot au fond du creuset.
L'action du charbon, réducteur énergique, s'exerce en partie sur le nitre, en grande partie sur les oxydes métalliques et sur leurs composés ; il amène le peroxyde de fer à Tétat de protoxyde, et même partiellement à l'état métallique ; l'oxyde de cuivre est réduit presque complètement. Le charbon agit également sur les sulfates et sur les arséniates, mais dans des limites assez res* treintes, et son action est contrebalancée, ainsi que nous venons de l'expliquer, par celle du nitre.
Le tartre se comporte comme réducteur plus lent, mais tout aussi énergique que le charbon ; son action s'exerce principalement lorsque les matières, en fusion plus ou moins pâteuse, ne tiennent plus en mélange intimcyle charbon qui a été mélangé avec la matte grillée. On peut'. admettre que la réduction des oxydes métalliques est commencée par le charbon et terminée par le tartre. Ce réactif fournit d'ailleurs, comme produit de sa décomposition, du carbonate de potasse, lequel est un fondant très-utile.
Le borax et le chlorure de sodium desséché ont pour principale action de donner une fluidité suffisante à la scorie trèschargée d'oxyde de fer.
Le chlorure alcalin occasionne une perte assez faible de cuivre; les sulfates et les arséniates métalliques sont en grande partie décomposés par le carbonate de potasse provenant du tartre; cependant les matières en fusion contiennent encore un peu de sulfates et d' arséniates métalliques au moment où la température devient assez élevée pour qu'il y ait double décomposition entre ces sels et le chlorure de sodium ; il doit y avoir volatilisation de chlorure de fer et de chlorure de cuivre.
n faut observer que les arséniates métalliques résistent bien mieux que les sulfates aux actions du charbon et du carbonate alcalin ; c'est donc principalement sur les arséniates que s'exerce l'action du chlorure de sodium. La perte de cuivre par volatiUsation est donc d'autant plus grande que la matte contient plus d'arsenic. Cette perte ne doit cependant pas être considérée comme étant à peu près proportionnelle à la quantité de pyrite arsenicale que renferme le minerai proposé, puisqu'elle dépend en partie de la conduite de diverses opérations.
On peut fteuleitient admettre que dans les essais de deux minerais py rit eux, qui contiennent des proportions différentes de pyrite arsenicale, la perte sera plus forte dans l'essai du minerai qui renferme le plus d'arsenic.
Bien que la scorie obtenue dans cette opération doive être refondue, on cherche à laisser le moins possible de cuivre dans cette scorie ; les fondants mélangés avec la matte grillée doirent avoir une grande énergie réductrice, malgré la présence du nitre. On ne parvient à éviter la réduction à l'état métallique d'une notable quantité d'oxyde de fer qu'à la condition expresse que la matte ne contienne pas trop de fer. C'est pour ce motif qu'on s'astreint à obtenir, dans la seconde opération (fonte pour matte du minerai grillé), uno matte dont la teneur en cuivre dépasse 40 pour 100, et qui ne contienne pas plus de 18 à 20 pour IW de fer.
Lorsque l'essai a été bien conduit, le cuivre noir, donné par ht quatrième opération, contient seulement quelques centièmes de fer, de soufre et d'arsenio.
50 Purifica- La purification du cuivre noir est faite en deux opérations : tionducuivre jans la première, on fait agir seulement un flux faiblement oxydant à la surface du métal en fusion ; dans la seconde, on ttH intervenir l'action oxydante de l'air.
Première opération. — Le creuset qui a servi à la fonte pour cuivre noir étant porté au rouge vif, on y projette le culot de cuivre noir avec 25 grammes environ de flux blanc, et avec 60 grammes de chlorure de sodium desséché ; on ferme le four par les deux briques ; les matières entrent promptement en fusion, on ne laisse le creuset dans le fourneau que pendant cinq ou six minutes.
On retire le creuset, et on coule les matières dans une lingotière, en cherchant à séparer le culot métallique des dernières scories, qui sont un peu pâteuses.
On plonge pendant quelques instants le culot dans l'eau froide; on en détache ensuite les scories adhérentes, en le frappant doucement sur la tranche avec un marteau. Les scories doivent être réunies à celles qui ont été données par la fonte pour cuivre noir.
On essaye au marteau la malléabilité du culot de cuivre ; lorsque le métal paraît trop impur, on recommence la fusion avec les mêmes flux.
CUTTRE, 83»
SrnnJe opération. — Le creuset est préalablement ofaatilfé au ronge rif; on y introduit le culot de cuivre, qni entre prompte- Dent en fusion^ et s'oxyde au contact de Vair* On laisse l'oxyda^ ion progresser pendant quelques minutes seulement, jusqu'au moment où le bouton métallique derient terne au centre, les bords conservant encore de l'éclat.
On verse alors dans le creuset un mélange de 45 grammes de flox blanc, et de 30 grammes environ de chlorure de sodium des^ séché. On active le tirage en fermant en partie l'orifice du fourneau ; au bout de cinq à six minutes, on retire le creuset et on fût la coulée.
On nettoie le culot de cuivre en le frappant avec un marteau ; onrénnit les scories aux précédentes. On essaye au marteau la malléabilité du culot de cuivre; elle est ordinairement assez grande pour qu'on puisse admettre que le culot est du cuivre pnr; dans le cas contraire, il faut encore une fois répéter la seconde partie de la purification.
Réactions. — Les actions chimiques sont un peu différentes dans les deux opérations.
Dans la première, la fusion du métal se fait à l'abri du contact deTair; les composés formés par le soufre et l'arsenic avec les métaux se portent en partie à la surface du cuivre et sont oxydés par le flux blanc ; il se forme des sulfates et des arséniates qui sont décomposés presque de suite par le carbonate alcalin et par le chlorure de sodium. L'action du chlorure s'exerce principalement sur les arséniates qui ne sont pas entièrement décomposés par le carbonate de potasse ; l'action du chlorure sur les sulfates métalliques est à peu près nulle en présence du carbonate de potasse. L'action purifiante est nécessairement peu énergique, puisque la fusion n'est prolongée que pendant un petit nombre de minutes. L'opération donne lieu à une perte de cuivre par volatilisation du chlorure ; la perte est plus forte lorsque le cuivre noir contient plus d'arsenic, car la formation des chlorures métalliques résulte principalement de la production des arséniates, et de leur décomposition par le chlorure de sodium.
Dans la seconde opération, le cuivre est fondu au contact de Tair; il se produit de Toxydule de cuivre, qui se dissout dans le métal en fusion et détermine l'oxydation du soufre, du fer, de larsenic. Les composés oxydés, ainsi produits dans l'intérieur
de la masse métallique, viennent à la surface et la recouvrent vers le centre d'une pellicule terne et bnme. C'est à ce moment que les flux sont ajoutés ; à l'oxydation par l'oxygène de l'air succèdent alors les réactions que nous avons exposées pour la première partie de la purification.
Il est essentiel de ne pas prolonger l'action oxydante de l'air; elle donnerait lieu à de l'oxydule de cuivre, qui resterait en partie dans le culot et qui passerait en partie dans la scorie ; le poids du culot serait alors trop faible. Si, au contraire, l'oxydation n'est pas suffisamment prolongée, le culot n'est pas entièrement purifié ; il faut le soumettre à une nouvelle oxydation, qui fait perdre du cuivre.
Nous ferons encore observer que, dans la fusion rapide avec le flux blanc et avec le chlorure de sodium, il se forme du chlorure de cuivre, principalement lorsque le métal qu'on cherche à purifier contient de l'arsenic.
On réunit les scories contenant du cuivre obtenues dans la fonte des scories, pour cuivre noir et dans la purification ; on les introduit dans le creuset qui a servi aux dernières opérations, et qu'on a laissé se refroidir; on ajoute environ 2S granmies de tartre; on enfonce le creuset dans le coke en ignition; on ferme le fourneau parles deux briques. La fusion a lieu très-rapidement, et toutes les réactions sont terminées en un quaii; d'heure. On retire le creuset du feu; on coule les matières dans une lingotière en fonte.
On obtient une scorie bien fondue, pauvre en cuivre, et une grenaille de cuivre. On essaye la grenaille au marteau : si le cuivre est malléable, on le considère comme suffisamment pur; dans le cas contraire, on procède à sa purification, en opérant comme sur le culot principal. Le cuivre qui passe dans les scories est alors perdu.
On pèse ensemble le culot principal et la grenaille de cuivre pur retirée des scories, et on calcule, d'après le poids, la teneur {a pour 100) du minerai.
Réactions. — Les scories contiennent des oxydes de cuivre et de fer, et des sels alcalins, principalement carbonates, borates, chlorures, et une proportion variable de sulfates et d'arséniates alcalins ; on les fond avec du tartre, qui agit comme réductif assez énergique.
L'oxyde de cuivre est presque entièrement réduit ; il y a cer«
CUIVRE. Ui
tainement aussi réduction partielle de Toxyde de fer; mais il y a peu d'affinité entre les deux métaux, et le fer métallique reste disséminé dans la scorie.
L'action réductrice du tartre sur les sulfates et sur les arséniates alcalins est faible ; cependant, lorsque ces composés existent dans la scorie en proportion un peu notable, il se forme une certaine quantité de sulfures et d'arséniures ; la grenaille de cuivre contient alors un peu de soufre, d'arsenic et de fer. La proportion des sulfates dans les scories est très-faible lorsque les opérations ont été bien conduites ; il est donc très-raro que la grenaille de cuivre contienne du soufre ; au contraire, les scories contiennent des arséniates toutes les fois que le minerai soumis à Tessai renferme une quantité un peu grande de pyrite arsenicale.
La grenaille retirée des scories contenant un peu d'arsenic et de fer, il devient nécessaire de la purifier, ce qui fait perdre une petite quantité de cuivre.
Observation. — D'après les explications précédentes, Tessai d'un minerai pur, ne contenant que des traces de pyrite arsenicale, donne un poids de cuivre (culot principal et grenaille) qui se rapproche beaucoup de la teneur réelle du minerai. Lorsque le minerai contient de la pyrite arsenicale, on perd un peu de cuivre dans la fonte pour cuivre noir, dans la purification, dans le traitement des scories ; le poids de cuivre obtenu est trop faible, et, en général, la perte de cuivre est d'autant plus forte que le minerai renferme plus de pyrite arsenicale.
Dans tous les cas, la perte de cuivre, faible ou notable suivant la pureté du minerai, est à peu près indépendante de la teneur en cuivre, en sorte que cette perte, ou bien la différence entre le cuivre obtenu et le cuivre réellement contenu est une fraction de la teneur beaucoup plus grande pour un minerai pauvre que pour un minerai riche.
La présence de l'arsenic est indiquée à l'essayeur par la difficulté que présente la purification du cuivre. De plus, la perte do cuivre faite dans les diverses opérations, variable dans certaines limites avec la proportion de l'arsenic, permet de tenir compte de l'influence très-fâcheuse que la pyrite arsenicale exerce dans le traitement métallurgique. Les essayeurs, qui fixent d'après les essab la valeur commerciale des minerais pour les usines, doivent avoir une bien grande habileté pratique pour évaluer
i42 MÉTAUX PROKIEMENT DITS,
sûrement TéteBdue de la perte à Te^ai et ]e^ difficultés q^^, Xv^ aeiûc apportera au traitement.
Minerais contenant de la blende. — Les mip^r^s pyriteux et blendeux sont encore plus difficiles à traiter Que les ininerais renfermant un peu de pyrite arsenicale. Nous citerous 4^^^ exemples de Tessai de ces minerais.
Premier Considérons en premier lieu un minerai pyriteux à gangue de exemple, quartz, ne contenant pas de pyrite arsenicale, renfermant une assez forte proportion de blende. L'exameu minéralogique 4u minerai fait, en général, reconnaître très-facilement 1^ présencç de la blende. Du reste, lorsque par inattention on cl^ercbe ^ conduire Tessai d'un minerai blendeux comme celui d'un minerai pyriteux, on est arrêté dès la seconde opération; la matte contient une forte proportion de sulfure de zinc et n'acquiert pas la fluidité suffisante pour se séparer nettement de la ^orie ; il faut recommencer les opérations.
On doit chercher, pour l'essai d'un pareil minerai, à fai^e p,asser autant que possible le zinc dans la scorie, au double point 4c vue de la fluidité de la matte et de la facilité de produire dans les opérations ultérieures l'expulsion du zinc qui a passé dans la matte. A la suite d'une longue expérience, op a adopté les précautions suivantes dans les six opérations successives de l'essai :
Première opération. — Grillage. — On pousse aussi loin que possible le grillage du minerai, afin d'obtenir l'oxydation complète du sulfure de zinc j le minerai grillé renferme trèq-çei^ de sulfures non oxydés : il contient beaucoup de sulfates de cuivre et de zinc.
Seconde opération. — Fonte pour matte. — Oq fond le minerai grillé avec les flux ordinaires : borax, spath-fluor, chaux éteint^ en poudre, en recouvrant les matières d'une couche de sel marin non desséché. On ajoute ensuite, à deux ou trois reprises, lorsque la fusion est devenue tranquille, un mélange de soufre et de tartre. On obtient ainsi une scorie pauvre, retenant une grande partie de l'oxyde de zinc, et une matte riche en cuivre, relativement peu chargée de sulfure de zinc.
Les réactions qui conduisent à ces résultats sont relativement assez simples. Dans la première période de la fusion, c'est-à-dire avant l'addition du flux réducteur et sulfurant, les sulfates sont
pîisque entièremeat décomposés par la chaux ; les sulfures agis^ sent sur les oxydes ; il se produit une très-petite quantité iiê mutte ; la majeure partie des oxydes passe dans la scorie. La chlorure de sodium, qui se mélange intimement avec les m(^ tières seulement vers la fin de la fusion* n'exerce qu'une action très-fàîhle, car les sulfates métalliques sont déjà presque com^ plétement décomposés par la chaux ; il ne se produit par consé* quent qu'une proportion presque négligeable de chlorure de euiyre : la perte de métal pendant la fusion est très-faible.
Dans la seconde période de l'opération, le soufre qui est ajouté k diverses reprises, mélangé avec du tartre, est volatilisé pour la plus grande partie ; il ne peut exercer qu'une action sulfurante assez faible, tandis que le tartre agit assez énergiquement comme réductif, et ramène à l'état métallique une partie des oxydes de cpivre, de zinc et de fer. Le soufre doit se trouver, dans le mélange de tartre et de soufre, en proportion suffisante pour faire passer à l'état de sulfures les métaux qui sont réduits par le tartre. L'appauvrissement de la scorie est ensuite rendu promptement complet par les actions que les sulfures de zinc et de fer exercent sur l'oxyde de cuivre.
Il est donc possible d'obtenir une scorie très-pauvre en cuivre, retenant encore la majeure partie des oi^ydes de fer et de zinc, et par conséquent une matte assez riche en cuivre, ne retenant pas une forte proportion de sulfures de fer et de zinc.
Les réactious sont délicates, et il faut que les essayeurs aient une bien grande habileté pour produire ainsi l'appauvrissement définitif de la scorie par les réactions des sulfures de fer et de zinc sur l'oxyde de cuivre.
Troisième opération. — Grillage de la matte. — Ia matte est grillée aussi complètement que possible, à une température pro* gressivemeut élevée jusqu'au rouge ; les sulfates des oxydes métalliques, (|ui se forment dans le commencement de l'opération, sont décomposés seulement en partie vers la fin du grillage ; la matte grillée contient une certaine quantité de sulfates de fer et de cuivre, et une proportion plus forte de sulfate de zinc.
Quatrième opération. — Fonte pour cuitxre noir. — La matte grillée est fondue rapidement avec les mêmes réactifs qui servent pour les minerais pyriteux ne renfermant pas de blende : l'opé^ ration eet conduite de la même manière. Les oxydes métalliques
sont réduits presque complètement par le charbon et par le tartre ; une partie du fer et du zinc sont réoxydés par le nitre ; il en est de même des sulfures qui se produisent dans le cours de la fusion par l'action du charbon et du tartre. Le cuivre noir obtenu ne renferme que très-peu de soufre, de fer et de zinc. La scorie est un peu riche en cuivre ; elle contient la majeure partie des oxydes de fer et de zinc de la matte grillée.
Les sulfates métalliques étant réduits par le charbon et par le tartre, ou décomposés par les carbonates alcalins, il ne peut se produire que très-peu de chlorures métalliques; la perte de cuivre par volatilisation du chlorure n'est pas très-grande : elle est certainement moindre que celle qui a lieu dans la fonte pour cuivre noir, dans l'essai d'un minorai pjiîteux contenant de la pyrite arsenicale.
La matte grillée contient des sulfates, principalement du sulfate de zinc ; il est presque impossible de conduire la fusion de telle manière que l'action oxydante du nitre contrebalance à peu près exactement la formation des sulfures provenant de la réduction des sulfates. Los essayeurs anglais cherchent à obtenir du cuivre noir assez pur, ce qui a comme conséquence inévitable la richesse en cuivre de la scorie : ils obtiennent par conséquent un culot de cuivre noir, d'un poids faible comparativement à celui que donnerait l'essai d'un minerai pyriteux de même teneur, ne renfermant pas de blende.
Cinquième opération. — Purification. — La purification du cuivre noir est faite en deux périodes : dans la première, on fond rapidement le cuivre avec un mélange de flux blanc et de sel desséché ; dans la seconde, on fond le culot de cuivre au contact de l'air, et on ajoute le flux blanc et le sel desséché, lorsque le culot de cuivre est terne au centre et brillant sur les bords.
Les réactions sont simples :
Dans la première période, les corps étrangers, soufre, zinc et fer, qui viennent en partie seulement à la surface du cuivre, sont oxydés par le flux blanc, en même temps qu'une certaine quantité de cuivre;
Dans la seconde période, l'oxydation des corps étrangers est produite par l'oxydule de cuivre, qui se dissout dans le métal en fusion ; les oxydes sont absorbés par la scorie.
Il ne se peut produire, dans ces deux périodes, que très-peu
CUIVRE. tin
de sulfate de cuivre, et par conséquent la perte de cuivre par volatilisation du chlorure est elle-même très-faible. Les scories sont un peu riches en cuivre ; elles contiennent des oxydes de zinc et de fer.
Sixième opération. — Traitement des scories. — On fond avec du tartre les scories qui renferment du cuivre ; on obtient une grenaille de cuivre noir et des scories pauvres, ou bien une grenaille de cuivre à peu près pur et des scories assez riches. Le résultat est le même dans les deux cas ; il faut, en effet, soumettre la grenaille de cuivre noir à la purification, ce qui fait perdre autant de cuivre que si on avait obtenu d'abord du cuivre à peu près pur.
La difficulté du traitement des scories provient principalement de la forte proportion de sulfates que contiennent les scories de la fonte pour cuivre noir. Si, dans la fusion, on emploie le tartre en quantité suffisante pour que Toxyde de cuivre soit presque entièrement réduit, les sulfates sont partiellement décomposés. Il se forme des sulfures métalliques qui se réum'ssent à la grenaille : on obtient donc du cuivre noir, contenant du soufre, du fer, du zinc ; il faut le purifier. On n'évite la décomposition des sulfates qu'en modérant l'action réductrice ; dans ce cas, la réduction de l'oxyde de cuivre n'est pas complète.
Ainsi, dans l'essai d'un minerai blendeux, les opérations doivent être conduites avec quelques précautions spéciales, mais ne présentent pas de très-grandes difficultés ; la perte de cuivre par volatilisation est assez faible ; on n'obtient du cuivre pur qu'en laissant une certaine quantité d'oxyde de cuivre dans les scories. La perte de cuivre qui en résulte est fort appréciable, et c'est principalement par cette perte qu'on peut tenir compte, dans l'essai^ des difficultés qu'un minerai blendeux apporte dans le traitement métallurgique.
Considérons un minerai p}Titeux contenant de la blende et de second la pyrite arsenicale. Les opérations doivent être conduites à *"^**'"p** très-peu près comme nous venons de l'exposer pour un minerai blendeux ; mais le résultat n'est pas le même : la perte do cuivre est beaucoup plus grande, et l'essayeur a beaucoup plus de peine à obtenir du cuivre malléable.
!• Grillage. — On grille le minerai aussi complètement que possible ; il se produit une forte proportion de sulfates et d'ar-
làéniateâ métalliques ; le tninef ai grillé he contient que trës-peu dé sulfures et d'arséniures.
2* Fonte pour fnatté. — On fond la matte grillée avec les fltix, borax, spath-fluor, chaux éteinte ; on recouvre le mélange d'utiô couche de sél non desséché ; on ajoute ensuite à plusieurs reprises du tartre et du soufre, tant qu'on aperçoit des flammes bleues se dégager des matières en fusion.
On obtient une scorie pauvre et une matte riche, tenant une proportion assez forte de soufre, de fer, de zinc et d'arsenic. Etudions, comme nous l'avons fait précédemment, les principales réactions qui ont lieu dans les deux période^ de l'opération.
Dans la première, les sulfures et les arséniures étant en quantité très-faible, il ne peut se séparer que très-peu de matte ; la majeure partie des oxydes passe dans la scorie ; il est important de préciser à quel état se trouvent ces oxydes. La matte grillée renferme des sulfates et des arséniates ; les sulfates sont presque complètement décomposés par la chaux ; les arséniates ne sont décomposés que très-incomplétement. Les oxydes métalliques dissous dans la scorie doivent donc se trouver en partie à l'état d'arsénîates et en très-faible proportion à l'état de sulfates.
A mesure que le chlorure de sodium qui est employé à la surface des matières se mélange avec la scorie, il se produit par double décomposition des chlorures métalliques qui àe volatilisent, La perte de cuivre par volatilisation du chlorure de cuivre est plus grande que dans Tessai d'un minerai arsenical, mais non biendeux, car on a été obligé, à cause de la blende, de pousser bien plus loin le grillage du minerai et de former une proportion plus forte de sulfates et d* arséniates métalliques.
Dans la seconde période, l'action réductrice et sulfurante du tartre et du soufre fait passer une partie des oxydes à l'état de sulfures, mais elle produit également la décomposition partielle des sulfates et des arséniates ; l'appauvrissement de la scorie est toujours achevé par les réactions des sulfures de fer et de zinc sur l'oxyde de cuivre, en sorte qu'on parvient à obtenir utie matte assez riche et une scorie assez pauvre pour être jetée.
La matte renferme nécessairement une assez forte proportion de fer, de zinc, d'arsenic et de soufre ; elle peut même contenir plus d'arsenic que la matte obtenue dans l'essai d*un minerai
analogue renfermant àtitant de pjrrite arsenicale, mais no contenant pas de blende.
La nécessité de faire agir le flux réducteur et sulfurant à plurieurs teprlses est une cause de perte du cuivte par volatilisation. En effet, tant qu'il reste de Tarséniate de cuivre datis la scorie. Faction du chlorure de sodium donne du chlorure de cuivre qui se volatilise.
3* Grillage de la matte. — On grille la matte aussi complètement que possible ; on termine le grillage à une température assez élevée pour décomposer autant que possible les sulfates, mais le sulfate de zinc résiste en grande partie à l'action de la chaleur ; la matte grillée contient des arséniatcs et des sulfates, en proportion notablement plus forte qiie celle dans laquelle ces composés se trouvent dans la matte grillée provenant d'un minerai non blendeux.
4* Fonte pour cuivre noir. — Cette opération est conduite, comme nous l'avons indiqué pour les exemples précédents. Elle donne du cuivre noir très-impur, contenant du soufre, de l'arsenic, du fer et du zinc, et uile scorie assez ticho en cuivre, renfermant elle-même de l'acide arsénique et de l'oxyde de zinc.
L'impureté du cuivre noir est une conséquence nécessaire de la composition de la matte grillée. L'action du charbon et du tartre ne peut être que partiellement compensée par celle du nitre, puisqu'il faut que l'oxyde de cuivre soit presque entièrement amené à l'état métallique ; il y a décomposition partielle des arséniates et des sulfates, et réduction d'une partie des oxydes de fer et de zinc. Le cuivre noir doit donc contenir du soufre, du fer, du zinc, de l'arsenic. On ne pourrait l'obtenir plus pur qu'en diminuant l'énergie réductrice du flux, et par conséquent en laissant plus de cuivre dans la scorie.
L'action du chlorure de sodium pendant la fusion n'est pas tout à fait négligeable ; la matte grillée contient de l'arséniate de cuivre et du sulfate de cuivre, sur lesquels le chlorure de sodium agit en partie par double décomposition ; il se forme un peu de chlorure de cuivre, qui se volatilise.
5* Purification. — Le cuivre noir est trop impur pour que la purification puisse être faite en deux opérations. On fond une première fois le cuivre avec du flux blanc et avec du sel desséché. Le bouton métallique est ensuite fondu au contact de l'air;
U^ MÉTAUX PROPREBIENT DITS.
on verse sur le métal les flux ordinaires, flux blanc et sel desséché. Le nouveau bouton métallique est traité, au moins encore ime fois, de la même manière. 11 faut souvent faire plus de quatre fusions pour obtenir du cuivre suffisamment malléable.
Les difficultés que présente la purification proviennent à peu près exclusivement de la forte proportion d'arsenic que renferme le cuivre noir, car le soufre, le fer et le zinc sont oxydés en totalité dès la seconde opération partielle.
L'arsenic n'étant pas beaucoup plus facilement oxydable que le cuivre, chacune des fusions ne fait passer qu'une partie de Tarsenic dans les scories. Dans chacune des opérations il se forme une certaine quantité d'oxydule de cuivre qui passe dans les scories ; il se produit également de Tarséniate de cuivre, sur lequel le chlorure de sodium agit par double décomposition. Il y a donc perte de cuivre par volatilisation de chlorure de cuivre, et en même temps scorification d'une proportion assez grande de cuivre. Les scories contiennent^ à l'état d'arséniates alcalins, la totalité de l'arsenic du cuivre noir.
6** Traitement des scories, — Les scories de la fonte pour cuiNTe noir et les scories obtenues dans la purification sont assez riches en cuivre ; elles contiennent de Toxyde de zipc, de l'acide sulfurique et de l'acide arsénique. On les fond avec du tartre, ce qui donne une grenaille de cuivre noir et des scories tenant encore une certaine proportion d'oxydule de cuivre.
On ne doit pas chercher à rendre l'action réductrice du tartre assez énergique pour produire T appauvrissement complet des scories, parce que les sulfates et les arséniates seraient décomposés presque en totalité, et que les oxydes de zinc et de fer seraient réduits en grande partie ; la grenaille obtenue serait chargée d'une proportion très-grande de soufre, d'ai'senic, de fer et de zinc ; il serait impossible de la purifier convenablement.
Il faut, au contraire, régler cette action réductrice de telle manière que, la majeure partie du cuivre étant amenée à l'état métallique, les sulfates, les arséniates, et les oxydes do fer et de zinc restent à peu près en totalité non décomposés. Il en résulte une perte appréciable de cuivre, mais la grenaille obtenue peut être soumise à la purification et donner ensuite du cuivre suffisamment pur.
Lia purification de la grenaille fait encore perdre une quantité
notaUe de cuivre ; une partie passe dans les scories qui sont jetées, une autre partie se volatilise à l'état de chlorure. On est donc bien loin de retirer des scories la totalité du cuivre qu'elles renferment.
Les pertes faites par l'essai sont donc très-grandes ; le poids du culot principal et de la grenaille donne pour le minerai une teneur beaucoup trop faible. Cette faiblesse de la teneur à l'essai est bien en rapport avec les difficultés qu'on éprouve à traiter, dans les usines, les minerais qui renferment de la blende et de la pyrite arsenicale.
Du reste^ l'essayeur doit se diriger, dans l'évaluation de la valeur du cuivre contenu dans le minerai, d'après les difficultés que lui présente la purification du cuivre noir. Ce n'est que par suite d'une très-longue habitude des essais qu'il peut se rendre un compte exact de ces difficultés et des pertes de cuivre faites dans les opérations, et fixer avec certitude la valeur commerciale du minerai d'après le rendement à l'essai.
MniEBAIS PTBITEDX CONTENANT DE l'oXYDE d'ÉTAIN. — Ou CXploitO
dans le Comouailles des minerais pyriteux qui renferment un peu de blende et d'oxyde d'étain ; on reconnaît aisément la présence de la blende, mais il n'est pas toujours possible de constater l'oxyde d'étain par l'examen minéralogique.
On procède à l'essai de ces minerais en suivant la marche que nous avons indiquée pour les minerais pyriteux, ou celle que nous avons tracée pour les minerais blendcux, suivant la proportion de blende qu'ils paraissent contenir.
Dans le premier cas, pour un minerai ne contenant pas de blende, l'étain passe en totalité dans la matte, et ensuite pour la plus grande partie dans le cuivre noir : il n'est oxydé que partiellement par les opérations ordinaires de la purification ; on reconnaît facilement sa présence dans le culot de cuivre à la dureté du métal et au son qu'il rend sous le choc du marteau. On est obligé de refondre plusieurs fois le culot au contact de l'air, avec addition ultérieure de flux blanc et de sel, jusqu'à ce qu'on arrive à un culot à peu près malléable. La purification du cuivre noir fait perdre une forte proportion du cuivre. Les scories contenant à peu près la totalité de l'oxyde d'étain, la grenaille de cuivre qu'on obtient en fondant les scories avec
i80 MÉTAUX PROPREMENT DITS.
du tartfe, 68t ilôtablétoent stantiiffere ; il fatit la purifier, et par conséquent perdre encore une proportion appréciable de cuivre.
D^Us le second cas , les scories de la fonte poUr matte retiennent une partie de l'oxyde d'étain, et sont assez riches en cuivre ; mais une fraction assez grande de Vétain passe dans la matte. Le cuivre noir coUtieUt encore de Tétaîn ; on n'arrive à un culot malléable qu'en répétant à plusieurs reprises la seconde partie de là purification. La grerislille donnée par la rédUctioU des scories doit également passer à la purification.
Lorsqu'on peut constater la présence de l'oxyde d'étâin dans un minerai non blendeUx, on doit toujours chercher à faire passer le plus possible de l'oxyde d'étain dand les scories de la fonte pour matte ; il faut, par conséquent, commencer |)ar griller le minerai presque compléteUient, et ajouter, vers la fin de la fonte pour Uiatte, le mélange réducteur et sulfurant de tartre et de soufre; on obtient UUe scorie un peu riche en cuivre, et une matte riche, contenant encore de Tétaîn»
Cette modification à la conduite ordinaire de Tessai des minerais pjTÎteux ne sépare qu'une partie de Tétaîn, et n'a pas d'autre résultat que de diminuer uti peu les difficultés de l'affinage du cuivre noir. La perte de cuivre est toujours très-appréciable ; la teneur du minerai indiquée par l'essai est trop faible.
Pour ce cas eticote, nous ferons observer que la perte de cuivre, ou la faiblesse de la teneur donnée par l'essai, correspond trfes-heureuseraent aux difficultés que les minerais stannifères apportent dans le traitement métallurgique.
CmvRË Gttis. — BouRNoNiTE. — On suit encore la même série d'opérations pour l'essai des minerais complexes, tels que les cuivres gris, les bournonites, les minerais pyriteux contenant beaucoup de pyrite arsenicale, etc. ; mais on n'arrive que trèsdifficilement à obtenir un culot de cuivre à peu près pur, et la perte de cuivie est très-forte. Nous décrirons les opérations en prenant pour exemple un cuivre grîs antiraonial.
i^ Grillage. — On pousse aussi loin que possible l'oxydation du minerai, en plaçant le creuset dans une position telle que l'air ettérieur n'arrive que difficilement au contact du minerai. On produit ainsi l'Oxydation à peu près complète eu présence d'une
CUlVhË. t5l
quantité d'air trës-limitée : c'est k condition la plus favorable i la formation de Tacide sulfureux, de l'acide arsénieut et de l'oxyde d'antimoine.
Le minerai grillé contient cependant nne forte proportion farséniates et d'antimoniates t 11 he renferme que très-peu de sulfates ; il ne teste dans le minei'ai grillé qu'une trace de cornbin^sons non oxydées, formées par le soufre, par l'arsenic, et par Tantimoine.
2* Fonte poitr motte. — On ajoute au minerai grillé : de 18 à 16 grammes de soufre; de 15 à 16 grammes de tartre ; et de plus les fondants ordinaires, borax, spath fluor, chaut éteinte en poudre : on recouvre le mélange d'une couche de sel marin non desséché. On conduit la fusion comme pour les minerais pyriteux, imparfaitement grillés. Lorsque les matières sont en fusion parfaite, on observe si des flammes bleues sortent du creuset ; dans ce cas ^ on ajoute encore u&e certaine quantité en mélange de soufre et de tartre.
On obtient une matte riche en cuivre, tenant au moins 60 pour 100, renfermant peu de soufre.^ et contenant en assez forte proportion de l'arsenic, de l'antimoine et du fer.
La scorie est un pou riche en cuivre^ et cependant elle doit être jetée, car elle contient beaucoup d'arséniates et d'antimoniates. C'est là nne première cause de perte de cuivre.
Le soufre et le tartre agissent pendant les premiers moments de l'opération pour réduire une partie des oxydes et pour former des sulfures métalliques : ils agissent plus facilement sur les oxydes libres que sur les composés formés par les acides sulfurique, arsénique, antimonique.
Cependant, il est nécessaire que leur action sur ces composés soit assez forte pour amener une partie du cuivre à l'état de sulfure ; do cette action résulte nécessairement la présence de l'arsenic et de l'antimoine dans la matte. D*un autre côté, la matte serait trop impure pour passer aux opérations suivantes , si Faction réductrice et sulfurante était trop énergique : on ne doit pas chercher à obtenir l'appauvrissement complet de la scorie.
A ces premières réactions se superposent ou succèdent les actions que nous avons indiquées en décrivant l'essai des minerais pyriteux, et notamment la décomposition presque complète des sulfates , la décomposition partielle des arséniates 'et des
Î5Î BIÉTAUX PROPREBIENT DITS.
antimoniates par ]a chaux ; les doubles décompositions entre le chlorure de sodium et' les arséniates et antimoniates métalliques.
De ces dernières réactions résulte encore une perte trèsnotable de cuivre par la volatilisation du chlorure. On cherche à limiter cette perte en ajoutant, à la fin de la fusion, du tartre et du sou&e, lorsque les flammes bleues intenses indiquent que la scorie est encore très-riche en cuivre. On ne peut utiliser ce moyen d'appauvrissement de la scorie autant qu'on le fait pour les minerais pyriteux : chaque addition du flux réducteur et sulfurant fait passer dans la matte une certaine quantité d'arsenic et d'antimoine.
Les résultats définitifs sont donc : une matte riche, chargée d'arsenic et d'antimoine; une scorie riche, qu'il faut jeter; une volatilisation très-notable de chlorure de cuivre.
3* Grillage de la matte. — Le grillage est fait comme celui du minerai, avec la seule différence qu'il est terminé à une température assez élevée pour produire la décomposition des sulfates. Le grillage n'expulse par volatilisation qu'une très-faible partie de l'arsenic et de l'antimoine ; la matte grillée contient une assez forte proportion d' arséniates et d'antimoniates, et une très-petite quantité de sulfates.
4** Fonte pour cuivre noir. — On conduit la fonte de la même manière que lorsqu'il s'agit d'un minerai pyriteux. Le nitre que renferment les matières contenues dans le creuset ne préserve que très-imparfaitement les arséniates et les antimoniates de l'action réductrice du charbon et du tartre : le cuivre noir obtenu est très-impur : il ne contient presque pas de soufre ; il no renferme que très-peu de fer, mais il contient une assez forte proportion d'arsenic et d'antimoine.
L'action du sel marin sur les arséniates et sur les antimoniates métalliques occasionne une perte assez notable de cuivre par volatilisation du chlorure.
La scorie, un peu riche en cuivre, contient encore des arséniates et des antimoniates alcalins.
S** Purification. — La purification du cuivre noir arsenical et antimonial est des plus pénibles : il faut répéter plusieurs fois la fusion au contact de l'air, et l'action du flux oxydant, mélange de
CUIVRE. «a
Aux blanc et de sel marin, avant d'obtenir un culot de cuivre à peu près malléable.
Dans chacane des opérations, il y a perte notable de cuivre, (Tabord par T oxyde qui passe dans la scorie, ensuite par la formation des arséniates et des antimoniates, qui sont décomposés par le chlorure de sodium avec production de chlorure de cuivre.
6* Fonte des scories, — Les scories sont fondues avec du tartre ; la fusion donne une grenaille qui contient de l'arsenic et de l'antimoine, et qu'il faut soumettre à la purification.
On perd nécessairement du cuivre dans le traitement des scories : en effet, on ne peut obtenir la réduction à peu près complète de Toxyde de cuivre qu'elles contiennent, sans réduire en même temps une grande partie des arséniates et des antimoniates ; et la grenaille est aussi chargée d'arsenic et d'antimoine que le culot de cuivre noir.
Ainsi donc l'essai est pénible, et la perte de cuivre est bien pins grande que dans le cas d'un minerai pyriteux de même teneur : la faiblesse du rendement à l'essai est bien d'accord avec les difficultés qu'on éprouve à passer les cuivres gris dans le traitement métallurgique.
n nous parait inutile de considérer d'autres exemples de minerais plus ou moins impurs : les explications que nous venons de donner suffisent pour mettre en évidence les avantages du procédé d'essai adopté en Angleterre. Les essayeurs peuvent très-facilement se rendre compte, gr&ce à une très-longue pratique, des facilités et des difficultés que les divers minerais offriront pour le traitement dans les usines. Le rendement à l'essai est plus faible pour les minerais qui contiennent des corps nuisibles ; l'écart entre ce rendement et la teneur réelle des minerais augmente à mesure que ces minerais sont plus impurs et plus pauvres.
Nous terminerons ce qui est relatif aux essais par le procédé anglais, par quelques observations sur les essais des minerais oxydés, ne renfermant pas d*arsenic et d'antimoine.
UniERAis OXYDÉS. — L'cssai des minerais oxydés comprend seulement cinq opérations : la fonte pottr motte ; le grillage de la motte ; la fonte pour cuivre noir ; \9l purification du cuivre noir ; Je traitement clés scories.
1** Fonte pùwr matte. ~ On opère toujours mr le m4me pQÎdf de minerai, sur 25«,90. On le fond an creuset d^ terre après l'avoir mélangé avec les fondapti aéaess^Lires à h f^corification des gaugues terreuses, et ^veç ud ûax réducteur et sulfurant ; on recouvre le mélange d'un peu de lel noA de^éçhé. On cherche à obtenir une matte riche eontmwt U totalité du çuiyre du m^ nerai, et une scorie asseg pwvre pour qu'on pwiiçse la jetçr-
On emploie comme fondants clés gangu§s le bori^z, le spath fluor, la chaux éteinte en poudre ; l^ssayeur doit faire yarier I4 proportion de ces réactifs suivant la nature des ganguea du uûnarai t on ne peut tracer k cet égard aucune règle générale, JjQ mélange des trois réactifs, dans les proportions que nous avons indiquées pour les minerais pyriteux grillés, se rapporte seulement aux minerais oxydés à gangue quartzieuset
Le flux réducteur et sulfurant est toujours le mélange de tfurtra et de fleur de soufre ; il peut être employé en proportiou faible pour les minerais qui ne contiennent que très-peu d'pxyde de fer ; il faut en mélanger une proportion bien plus grande avec les mi^ nerais très-ferrugineux. Pour ces derniers, en effet, on ne peut obtenir la réduction totale de l'oxyde de cuivre qu'en faisant passer la majeure partie de ro]jyde de fer i Téti^t de sulfure.
La matte obtenue e^t du sulfure de cuivre h peu près pur, sa teneur est très-élevée, de 7S à 80 pour 100, lorsque le minerai proposé contient peu d'oxyde de fer* La matte contient une pro^ portion très -notable de fer, sa teneur en cuivre est inférieure k 70 pour 100, dans le cas d'uu minerai renfermant beaucoup d'oxyde de fer,
I^ fusion est cqn^uite avec rapidité, elle est terminée en mpins d'un quart d'heure : avant de retirer le creuset, on doit constater que les matières no l^ûssent pa^ dégager de flamones bleues : ce^ flammes démontrent la présence de l'oxyde de cuivre dans I4 scorie, et, par çpnséquent, l'iniiuffisance du flui^ réducteur et sulfurant. Lorsqu'elles apparaissent, on doit mettre dans le creuset une nouvelle quantité de tartre et de fleur de soufre. L'appA* rition des flammes bleues est due à la formation de chlorure de cuivre, par suite de l'action du chlorure de sodium sur le ailieate «t sur le borate do cuivre.
La perte de cuivre qui résulte de la formation du chlorure de cuivre ne peut être attribuée qu'à l'inhabileté de l'essayeur, au
CUIVRE. sa»
mcÔBa lorsque le mmefoi ne cootieot pas d'arséoi^t^, 4'wtimCK uiate, de pho3p}iate de cuivre. Lçs flaQime§ bleuea indiqueut doQc la convenance de recommencer l'essai, en employant une proportion plus forte de tartre et de fleur de soufre.
Lorsque dans Fessai d'un piinerai pur ces flammes bleues sont faibles, l'essayeur peut considérer la perte d^ cuivre comme négligeable ; il doit cependant en tenir compte dans l'estimation de la valeur du minerai.
2* Grillage de la motte. — La matte est pulvérisée et grillée aussi complètement que possible : elle est ordinairement plus riche et moii^ chargée de fer que le^ mattes qui proviennent des essais des minerais pyritcux ; mais il est tout aussi difficile de décomposer complètement les sulfates. La matte grillée contient certainement une proportion très -notable de sulfate de cuivre, et une proportion variable de sous-sulfate de fer.
3* Fonte pour cuivre noir. — On fond rapidement la matte grillée avec le mélange de réactifs dont nous avons donné précédemment la composition pour les minerais pyriteux: on obtient aisément du cuivre noir renfermant seulement quelques centièmes de soufre et de fer, et une scorie peu riche en cuivre.
Les sulfates métalliques sont facilement décomposés par les carbonates alcalins ; il ne se forme pendant la fusion qu'une trèspetite quantité de chlorure de cuivre. La perte de cuivre est par conséquent très-faible.
4* Piarification. — Le cuivre noir contenant seulement un peu de fer et de soufre, sa purification se fait avec facilité. On fond une première fois le cuivre noir avec du flux blanc et du sel desséché ; on fond ensuite le nouveau culot au contact de l'air, jusqu'à ce que le centre devienne obscur, les bords étant encore clairs ; on ajoute un peu de flux blanc et de sel desséché. Ces deux parties de la purification donnent des scories riches en cuivre, et un culot de cuivre parfaitement pur.
Le cuivre noir renferme peu de soufre, et la plus grande partie du soufre se volatilise à l'état d'acide sulfureux dans la seconde partie de la purification, pendant la fusion au contact de l'air. Il ne se produit que très-peu de sulfate de cuivre, et par conséquent il ne peut se former qu'une quantité très-faible de chlorure de cuivre. La perte par volatilisation est très-faible.
5* Traitement des scories. — On fond les scories provenant de
la fonte pour cuivre noir et de la purification, avec du tartre. Les scories ne contiennent pas d'arséniates, d*antimoniates; elles ne renferment que très-peu de sulfates : on peut donc employer le tartre en quantité suffisante pour réduire la totalité de l'oxyde de cuivre. La grenaille obtenue contient seulement du fer et un peu de soufre ; on peut la purifier aisément, sans perdre beaucoup de cuivre.
Le poids du culot principal et de la grenaille doit donc donner pour le cuivre contenu dans le minerai un nombre peu différent de la teneur réelle. Du reste, pour les minerais oxydés purs, comme pour les minerais pyriteux, les pertes sont à peu près indépendantes de la richesse du minerai. L'écart entre le rendement à l'essai et la teneur qui serait indiquée par la voie humide, est plus grand pour un minerai pauvre que pour un minerai riche.
