hydroxidè limoneux. Il forme ce qu’on appelle

les mines de fer en roche et en grains. Elles sont souvent fort pauvres ; quelquefois aussi elles rendent jusqu’à 4° pour cent de fonte , après avoir perdu 25 à 28 pour cent d’eau et d’acide carbonique par le grillage.

On les fond très souvent en Suède’, et elles forment la presque totalité des exploitations de fer en France.

Les minerais les plus avantageux à exploiter sont sans contredit l’oxidc magnétique et le fer oligistc; mais on est sou-

vent obligé d’employer d’autres minerais à défaut de ceux-ci. Ces divers minerais sont la plupart du temps mélangés de plusieurs substances qui en rendent le traitement plus ou moins difficile. Dans les mines de fer en roche et en grains employées en France , il en est qui renferment de l’acide phospliorique (phosphate de fer ou siderite) , provenant des débris organiques enfouis dans les terrains où ils se trouvent , et qui communique de mauvaises qualités au fer: malheureusement on ne peut guère les distinguer par des caractères extérieurs. Le carbonate spathique, comme nous l’avons dit plus haut, est toujours associé à des carbonates de magnésie , de manganèse et de chaux. La première de ces substances étrangères rend le minerai plus réfractaire, et influe singulièrement sur la bonté du métal qu’on en obtient; toutes les variétés n’en renferment pas en même proportion : celles qui ont éprouvé une altération par l’action long-temps continuée de l’air sont plus faciles à fondre ; aussi sont-elles connues en Dauphiné sous le nom de mine douce. Le carbonate de manganèse a la propriété de donner à la fonte une grande facilité à se transformer en acier naturel, circonstance qui a fait donner au minerai le nom de mine d'aciei ne fer qu’on en obtient est toujours aciéreux , et par conséquent dur. Il paraît que la présence du manganèse est très avantageuse dans les minerais de fer qui renferment du sulfate de baryte ou du sulfure de fer, et que, pour les traiter avec succès, il convient d’ajouter des minerais manganésifères, lorsqu’il ne s’en trouve pas naturellement. (Beudant.)

585. Le traitement qu’on fait subir aux différons minerais dont nous venons de parler est à peu près le même pour tous: il n’y a que les préparations préliminaires qui varient suivant la nature de ces minerais et les pays où l’extraction se fait. Les préparations mécaniques auxquelles on soumet les minerais avant d’en opérer la fonte consistent dans le cassage, le bocardage, le lavage et le grillage. La plupart des minerais n’ont

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besoin que d'être brisés en petits morceaux ; quelquefois on les fait passer, pour abréger, sous les pilons du bocard en même temps qu’on y fait arriver un courant d’eau qui enlève, en un seul temps, l’argile qui nuirait à leur fusion. Si l’on en grille quelques espèces avant de les porter au fourneau, c’est dans le but d’oxigéner les minerais à un plus haut degré, cl’en chasser le soufre ou l’arsenic qu’ils peuvent contenir, mais plus souvent pour les désagréger ou en diminuer la cohésion : c’est donc particulièrement les minerais en roche que l’on grillé. Quelques-uns cependant, comme les carbonates spathiques magnésifères, sont toujours grillés, puis abandonnés pendant long-temps à l’air ; ce qui paraît donner lieu à la sé paration de la magnésie (*).

Les minerais de fer en grains ne sont jamais grillés ; on se contente de les laver pour les débarrasser en partie des terres argileuses ou calcaires qui les enveloppent. Il n’y a qu’eux qui subissent le lavage.

586. Les minerais ainsi préparés et toujours réduits à l’état d’oxides, peuvent être purs ou souillés encore de matières étrangères. S’ils sont parfaitement purs , on n’a besoin que de les fondre avec une quantité convenable de matières charbonneuses qui doivent en opérer la réduction et la fusion. S’ils sont mélangés de matières terreuses que les lavages ne peuvent enlever, ce qui a lieu pour les fers hydroxidés et carbonatés (plus rarement), matières qui les rendent ou trop réfractaires

(y En grillant ces miues , on en dégage de l’acide carbonique, de l’eau de cristallisation ; l’oxide de fer qui s’y trouve absorbe en même temps l’oxigène fie Pair, et elles perdent de leur compacité. Si elles contiennent h la fois du soufre il Pétât de pyrite et de la magnésie, il se produit du sulfate de cette base. Dcscotils prétend que l’exposition de ces mines îi Pair, après le grillage, a pour objet d’en séparer la magnésie ; que celle-ci est entraînée par les eaux pluviales, soit îi l’état de sulfate, soit h l’état de carbonate.

ou trop fusibles, il faut, lorsqu’on en connaît la nature et la quantité, y remédier par une addition convenable d’un fondant argileux ou calcaire : argileux , si les minerais sont trop calcaires , et calcaire , s'ils sont trop argileux ou siliceux ; ce qui arrive plus fréquemment. L’argile prend le nom d 'erbue , le carbonate de cbaux celui de castine. Il est important de les bien choisir. Lorsque ces minerais renferment de l’acide phosphorique, on règle la proportion de chaux en conséquence, et Ion ajoute parfois un peu de potasse, à une époque quelconque de la fusion. Quelquefois on est obligé de traiter à la fois plusieurs espèces de minerais; dans ce cas, on doit les assortir de manière à ce qu’ils se corrigent mutuellement, et que la fusion soit régulière et la plus avantageuse possible. On a remarqué qu’il résultait souvent du mélange des minerais une amélioration sensible dans la qualité du fer obtenu; aussi plusieurs maîtres de forge sont-ils dans l’habitude d’employer ce moyen.

Ce n est qu après des essais variés , faits en petit dans des cieusets, ou mieux encore après des analyses exactes des matéiiaux que Ion doit fondre ensemble dans les fourneaux, qu on peut disposer les minerais et les mélanger avec les divers fondaus, comme nous venons de le dire. Ainsi choisis, prépaies ou mêlés convenablement, il ne s’agit plus que de procédai à la fusion. On peut réunir en deux classes distinctes les procédés employés pour obtenir le fer directement des minerais. Dans la première, ils sont soumis à une véritable fusion, et le produit est, non du fer pur, mais de la fonte mélangée de fer malléable, qu on est obligé de soumettre à une seconde opération poui la convertir entièrement en Jer pur. Cette méthode, pratiquée seulement dans le nord de l’Europe, en Carniole, en Carinthie , en Suède et en Norwège, s’appelle traitement parles hauts fourneaux; elle commence à être abandonnée. La seconde espèce de procédé , pratiquée principalement dans les Pyrénées,

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dans quelques autres parties de la France (Isère), en Italie, en Corse, en Prusse et en Norwège, porte le nom de méthode française ou catalane. Elle diffère essentiellement de la préce'dente, en ce que les minerais, indépendamment du grillage, sont fortement torréfiés avant d’entrer en fusion. Ces deux opérations se suivent sans interruption. Mais on ne peut traiter par cette méthode que des minerais très fusibles et très riches, tels que les fers oxidulés, hématites et certains fers spathiques. Nous allons décrire succinctement ces deux procédés.

587. § I. Fusion dans les hauts fourneaux. Le procédé par lequel on réduit les minerais de fer en fonte s’exécute dans des fourneaux que l’on appelle hauts fourneaux , à cause de leur grande hauteur comparée à leur largeur. Ils sont composés, à partir de leurs fondations , d’un pilotis ou d’un double grillage en charpente, sur lequel on établit le massif qui est percé de canaux croisés qui doivent donner issue à l’humidité : sur ce massif s’élève le corps du fourneau , au milieu duquel on réserve un grand vide, qui doit être doublé d’une chemise de briques réfractaires. Quand ce dernier travail est achevé, l’intérieur du fourneau dans lequel doit s’opérer la fonte a généralement la forme de deux cônes tronqués , opposés base à base, dont l’inférieur n’a que le tiers de celui qui s’élève jusqu’à l’orifice terminal , qu’on nomme gueulard. Audessous du cône inférieur, la cavité se prolonge ordinairement sous la forme cylindrique ; et c’est dans cette cavité, nommée le creuset , que doit s’assembler le métal fondu. On y remarque trois trous, qui viennent aboutir au dehors du fourneau. L’un donne entrée à l’air destiné à exciter le feu, et qui provient des machines soufflantes qui sont les appendices nécessaires de la fonderie , et dont la puissance est telle qu’elles injectent quelquefois jusqu’à 3, 000 pieds cubes d’air par minute ; un autre , placé sur le bord supérieur du creuset , doit donner issue aux laitiers ou scories qui surnagent à la surface

<lu bain de ine'tal , et enfin un troisième , qui est place' tout-àfait au fond du creuset, est destine' à laisser sortir la fonte quand on le débouché : c’est le trou de perce ou de coulée qui, pendant tout le temps que le creuset met à se remplir, reste bouché avec une pelote de brasque.

Le fourneau ainsi préparé et séché par un feu de charbon est prêt à recevoir sa charge ; on la lui donne au moyen d’un mélange calculé et raisonné de minerai , de fondant et de charbon. On fait agir aussitôt les soufflets , dont le vent traverse toute la colonne, et projette la flamme à plusieurs mètres en l’air au-dessus du gueulard.

La hauteur totale des hauts fourneaux dépend des usages du pays, et surtout des combustibles que l’on y emploie. Lorsqu’on fond au charbon de bois , ils n’ont quelquefois que i5 à 20 pieds; mais quand c’est à la houille carbonisée ou cocik, ils en ont jusqu’à ^5.

A mesure que le charbon se consume , que la mine et ses mélanges terreux se fondent, la masse qui est dans le fourneau s’affaisse ; les laitiers sortent par-dessus le bord du creuset , et s’écoulent sur une plaque de fonte qu’on nomme dame. Le métal , spécifiquement plus lourd , se rend dans le fond du creuset , finit par l’emplir , et dès qu’on s’en aperçoit , on se prépare à la coulée. On trace dans le sable du sol de la fonderie un sillon triangulaire qui doit recevoir la fonte , ou bien on conduit cette matière fondue dans de grands moules enterrés dans la fosse qui est toujours vis-à-vis du fourneau ; ou bien encore on la verse avec de grandes poches dans des moules en bois remplis de sable , qui ne sont destinés qu’à la fabrication des petites pièces , telles que des marmites , des boulets , des biscaïens, etc.

On continue à fondre ainsi pendant plusieurs mois dans les mêmes fourneaux, et c’est cette durée qu’on nomme fondage On fait ordinairement deux ou trois coulées par 24 heures.

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La mine de fer, introduite par le gueulard dans un fourneau de i5 mètres de haut, met de 60 à 72 heures pour descendre dans le creuset. Presque jusqu’au moment où elle arrive visà-vis de la tuyère du fourneau, elle se trouve pre'cise'ment dans le meme cas que si elle était chauffée dans une cornue ; car l’oxigène de l’air qui sort de la tuyère se portant sur le carbone , 1 air se trouve bientôt changé en un mélange d’acide carbonique , d’oxide de carbone et d’azote, qui ne peut exercer aucune action comburante sur le fer; conséquemment la réduction de l’oxide de fer, et, suivant M. Berzélius, celle d’un peu de silice , doivent avoir lieu comme dans un appareil clos. Lorsque la matière arrive devant la tuyère, elle présente un mélange de laitier et de fer , dont une partie est à l’état de carbure et d’oxide noir. Ces matières ne restant qu’un instant exposées au vent du soufflet, 11e peuvent guère éprouver l’action de l’oxigène, d’autant plus qu’il y a toujours un grand excès de charbon : alors elles se déposent dans le creuset. Le laitier, plus léger que le fer réduit, le surnage pour la plus grande partie ; cependant le fer en retient toujours une portion.

588. Le laitier est une masse de verre opaque, formée de chaux, de silice, d’alumine , d’un peu d’oxide de fer, et quelquefois d’un peu d’oxide de manganèse. La fonte paraît être essentiellement composée de 1er uni à quelques centièmes de charbon ; elle contient en outre un peu de silicium , de calcium et d’aluminium, et le plus souvent des traces de manganèse, de cuivre, de phosphore, de chrome et de soufre, lorsqu’on agit sur des mines de fer terreuses qui , suivant l’observation de M. Vauquelin , renferment presque toujours de l’oxide de manganèse , des acides pliosphorique et cliromique, et des pyrites cuivreuses. C’est la présence de ces matières dans le fer qui lui donne la propriété de casser, soit à froid , soit à chaud. La conversion de la fonte en fer malléable, ou 1 ’ affinage,

DE MINERALOGIE.

a donc pour but d’en isoler ce métal. Mais avant de parler de l’affinage , exposons les observations chimiques auxquelles la fonte a donne lieu.

58q. De la fonte. O11 distingue généralement deux espèces principales* de fonte , la blanche et la grise.

La fonte blanche a une cassure indistinctement lamelleuse quelquefois cependant assez prononcée pour qu’on puisse en mesurer les angles ; le plus ordinairement elle est fibreuse rayonnée. Toujours brillante, sa couleur est d’un gris blanchâtre. Elle est fragile , très cassante , entre plus tôt en fusion que la fonte grise, mais acquiert beaucoup moins de fluidité que celle-ci ; s’oxide très facilement à une température élevée, perd une grande partie de son carbone , et produit le meilleur acier naturel , mais plus difficilement du fer doux. On peut cependant la transformer en fer malléable , en y ajoutant un enduit ; le laitier qu’elle donne est très ferrugineux, très fluide et d’un vert brun.

La fonte grise, également brillante , d’un gris plus ou moins foncé , a une structure grenue et non lamelleuse ; elle est très tenace, très difficile à casser, et se laisse limer ; propriété dont ne jouit pas la précédente. A une température élevée, elle se fond sans se couvrir d’oxide , reste long-temps liquide sans changer de nature, si ce n’est toutefois qu’elle finit par perdre toute espèce de ténacité ; mais elle se convertit en fer avec bien plus de difficulté que la fonte blanche, et elle exige de très forts courans d’air. Le laitier qui en provient est blanc, pâteux et lamelleux. Si , après l’avoir fait fondre, on la refroidit subitement, soit en la projetant sur une plaque froide, soit en la granulant dans l’eau , on la transforme en fonte blanche.

La fonte blanche peut avoir trois origines : ou elle' provient de mines qui contiennent du soufre , du phosphore , de l’arsenic, du chrome, en un mot des substances qui donnent de la fusibilité à la mine ; ou elle provient des mines de fer car-

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bonaté , ou des fontes grises. La fonte grise provient généralement de mines de fer peu fusibles.

On connaît sous le nom de fonte Huilée ou mêlée une espèce de fonte résultant d’une agrégation de fonte blanche et de fonte grise, dont les parties de chacune d’elles sont assez considérables pour être distinguées à la vue simple.

Enfin, sous le nom de fonte noire , on distingue une quatrième espèce de fonte qui réellement n’est que de la fonte très grise , obtenue par le travail à la houille ; sa couleur est plus foncée que celle de la fonte grise obtenue par le charbon de bois; elle est également plus douce , plus malléable, et jouit d’une plus grande valeur commerciale.

Les deux espèces principales de fonte, dont nous venons de tracer les caractères les plus saillans, ne diffèrent l’une de l’autre que par la proportion relative de charbon qu’elles admettent dans leur composition , et par la manière dont ce corps combustible s’y trouve en combinaison. M. Karsten a conclu de ses expériences sur l’analyse des fontes: i°. que la fonte blanche lamelleuse contient le maximum de carbone que le fer puisse absorber à l’état liquide ; que ce carbone s’y trouve combiné avec toute la masse du fer ; enfin qu’elle constitue un composé qui serait formé de 2 atomes de fer et de x de carbone, ou en poids de 94, 7 parties de métal et de 5,3 de carbone, ce qui équivaut à un véritable sous-carbure dont le signe chimique Fe2C est la représentation exacte ; 20. que c’est une erreur de croire que la fonte grise contienne plus de carbone que la fonte blanche , et que c’est à cet excès qu’elle doit la ténacité et la malléabilité dont elle jouit ; qu’au contraire les différentes fontes grises eu possèdent bien moins ( celle qui en contient la plus grande proportion n’a donné que 4,6o, tandis que d’autres n’en renferment que 3,i5), et que ce corps paraît ne pas y être en combinaison connue dans la fonte blanche , mais disséminé à l’état de graphite et de nié-

lange. Un fait qui tend à confirmer cette dernière assertion, c’est qu’on sait qu’à l’aide de certaines circonstances, on peut faire passer la fonte blanche à l’état de fonte grise, et vice versa.

La fonte grise est presque exclusivement employée pour la confection des objets moulés, par la raison qu’elle se liquéfie bien mieux que la fonte blanche, qu’elle éprouve peu d’action de la part de l’air , qu’elle se lige moins vite , remplit plus parfaitement les moules et jouit d’une grande ténacité. La fonte blanche est spécialement réservée pour la préparation du fer et de l’acier.

5q o. yijfmage. Amener à l’état métallique l’oxide de fer qui se trouve dans la fonte , séparer du fer les corps qui en altèrent la ductilité : tel est l’objet de l’affinage. Les substances qu’on sépare du fer par cette opération sont à l’état de laitier, crasses et scories , et à l’état de sublimé.

L’affinage de la fonte se pratique ordinairement dans un fourneau qu’on appelle feu ou foyer d’ a ffinerie , renardière , etc. Il consiste principalement en une cavité carrée d’environ 6 décimètres de côté et 5 à 6 décimètres de profondeur , revêtue intérieurement de plaques de fonte très épaisses , dont l’une est percée pour le passage du laitier. La cavité est pratiquée dans un massif de briques, et recouverte d’une cheminée en hotte liée d’un côté au massif par un mur, ce qui donne au fourneau l’aspect d’une forge de serrurier.

Lorsqu’on veut commencer l’affinage , on remplit cette cavité de poussière de charbon bien battue, nommée brasque légère. On creuse dans la brasque une cavité hémisphérique que l’on appelle creuset , et l’on place dans le creuset îles morceaux de fonte que l’on entoure de charbon de bois. De forts soufflets portent de l’air à travers le charbon sur la fonte. Bientôt la température est très élevée ; la fonte entre en fusion. Il se forme des scories à la surface du bain ; un ouvrier les écarte ,

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et remue sans cesse le bain avec un ringard. Cette manipulation a pour objet de favoriser l’accès de l’air, de brûler le carbone de la fonte et de mettre le fer en liberté. A mesure que cet effet a lieu , le fer se sépare et prend la forme de grumeaux. L’ouvrier rassemble ces grumeaux en une seule masse , que l’on appelle loupe ou renard. Lorsque cette masse est assez volumineuse , il la saisit avec une pince , il la tire hors du creuset, et la traîne sur une plaque de fer dont est garni le sol de l’atelier. Au même instant plusieurs ouvriers en font suinter de toutes parts le laitier, en la frappant avec de forts marteaux et lui donnant une forme sensiblement sphérique ; on la porte ensuite sous le martinet pour la comprimer plus fortement : c’est ce qu’on appelle cingler la loupe, opération qui a pour objet d’en faire sortir le laitier et d’en bien souder toutes les parties, afin d’obtenir une masse homogène et bien unie , ce qui est très important relativement à la qualité du fer.

La loupe ne peut pas prendre, au premier einglage, la forme de barre qu’elle doit avoir par la suite ; on est obligé de la reporter dans le fourneau ; et, lorsqu’elle est convenablement chaude, ou la replace sur le martinet pour la forger de nouveau. Ce n’est qu’au quatrième feu ou chaujje que la loupe est entièrement forgée en barres , et qu’elle peut être livrée au commerce.

Les scories varient singulièrement, suivant la nature des mines. Dans celles qui contiennent le plus de substances étrangères, on trouve beaucoup de fer métallique, du titane métallique ordinairement cristallisé en cubes , de l’oxide de manganèse, de la silice, de l’alumine, de la chaux, de l’acide phosphorique et du chrome à l’état d’oxide ou d’acide. On trouve à peu près les mêmes substances que celles des scories dans le fer plus ou moins oxide, qui se condense dans les cheminées du fourneau d’aflinage. Il est vraisemblable que la plus grande partie de ces matières est plutôt entraînée mécani-

quement par le courant d’air, que re'duite à l’état gazeux par la force expansive de la chaleur.

Le fer affiné contient presque toujours de petites quantités de carbone , de silice ou de laitier , et quelquefois du phosphure de fer.

5gi . § II. Fusion à la catalane. Ce procédé a cela d’avantageux, qu’il n’exige que des établissemens peu dispendieux. Les fourneaux que l’on emploie sont absolument semblables au fourneau d’affinage de la fonte ; leurs proportions varient suivant les lieux : on distingue le foyer catalan, le navarrais et le biscaïen. Le premier est pins généralement employé; ses dimensions sont o"\54 de largeur, on‘,47 de largeur au fond du creuset et om, 43 de profondeur. Après que le minerai a été grillé et criblé ( on met de côté la poussière appelée greillade, qui doit servir pendant le courant de l’opération ) , on le place dans le fourneau où on l’entasse en forme de dos d’âne contre une de ses faces ; il occupe le tiers du creuset ; dans l’espace restant, on met le charbon; pour solidifier la masse de minerai , on la recouvre avec du fraisil humecté et mélangé d’argile. On conduit le feu lentement pendant les deux premières heures : un ouvrier est occupé continuellement à faire descendre les charbons à mesure qu’ils se consument, afin de remplir les vides, et empêcher le minerai d’ébouler. En ne donnant que peu de vent dans le commencement de l’opération, on a pour but de bien calciner le minerai, et de le réduire en partie. Au bout de deux heures, on donne le vent tout entier: c’est à ce moment que commence la fusion. Ouest averti si la torréfaction est assez avancée, par l’aspect de la flamme et par celui des minerais qui deviennent caverneux. Pour exécuter la fusion , l’ouvrier détache les morceaux de minerai placés à la partie inférieure , et les présente devant la tuyère du soufflet, qui la détermine. Il continue ainsi jusqu’à ce que tout le minerai soit placé au centre de la chaleur.