PRÉPARATION MÉCANIQUE DES MINERAIS

Le minerai possède, au moment où on l’extrait de la mine, un état physique quiii’est pas toujours favorableà un traitement métallurgique immédiat. Il peut être soit mélangé d’une gangue dure et résistante, soitengros fragments, soit en niasses friables ou en poussières. De là la nécessité de le séparer autant que possible de la gangue par un traitement mécanique préalable, et de le réduire en grains de dimensions convenables pour que les réactifs puissent agir rapidement.

Assurément, ce traitement mécanique n’est pas nécessaire dans tous les cas; 011 peut le supprimer lorsque la gangue est en petite quantité et que le rainerai so réduit de lui-même en parcelles assez petites. Dans d’autres cas, le traite- ‘oent mécanique s’opère en même temps que le traitement métallurgique.

comme il arrive, par exemple, dans certaines usines américaines, où le minerai assez friable est disposé en couches à la surface du'sol mélangé avec les réactifs nécessaires pour l’amalgamation et que l’on foit piétiner par des mules. Ce broyage du minerai s’effectue alors en même temps que l’amalgamation. Aussi les procédés généraux de préparation mécanique des minerais ne sont-ils pas applicables dans tous les cas. Il nous a cependant paru utile de les rappeler ici en quelques mots, pour donner une idée de la série des traitements suivis dansle cas le plus compliqué, où l'on se trouve en présence de minerais agglomérés en gros fragments doués d'une certaine dureté, et mélangés d’une proportion notable de gangue.

Pour arriver à une préparation mécanique parfaite du minerai, il faudrait :

1“ Subdiviser les fragments en grains contenant uniquement le minerai utile et en grains contenant uniquement de la gangue;

2° Séparer exactement les grains métalliques des grains de gangue.

Supposons que la première opération ait été faite de telle sorte que tous les grains aient les mêmes dimensions et la même forme; ce mélange se séparerait alors aisément en laissant tomber verticalement d’une grande hauteur les fragments de nature différente dans l’eau ; ils arriveraient successivement au fond avec des vitesses inégales, dans l’ordre de leur densité et se superposeraient dans ce même ordre. Les couches successives contiendraient les grains de même densité, et la séparation serait opérée.

L’expérience nous apprend que, dans cette chute, les minerais d'argent se trouveraient dans les couches inférieures, les gangues qui les accompagnent ayant toujours une densité moindre, comme on peut le voir dans le tableau suivant :

Minerais...

Gangues...

Or plus ou moins argentifère. 12 à 20

Galène. 7,5

Argyrose. 6,9 à 7,2

Argent rouge. 5,5

Cuivre gris. 5,0 à 5,1

Calcaire. 2,6 à 3

Feldspath. 2,5 à 2,9

Quarlz. 2,5 à 2,7

Gypse. 2,2 à 2,4

On cherche en effet à remplir les conditions précédentes au moyen d’une série d’appareils, les uns destinés à broyer les fragments, tels que broyeurs, meules ou bocards, les autres de.stinés à les classer par grosseurs, tels que cribles et Irommels. Cependant, avec quelque soin que l’on opère le traitement du broyage et du classement, on n’arrive jamais à avoir des grains de mêmes dimensions et de même forme, soit parce que le classement par lés cribles n est jamais parfait, soit parce que le broyeur donne des grains de formes très diffs' rentes, et que la forme intervient pour déterminer en partie la résistance u li(|uide pendant la chute des grains dans l’eau. L’augmentation de surface extérieure, qui rend plus considérable le frottement contre le liquide, peut faire

L’ARGEST ET SES COMPOSÉS

ijoi^pensation à l’augmentation de densité, de sorte que la composition de chaque couche horizontale, dans le cas de fragments de formes différentes, n’est plus caractérisée par l’inégalité de densité, mais dépend d’un certain rapport entre la densité et la surface, pour des grains égaux en diamètres.

Aussi, après l’opération dn broyage et du classement, est-on obligé d’avoir recours à des procédés plus compliqués [pour séparer les grains utiles des grains stériles.

En donnant au liquide une vitesse et une direction convenables, on peut chaniïer la loi qui lie la densité aux surfaces, de manière qu’en appliquant alternativement et systématiquement la chute libre du minerai dans un liquide sans vitesse et dans un liquide en mouvement on parvient à effectuer la séparation par densité, le premier mode tendant à exagérer les différences de densité, le second les différences de surface.

On peut aussi se servir du frottement des minerais soumis à un courant d’eau sur des .surfaces planes. Le minerai est placé sur un plan un peu incliné et soumis à l’action d’une nappe liquide qui baigne la surface plane; il reste en repos ou est entraîné, suivant que la force développée par l’action du liquide est inférieure ou supérieure à la résistance due au frottement. La force dépend uniquement delà surface du grain, le frottement de sa densité.

D’autres principes encore servent de base aux divers appareils de séparation ; nous les indiquerons en quelques mots à propos de chacun d’eux.

Nous distinguerons donc dans cette étude trois sortes d’appareils :

1° Appareils de broyage ;

2" Appareils de classement par grosseur ;

3" Appareils de séparation, c’est-à-dire de classement par densité des grains déjà classés par grosseur.

1° Appareils de broyage.

Nous énumérerons sous ce nom différents appareils :

a. Le concasseur américain;

h. Les cylindres broyeurs;

c. Les bocards;

d. Les meules et appareils analogues.

a. — Concasseur américain.

Cet instrument, désigné aussi sous le nom de concasseur à mâchoires de Blake, sert beaucoup en Amérique, où l’on broie, grâce à lui, plusieurs millions de tonnes de minerais chaque année.

Il se compose essentiellement de deux mâchoires épaisses en fonte ; l’une est à peu près verticale et assujettie à une masse énorme de fonte qui lui permet de résister au choc de l’autre mâchoire et de rester immobile-, à une petite distance, se trouve une seconde mâchoire également très résistante et très épaisse qui peut tourner autour d’un axe horizontal, de manière que, la partie supérieure restant à distance fixe de la première mâchoire, la partie

lio ENCYCLOPEDIE CHIMIQUE.

inférieure s’en rapproche presque jusqu’au contact. Le mouvement de va-etvient de la mâchoire mobile est obtenu à l’aide d’une simple bielle ou d’un e.vcentrique, mis en mouvement par un axe, équilibré par deux puissants volants E,E', et recevant son action d’une machine à vapeur, à l’aide d’une forte courroie D (fig. 21). La matière est introduite par la partie supérieure dans l’espèce d’entonnoir formé par l’écartement des deux pièces de fonte la partie inférieure de la mâchoire mobile louchant la mâchoire fixe, puis on écarte un peu la pièce mobile, ce qui fait descendre un peu de minerai et le

jeu de l’appareil, ramenant un instant après les deux mâchoires l’une contre l’autre, écrase le minerai; le mouvement se continue ainsi par l’écartement et le rapprochement successifs de cette mâchoire mobile de fonte, le minerai concassé tombant à terre à chaque écartement.

Les figures 21 et 22, empruntées à l’article de Rosvvag et au Dictionnaire de Wurtz (article Métallurgie), donnent une idée de la construction et du fonctionnement de cet appareil.

Cet appareil peut concasser, par jour, avec une force de 8 à 10 chevaux, 75 à 80 tonnes de minerai dur, à une grosseur de 4 à 5 centimètres.

b. — Cylindres broyeurs.

La disposition générale des cylindres broyeurs peut être facilement compris® à l’inspection de la figure 23, également empruntée au Dictionnaire de chinie de Wurtz.

Deux cylindres de même diamètre, à surface très résistante, peuvent tournci

L’ARGENT ET SES COMPOSÉS

autour d’axes métalliques dans des coussinets portés par un solide bâti en fonte. Les coussinets de l’un des cylindres sont fixes, ceux de l’autre étant mobiles dans une glissière horizontale.

Généralement, les deux cylindres se commandent mutuellement par l’intermédiaire d’engrenages calés sur leurs axes, de sorte que la rotation de l’un se communique à l’autre.

Ces cylindres sont maintenus par des cales à une distance égale à la grosseur

que l’on veut donner aux grains de minerai. Néanmoins, pour éviter les bris d’appareils, si la résistance devenait trop considérable, le cylindre dont les coussinets sont mobiles doit pouvoir s’écarter au besoin du cylindre fixe. On réalise cette condition dans beaucoup d’appareils au moyen d’un ressort à pression variable formé d’épaisses rondelles de caoutchouc vulcanisé, séparées par de minces plaques de tôle, qui presse l’un contre l’autre les deux cylindres. Si un fragment présente une résistance trop grande, les ressorts s’écartent et le laissent passer. Dans d’autres appareils, cette condition est également bien réalisée en fixant au cylindre mobile un levier dont le bras extérieur très iong porte un contrepoids B' dont on peut faire varier à volonté le poids et 1 écartemerit.

Habituellement, on emploie trois jeux de cylindres; le premier jeu est formé de deux cylindres d’assez grand diamètre (jusqu’à 1 mètre) et destiné à firoyer les gros fragments, c’est le dégrossisseur. Au-dessous se trouve un ifouble jeu de cylindres plus petits dans lesquels passe le minerai dégrossi.

c. — Bocards.

Ces appareils, d’un usage général en métallurgie, sont souvent employés pour la préparation des minerais argentifères.

L’organe essentiel d’un bocard est un pilon A formé d’un madrier en bois nommé flèche, ou d’une tige de fer, portant à sa partie inférieure un lourd sabot B, qui peut être en fonte, en cuivre ou en bronze, snivant les pays. Ce

pilon est alternativement soulevé et abaissé parlejeu régulier d’un arbre S, qui tourne constamment et qui est armé de cames c, c'. Il retombe ainsi d’une hauteur invariable pour le même appareil sur la sole D d’une auge, où il broie le minerai. Les parties pulvérisées sous ces chocs répétés sont entraînées par un courant d’eau.

L élimination des minerais brovés se fait, soit par le courant d’eau dont on ‘■ègle convenablement la vitesse, soit au moyen de toiles métalliques dont on garnit un des côtés de l’auge.

Suivant la nature du minerai que l’on doit broyer on fait varier le poids du pilon ou sa hauteur de chute, de manière à obtenir un choc plus ou moins puissant. Le poids du pilon varie de 50 à 250 kilogrammes ; la hauteur de chute de 10 à 30 centimètres. Plus la hauteur de chute est faible, plus le broyage est fin.

Les pilons sont associés par batteries de 3, 5, 6 ou 9 ; un même arbre S les met en mouvement. Leurs sabots broient le minerai dans une même auge qui contient toute la batterie ; ils sont séparés par des intervalles de 2 à 3 centimètres; le même jeu existe entre eux et les parois de l’auge. Les flèches des pilons sont guidées par des traverses Q,Q' et P, P', fixées aux quatre montants R, R... de l’appareil, et portent souvent des glissières qui assurent leur direction.

La manière dont on alimente l’auge de minerai à broyer varie beaucoup, La figure 26 représente une des meilleures dispositions employées pour que cette alimentation se fasse mécaniquement, ce qui est toujours préférable. Le rainerai est contenu dans une grande trémie T, dont la partie inférieure vient s’ouvrir sur une table EFG munie de rebords, inclinée de manière que le minerai ne glisse pas naturellement sur sa surface, et supportée par la pièce F, sur laquelle elle se trouve en équilibre; l’extrémité antérieure de cette table est située audessous du rebord H de l’auge. Lorsque la couche de minerai contenue dans l’ange diminue, le pilou s’ahaisse à chaque choc, et un taquet K qu’il porte'communique à cette table, en venant frapper sur la tige M qui lui est liée, des secousses qui font tomber dans l’auge une certaine quantité de minerai, jusqu’au moment où le pilon, soulevé de nouveau par une quantité suffisante de minerai àbroyer, ne pourra plus agir sur la tige M.

Un pilon consomme environ la force d’un cheval-vapeur.

Les bocards ont reçu un grand nombre de perfectionnements, destinés soit à augmenter leur rendement en diminuant les frottements et l’usure des sabots, soit à les rendre plus portatifs. Cette dernière condition est, en effet, précieuse dans certaines exploitations de l’Amérique du Nord.

On trouvera, au sujet de ces perfectionnements, des détails très complets dans l’ouvrage souvent cité de Roswag (Métallurgie de l’argent, article ieVEncydopédie chimique), ouvrage auquel nous devons constamment faire des emprunts. De nombreux dessins font comprendre les dispositions nouvelles adoptées dans les différents pays; ce que nous venons d’exposer suffit pour donner une idée du principe des appareils.

d. — Meules et appareils analogues.

Dansbeaucoup d’exploitations américaines, on emploie, pour broyer le minerai, des appareils nommés arrastres ou arrastras, qui sont des auges circulaire» pavées en pierres dures et sur le fond desquelles frottent des pierres piales très dures et pesantes appelées voladoras. Ces pierres plates sont au nombre de quatre dans chaque arrastre; elles ont 1 mètre de longueur et près de 40 centimètres de section. Elles sont fixées à des tiges de fer verticales

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implantées elles-mêmes à angle droit aux leviers horizontaux d’un manège mis en mouvement par des mules. Le minerai est broyé ainsi dans ces arrastres par le frottement des voladeras sur le fond. Habituellement, le minerai exploité dans ces pays est assez friable pour qu’on puisse le broyer complètement dans ces appareils assez imparfaits; d’autre part, ce minerai est traité par le procédé de l'amalgamation, et le traitement métallurgique se fait en même temps dans l’arrastre. Aussi aurons-nous l’occasion de revenir un peu plus loin et avec plus de détails sur l’organisation des arrastres dans lesquels le minerai est non seulement broyé, mais amalgamé.

On pourrait, pour la même raison, réserver l’étude des autres appareils du broyage analogues aux meules qui servent à la fois au broyage et à l’amalgamation. Toutefois, ces appareils étant très rudimentaires et imparfaits, il nous suffira de citer leurs noms :

La trapiche est un appareil employé au Chili. C’est un moulin analogue aux broyeurs employés en Europe pour les olives. Une roue pleine verticale (en fonte ou en pierre), attachée à Taxe moteur vertical, roule sur une sole concave également en fonte ou en pierre, où l’on jette le minerai.

Le tintin est un simple mortier en pierre de 25 centimètres de diamètre, dans lequel le minerai est broyé par un ouvrier, avec un pilon en fer. Généralement, on ajoute du mercure, et un filet d’eau entraîne les matières stériles, tandis que les métaux précieux restent à l’état d’amalgame.

Le marray se compose de deux pierres ; l’une inférieure, de 90 centimètres de diamètre, concave, qui reçoit le minerai; l’autre, supérieure, est une boule presque sphérique, en syénite dure, de 60 centimètres de diamètre, garnie de deux hampes en fer à la partie supérieure, au moyen desquelles on fixe sur elle une planche de 8 mètres de long, en bois de cannelle, à l’aide de courroies de cuir. Deux hommes, assis à chaque extrémité de la pièce de bois, la font balancer doucement d’une manière continue, de façon à faire rouler la pierre tout en la déplaçant.