TRAITESIENT DE L’ALLIAGE TERNAIRE

L’alliage ternaire que l’on vient d’extraire des chaudières de zingage a l’aspect d’une matière spongieuse en petites masses agglomérées. Cet état physique et les conditions dans lesquelles il est séparé du bain de plomb fondu font que cet alliage peut retenir un excès de plomb. Sans doute, on ne doit pas chercher à éliminer beaucoup de ce métal, qui doit rester en excès pour une bonne coupellation, mais on trouve avantageux, dans la plupart des exploitations, de purifier cet alliage ternaire en lui enlevant le plomb mécaniquement retenu. Celle opération, qui fait partie du traitement de l’alliage ternaire, doit précéder l’élimination du zinc.

Une fois l’alliage purifié, on le soumet à des réactions qui ont pour but d’enlever le zinc, soit par la distillation, en utilisant la propriété du zinc d’entrer en ébullition à une température plus basse que les deux autres métaux, soit par dissolution du zinc dans un liquide qui n’attaque ni le plomb, ni l’argent, soit par tout autre procédé.

Nous, étudierons successivement ces deux opérations :

A. Purification de l’alliage ;

B. Élimination du zinc.

(toc.cit., p. 248) donne, sans doule par erreur, les nombres 0‘»,210, 0‘5050e‘ U ,0UbZ qui ne correspondent pas en centièmes aux rapports 74, 83 et 98 pour 100.

L’ARGENT ET SES COMPOSÉS

A. — Purification de l’alliage ternaire.

Elle s’opère au moyen de la liquidation ou ressuage; le traitement consiste à chauffer l’alliage à une température inférieure à celle de la fusion du zinc 412 degrés) et au moins égale à celle de la fusion du plomb (-|-335 degrés). Dans ces conditions, l’excès de plomb retenu par les croûtes ou crasses riches qui constituent l’alliage est éliminé à l’état liquide. L’expérience montre que, si la température n’est pas trop élevée, ce plomb n’entratne aucune trace d’argent, mais seulement un peu de zinc ; on le recueille à pari ; il servira, dans d’autres opérations, à alimenter de nouvelles chaudières de zingage; la quantité de zinc qu’il enlève a même un avantage, puisqu’elle permet de diminuer la dose de ce métal à introduire dans le bain de plomb.

La liquation peut se faire soit dans un chaudron ou dans une chaudière, soit dans une cornue chauffée à basse température, soit à l’air sur des plaques (le fer, soit enfin au bain-marie de plomb.

Lorsqu’on emploie la chaudière, c’est ordinairement une chaudière ordinaire dedésargentation vide et disponible. On y chauffe peu à peu les crasses; le plomb en excès fond et reste au fond de la chaudière, tandis que l’alliage purifié surnage. On place quelquefois à l’intérieur un filtre en tôle percée, circulaire, (lu diametre de la chaudière, au tiers de la profondeur environ ; les crasses sont alors chargées sur celte espèce de filtre ; les gouttes de plomb perlent à travers la masse et gagnent le fond de la chaudière. Le danger de cette méthode est une élévation trop considérable de la température ; le feu doit être bien réglé et constamment surveillé. On doit, en effet, atteindre 335 degrés pour que le plomb puisse fondre et il est important de rester au-dessous de 412, point de fusion du zinc ; si l’on dépassait de quelques degrés cette température, l’alliage lui-même pourrait fondre et le plomb éliminé entraînerait alors un peu d’argent.,

On peut employer aussi des plarjues de tôle inclinées, qui portent des cannelures sur lesquelles on jette les crasses riches qu’on vient d’écumer. Un petit foyer spécial maintient ces plaques à la température convenable. Un ouvrier promène un ringard à la surface pour écraser les nodules (1); le plomb de liquation s’écoule dans une rigole placée en avant des plaques.

11 est plus commode, lorsqu’on se sertde cet appareil, de régler la température et d’éviter qu’elle ne s’élève au-dessus de 412 degrés. Comme avec le chaudron et même plus rapidement encore, les crasses s’oxydent un peu à la surface, mais ce n’est un inconvénient que pour certains procédés d’élimination du zinc; cette oxydation n’est pas nuisible toutes les fois qu’on doit soumettre ensuite 1 alliage ternaire purifié à une oxydation.

L’usage d’une cornue destinée à chaufferies crasses riches empêche presque complètement leur oxydation. Elles sont chargées, dans la cornue a, sur une épaisseur égale aux deux tiers environ de la hauteur de la cornue; le plomb fondu coule par gouttes dans le chaudron h.

(t) Abon(JaiUs surtout et très durs lorsque les crasses contiennent beaucoup de cuivre.

ENCYCLOPÉDIE ClülliaUE.

Enfin, le bain-marie de plomb évite complètement l’oxydation. Cette méthode est économique, parce qu’elle permet d’utiliser un des bains de plom|) fondu qui se trouvent toujours disponibles dans une usine de désargentation ; on y introduit une chaudière spéciale, plus petite, en forte tôle fermée, qui contient, au tiers de sa hauteur, un filtre en tôle. Les crassessont chargées sur le filtre, et tout l’appareil est plongé dans le bain de plomb, dont

Fig. 47.

on règle aisément la température. Le plomb en excès s’écoule dans la partie de la petite chaudière placée au-dessous du filtre.

Les plombs liquatés entraînent toujours une dose de zinc qui atteint ordinairement 1 pour 100, c’est-à-dire la même que celle contenue dans les plombs

Fig. 48.

séparés des crasses dans les chaudières ; comme ils retournent à une nouvelle opération, cette dose de zinc diminue d’autant la quantité de zinc à introduire. En fait, ils entraînent toujours aussi des traces d’argent, mais ce métal n’est pas perdu, puisqu’on doit le retrouver dans le nouveau zingage.

Examinons maintenant comment l’alliage ternaire purifié est débarrassé du zinc qu’il contient.

L’AlîGENT El' SES COMPOSÉS.

B. — Élimination du zinc.

En admettant que les plombs argentifères bruts d’origine contiennent de 1‘8,500 à 3'‘^500 d’argent à la tonne, on obtient généralement 6 à 7 pour 100 en crasses riches, après zingage et liquation; ces crasses, qui sont formées par l’alliage ternaire purifié, contiennent au plus 4 à 4 1/2 pour 100 d’argent, de 18 à 63 pour 100 de plomb et de 26 à 40 pour 100 de zinc. Il est évident qu’en éliminant complètement le zinc de cet alliage on obtiendra un plomb argentifère riche contenant 8 à 10 pour 100 d’argent, et qu’on pourra soumettre à la coupellation.

Les divers procédés employés dans ce but sont très nombreux; beaucoup ne diffèrent que par des détails qui paraissent peu importants au point de vue théorique et qui constituent cependant, dans l’industrie métallurgique, des perfectionnements notables. Ces procédés sont décrits avec un soin minutieux et une haute compétence dans l’article souvent cité de la Désargentation des plombs argentifères.. Nous n’avons ni l’intention d’en reproduire l’exposé détaillé, ni l’ambition de le refaire ou de le rectifier. Nous devons nous borner à indiquer par quelques exemples sur quels principes sont fondées ces méthodes incessamment modifiées.

Divisons d’abord, avec Roswag, ces procédés en deux classes ;

A. Méthodes qui traitent les crasses à l’état métallique ;

B. Méthodes qui traitent les crasses, après oxydation, chloruration ou sulfatation.

a. Méthodes qui traitent les crasses à l'état métallique. — La méthode la plus simple, et qui paraît aujourd’hui abandonnée ou à peu près, consiste à traiter directement l’alliage ternaire par la coupellation, à condition de mettre cet alliage à la surface d’un bain de plomb placé dans un four à coupellation.

Dans ces conditions, le zinc s’oxyde, forme de l’oxyde de zinc qui est entraîné avec les litharges fondues, formées aux dépens du plomb, ou bien scorifié par l’addition de carbonate de soude ou de quartz. A la fin de l’opération, l’argent se concentre de plus en plus dans le résidu de plomb, qui finit par s’oxyder complètement en laissant le métal précieux sous la forme d’un bouton de coupelle.

Cette opération, si simple en apparence, a le grave inconvénient d’occasionner one assez forte perte en argent. On crut, au début, que cette perte était due à, one volatilisation de ce métal à la température produite par la combustion vive <lo zinc. En réalité, l’argent n’est pas entraîné à l’état de vapeur, mais il en disparaît une certaine quantité dans les scories, et c’est là l’inconvénient principal de ce procédé qui n’est plus employé que dans quelques usines.D’ailleurs, il est évident que le zinc qui passe tout entier dans ces scories est complètement sacrifié ou du moins très difficile à régénérer.

La méthode de la distillation est plus souvent employée, surtout 'dans tes asines américaines.

encyclop. chim.

Dans le principe, la distillation s’effectuait dans des appareils analoguesà ceux employés pour le traitement des minerais de zinc (distillation per descensm) On y substitua plus tard des cornues semblables aux cornues à gaz; en Amérique, on fait usage de cornues en graphite (25 pour 100) et argile (75 pour 100). L’alliage y est chargé avec du charbon, et le tout est chauffé dans de petiis fours oscillants qui permettent par le jeu de la bascule de verser facilement le plomb argentifère fondu, qui reste, après l’élimination du zinc, dans des lingotières. — On se sert aussi de petits fours fixes, pareils à celui représenté figure 49, dans lesquels il faut puiser le plomb à la cuiller, ou bien de cornues fixes qui portent des trous de coulée.

A est le foyer ; B l’enceinte de la cornue en graphite ; b la rallonge avec

l’iG. 4.9.

un ajutage e, qui permet au zinc de s’écouler dans le récipient d. Les gaz de h combustion s’échappent en f.

Dans tous les procédés par distillation, l’avantage est la régénération d’une partie du zinc (environ la moitié) ; l’inconvénient est la perte d’un peu d’argent qui est entraîné pendant la distillation du zinc; le zinc obtenu est toujours un peu argentifère ; cependant, ce métal étant immédiatement employé pour d’autres opérations de zingage, cet inconvénient n’est pas très grave.

Une autre méthode consiste à volatiliser le zinc; les crasses riches sont chauffées dans un creuset au rouge ; il reste un culot de plomb que l’on coupelle. Dans ces opérations, le zinc est complètement sacrifié. On a renoncé près- (jue partout à traiter ainsi l’alliage ternaire, à cause de l’attaque des creusets par le plomb, de la dépense en combustible, etde la perte de zinc, qui est totale. Il y a aussi un peu d’argent entraîné.

On peut encore refondre les crasses de zinc argentifères dans un fourà manche avec des matières plombeuses et des scories de puddlage. On se déb^rasse ainsi du zinc à la fois par volatilisation et par scorification. Ce procède a été beaucoup discuté ; cependant il paraît avoir été remplacé par d’autres dans presque toutes les usines qui l’avaient tout d’abord adopté. Il semble entraîner forcément des pertes sensibles en plomb et en argent, et le zinc est totalemen perdu.

Il convient enfin de citer la méthode de traitement de l’alliage ternaire pM l’amalgamation. Voici la description qu’en donne Roswag (loc. cit., p- 307)-

« Les crasses riches, finement broyées, sont introduites dans un tonnea

u’AllGENT ET SES COJII>OSÉS.

d’amalgamalion (qui tourne autour de son axe) avec cinq fois leur poids de mercure et addition de vieilles ferrailles et de quelques centièmes d’acide nitrique ou chlorhydrique qui facilitent l’amalgamation. Le toutest chaulféparla vapeur à 120 degrés. Lorsque la réaction est terminée, on coule tout le contenu du tonneau dans des caisses en fonte, garnies, au besoin, de filtres en peau de chamois; le résidu demi-solide est passé dans un nouet de peau de chamois pour isoler le mercure liquide des amalgames compacts.de zinc, de plomb et d’argent mélangés.

« Les amalgames, en sortant du nouet, passent à une presse hydraulique construite de façon à pouvoir chauffer, à 130 ou 140 degrés, à la vapeur, la matière à comprimer.

« L’amalgame de plomh est très fluide à cette température et vient, sous la pression, couler au dehors avec la presque totalité de l’argent, tandis que l’amalgame de zinc reste à l’état de galette noirâtre et résiste à cette pression et à cette température. Le zinc est donc appauvri et l’appauvrissement serait complet, si les veinules d’amalgame de plomh, qui n’ont pu trouver d’écoulement et sont disséminées en lignes blanches dans la masse comprimée, ne se solidifiaient a l'intérieur de la galette. Un repassage spécial de ces galettes au tonneau d’amagalmation les ramène facilement à une très basse teneur en argent.

« L’amalgame de plomb et d’argent et l’amalgame du zinc sont ensuite chargés séparément dans des vases ou bassins de fonte ou de fer, et le tout est introduit dans une cornue en fonte, analogue à celle du gaz, pour la distillation.

La sublimation du mercure, poussée à 600 degrés,*sépare ce métal à l’état liquide; on le recueille dans un récipient voisin, le plomb argentifère et le zinc restent comme résidus séparément. Le plomb, recueilli en pain, est coupellé comme à l’ordinaire, et le zinc régénéré, recueilli en plaques, est introduit de nouveau dans les chaudières pour la désargentation des plombs bruts (zingage); il représente 45 à 50 pour 100 de réactif, économisé sur le zinc total employé. »

b. Méthodes qui traitent les crasses après oxydation, chloruration, sulfatisation. — Ces méthodes reposent presque toutes sur le même principe : des trois métaux unis pour former l’alliage ternaire, le zinc est celui que les différents acides attaquent le plus facilement. Cet alliage, traité par les acides sulfurique, chlorhydrique ou acétique, fournit les sels de zinc correspondants, taudis que le plomb et l’argent restent inattaqués pour la coupellation.

Pour le traitement par l’acide sulfurique, il est nécessaire de broyer finement les crasses riches et de les attaquer par de l’acide sulfurique étendu dans des caisses doublées de plomb, chauffées par des serpentins à vapeur d’eau.

L’action est très vive et l’attaque complète.

Le produit est formé par une dissolution de sulfate de zinc qu’on recueille dans des bassins de décantation ; si la liqueur est un peu colorée en bleu par des traces de cuivre, on fait déposer ce métal par l’introduction d’un peu de aine métallique, puis on soumet le liquide décoloré à 1 évaporation.

D’après Rosvvag {loc. cit.), ce sulfate de zinc pourrait, après dessiccation, être

employé soit à la fabrication de l’acide sulfurique de Nordhausen, par calcination dans des cornues de terre, soit à la fabricalion du blanc de zinc, par calcination avec un mélange de charbon de bois en poudre. Quel que soit l’usage auquel on destine ce sulfate de zinc, ce qui est un des côtés les plus délicats de la queslion industrielle, le résidu plombo-argentifère qui reste après l’attaque, en poussière très fine, doit être parfaitement lavé, puis moulé, sous une presse hydraulique, en briques ou saumons de petites dimensions qui sont traités par la coupellation.

Roswag donne, pour ces résidus, la composition suivante :

Plomb. 83,570

Argent. 1,915

Cuivre. 1,670

Zinc. 9,920

Eau. 0,30i

■Acide sulfurique. 1,110

Idem, combiné au plomb. 1,473

Mais cette dose de zinc (9,92 pour 100) est ici plus forte que dans beaucoup d’autres essais où elle s’est montrée bien inférieure. Lorsqu’elle ne dépasse pas quelques centièmes, la coupellation est très rapide.

Cependant la difficulté de trouver un. écoulement pour le sulfate de zinc a conduit certains industriels à substituer l’acide chlorhydrique à l’acide sulfurique ; non pas qu’on troue plus facilement l’emploi du chlorure de zinc, mais parce que l’acide chlorhydrique est un réactif à meilleur marché.

Le zinc est attaqué très complètement par l’acide chlorhydrique ; mais, outre que l’écoulement du chlorure de zinc produit n’est pas facile, il existe, d’après Roswag, un autre inconvénient très sérieux. C’est l’attaque du plomb’par l’acide chlorhydrique, surtout à chaud ; il se forme du chlorure de plomb en même temps que de l’oxychlorure ; ces composés non seulement attaquent rapidement les chaudières en fonte, mais encore rendent difficile la coupellation des produits.

En outre, un peu de zinc peut rester inattaqué, s’il est protégé par l’oxychlorure de plomb.

On peut améliorer un peu cette méthode en traitant le chlorure de zinc produit, soit par un lait de chaux, soit par l’ammoniaque ; il se forme dans le premier cas, de l’oxyde de zinc et du chlorure de calcium, dans le second, de l’oxyde de zinc (blanc de zinc) et du sel ammoniac.

C’est aussi une variante de cette méthode que l’on emploie dans certaines usines sous le nom de procédé Cordurié. Cependant le procédé Corduriéaun caractère tont particulier: c’est l’oxydation préalable du zinc de l’alliage ternaire au moyen d’un courant de vapeur d’eau surchauffée; il se dégage de l’hydrogène, le zinc se transforme en oxyde, qu’on peutensuite très facilement éliminer par l’acide chlorhydrique ; on peut même employer cet acide étendu et froid, ce qui permet d’enlever le zinc sans que des quantités notables de plomb se transforment en chlorures ou oxychlorures.

L’ARGENT ET SES COMPOSÉS

Nous reviendrons d’ailleurs sur le procédé Cordurié en parlant, dans le paragraphe 3, des opérations secondaires, car c’est à lui qu’on a le plus fréquemment recours pour opérer le raffinage des plombs zingueux après séparations des croûtes d’alliage ternaire.

La méthode d’élimination du zinc par l’acide acétique, qu’il nous reste à exposer, est une des plus importantes.

Cet acide organique a, en effet, sur les acides chlorhydrique et sulfurique cet avantage qu’il dissout non seulement l’oxyde de zinc, mais aussi l’oxyde de plomb, de sorte qu’un mélange d’argent, de litharge et de blanc de zinc donne, par l’acide acétique étendu, des acétates de plomb et de zinc, tandis que l’argent reste complètement inattaqué; il ne s’en dissout aucune trace. Les opérations consistent donc, une fois le zingage terminé et les crasses riches séparées, à les oxyder au moyen d’un courant d’air comprimé, à haute température, puis à traiter le mélange, après refroidissement, par l’acide acétique étendu. L’argent restant seul comme résidu à l’état métallique, la coupellation se trouve supprimée.

Cependant, le prix de revient de l’acide acétique étant beaucoup plus élevé que celui des acides chlorhydrique ou sulfurique, on a cherché à perfectionner cette méthode soit en régénérant en partie l’acide acétique, soit en tr^sforraant les acétates de plomb et de zinc en céruse ou en blanc de zinc, produits dont il est facile de trouver l’écoulement.

On commence par chauffer les crasses riches dans de grandes chaudières analogues à celles qui servent pour la cristallisation. On place, au-dessus de celte chaudière B, unchapeau conique A, et, après avoir amené l’alliage fondu à la température convenable, on fait passer un courant d’air comprimé qui arrive en a par un tuyau de fer forgé c. Le gros tube h est destiné à enlever et à recueillir les poussières oxydées les plus fines. On règle l’arrivée de l’air au moyen d’une valve e, de façon à remuer et à faire bouillonner le bain fondu, sans qu’il y ait de projection au dehors de la chaudière.

L’appareil qui fournit l’air comprimé est un compresseur, le plus souvent un compresseur à vapeur dont la partie essentielle est un réservoir en forte tôle qui sert de magasin d’air et de régulateur. La pression de l’air comprimé doit être d’environ 3 atmosphères.

Lorsque le bain métallique a été totalement transformé dans la chaudière en poussières oxydées, on les traite par l’acide acétique étendu. Cet acide doU marquer de 3 à 4 degrés Baumé. L’attaque se fait dans des cuves en bois ordinaire ; un serpentin (ou un barboteur à vapeur) maintient une température de 60 à 80 degrés.

La figure 51, empruntée à l’ouvrage de Roswag, représente l’ensemble des deux cuves superposées, l’une d’attaque et l’autre de décantation.

A est la cuve supérieure d’attaque avec sa bonde desortie E,C, valve ii harboleur de vapeur; B, cuve inférieure de décantation, coupée, faisant voir le

serpentin.

Les litharges et l’oxyde de zinc, mis en présence de l’acide acétique, s’atta- 'l'mnt facilement, et en provoquant, à l’aide d’une rame ou d’un agitateur mécanique, un mouvement constant de la masse à traiter, on obtient rapide-

liquides saturés dans les cuves inférieures, et on renouvelle l’attaque ji complet épuisement.

Le résidu est formé par l’argent métallique inattaqué ; il est vrai qu

L’ARGENT ET SES COMPOSES

184 MCYCLOPÉDIE GUlMiyUE.

part du carbonate de plomb ou céruse plus ou moins mélangé de carbonate de zinc;

3” On peut aussi précipiter le plomb dans la liqueur d’acétate par des lames de zinc; le plomb est isolé en petites lames cristallines qui fournissent pat simple exposition à l’air de la céruse, tandis que l’acétate de zinc peut être traité par l’acide carbonique comprimé qui donne de l’hydrocarbonate de zinc blanc et de l’acide.acétique régénéré.

D’autres moyens existent encore d’utiliser les produits formés dans l’attaque des crasses riches oxydées par l’acide acétique ; l’énumération qui précède suffit pour donner une idée de ce genre d’opérations dont le but est de rendre l’extraction de l’argent plus rémunératrice, en utilisant les résidus du traitement principal.

On trouvera d’ailleurs dans l’ouvrage de M. Roswag, si souvent cité, de nombreux détails sur cette branche de l’industrie métallurgique de l’argent, comme aussi’sur quelques autres méthodes qui ont été proposées pour éliminer le zinc des crasses riches, méthodes moins importantes que les précédentes.

Les procédés que nous venons d’examiner nous ont permis d’enlever le zinc à l’alliage ternaire ; nous nous trouvons donc en présence d’un alliage de plomb et d’argent très riche en argent; nous sommes arrivés au même résultat que précédemment, après les opérations dupattinsonnage, ou encore après la simple incorporation de l’argent (très riche, presque exclusivement natif) avec le plomb. Dans les trois cas, le produit est le même; il conviendrait d’examiner maintenant comment on élimine le plomb de cet alliage double ; c’est par le procédé de la coupellation qu’on termine cette extraction de l’argent.

Cependant, comme la coupellation s’applique indistinctement au produit des trois opérations que nous venons de rappeler (incorporation directe, pattinsonnage et zingage), nous devons réserver son étude pour un chapitre spécial, et, avant de quitter les procédés de zingage, décrire, dans un troisième et dernier paragraphe, quelques-unes des opérations secondaires qui accompagnent nécessairement les manipulations du zingage, et que nous avons dû réserver jusqu’à présent, pour plus de clarté.