ESSAI DE FER

L’essai de fer a pour but de déterminer la quantité de fonte que donnera au hautfourneau le minerai considéré. Le principe de la méthode consiste à réduire l’oxyde par le charbon en présence de fondants, dont la nature varie avec la gangue déjà associée au minerai, et destinés à scorifier les substances avec lesquelles il peut se trouver mélangé ou combiné.

Matériel employé. — L’essai de fer se fait en général dans des creusets brasqués; ils ont sur les autres l’avantage de permettre de détacher la scorie et le culot métallique avec facilité, et celui de résister plus facilement à la tem-

pérature élevée que nécessitent les essais; par contre, le métal qu'on obtient peut contenir une quantité considérable de charbon.

Pour fabriquer un creuset brasqué on fait choix d’un creuset de Hesse,

- Fig. 29.

dans lequel on introduit une pâte faite avec du charbon de bois pulvérisé et de la mélasse 'en proportions telles, qu’on obtienne une matière pâteuse ne collant pas aux doigts; après avoir rempli le creuset de cette pâte, on fait pénétrer dans

Fig. 30.

la masse un outil particulier (un moine) en buis ou en laiton (fig.29) destiné à former une cavité de forme convenable, et on le fait pénétrer dans le charbon, jusqu’à ce qu’il ne reste plus au fond qu’une épaisseur de brasque de 2‘'",o

environ, en lui imprimant un léger mouvement de rotation, de manière à lisser les parois qui doivent avoir environ 1 centimètre d’épaisseur. On prépare d’avance un certain nombre de ces creusets qu’on dessèche à température peu élevée.

Fig. 3û6is.

Pour les chauffer (on effectue toujours plusieurs analyses à la fois), on se sert d’un fourneau à vent. Les figures 30 représentent les coupes longitudinale et transversale et le plan d’un des modèles les plus usités.

Fig. 30 to-.

Ce fourneau, tout en briques réfractaires, communique avec une cheminée d’appel par un conduit S qui permet de régler le tirage, et il porte deux ouvertures : l’une supérieure fermée par un couvercle P en briques réfractaires

maintenues dans une garniture métallique qu’on peut manœuvrer facilement, grâce à une chaîne II H’ passant sur une poulie et munie d’un contrepoids : c’est par là qu’on introduira le combustible. L’autre ouverture ab est placée à la hauteur de la grille, dont les barreaux sont mobiles : elle sert à introduire les creusets, au moyen d’une pince d’une forme spéciale.

Marche de l’essai. — Le minerai ayant été réduit en poudre fine au mortier d’acier, on en prend un poids qui varie de 2 à 5 grammes. On le mélange dans une capsule de porcelaine avec la quantité de flux noir convenable et un fondant approprié, et on introduit le tout dans le creuset bràsqué; on tasse la matière, on finit de remplir avec de la brasque, puis le creuset est muni de son couvercle, luté et placé dans le fourneau vide sur un fromage de2 à 3 centimètres de haut. La porte a b ayant été fermée avec des briques réfractaires, on remplit le fourneau de charbon jusqu’au niveau du tuyau de tirage, et on allume par la partie supérieure, de manière à échauffer lentement le creuset et à éviter une scorification trop considérable de l’oxyde de fer. Il convient même, pour obtenir plus certainement ce résultat, de fermer en partie la clef de tirage de manière à faire durer la période d’allumage une demi-heure environ, puis on ouvre le registre, et on laisse la température s’élever progressivement jusqu’au rouge blanc, en ajoutant du charbon de temps à autre pour maintenir les creusets entièrement plongés dans le combustible incandescent. Au bout d’une heure de chauffe, on cesse d’entretenir le feu et quand le fourneau est froid on en retire les creusets en démasquant l’ouverture a b.

Le creuset froid étant brisé, on en détache facilement un culot métallique et une scorie qu’on recueille séparément. Cette dernière est broyée dans un mortier pour mettre à nu les petits globules de métal qu’elle a pu retenir et qu’on sépare en promenant un aimant dans la poudre obtenue; ces grains métalliques devront être réunis au culot et pesés avec lui.

Choix des fondants. — Avant de passer à l’examen du culot, disons un mot du choix des fondants qui est peut-être la question la plus délicate qu’on ait à résoudre dans un essai de cette nature. Ce choix dépend, nous l’avons dit, de la nature de la gangue.Les nombreux essais de fer effectués jusqu’ici ont permis de fixer de la manière suivante la nature et la quantité du fondant à employer:

1° Pour les minerais dont la gangue est indistincte : une demi-partie d’un mélange à parties égales de verre et de carbonate de chaux pulvérisés.

2“ Pour les minerais à gangue quartzeuse : 0,5 à 0,7 d’un mélange formé de 1 partie d’argile pour 2 de carbonate de chaux, au cas où le minerai n’est pas alumineux. S’il l’était, la même quantité d’un mélange formé de I partie de verre pour 4 parties de carbonate de chaux pulvérisés.

3° Pour les minerais à gangue argileuse : 0,4 à 0,6 d’un mélange de 1 partie de verre pour 2 de carbonate, si le minerai contient peu de silice; dans le cas contraire, 0,23 à 0,4 de carbonate de chaux.

4» Enfin, si la gangue est calcaire : 0,3 a 0,3 d’un mélange de 1 partie de kaolin avec 2 de quartz.

Si donc la composition de la gangue est connue, on n’aura pas d’embarras;

mais il peut arriver que le minerai considéré soit traité pour la première fois et que la nature de sa gangue soit inconnue; dans ce cas, il convient d’en faire un examen préliminaire en opérant soit par voie sèche soit par voie humide.

Par voie sèche, l’opération consiste simplement à effectuer un certain nombre d’essais, comme nous l’avons indiqué, mais avec des fondants différents. La considération du laitier obtenu permettra de reconnaître celui qui aura fourni les meilleurs résultats.

Par voie humide, on fait une analyse approximative de la gangue et l’on en déduit la composition du fondant, en se basant sur ce fait qu’un bon laitier est un bisilicate d’alumine et de chaux dont la composition doit être comprise entre les limites suivantes : 0,45 à 0,60 de silice, 0,20 à 0,35 de chaux, 0,12 à 0,25 des autres bases. La proportion de ces dernières que le laitier doit renfermer varie avec leur nature: l’alumine ne doit pas dépasser 0,15, la magnésie 0,25, etc. Dans le cas d’un minerai manganésifère, dès que la proportion d’oxyde dépasse 0,13, une partie du métal reste dans le culot et conduit à une évaluation exagérée du fer.

Dès lors, voici comme on opère :

1” On calcine au rouge 10 grammes de minerai pulvérisé et on évalue la perte de poids qui représente celui de l’eau et de l’acide carbonique.

2” On traite 10 grammes de minerai par de l’acide acétique, qui dissout les carbonates de chaux et de magnésie. En desséchant et pesant le résidu, on a le poids de ces deux substances.

3° Enfin, .sur une dernière prise d’échantillon de 10 grammes, on verse de l’acide chlorhydrique et on fait bouillir; seuls l’argile et le quartz restent insolubles; il est donc facile d’en évaluer la quantité, et l’on possède alors tous les éléments nécessaires pour déterminer la composition du fondant.

Examen de l’essai. — Un essai bien réussi doit donner une scorie de couleur claire, et un culot résistant dont la cassure varie du gris au blanc. Si les fondants sont trop basiques, la scorie est pierreuse ou terreuse, le culot fragile est saturé de graphite, dont les lames traversent sa masse et couvrent sa surface, par suite il est trop lourd. Avec des fondants trop siliceux on a une scorie verte ou noire et un culot malléable mais trop léger.

Il n’est pas jusqu’à la présence du manganèse, du soufre, du phosphore, du titane, qui ne puisse se reconnaître à l’aspect du culot si l’on a quelque habitude de ce genre d’opération. Avec le manganèse, la cassure est blanche, la scorie violette ou verte ; avec le soufre, la surface du métal présente de petites dépressions caractéristiques, la cassure est teintée ou blanche; avec le phosphore, le culot est lisse et fragile; enfin, avec le titane sa surface présente des reflets cuivrés.

On le voit, une grande habitude est indispensable pour effectuer convenablement un essai de fer, et c’est là un inconvénient inhérent à la plupart des déterminations par voie sèche mais en même temps, un essai effectué dans de bonnes conditions permet d’obtenir rapidement des renseignements suffisamment précis pour la pratique industrielle, sur la valeur d’un minerai et la nature des impuretés qu’il peut contenir. Néanmoins l’essai par voie sèche est devenu insuf-

lisant aujourd’hui en i-aison de la complexité des minerais qu’on traite directement au haut fourneau et dans lesquels on doit déterminer rigoureusement la proportion d’éléments tels que le phosphore, dont la présence ne fait plus rejeter les minerais qui en contiennent.