Réactions chimiques dans la méthode du patio

Les minerais, qui sont principalement des colorados au Mexique, despocos au Pérou, arrivent des mines en morceaux de petites dimensions, provenant du cassage au marteau et du triage à la main. Ce commencement de préparation mécanique sépare une partie des matières stériles et fait perdre une quantité variable d’argent. Quand les usines sont très éloignées des mines, il est nécessaire d’enrichir davantage les minerais, qui doivent supporter les frais très élevés d’un long transport à dos de mulet. L’enrichissement, par une véritable préparation mécanique, n’est exécuté que sur un très petit nombre d’exploitations; il est ordinairement fait à l’usine, quand sa nécessité est reconnue; les pertes en argent qui en résultent sont toujours extrêmement fortes : le lavage des matières fines argentifères donne toujours au point de vue économique des résultats peu satisfaisants. (Rivot.)

Le minerai n’est donc pas très fin en général et par suite les réactions de contact sont forcément lentes.

Quelles sont ces réactions dans le travail du patio ?

556. Les théories émises sur l’amalgamation au patio sont nombreuses.

a) Suivant les uns, les éléments du magistral : chlorure de sodium et sulfate de cuivre (CINa et SO 3 , CuO) forment du bichlorure de cuivre (CuCl) et du sulfate de soude, d’après la formule :

CuÔ,S0 3 H- CINa = CuCl 4- NaO,SO\

Ce point, c’est-à-dire la formation du bichlorure de cuivre et sa présence dans le magistral, est généralement admis : c'est ce que nous appelons la réaction de la

Les divergences ne se présentent que pour les réactions suivantes. Le bichlorure de cuivre (CuCl) transforme le sulfure d’argent (SAg) en chlorure d’argent (ClAg) : c’est ce que nous appelons la réaction de la seconde série.

Le chlorure d’argent (ClAg), en présence d’un excès de mercure (Hg), donne lieu à du bichlorure de mercure (ClHg) et à de l’argent métallique (Ag), qui se dissout dans le vif-argent : c’est la réaction définitive et de la troisième série.

Le chlorure de mercure se trouve ainsi éliminé à l’état de rebut, dans les résidus ou boues d’amalgamation ; il est perdu, à cause des trop grands frais qu’exigerait sa revivification. La réaction se représente ainsi :

ClAg -I- nHg = ClHg H- AgHgn.

b) Suivant d’autres auteurs, le sulfure d’argent (SAg) est directement déeom- -posé par le mercure (Hg), en vertu d’une réaction galvanique qui s’établit entre le minerai, le mercure et la dissolution.

c) D’après une troisième opinion, il y a réaction du mercure (Hg) sur le bichlorure de cuivre (CICu) : il se produit du protochlorure de cuivre (Cu 2 Cl) et du chlorure de mercure. Ces derniers se transforment à l’air en oxychlorures, qui

alors transforment le sulfure d’argent (SAg) en argent (Ag), dissous par le mercure excédant.

d) Une quatrième opinion admet la même réaction initiale du mercure Hg sur le bichlorure de cuivre (CuCl) et sa transformation en protochlorure, qui se dissout dans le sel marin, et qui isole alors l’argent de ses composés sulfurés, en formant du bichlorure de cuivre et du sulfure de cuivre, d’après les formules :

«). Cu s Cl -f- AgS ! = CuS+ CuCl +Ag.

p) Cu 2 Cl (prolochlorure de cuivre) -f-ÀgS (sulfure d'argent) =

= CuS (sulfure de cuivre) -|- CuCl (bichlorure de cuivre) -f- Ag (argent).

C'est la réaction que MM. Debelte et Lodin indiquent comme probable dans leur remarquable et fort lumineux article sur la Métallurgie de l’Argent, dans le Dictionnaire de Würtz.

e) Enfin une cinquième opinion est celle de M. Laur, qui se rencontre avec celle deM. Grülzuer, l’ingénieur de Muldahütte (Freiberg). Il représente par les formules suivantes les résultats de l’amalgamation au palio:

I r0 série : a) SCINa (chlorure de sodium) -f-4(Cu0,S0 3 )(vilriol bleu) =

= 4CuCl* (bichlorure de cuivre) -f-4(Na ! 0,S0 3 ) (sulfate de soude), p) 4CuCl 2 (bichlorure de cuivre) -+- 4IIg (mercure) =

= 4 CuCl (protochlorure de cuivre) -I-4IIgCl (chlorure de mercure).

2 e et 5 e série : y) 4CuCl (protochlorure de cuivre) -f-Ag 2 S (sulfure d’argent) = =Cu 2 S (sulfure de cuivre) -f 2CuCl 5 (bichlorure de cuivre) -f-2Àg (argent métallique).

6) 2HgCl (chlorure de mercure) 4- Cu 2 S (sulfure de cuivre) =

= CuCl 2 (chlorure de cuivre) 4- CuS (protosulfure de cuivre) —|—2Hg (mercure).

557. Au lecteur à choisir. Nous croyons devoir placer ici maintenant les réflexions de M. Rivot. sur les réactions dont il s’agit ; dans une analyse fort nette des phases diverses de l’opération , il serre, de très près, tous les phénomènes qui se présentent dans la pratique du patio.

Avant la pi-emière incorporation du mercure, les matières, étalées sur les dalles du patio, contiennent l’argent à l'état natif ou combiné avec le chlore et des gangues terreuses et du peroxyde de fer ; elles sont uniformément imprégnées d’une dissolution saline, renfermant des chlorures et des sulfates de soude, de fer et de cuivre. La dissolution est toujours un peu acide; mais elle l’est plus ou moins, suivant la nature du magistral employé. L:s sulfates produits par le grillage des pyrites de cuivre sont à peine acides; le sulfate de cuivre provenant des ateliers de départ l’est bien davantage. Les actions chimiques sont à peu près les mêmes dans les deux cas, mais elles sont plus énergiques et plus rapides, quand la liqueur est plus acide ; pour celte raison, on préfère le sulfate de cuivre des ateliers de départ pour les minerais difficiles à amalgamer ; pour les colorados ou pacos, on emploie comme magistral, dans presque toutes les usines, les pyrites grillées.

La consistance des matières dans la tourte est assez grande pour qu’il ne puisse pas y avoir de mouvements relatifs entre les parties solides et liquides, à l'exception de ceux produits par la capillarité. L’action dissolvante, exercée par les

sels contenus dans la liqueur sur le chlorure d’argent des minerais, est nécessairement très lente. La dissolution du chlorure d’argent est à peine commencée au moment où on introduit le mercure; elle continue lentement jusqu’à la fin de l’opération, grâce aux repasos multipliés, qui mettent successivement les grains du chlorure d’argent en contact avec de nouvelles parties de la liqueur saline. L’amalgamation américaine est faite par conséquent dans des conditions entièrement différentes de celles qui se présentent dans les tonnes tournantes ; dans ces dernières, le chlorure d’argent est dissous en totalité quand on fait agir le fer et le mercure; dans les tourtes américaines on n’emploie pas le fer, la dissolution du chlorure d’argent se fait progressivement, en même temps que l’action du mercure, également très lente, produit les réductifs capables de précipiter l’argent.

Nous avoûs vu que la rapidité avec laquelle le chlorure d’argent peut se dissoudre dépend de bien des conditions différentes. Les principales sont : le degré de finesse atteint par la porphyrisation ; Y altération plus ou moins grande du chlorure d’argent par la lumière; Y acidité et la proportion du magistral employé ; la température à laquelle est faite l’opération.

L’influence de la finesse des grains est facile à comprendre : plus les grains sont petits, plus le contact du chlorure d’argent avec la liqueur est intime, et plus rapide par conséquent est sa dissolution ; la porphyrisation des minerais devrait varier, pour un même minerai, avec les circonstances diverses qui peuvent accélérer ou retarder les réactions chimiques ; mais nous avons dit plus haut pourquoi on la limite prudemment.

Le chlorure d’argent que contiennent les minerais est toujours plus ou moins altéré par la lumière; il a perdu en grande partie sa solubilité dans le chlorure de sodium. La première action du magistral un peu acide est de transformer le chlorure altéré en sels solubles dans la liqueur saline ; l’action est très lente, quand on emploie comme magistral les pyrites grillées ; elle est un peu plus rapide avee le sulfate de cuivre acide 'des ateliers de départ : dans les deux cas, elle est d’autant plus facile et plus rapide qu’on met dans la tourte une proportion plus forte de réactifs.

La transformation du chlorure d'argent insoluble en sels solubles est pour ainsi dire le régulateur de l’amalgamation. Cette transformation précède la dissolution des composés de l’argent, nécessaire pour les réactions qui déterminent la précipitation de l’argent et la formation de l’amalgame.

Nous avons dit qu’on peut faire varier sa rapidité, du moins entre certaines limites, en employant plus ou moins de magistral, dès le commencement de l’operation, et en ajoutant, dans le courant du travail, une certaine quantité de ce réactif, ou finalement en en saturant une partie par de la chaux.

Nous avons ajouté que la température exerce une très grande influence sur la première de ces actions du magistral ; la transformation du chlorure altéré en sel» .solubles se fait bien plus rapidement par les temps très chauds; elle est très lente, quand la température s’abaisse jusque vers 0 degré : d’où la dépense plus grande de magistral en hiver qu’en été, et dans les localités élevées plus que dans les usines situées dans la plaine. Divers ingénieurs ont donné pour raison de ce fait la faible solubilité du chlorure d’argent dans le chlorure de sodium à la tempe rature de 0°. Lexplication ne nous paraît pas tout à fait exacte; même à 0,

chlorure d’argeut est encore relativement très soluble (voir art. 77). Il est toutefois vrai que la dissolution se fait d'autant plus difficilement que la température est plus basse, et cette transformation précède nécessairement la dissolution.

558. Passons maintenant aux réactions auxquelles donne lieu le mercure. On met, dès le premier incorpora, un excès assez grand de ce métal, puisqu’on emploie 4 parties de mercure pour 1 partie d’argent contenu dans les minerais. Le mercure est divisé en globules très fins et réparti régulièrement dans toute la masse des matières par un repaso prolongé. Son action sur l’argent natif est immédiate ; les deux métaux se combinent et forment un amalgame solide ; l’action est seulement partielle après le premier repaso, mais elle devient complète bien avant la fin de l’opération, à la suite des repasos nombreux qui sont nécessaires au succès des réactions complexes, dont le résultat est l’amalgamation de l’argent contenu dans les minerais à l’état de chlorure.

Après l’incorporation du mercure, les globules très petits de ce métal, isolés les uns des autres, sont disséminés à peu près uniformément et restent en repos dans lés matières ; chacun d’eux peut agir sur Je liquide qui l’entoure, mais il ne peut y avoir d’action appréciable du mercure sur le chlorure d’argent non dissous ; tous les deux, le métal et le chlorure, sont dans la tourte en minime proportion, et par conséquent il n’y a pas entre eux contact intime. L’action du mercure sur les sels en dissolution s’exerce au contact seulement ; mais, en raison de la capillarité, les sels qui sont dans le liquide, à une petite distance de chaque globule métallique, peuvent, au bout d’un certain temps, venir en contact avec lui ; de même aussi les sels solubles produits par l’action du mercure peuvent se transporter à une petite distance. Les matières traitées ont une consistance trop grande pour que les mouvements produits par la capillarité soient un peu étendus. Tant qu’on laisse la tourte en repos, les actions chimiques dues à la présence du mercure ne peuvent s’exercer qu’autour de chaque globule et à une faible distance.

Ces actions sont les suivantes :

. Les sels d’oxyde de cuivre et de peroxyde de fer sont ramenés lentement au minimum, à l’état de sels d’oxydule de cuivre et de protoxyde de fer; il se forme une quantité correspondante de protochlor.ure de mercure, qui entre, au moins en partie, en dissolution. Cette première action est lente ou un peu rapide, suivant la proportion du magistral employé ; elle est également influencée par la température extérieure, et dans le même sens que la transformation du chlorure d’argent altéré en sels solubles. Il n’y a pas lieu de considérer l’action directe du mercure sur la partie déjà dissoute du chlorure d’argent ; cette dernière est en quantité extrêmement faible, et se trouve préservée d’un contact intime avec le métal par la présence dans la dissolution des sels divers, dont la quantité est bien plus grande.

Les sels de cuivre et de fer au minimum sont les seuls agents de décomposition des sels d’argent dissous ; ces réductifs ne peuvent avoir qu’une action faible sur le chlorure d’argent solide, précisément parce qu’ils sont produits lentement et en petite quantité. Leur contact avec les matières solides est rendu peu intime par la présence des sels divers que la dissolution contient en proportion beaucoup plus grande. La décomposition du chlorure d’argent dissous par les sels au mini-

mum, quand l'excès de ces réductifs est devenu tissez grand, donne de l’argent métallique très divisé, qui s’amalgame soit immédiatement, soit plus tard, au contact du mercure, ainsi que des sels de fer et de cuivre au maximum, dont la reproduction tend à ramener la dissolution à sa composition primitive.

Daus ces réactions, il y a nécessairement formation de protochlorure de mercure, c’est-k-dire une perte de ce métal; elle est proportionnelle à la quantité d’argent précipitée, même dans le cas où les sels réductifs de 1er et de cuivre sont produits par le mercure en quantité strictement suffisante pour la décomposition des sels d'argent en dissolution; mais, dans ce cas, la précipitation de l’argent serait extrêmement lente : un petit excès de réduotif est indispentable, et par conséquent il doit se former un peu plus de prolochlorure de mercure qu’il n’y a proportionnellement d’argent amené à l'état, métallique. Comme le mercure eoûte très cher, il est essentiel de limiter autant que possible la perle de ce réactif, c'est-à-dire qu’il faut arriver à faire marcher parallèlement les deux ordres de réactions exposées, et dont la rapidité varie avec tant de circonstances : celles qui produisent la dissolution de l’argent et celles qui déterminent la formation des réductifs et la précipitation de l’argent.

Les seuls moyens dont on dispose pour régler les réactions sont au nombre de trois : la proportion et le degré d’acidité du magistral ; la finesse des grains des minerais ; la quantité de mercure.

On conçoit, d’après cela, que les essayeurs auxquels est confiée la conduite de l’amalgamation doivent avoir une longue expérience des minerais qu’ils sont chargés de traiter, pour pouvoir déterminer avec quelque certitude le degré de porphyrisation et les pioportions les plus convenables des réactifs. C’est afin de pouvoir distinguer plus facilement si le magistral est en quantité trop forte ou trop faible, et de remédier aux dérangements, quand ils se produisent, qu’ils cherchent en général à conduire l’opération avec une certaine lenteur.

En effet, la régularité ne peut être obtenue entre des réactions aussi complexes que si elles ne marchent pas trop rapidement.

Supposons que la proportion du magistral soit telle que la précipitation de l’argent se fasse à mesure que les sels d’argent se .dissolvent, et que les sels réductifs ne se forment pas en trop grand excès.

Les réactions chimiques continuent à se produire pendant plusieurs jours après l’incorporation du mercure; le chlorure d’argent, qui se trouve à proximité de chaque globule métallique, est peu à peu transformé, dissous et décomposé; 1 argent précipité se combine au moins en partie avec le mercure. On pourrait même obtenir la précipitation complète de l’argent des minerais, sans être obligé de remanier les matières, si l’on pouvait produire, par le premier repaso, la dissémination parfaitement uniforme des globules très petits du mercure dans toute la masse des matières en élaboration; mais cela n’est pas possible. Il y a toujours une certaine quantité de minerais sur laquelle le mercure no peut pas agir; pour cette partie, il y a seulement dissolution de chlorure d’argent, sous les influences du magistral et du chlorure de sodium.

Dès que 1 essayeur s’aperçoit que les réactions dues au mercure se ralentissent, c’est-à-dire que la proportion d’amalgame indiquée par les essais journaliers n augmente pas avec la même régularité que dans les premiers jours, il fait mettre les

mules dans la tourte; par un repaso de plusieurs heures, toutes les matières solides et liquides sont changées de' place ; les globules de mercure viennent en contact avec de nouvelles parties de la dissolution et des minerais. Dans la dissolution se trouve alors un petit excès de chlorure d’argent, provenant de l’action du magistral et du sel sur les parties des minerais qui, avant ce repaso, étaient placées à trop grande distance des globules du mercure. L’action du mercure sur les sels de fer et de cuivre produit en peu de temps un certain excès de réductifs. La précipitation de l’argent doit donc prendre, après le repaso, une activité notablement plus grande, à laquelle succède bientôt la marche normale de l’opération, les diverses réactions chimiques reprenant à peu près la même activité qu’après l’incorporation du mercure.

Dans l’hypothèse faite, les réactifs employés et le degré de porphyrisation ont été convenablement déterminés relativement à la riehesse des minerais et à la température; la dissolution du chlorure d’argent, la production des réductifs, la précipitation de l’argent, marchent à peu près avec la même rapidité; l’opération peut être continuée presque jusqu’à l’entière décomposition du chlorure d’argent. De temps en temps, quand les réactions se ralentissent, l’essayeur fait marcher les mules pendant plusieurs heures; vers la fin il incorpore, en une ou deux fois, une nouvelle quantité de mercure, quand les essais lui indiquent que ce métal est à peu près en totalité passé à l’état d’amalgame : l’addition de mercure a en outre pour effet d’activer la production des sels réductifs, qui se forment trop lentement, quand la tourte ne contient plus un excès suffisant de ce métal encore libre.

A la fin de l’opération, c’est-à-dire quand la précipitation de l’argent est complète, le mercure continue son action sur les sels de fer et de cuivre, jusqu'au moment où les matières do la tourte sont portées aux cuves de lavage; il faut chercher à limiter autant que possible cette consommation inutile de mercure, en procédant au lavage, dès que l'essayeur reconnaît que le minerai n'abandonne plus d’argent. Dans le même but, on doit avoir soin de n’ajouter le métal que par petites fractions, pendant les derniers jours, de manière à donner aux réactions l’activité strictement nécessaire. Au point de vue économique, il est essentiel que la tourte renferme une quantité à peine appréciable de mercure libre, au moment où la précipitation de l’argent sera terminée. (Rivot.)

â. Procédés de la Tina et des Tonneaux.

5S9. Examinons maintenant l’amalgamation à froid dans la tina ou tinette norwégienne, et dans les tonneaux, qui sont de véritables tinas roulantes.

A. Tinette norwégienne (procédé Cooper). Les matières sont : a) de l’argent natif, de l’amalgame d’argent (arquérite) ; b) du chlorure, du chlorobromure d’argent en grandes quantités ;c) du sulfure et, dans quelques usines, de l’iodure et de l’argent allié au bismuth ; point de sulfures, antimoniures et arséniures étrangers. La chloruration est supprimée, tant celle à froid que celle à -chaud.

Le simple contact avec l’eau et le mercure, par la rotation des agitateurs, produit

l'amalgamation; elle est de 4 à 6 heures par charge de minerai a), de 20 à 24 heures pour les minerais b) et c). La prolongation de la durée provient essentiellement de la légèreté des écailles de chlorure d’argent, qui flottant à la surface du hain, refusent l’amalgamation, parce qu’elles ne rencontrent point le mercure métallique, qui est au fond de la tinette.