Procédé «les Pans

576. Il nous reste à examiner les réactions dans l’amalgatnation à chaud par les Pans ou chaudières en fer.

Le procédé Washoë, sans grillage ni chloruration préalable, est un mélange du procédé du Cazo et du procédé européen : il est en usage à Comstock, à Owyhee (ldaho) et à Ontario Mill (Utah), sur une assez vaste échelle.

La réaction sur le minerai broyé, introduit dans un Pan, s’obtient par l'application de la chaleur (double fond ou barboteur) et d’une dissolution de' sel marin et de sulfate de cuivre.

La perte en argent s’élève à 25 % environ de l’argent contenu. On a constaté qu’en faisant le grillage et la chloruration sèche, cette perte diminue considérablement, pour les minerais compliqués de la classe y, qui se sont présentés très abondants avec l’approfondissement des mines : de là est née l’introduction toute récente dans le traitement du grillage chlorurant. A Owyhee, où le minerai est aurifère, on a ajouté de la potasse à la dissolution salino-cuivreuse ; à Ontario Mill, les minerais sont devenus très sulfureux et le grillage et la chloruration sèche ont dû également s'installer.

La théorie du travail de Washoë, sans grillage préalable, peut se résumer ainsi : sous l’action de la vapeur et du mercure, le sulfure d’argent est décomposé par le fer de l’appareil et le mercure : une partie de ce dernier métal se sulfure et se perd dans les résidus. Plus les minerais se rapprochent de la classe y (sulfures, antimoniures, arséniures, blendes, pyrites, galènes, etc.), plus la perte est grande: ce sont d ailleurs les difficultés déjà signalées pour la méthode du Gazo, dont le Pan n’est, on le voit, qu’une variante.

577. On a essayé par maints réactifs d’éviter le grillage et la chloruration : on voulait se garer de tomber dans les brevets du procédé Reese River.

(a) Le sulfate de fer et de cuivre; (b) l’alun; (c)'l’acide sulfurique; (d) le cyanure de potassium (brevet Robertson) ; (e) le cyanure de potassium et le sulfure de cuivre ensemble ; (f) le sel ammoniac ; (g) le sel marin ; (h) les oxydules de fer basiques, etc., ont été tour à tour essayés. On en est revenu aujourd’hui, presque partout, à la liqueur salino-cuivreuse et au grillage préalable.

Cette liqueur, pour la chloruration humide dans le procédé de Washoë, se fait dans le Pan même, à l’aide d’une addition de sel (1 à 5^,6) et de vitriol bleu (0 k s,30 à 0 k ,40) pour 1 à 2 tonnes de boues minérales broyées et contenant de l’argent souvent aurifère (à Comstock surtout : le tiers, souvent la moitié du poids du lingot d’argent consiste en or) ; de plus on chauffe, à l’aide de la vapeur, à environ 94°.

La chloruration sèche, précédant le chloruration humide, a donné lieu à des améliorations dans les rendements. A Manhattan Mill (Austin District), centre de Reese River, la chloruration sèche, ainsi que nous l’avons dit, est de rigueur; les minerais sont tous de la classe y. Il en est de même à Metacom Mill, près Saint- Austin, et à Pélican Mine ; mais, tandis qu a Manhattan Mill, on a abandonné les tonneaux et on traite au Pan, dans ces deux dernières localités, on traite aux tonneaux : c’est alors, nous le répétons, la méthode européenne transplantée en Amérique.

578. Le grillage, seul, sans sel, est pratiqué également pour le traitement de certains minerais peu compliqués de la catégorie y. Nous croyons devoir insister Sur cette opération qui, appliquée à l’amalgamation à chaud, est très pratique et donne de très bons résultats. Elle consiste ou en un simple grillage ordinaire, ou mieux en un grillage par la vapeur (Rivot), qui élimine alors, outre le soufre, l'arsenic et l’antimoine.

Ce simple grillage, appliqué aux minerais de la catégorie fi, plus ou moins mélangés de minerais y (antimonieux, arsénieux, sulfureux, etc.), produit facilement la transformation de l’argent, en outre de celui qui peut rester à l’état de sulfure indécomposé en sulfate d’argent, ou plus généralement en argent métallique, c’està-dire susceptible d’être facilement amalgamé : nous avons indiqué plus haut l’inconvénient de pousser trop loin le grillage pour certains minerais.

La théorie de l’opération est connue. Nous renvoyons au besoin le lecteur au \ 111, p. 105 et suivantes des Principes généraux, et )p. 6, Agents oxydants ; page 66, 80, g IV. Procédés oxydants; page 85, Cémentation oxydante, deM. Grüner. Nous l’engageons également à repasser ce qui a été dit par nous sur la Théorie du grillage, dans le Complément de la Métallurgie du Cuivre, pages 198 et suivantes. Articles n 08 36, 37, 58.

Nous en extrayons, en les complétant au point de vue de l’argent, les paragraphes suivants, qui peuvent être utiles aux ingénieurs et extracteurs de minerais compliqués d argent. S'ils s’occupent de perfectionnements à introduire dans les méthodes d’amalgamation, ils trouveront dans ce qui suit la clef de maintes réactions très intéressantes, qu’il est bon de connaître ; nous les empruntons à M. Rivot, qui a cherché à produire, économiquement, dans l’appareil de grillage à vapeur décrit au Glossaire (413), l’expulsion la plus complète possible du soufre, de l’antimoine et de l’arsenic, sans perte d'argent par volatilisation.

579. Les expériences du grillage par la vapeur d'eau ont été initiées d’abord par

M. Régnault ; l’action de la vapeur d’eau sur les sulfures est une réaction connue fort simple :

HO (en vapeur) -+- SM = HS 4- MO.

La vapeur est décomposée au rouge sombre; l'oxygène oxyde le métal : l’hydrogène se porte sur le soufre ; les sulfures des métaux donnent donc lieu à la formation d’un sulfure d’hydrogène gazeux et à leur oxydation. La vapeur d’eau, dans les grillages de minerais plus ou moins humides et chargés d’eau, exerce donc par suite un effet oxydant.

M. Cumenge a ensuite appliqué la réaction de la vapeur d’eau aux minerais sulfurés, contenant surtout de l’arsenic et de l’antimoine (cuivre gris), en utilisant la volatilité de ces deux derniers métaux à l’état d'hydrogène arsénié et antimonié, ou d’oxydes volatils : le résultat n’était bien atteint que lorsqu'on ajoutait des pyrites au cuivre gris, c’est-à-dire qu’on augmentait la dose de soufre. Pratiquement cependant la dépense de vapeur était assez grande : l’inventeur a abandonné son procédé, trop vivement à notre avis, puisque en Allemagne on s’est aussitôt empressé de l’utiliser.

L’idée a été reprise finalement par M. Rivot, afin de l’appliquer au traitement des minerais sulfurés 7 d’Amérique, contenant une certaine teneur en or et argent.

C’est à cet ordre d’idées qu’est due aussi, sans nul doute, l’application faite plus tard par M. Cordurié, de la vapeur d’eau surchauffée au raffinage des plombs bruts et des plombs zingueux de la désargentation, c’est-à-dire à l’oxydation des impuretés du plomb ; antimoine, fer, arsenic, zinc, etc. (Voir Désargentation des plombs).

580. Voici comment s’exprime M. Rivot, au sujet de l’action de la vapeur d’eau sur les minerais sulfurés (Principes généraux du traitement des minerais métalliques. Nouvelle édition, t. III. Mémoires divers, p. 773) :

« En 1854, au moment où j’ai commencé mes expériences sur l’emploi de la vapeur d’eau, j’ai eu comme point de départ les résultats obtenus par M. Cumenge.

« La vapeur d’eau, agissant au rouge sombre sur les sulfures simples, sur les arséniosulfures, sur les antimoniosulfures, etc., mélangés intimement avec une proportion convenable de pyrite de fer, expulse le soufre à l’état d’hydrogène sulfuré, l'antimoine et l’arsenic à l’état d’oxyde d'antimoine et d’acide arsénieux, fait passer à l’état d’oxydes fixes les métaux fer, cuivre, zinc, etc., et enfin, amène l’argent à l’état métallique. Les minerais, mélangés de pyrites, traités par la vapeur d’eau au rouge sombre, peuvent alors être soumis »— à l'attaque des acides, etc.,

« à l’amalgamation directe qui en extrait l'argent : les résidus renferment le cuivre à letat d’oxyde et ne contiennent qu’une très faible proportion d’arsenic et d’antimoine. »

Entre autres études fort remarquables, nous citerons ici les observations faites sur les sulfures simples et complexes, parce qu’elles éclairent d’une façon fort nette la question du grillage des minerais d’argent, surtout ceux de la catégorie 7.

A. Sulfures simples naturels et artificiels.

581. « J’ai opéré sur 150 grammes de chacun des minerais suivants: pyrite de fer, blende, galène, sulfure d’antimoine, sulfure d’argent, etc. ; j’ai cherché à conduire toutes les opérations dans les mêmes conditions pour le degré de finesse des minerais, pour la température et la rapidité du dégagement de la vapeur d’eau ; enfin j’ai continué à faire agir la vapeur jusqu’à cessation complète de l’hydrogène sulfuré. En tenant compte du temps nécessaire pour arriver à ce résultat, c’est-àdire à l’oxydation complète des métaux et à l’expulsion totale du soufre, j’ai obtenu des termes de comparaison pour la résistance que les divers sulfures opposent à l’action de la vapeur, à la température du rouge sombre.

« Les sulfures artificiels, tels qu’on les obtient dans les analyses, sont décomposés par la vapeur d’eau, au-dessous du rouge sombre, avec bien plus de facilité que les sulfures naturels. J’ai expérimenté principalement sur les sulfures de zinc, d’arsenic, d’antimoine, de plomb et d’étain. J’ai fait également quelques expériences sur le chlorure d’argent récemment précipité.

« Relativement à la facilité plus ou moins grande de l’action de la vapeur d’eau, mes expériences m’ont fourni les résultats suivants.

582. « Pyrites. — Les pyrites, lorsqu’elles sont convenablement pulvérisées, sont attaquées par la vapeur d’eau à une très basse température, vers 200°. Entre cette température et le rouge sombre, on ne remarque pas de différence notable dans la facilité d’action de la vapeur. L’action est d’abord très rapide et le dégagement de l’hydrogène sulfuré est en rapport direct avec la rapidité avec laquelle la vapeur d’eau passe. Le ralentissement devient appréciable dans l’action de la vapeur, quand il ne reste plus que 8 à 10 pour 100 de sulfure de fer non décomposé; il faut ensuite un temps considérable pour arriver à l’oxydation complète, c’est-à-dire au point où la vapeur d’eau n’exerce plus aucune action sur du papier imprégné d’acétate de plomb. Pour 1 partie de pyrites, il faut 535 parties d’eau réduite en vapeur.

583. « Blende. — La blende se comporte d’une manière un peu différente ; 1 action de la vapeur commence bien eneore vers 200° et continue sans variation notable, lorsqu’on élève la température jusqu’au rouge sombre. Le dégagement d’hydrogène sulfuré ne prend pas la même rapidité que lorsqu’on opère sur la pyrite ; il se ralentit beaucoup, après vingt-cinq heures d’action, mais il se continue presque indéfiniment. On n’arrive pas à l’oxydation absolue de la blende, même après cinquante heures d’action de la vapeur d’eau. On n’obtient l’oxydation bien complète quen mélangeant la blende avec 10 pour 100, au moins, de pyrite de fer, et, dans ce cas, il faut maintenir le courant de vapeur pendant trente-six ou quarante heures, et vaporiser environ 60 litres d’eau. On doit par conséquent faire agir, pour 1 partie de blende mélangée avec 100 pour 100 de pyrite, 400 parties d’eau réduite en vapeur.

584. « Sulfure de zinc. — Ce sulfure, produit par voie humide, séché autant que possible à l’abri du contact de l’air, est attaqué rapidement par la vapeur d’eau.

L’action commence vers 200° ; elle est terminée en 4 heures, quand on opère sur 100 grammes de sulfure sec. 11 n’y a pas notablement d'oxyde de zinc entraîné par le courant de vapeur d’eau ; la matière fixe qui reste est de l’oxyde de zinc presque rigoureusement pur. La faible proportion de soufre, que l’analyse fait découvrir, paraît provenir de l’altération que le sulfure précipité éprouve inévitablement au contact de l'air.

585. « Galène. — La galène se comporte à peu près comme la blende ; cependant il faut faire plus d’attention à ne pas dépasser le rouge sombre, et l’on arrive à l’oxydation complète avec une proportion un peu moindre de pyrites. Le temps nécessaire au grillage complet est du reste à peu près le même ; la consommation d’eau réduite en vapeur est d’environ 380 parties pour 1 partie de galène.

586. « Sulfure de plomb. — Le sulfure de plomb, obtenu par voie humide, séché au contact de l’air, n’éprouve pas la même altération que le sulfure de zinc. Il est attaqué rapidement et complètement par la vapeur d’eau, à la température d’environ 250°. On trouve la totalité du plomb à l’état d’oxyde parfaitement pur.

587. « Sulfure d’antimoine. — Pour le sulfure d’antimoine, l’action de la vapeur commence vers 200° et se continue avec assez de rapidité, pourvu qu’on ne chauffe pas au-dessus du rouge sombre. Il se dégage de l’hydrogène sulfuré et de l’oxyde d’antimoine, lequel se transforme en partie en sulfure, par l'aelion de l’hydrogène sulfuré, au contact de la vapeur d’eau : on n'arrive pas à volatiliser la totalité de l’antimoine, même en prolongeant beaucoup l’opération. Le sulfure, mêlé à 50 pour 100 de pyrite de fer, peut au contraire se griller complètement. Il faut 100 parties d’eau, pour 1 partie de mélange, correspondant à moitié de minerai d'antimoine.

588. « Sulfures d’arsenic et d’antimoine artificiels. — Ils sont en général toujours mélangés d’une certaine proportion de soufre libre. Quand on traite ces mélanges par la vapeur d’eau, entre 200° et le rouge sombre, le soufre en excès est rapidement volatilisé, les sulfures sont décomposés avec dégagement d’hydrogène sulfuré et formation d’acide arsénieux et d’oxyde d’antimoine. Ces deux composés sont entraînés ou soulevés par la vapeur d’eau : ils éprouvent, au contact de l’hydrogène sulfuré, une transformation partielle en sulfure.

589. « Sulfure d’étain. — 11 est rapidement décomposé par la vapeur d’eau à 250°. Le soufre est entièrement expulsé à l’état d’hydrogène sulfuré et l’étain passe à l’état d’oxyde.

590. « Sulfure d’argent. — Le minerai riche des mines de Real del Monte (Mexique), contenant une faible proportion de blende et de pyrites de fer avec gangue quarzeuse, qui a été soumis à l’épreuve de la vapeur, rendait 24 pour 100 d’argent à l’essai. L’action est très lente même à 300°. Une addition de moitié de poids en pyrite de fer a accéléré quelque peu l'action.

591. « Chlorure d’argent. — J’ai fait plusieurs expériences sur le chlorure

d’argent naturel de richesses différentes. J’indiquerai seulement les résultats que j’ai obtenus pour un échantillon de chlorure à la teneur de 45 pour 100 d’argent, provenant de l’ancienne mine de Guadalcanal (Espagne).

J’ai opéré dans deux conditions différentes, d’abord sur le minerai seul, ensuite sur le minerai mélangé avec son poids de pyrite. Sur le chlorure d’argent seul, la vapeur d’eau agit lentement et très incomplètement : il y a perte très notable d’argent, par volatilisation partielle du chlorure.

La vapeur d’eau agit au contraire très nettement et même assez rapidement, vers 300°, sur le chlorure intimement mélangé avec la pyrite de fer. Tout l’argent reste à l’état métallique dans la nacelle, avec l’oxyde de fer, provenant de l’action de la vapeur sur le fer de la pyrite. Tout le chlore du minerai d’argent est expulsé à l’état d’acide chlorhydrique ; le soufre est volatilisé à l’état d’hydrogène sulfuré et ce dernier gaz se dégage, longtemps après qu’on a cessé de constater la présence de l’acide chlorhydrique dans la vapeur, à la sortie du tube où se pratique l’opération.

Le grillage est certainement bien complet, quand on fait agir la vapeur jusqu’à cessation du dégagement de l’hydrogène sulfuré. Il faut au moins 30 heures pour arriver à ce résultat, en opérant sur 75 grammes de chlorure mélangé avec 75 grammes de pyrites. La consommation d’eau vaporisée est de 400 parties d’eau pour 1 partie de chlorure d’argent.

592. « Minerais très quartzeux. — En répétant ces expériences sur les minerais contenant des proportions variables de gangue quartzeuse, j’ai observé des irrégularités assez fortes dans le rendement en argent à l'amalgamation, et j’ai dû rechercher quelle influence le quartz pouvait avoir sur l’état chimique de l'argent, après l’action de la vapeur d’eau. J’ai opéré sur la blende et sur le sulfure d’argent. En traitant la blende, je n’ai pas pu obtenir de résultat bien net, à cause de la faible teneur en argent. Je ne citerai que mes expériences sur le sulfure d’argent provenant des mines de la compagnie de Real del Monte. Le minerai contient 80 pour 100 de gangue quartzeuse et 15 pour 100 de sulfure d’argent et de pyrites; l'action de la vapeur est assez rapide. L’hydrogène sulfuré cesse de se dégager en quantité appréciable, après 30 heures ; la matière grillée renferme tout l’argent à l’état métallique, lorsqu’on a eu l’attention de ne pas chauffer jusqu’au rouge sombre. Si, au contraire, on chauffe au rouge sombre, et principalement, si l’on élève davantage la température, on ne parvient jamais à retirer la totalité de l’argent par amalgamation. En analysant la matière grillée, on trouve qu’elle renferme une partie de l’argent à l’état de silicate ; il y a donc oxydation partielle de l’argent par l’action de la vapeur d’eau, en présence du quartz, mais seulement dans le cas où l’on chauffe un peu fortement 1 . On évite d’ailleurs facilement la formation du silicate d’argent, en mélangeant préalablement le minerai avee 30 pour 100 au moins de pyrite de fer; mais alors la durée de l’opération est plus longue.

593. « Minerais a gangue calcaire. — Lorsqu’on soumet à l’action de la vapeur

•1. Voir à propos de cette singulière réaction ce que nous disons (51) sur la silice et l'argent et surtout le paragraphe 5". Qui a raison de M. Percy ou de MM. Stromeyer, Berzelius, Stas et Rivot? Études à reprendre très sérieusement, comme nous l’avons dit.

d’eau les minerais à gangue calcaire, contenant une forte proportion de gangue, c’est-à-dire de 50 à 60 pour 100, la réaction est très vive, mais elle ne tarde pas à se ralentir et même à s’arrêter complètement, lorsqu’on chauffe un peu audessus du rouge sombre. L’opération marche au contraire assez régulièrement, si l’on parvient à maintenir la nacelle au-dessous du rouge sombre.

On se rend aisément compte de cette influence de la température, en analysant la matière grillée. Quand on a dépassé le rouge sombre, la matière contient une proportion assez grande d’hydrate de chaux. L’hydrate est au contraire en faible proportion, si l’on est resté au-dessous du rouge sombre. Lorsqu’on a un peu fortement chauffé, l’hydrate de chaux, facilement fusible, couvre la matière et la préserve de l’action de la vapeur d’eau. La rapidité, avec laquelle les réactions ont lieu dans le commencement de l’expérience, provient de ce que la matière est d’abord rendue très poreuse par suite de la décomposition partielle du carbonate de chaux. C’est un sirhple effet mécanique; le carbonate de chaux et l’hydrate de chaux ne peuvent en aucune façon faciliter la décomposition de la vapeur d’eau par les sulfures métalliques.

L’addition de pyrites de fer ne modifie pas sensiblement l’action qu’exerce la vapeur d’eau sur les minerais très quartzeux et sur les minerais contenant une forte proportion de gangue calcaire; j’ai eu dans les mains un certain nombre de minerais d’argent de cette nature et les résultats que j’ai obtenus sont assez intéressants pour être cités; je dois dire cependant que les directeurs d’usines trouveront toujours avantage à séparer par cassage et triage la plus grande partie des gangues terreuses ; ils n’auront que bien rarement à traiter des minerais dans lesquels ces gangues sont dominantes 1 . »

B. Sulfures complexes.

594. « Mes expériences ont porté sur le cuivre gris, la pyrite arsenicale et sur un minerai de Californie (contenant à peu près en parties égales du sulfure d’antimoine et de la blende), en mélangeant intimement chacune de ces matières avec des proportions variables de pyrites de fer. J’ai cherché d’abord à déterminer cette proportion de pyrite qu’il faut employer, pour arriver à l’expulsion, à peu près complète, de l’arsenic et de l’antimoine.

595. « Coivre gms. — Il contenait 50 pour 100 de gangue quartzeuse et était assez riche en argent. Il faut 100 de pyrites pour 100 de minerai et opérer à une température comprise entre 200° et 300°; il faut 900 parties d’eau pour 1 partie de cuivre gris.