C. Procédé Blas et Miest
La description que nous allons donner du procédé Blas et Miest, applicable à plusieurs métaux autres que le cuivre et qui a l’avantage de faire, en même temps que l’extraction du métal, celle du soufre qui l’accompagne, nous paraît résumer les progrès les plus récents de l’application de l’électricité en matière métallurgique, et spécialement en ce qui concerne les minerais cuivreux.
Voici comme s’expriment les inventeurs dont nous conservons les paroles textuelles 1 :
910. « La méthode comprend deux opérations distinctes: 1° l’agglomération du minerai en plaques; 2° la décomposition de ces plaques, sous l’action du courant galvanique, en les établissant comme anodes dans des bassins appropriés. »
911. A. « Agglomération. — Cette opération peut se faire d’une manière analogue à celle en usage dans les divers procédés de fabrication de briquettes ou agglomérés de charbon. Nous croyons préférable et plus économique de la faire dans des moules fermés, chauffés à feu nu. Le minerai est d’abord pressé dans les moules; ceux-ci sont munis d’un couvercle, pour préserver le minerai du contact des flammes ; on peut, au besoin, ne presser qu’après la sortie du minerai du four. La température est de 500° à 600°; elle varie d’ailleurs avec la pression, qui doit atteindre 40 atmosphères.
« Les dimensions des plaques varient également suivant la nature de la conductibilité des minerais. Plus le minerai est mauvais conducteur, plus elles doivent être épaisses. L’agglomération a pour but : 1° de faire des matières à traiter une masse compacte, dont on puisse mesurer la résistance électrique, et 2° d’augmenter leur conductibilité, car on sait que les corps divisés ne conduisent presque pas l’électricité. Si l’on employait, comme on le pratique généralement, le minerai en grains, dans des sacs placés aux anodes, on ne connaîtrait pas facilement la résistance de l’anode ainsi constitué : or, ceci est un point tout à fait essentiel, lorsqu’on produit l’électrieité au moyen de machines dynamo-électriques. Dans ces machines, le maximum de travail utilisable a lieu quand la résistance extérieure est égale à la résistance de la machine elle-même. Il faut donc connaître cette résistance extérieure. En faisant servir le minerai lui-même d’anode, on évite en outre de le griller et de le dissoudre : cette manière d’opérer est du reste la seule qui corresponde au minimum de la force de courant nécessaire à la précipitation des métaux. »
912. B. « Précipitation. — Les bains employés sont des solutions de sels mé-
talliques appropriés à la nature des minerais. L’acide du sel doit pouvoir attaquer les sulfures naturels et dissoudre le métal du minerai. Par exemple, pour les minerais de cuivre, le bain sera du sulfate, du nitrate ou du chlorure de cuivre ; poulies minerais de plomb, la galène par exemple, le bain sera une solution de nitrate de plomb, etc.
« Pour les minerais mixtes, on choisira le bain d’après la composition des différents métaux : on pourra même de cette façon conduire l’opération do manière à laisser un ou plusieurs des métaux en solution et les réserver ainsi pour un traitement isolé ou spécial ultérieur, de même nature ou autre.
« Les faits sur lesquels repose la méthode sont les suivants : Si nous prenons par exemple le plomb, et que nous supposions un bain de nitrate de plomb, l’anode sera constitué par de la galène et on prendra pour cathode une lame d’un métal insoluble dans le nitrate de plomb. Le courant galvanique décompose le sel; le métal se précipite sur la cathode, l’acide se porte à l’anode, où il rencontrera la galène et la dissoudra, en régénérant le nitrate de plomb et laissant un dépôt de soufre (sur l’anode). Cette réaction se produit sans aucun dégagement gazeux.
« On retire de la sorte le soufre des résidus. Ce métal est à peu près perdu jusqu’à ce jour dans les autres traitements métallurgiques*.
« L’acide du sel, se régénérant constamment, sert indéfiniment, ce qui n’a pas lieu lorsqu’on use d’acides pour bains. Avec les minerais à gangues peu solubles, il n’y a d’autres pertes en acide que celles mécaniques qui résultent de toute manipulation industrielle. »
913. C. « Action des gangues. — Les gangues insolubles ont pour effet de diminuer la conductibilité. Parmi les gangues solubles, il en est une fort gênante : c’est le pyrite de fer. Le fer se dissout, se transforme en sel au maximum, et pourrait précipiter de l’oxyde ferrique à la cathode, si on ne l’évitait, en établissant une circulation continue du bain, qu’on fait passer, lorsqu’il contient assez de fer, sur du minerai brut. En chauffant légèrement, le fer se précipite partiellement à l’état de peroxyde, tandis que les autres métaux, cuivre, zinc, plomb, etc., se dissolvent. Le fer resté en solution est ramené de ila sorte à l’état de sel au minimum : il s’oxyde de nouveau par le courant et, les mêmes phénomènes se reproduisant, on purge la liqueur fréquemment, comme il vient d’être dit. »
914. D. « Extraction «lu soufre. — Le soufre et les gangues insolubles restent sur l’anode, d’où on les enlève de temps en temps, parce que leur dépôt gênerait la transmission du courant, en occasionnant des phénomènes de polarisation. Ces résidus sulfureux sont ensuite lavés et séchés. On les distille, s’ils sont très riches en soufre, ou bien encore on les traite par le sulfure de carbone, opération qui, avec des appareils convenables, donne un soufre très pur et sans grande perte. »
915. E. « Extraction des métaux. — Les métaux déposés à la cathode sont' traités et affinés ultérieurement. Quand il n’y a qu’un métal présent, il ne renferme
1. L’application du soufre des grillages à la fabrication de l’acide sulfurique en utilise la presque totalité, même là où les fabriques de produits chimiques sont éloignées de l’usine à cuivre. Une partie également est recueillie à l’état de soufre brut : il est probable toutefois qu’il y aurait plus d’avantage à le recueillir à l’état de soufre raffiné presque intégralement, qu’à le convertir en acide sulfurique. (N. de l’auteur.)
guère d'impuretés. On peut extraire tous ceux qui sont restés en solution, en modifiant le sel ainsi qu il a été dit. Quant au zinc, nous avons remarqué qu’il ne peut encore être extrait économiquement, en l’état actuel de nos connaissances. On se contente d’évaporer la solution zingueuse à sec et on calcine : le résidu sera de l’oxyde ou même du blanc de zinc, suivant la nature du sel. »
916. F. « Force motrice. — La force motrice nécessaire est réduite à son minimum, dans ce système, parce que : 1» il n’y a point polarisation par dégagement gazeux sur les électrodes ; 2° le seul travail exigé est la décomposition des sulfures, puisque le bain est constamment régénéré.
« Les procédés électrolytiques employés jusqu’à présent usent d’anodes insolubles et obtiennent nécessairement des dégagements de gaz ; de plus le travail dépensé par la décomposition du bain, travail bien supérieur à celui qui est nécessaire pour la décomposition des sulfures, n’est pas régénéré.
« Ainsi pour le cuivre, la chaleur de formation du sulfure (CuS) étant de 18266 calories et celle du sulfate (S0 3 CuO) étant de 55 960, le travail de décomposition sera, dans le procédé dont il s’agit, à peu près trois fois moindre que dans ceux qui usent d’anodes insolubles. D’après ce qui précède, si l'on admet un rendement en travail de 30 pour 100 de la machine électro-dynamique, la force de la machine motrice nécessaire pour la précipitation de 1 kilogramme de métal à l’heure, sera :
Pour le cuivre, de 1,5 chevaux-vapeur,
— plomb, 0,5 —
— zinc, 3,5 —
« Ces chiffres sont des maxima. »
917. G. « Frais d’installation. — Il faut une presse hydraulique ou accumulateur, un petit four pour la fabrication des plaques et un concasseur ; comme force motrice, une machine à vapeur, ou, si l’on a une force hydraulique à sa disposition, une turbine ; des machines électro-dynamiques ; des cuves de précipitation en bois goudronné. Pour le nombre des caisses, on calcule 50 mètres carrés de surface d’élëctrode par force de cheval, ou plus encore, si la place ne fait pas défaut. Les plaques constituant les électrodes sont espacées entre elles de 5 à 6 centimètres au plus. »
918. II. « Avantages du procédé. — 1° Il permet l’extraction du soufre des minerais, sans grillage ni dissolution préalable du minerai.
« 2° Il réalise l’extraction de tous les métaux contenus dans le minerai, avec le minimum de travail mécanique.
« 3° Appliqué aux minerais mixtes, il permet la séparation facile des métaux complexes, dont le traitement métallurgique est aujourd hui si difficile.
« 4° Il n’y a d’autre perte d’acide que celle qui a lieu en général partout, mécaniquemment ou par écoulements accidentels.
« 5“ Appliqué aux minerais de cuivre, il présente l’avantage de ne pas occasionner de dépense de fer comme réactif précipitant, ainsi que cela a lieu dans les procédés par voie humide ordinaire; le métal produit est pur, avantage réel, — lorsqu’il y a de l’arsenic présent dans le minerai. Dans ce cas, le bain employé est
du sulfate de cuivre et les anodes sont formées du minerai le plus pauvre possible en fer. »
919. J. « Prix de revient. — Pour 400 tonnes de minerai de cuivre à traiter par mois, soit 16 tonnes par jour, à une teneur moyenne de 10 %» P ar exemple, il
faut déposer =66 kilogrammes de cuivre à l’heure; la force motrice serait, avec le type de 1,5 cheval-vapeur : 5x66 = 100 chevaux-vapeur environ, et la production de cuivre serait de l t ,50 à l l ,60 par jour.
« Outre cette machine de 100 chevaux (à vapeur ou hydraulique), il faut 100 cuves de précipitation, de 3 mètres de (long sur l œ ,50 de large et 1 mètre ou l m ,50 de profondeur; 10 machines dynamo-électriques de 10 chevaux. Elles coûteraient ensemble environ 70 000 francs, au prix actuel : il faut s'attendre à ce que ces machines diminuent de valeur, à mesure que les méthodes électrolytiques et d’autres applications industrielles deviendront plus nombreuses et plus générales, la concurrence des constructeurs aidant.
« Dans le cas d’un moteur hydraulique, l’installation coûterait 90 000 francs environ; ce qui, au taux de 10% d’intérêt et 10 années d’amortissement, donnerait comme frais généraux fixes : 0,0375 francs par kilogramme de cuivre produit ou 37 fr. 50 par tonne (a). »
920. Quelques objections assez sérieuses, mais qu’on pourra faire disparaître sans doute, ont été faites à cette méthode.
Les gâteaux agglomérés, à mesure qu’ils se dépouillent du soufre et du plomb, cuivre, zinc, tombent rapidement en poussière au fond du bain, près de l’anode, en se mêlant au soufre : il faut donc les retirer avant leur chute dans le bain et agglomérer fréquemment à nouveau : cette dépense serait surtout considérable pour des minerais à peu de gangue, dont tous les métaux doivent disparaître dans l’attaque.
Les frais de l’agglomération pour 400 tonnes par mois, plus ceux des retours d’opérations dont il vient d’être question, ne laissent pas que d’être assez dispendieux, non pas tant comme consommation de force de compression (6 chevaux pour deux accumulateurs à 40 atmosphères de pression), mais plutôt comme dépense de charbon (il faut produire de 400° à 600°). L’agglomération ou le frittage, sans un agglutinant (brai, goudron, etc.), paraît, en tout cas, assez difficile à bien réussir, surtout pour certains minerais sulfureux qui, à cette température, éprouveraient certainement une transformation partielle dans leur composition chimique.
921. Coût. — Si nous calculons le prix de revient du traitement électiolytique sur les bases de MM. Blas et Miest, pour du minerai de cuivre à; 10 pour 100 et en prenant du charbon à 25 francs la tonne, le coût de cette opération d’agglomération, sans compter le combustible dépensé pour force motrice, ne peut se calculer à moins de 55 francs 1 par jour, soit
1 i Charbon. 400 kilogrammes, à 25 francs la tonne par 24 heures. 10,00
Fr. 55,00 par 24 heures.
pour 0‘,600 de cuivre pur produit; ce qui met le prix de cette manutention à O' 1 ,0345 par kilogramme de cuivre et par tonne a 34",30 (3).
En admettant une consommation de combustible de 0 l ,90 à l k ,20 par force de cheval et par heure, — ce qui est le chiffre minimum des machines système Corliss, pour la force de 120 chevaux, — et en admettant en moyenne 1 kilogramme, la dépense par journée de 24 heures serait de : 24 X1 X120 =2*,28 à 5 tonnes de charbon par jour, pour la force motrice de 120 chevaux. Cette dépense serait bien réduite évidemment, dans le cas d’une force hydraulique équivalente disponible.
Le service des machines peut donc s’estimer comme suit, avec du charbon à 25 francs la tonne :
Combustible : 5 tonnes houille à 25 francs la tonne. . . 75^
Main-d’œuvre : 2 chauffeurs et 2 mécaniciens (jour et nuit),
à 5 francs.20
Divers : Huile, étoupes, etc.. 5
Soit ., /t — 0'',0547 par heure et far cheval ; et pour 1 kilogramme de cuivre précipité par heure : l,5' h ' V! ‘ 1 x 0 r ',0547 = 0 ,r ,5205, soit par tonne de cuivre : 52 ,l ',05 (y).
Les travaux de l’électrolyse exigent au minimum les consommations suivantes :
Surveillants de 10 machines Gramme ou autres, vidange des bains, moutures, etc., par jour : 20'’""' - à 4",50 . 90"
Réactifs des bains (chlorure ou sulfate de cuivre), etc. . 10
100 francs pour 0*,60
de cuivre, soit pour 1 kilogramme : 0 ,r ,0625 et par tonne de cuivre 62 ,r ,50 (S).
En réunissant les quatre sommes ci-dessus, constituant l’ensemble des frais, savoir :
Frais d’amortissement, etc. :. 37 tr ,50 (a)
Agglomération du minerai :. 34 ,30 (3)
Force motrice pour l’électrolyse, etc. : . . 52 ,50 (y)
Électrolyse, etc. :.. 62 ,50 (S)
Il vient. . . 186 fr ,80
Il faut ajouter à cette somme le prix du minerai et la perte en cuivre.
Il y aura par contre à déduire le prix du soufre et la valeur du purple ore. En admettant, pour le cuivre, comme dans les calculs du coût présentés dans le Complément de la Métallurgie du Cuivre, une valeur de 66 livres sterling, soit 1666 francs, chiffre aujourd’hui trop élevé de 500" (au moins), il resterait un bénéfice variable, que l’on peut estimer à 1666—1437=183 fr. par tonne, le minerai étant supposé à 10% et l’unité de cuivre à 10 shillings ou 12 rr ,50 *.
