VER

Les oercB , en effet, sodI formées euenliellemenl de peroxyde de fer, anhydre ou hydraté, mébligé Irèft-iDUmement d'une grande quantité d'argUe. U y eo a deux variétés principales : Tocre rouge ou sanguine, contenant le peroxyde anhydre , et l'ocre jaune , contenant le peroxyde hydraté. Quelquefois l'oxyde de manganèse colore l'ocre en brun , et celle-ci prend alors le nom de terre Sombre. La terre de Sienne est une variété de la terre d*ombre. Oxyde magnétique, fer oxgdulé. Il forme souvent des couches très-puissantes ou des masses considérables dans les terrains anciens.

11 est presque toujours accompagné de roches talqneuses, amphiboliques, etc. A l'état de poreié, il est d'un noir gris&tra un peu métaUoide, el donne une poussièro d'un gris foncé, sans mélange de rouge. Il est cassant et à cassure presque toujours lamellaire; on sait, en outre, qui! est magnétique et ordinal* rement magnéti-polaire : c'est, comme nous Favons déjà dit, k cette espèce qu'appartiennent les aimants naturels. L'acide exotique attaque fuUement le fer oxydulé; mais l'adde chlorbydrique et surtout Teau régale le disaolvent fMâlement.

Nous avons déjà dté le fer oxydnlé de Suède comme un des meilleurs minerais de fer que Pon connaisse. La France en possède aussi <|uelques gisements, au Vigan (Gard) et à Vlllefrancbe(Aveyron), mais qui ont peu diraportance.

Pyrites. On connaît au moins quatre sortes de pyrites, savoir : la pyrite commune, la pyrite blanche , et deux pyrites magnétiques.

Pyrite commune. Cest le bisulfure dont noua avons déjà parlé et qu'on désigne aussi sous le nom àe pyrite martiale. Il est d'un jaune de laiton, doué de l'éclat métallique , et se trouve très^abondamment dans la nature. Cristallisé , sa forme dérive du cube. II donne du soufre par distillation. Les acides chlorhydriqoe et sulfuriqne ne l'attaquent point.

Pyrite blanche. La forme cristalline primitive de la pyrite blaoche est le prisme droit rbomboidal. Sa composition est exactement celle du bisulfure de fer, c'est-à-dire la même que celle de la pyrite commune : aussi , quelques autenre font de ces deux pyrites une seule espèce, à formes cristallines incompatibles.

Comme le nom l'indique , la pyrite blanche est d'un jaune plus p&le que la pyrite martiale. Dans quelques cas, elle s'effleurit à Pair et se change en sulfate : M. Berzélius attribue cette décomposition à la présence du protosulfure.

Pyrites magnétiques. On doit les considérer comme des combinaisotts de protosulfure et de penuUnre. filles sont d'un jaune de bronxe foncé, à cassure inégale; attaquables par radde chlorbydrique, avec dégagement d'hy-

drogène sulfuré et dépôt de soufre. Leur propriété magnétifique les distingue fediement des précédentes.

On doit rapporter aux pyrites, les sulfates de fer, qui se rencontrent dans la nature, parce qu'ils en proviennent manifestement : l'action prolongée de l'air humide suffit en effet, comme nous l'avons vu , pour transformer le sulAire de for en sulfate.

Parmi les combinaisons naturelles du fer avec le soufre, il faut comprendre encore un arsenio-sulfore qui constitue ce qu'on appelle généniement le mispieJtel. Cest on minéral d'un gris-Uanc métallique, à cassure grenue, dont la forme primitive est un prisme droit rbomboidal. Chauffé en vase dos , il perd Tarsenic, qui se sublime et laisse un résidu qui parait être, d'après M. Berthier, la pyrite magnétique.

Silicates. Il y a des silicates naturels à base de protoxyde et à base de peroxyde : quelques-uns sont employés comme minerais. Le chiaritef qu'on bnouve disséminé en grains verd&tres dans le calcaire grossier de Paris, et la terre de Vérone, couleur verte employée en peinture, appartiennent an silicate de protoxyde. •

Carbonates. On doit distinguer dans cette espèce deux variétés prindpales : le fer car» bonaté spathique, et le/er carbonate com» pacte ou terreux.

Fer carbonate spathique. On ne le rencontre que dans les terrains primitifs et de transition. A l'état de pureté, c'est un corps d'un blanc un peu blond et nacré ; mais il prend souvent une tdnte jaunâtre, par suite d'un commencement de décomposition. Il cristallise en rhomboèdre , comme le spath d'Irlande, avec lequd il est isomorphe, et de là lui vient ee surnom de fer carbonate spathique. Également Isomorphe avec le carbonate de magnésie et le carbonate de manganèse, il admet presque toujoure ces deux sels en mélange. La gangue qui l'accompagne est composée ordinairement par quelques-unes des espèces suivantes : quartz, baryte sulfatée, fragments de gneiss , etc.; il est assodé en outre , par le gisement , aux pyrites de fer et de cuivre , à la galène, etc. ; ajoutons qu'il ne contient jamais d'adde pbosphorique. Inattaquable par l'acide acétique, il se dissout rapidement dans l'adde azotique et dans l'eau r^le.

C'est un composé peu stable : il s*altère au contact de l'air et souvent même dans l'intérieur des filons ; il brunit d'abord , et finit par se changer» sans perdre sa fogne , en un mélange de peroxyde toihydre et de peroxyde hydraté.

Durant cette décomposition, la magnésie mélangée, passant à l'état de bicarbonate, es| entraînée par l'eau.; mais le manganèse per.

FER

siste, en sorte que le minéral aboutît définitivement à un simple mélange de fer et de manganèse. £n cet état extrême , il constitue un minerai très-recherclié qu'on appelle mines douces, minerai très-riche et d'excellente qua* lité. On exploite ces mines douces, en France, dans plusieurs localités , et notamment dans les environs d'Allevard (Isère).

Fer carbonatécompacte ou argileux. Celuici se trouve principalement dans les terrains de grès houilier : il est tantôt en couches minces, et alors c'est un minerai pauvre, tantôt en rognons de diverses grosseurs , soit dans la bouille même, soit dans les argiles qui raccompagnent : sous cette dernière forme, c'est, au contraire , un minerai riche; malheureusement il contient presque toujours des phosphates de chaux et de fer, quelquefois même en proportion considérable; en outre, il est mélangé mécaniquement, dans la plupart des cas , de pyrites , de blende , de galène , etc. fa, couleur du fer argileux varie du jgris au gris noirêtre et même au noir ; il est compacte, à cassure grenue et quelquefois oolitique. Il admet ord'mairemenl en mélange les trois carbonates isomorphes, mais toujours en proportion moindre que le fer ipathique.

Le fer carbonate des houillères est, comme tout le monde le sait, le seul ou presque le seul minerai qu'on exploite en Angleterre. On le traite aussi en France; mais, en génénl, et quand cela est possible, on choisit de préférence les autres minerais, qui sont d'une extraction plus facile, d'une richesse supérieure et surtout de bien noeilleare quaUté.

Nous arrivons enfin à parler de l'extraction du fer. C'est , nous l'avons déjà dit , une des opérations les plus difficiles de la méuUurgie, par l'ensemble des moyens qu'elle exige. l>eè constructions vastes et capables de résister aux agents de destruction les plus énergiques; des moteurs puissants animant des macliines assez simples par leurs organes , mais déployant des efforts Taries et toujours considérables; une action calorifique incessante comme les transformaUous chimiques qu'elle détermine, et atteignant la limite des températures les plus élevées que nous puissions produire : voilà les conditions nécessaires en général à la création du fer. Les arts industriels n'offrent nulle part un spectacle plus grand et plus digne d'intérêL Examinons-le sous toutes ses faces, en auivant le cours entier de ce travail, qui met en jeu des forces physiques et chimiques si nombreuses et si puissantes.

Avant d'être soumis au traitement métallurgique proprement dit, les minerais doivent subir une préparation mécanique qui a pour objet de les débarrasser des matières inutiles ou nuisibles qui les accompagnent, et de {es

amener à l'état le plus convenable pour les opérations ultérieures. A cet égard , les minerais se divisent en deux grandes classes : les minerais terreux elles minerais en roche. Le traitement mécanique des premiers est trèssimple et se réduit à un lavage qui s'effectue , soit dans dès tonneaux tournants, soit dans des réservoirs dits patouillets^oû le minerai est remué avec des griffes. L'eau se charge des parties terreuses par suite de l'agitation, et s'écoule en les entraînant. Quautaux mmerais en roche , il faut en général leur faire subir un grillage, soit en tas, soit dans des fours analogues aux fours à chaux. Cette opération a pour but de les débarrasser du soufre provenant dei sulfures ou sulfates dont ils sont presque toujours accompagnés; en outre, elle amène la désagrégation du minerai , et facilite ainsi le traitement chimique. Ajoutons que les minerais de l'une et de l'autre classe doivent être en fragments d'assez petit volume pour se prêter à ce même traitement , et cette nouvelle condition exige quelquefois une opération spéciale.

Toutes les espèces minérales que nous avons indiquées ci-dessus comme minerais de fer sont des oxydes ou des carbonates'; mais il n'y a pas lieu de distinguer ces deux sortes de composés sous le rapport du traitement cliimique : car le carbonate , soumis à uqo température même beaucoup moins élevée qoe celle qui est exigée par la nature de ce traitement, le carbonate, disons-nops, perd l'acide qu'il contient et se transforme en oxyde. Nous pouvons donc supposer, dans ce qui va suivre, un seul et même cas à examiner, quel que soit le minerai que l'on considère.

Ainsi, la question métalhirgique que nous avons à résoudre consiste à extraire le fer métallique d'un composé qui le renferme à l'état d'oxyde etd'oxyde uni à diverses matières terreuses, telles que la silice, l'alumine, la chaux et l'argile. Le plus souvent la gangue se réduit à la silice et à l'argile , et nous pouvons nous borner pour lé moment à considérer ce cas, qui est à la fols le phis simple et le plus fréquent.

Comment obtiendra-tron le fer métallique contenu dans ce minerai composé, nous le répétons , d'oxyde de fer, de silice et d'argile?

Pour réduire l'oxyde de fer, pour le convertir en fer métallique, on peut, comme nous l'avons vu, se servir du charbon, qui,* par l'action de la chaleur, décompose foxyde et lui enlève l'oxygène. Il faut ensuite séparer le fer devenu libre de la gangue qui l'enveloppe, et pour cela il n'y a qu'un moyen : il faut fondre cette gangue. Mais, rappelons-le , l'argile et le quartz qui la composent sont pour ainsi dire infusibles. C'est là sans doute une diflicuUé qui doit paraître insurmontable.

On la réfloat pourtaoty maU, «omme oo ya le YoûTy par des moyeu toiûoun trà*-<lispeDdieux.

Chimiqaemeat parlant » rien n'est plus simple : il suffit de mettre la gangue en présence d'un fondant f c'est-à-dire d'une substance qui, en se combinant à la silice et à l'argile, donne naissance à un composé fusible. Or» noos connaissons beaucoup de substances qui jouissent de œlte propriété : le borax , le carbonate de potasse , par exemple » rempliraient parbilement ici le r^le de fondant, et leur oonoours amènerait la fusion de la gangue à une lempératore relativement peu élevée. Mais , au point de Tue métallurgique, pour une opération en grand où l'on doit se préoccuper avant tout des conditions économiques de la production, il est impossible de recourir k l'emploi de ces substances, parce qu'elles sont d'un prix beaucoup trop élevé. Parmi toutes les matières qui peuvent les remplacer (laus ces circonstances, il n'y en a qu'une qui remplihse la double condition à laquelle il faut satisfaire : c'est le carbonate de cbaux. 11 se trouve, comme tout le monde sait, eu grande abondance et presque partout; il est donc à trèsbon marcbé. De plus, il agit comme fondant en présence du quartz et de Targile. Pour entendre œci , il faut savoir que le silicate de cbaox et Targile (silicate d'alumine), qui, pris Isolément, sont à peu près infusibles, forment, en se combinant suivant certaines pro|x>rtiotts, vn silicate double, encore très-réfractaire, fusible tontefois à une température que J'oo peut produire par la combustion directe du diarbon. En ajoutant donc au minerai une quantité déterminée de carbonate de chaux, on obtiendra , à l'aide de la chaleur et par le qoarti que renferme la gangue , du silicate de chaux, etcelui-cl, s'uuissant à l'argile, formera le silicate double fusible dont nous avons parlé.

Voilà le problème qaétallurgique résolu : le raloerai devra être porté , en présence du charbon et des fondants, à une température suffisante pour amener la fusion de la gangue; l'oxyde de fer sera réduit par le carbone, et le Isr devenu libre se dégagera de la gangue liquéfiée. Cette température élevée sera naturellement le résultat de la combustion du diarbon , qui agira ainsi tout à la fois comme réactif pour réduire l'oxyde de fer, et comme eombuslible, pour produire la chaleur nécessaire à l'opération.

Mais cette méthode amène des conséquen* eee très-graves, soit pour l\>pération même, aoit pour le traitement ultérieur. D'abord, comme nous l'avons dit, la fusion de la ganfw au moyen do fondant que nous avons choisi esiige une température excessivement élevée : de là résulte l'emploi d'appareils py- ^

rotechmques tout spédaox : d'une grande capacité, car il faudra y accumuler le combustible; pourvus de moteurs puissants, car la combustion ne s'opérera qu'à l'aide d'un courant d'air forcé; assujettis enfin dans leur construction à des conditions telles/ qu'ils puissent résister à un développement de chaleur cousidérable. En outre , et ceci est le résultat capital de cette méthode de traitement, dans ce vaste creuset, qui reçoit le minerai et le fondant, où nous entassons le combustible, que nous portons à une température énorme , il se produit une réaction chimique, facile à prévoir, qui change complètement le produit de l'opératiou : le ler, à l'état d'oxyde dans le minerai , passe en effet à l'état métallique sous l'iufluence du carbone , comme nous l'avons dit ; mais la transformation ne s'arrête pas là : en contact avec le cliarbon en excès, le fer métallique se carbure, c'est-à-dire se combine avec le charbon et passe enfin à l'état âe fonte. Sous cette nouvelle forme, Il est devenu plus fusible, et la température à laquelle il est exposé en prenant naissance, suffit pour le liquéfier.

Les produits de Topération sont ainsi : 1<* la foute, combinaison de fer et de carbone dans laquelle se concentre tout le fer du minerai; 2* le laitier, sorte de verre, provenant de la gangue et du fondant liquéfiés. Le produit utile , la fonte , devra subir un traitement subséquent pour être converti en fer métallique; de sorte que la métallurgie du fer comprend deux opérations : par la première, le mine* rai est converti en fonte; par la seconde, la fonte est convertie en fer.

La méthode métallurgique dont nous ve-^ nous d'indiquer le principe est la méthode des^ hauts fourneaux. C'est la seule générale et de beaucoup la plus fréquemment suivie, parce qu'elle est applicable à tous les mhierais. Quelle que soit la nature de la gangue, en effet, on arrive toujours, par reddition d'un fondant convenable, soit calcaire , soit siliceux , à la rendre fusible, et c'est la seule condition à laquelle ce mode de traitement soft assuû^ll^-

AAais la composition de certains minerais permet quelquefois, quoique assez rarement, une autre méthode d'extraction dont nous devons aussi parler.

Reprenant donc la question posée précédemment, supposons qu'on ait à retirer le fer d'un minerai qui le contient à l'état d'oxyde uni à diverses matières terreuses : c'est toujours le charbon qui servira à réduire l'oxyde; mais la gangue, c'est-à-dire l'ensemble de ces matières terreuses qu'il faut liquéfier pour eu séparer le fer réduit, la gangue, disons-nous , pourra être amenée à l'état liquide par un procédé différent de celui que nous avons vu mettre en pratique dans le traite-

FER

ment au haot fooraeaa. Ce procédé consisto à employer comme fondant une partie de l'oxyde de fer da minerai, c'est-à-dire à déterminer la formation d'un silicate de fer dont les éléments sont fournis par la gangue, qui renferme constamment de la silice, et par la portion utile du minerai. Ce silicate fusible amène aisément la fusion de la gangue, et à une température bien .inférieure à celle qu'il faut nécessairement atteindre dans la méthode précédente. 11 résulte de là deux conséquences importantes qui particularisent ce nouveau mode de traitement : la première , c'est la «mplidté relative des appareils pyrotechniques ; la seconde, c'est la nature du produit : l'opération s'effectue, en effet, dans un simple creuset et fournit immédiatement le fer métallique ou très-peu carburé, de telle sorte qu'il n'exige point, comme la fonte, un traitement ultérieur.

Cette méthode, dite méthode catalane ^ a donc sur la première de grands avantages; mais elle est très-restreinte dans l'emploi des minerais. La fusion de la gangue, en effet, n'ayant lien qu'aux dépens de l'oxyde de fer, il y a toujours et nécessairement une perte de la substance utile , perte qui est d'autant plus forte que les substances étrangères sont en plus grande proportion et plus difficilement fiisibles : par suite» ou ne peut traiter par la méthode catalane que des minerais riches et fusibles. On est paiement borné d'ailleurs dans le choix du combustible; car il est impossible d'y employer la houille. Aussi, les usines qui suivent ce procédé sont-elles aujourd'hui très-peu nonibreuses : il n'y en a guère que dans les Pyrénées.

En lésumé, nous avons à décrire, pour exposer cosnplétement la métallurgie du fer, les deux méthodes suivantes :

1® La méthode des hauts fourneaux, qui consiste à fondre tout à la fois le métal et la gangue, qui fournit le fer à l'état de fonte, et qui comporte toujours un traitement ultérieur pour la conversion de la fonte en fer métallique;

2° La méthode catalane, qui consiste à fondre seulement la gangue du minerai, et qui fournit immédiatement le fer à l'éUt métallique. .

Méthode catalane. Nous nous borneront à une exposition sncdncte des appareils et des procédés employés par cette métliode, qui ne représente , comme nous Tavons dit, qu'une part minime de la ftibrication totale, et qui, en France, est reléguée d'ailleun dans on petit nombre de localités excentriques.

Une forge catalane comprend, comme appareils essentiels : i^ le feu ou fourneau, pourvu d'qne machme soufflante, dans lequel oo

opère la réduction du minerai ; 2° la oMchine soufflante, dite trompe eatatone, d'une disposition simple et ingénieuse, où le courant d'air est produit directement et sans organes mécaniques par un courant d'eau ; ^ le marteau , mû par une roue hydraulique, qui sert à forger et à étirer la masse métallique sortant du foyer.

Ce dernier appareil ne demande aucune description spéciale, et l'on trouvera ailleora les notions nécessaires sur la machine soufflante : nous n'avons donc ici qu'à fiiwe connaître la dbposition du fourneau.

Ce fourneau^ analogue aux foyere d'affloage des grosses forges, présente à peu près la figure d'un tronc de pyramide renversé, dont 1m faces, au nombre de quatre, sont peu inclinées. La petite base de ce tronc, qui forme le fond ou la sole du foyer, est ordinairement une pierre épaisse de granit, et les quatre parois latérales sont construites en fier ou en nâaçonnerie réfractaire. Une ouverture étroite, percée dans Pune de ces parois, el fermée par un tampon d'argile, peut donner issue aux scories qui prennoit naissance pendant l'opération. Une autre paroi, adjacente à celle qui porte cette ouverture , et qui forme ordinairement le mur auquel le foyer est adossé , est traversée par une tuyère plongeante qui s'avance un peu dans Tint^ear du fourneau et dirige Tair injecté par la trompe vere sa partie inférieure. Tout cet appareil, qui représente, comme on Toit, une sorte de creuset, est de petites dimensions : le foyer proprement dit a moins de I mètre de profondeur, et le rectangle qui en forme la base n'a ordinairement que M) et 60 centimètres sur les côtés.

Voici maintenant le travail, ou la suite des opérations au moyen desquelles on extrait du minerai le fer métallique.

On place d'abord dans le fond du fourneau un lit de charbon assez épais qui doit s'élever environ au niveau de la tuyère, puis an-dessus de cette couche on élève verticalement une cloison de planches légères, placées parallèlement au mur, et plus rapprochée de sa face opposée, divisant ainsi la capacité libre du fourneau en deux portions inégales. L'une de ces parties , la plus grande, dans laquelle débouche la tuyère, est remplie tensuite de combustible tassé que l'on recouvra d'une couche de M^ humide; Pautra reçoit le minerai divisé en morceaux de moyenne grosseur et dont on a préalablement séparé, par un criblage, la poussière et les menus fragments, formant ainsi une masse dlsconthine, fiMdlement perméable aux gas.

La charge étant faite comme nous Tenons de le dire, on donne le vent, c'est-à-dire on met la machine soufflante en jeu : la

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oouctie de eombottible mise dans ce crevnet, provenant eo partie de l'opération précédente, élait formée de charbona incandescents; la oombosUon s'est propagée peu à peu , et elle augmente rapideneut d^intensilé sons fin- •Uenee de l'air injecté par la trompe. Alors commencent les réactions chimiques. Sans les ciaroiner pour le moment, nous continuerons à décrire l'opération.

Le charbon accumulé dn côté de la tuyère , brûlant par la partie inférieure, s'aflkisse graduellement, tandis que les produits gazeux de U oombostloo s'élèvent à travers le mine* rai disposé dans la partie opposée du creuset. L'ouvrier remplace le combustible dépensé no lîir et à mesure de l'affaissement produit, et recouvre chaque couche de charbon frais qu'il ajoute d'un lit de greUiade humide. La greiUade est cette poussière du minerai séparée par le criblage : la masse minérale qu'on charge ainsi soccessivement avec le combustible, s'élève an tiers environ de la charge totale en minerai, et subit dans le creuset, quoique par une voie un peu différente , le même traitement que la portion restante placée d'abord dana le fourneau.

An bout de quelque temps, des réactions chimiqoes, dont nous avons cl*dessus indiqué fai nature, ont donné naissance à des scories ioides, formées aui dépens de l'oxyde de fer et de la gangue du minerai. Tl faut les évacuer, ^ pour cela il suffit de percer le tampon d'argile qui ferme le trou de coulée. Cette opération se répète de temps en temps, et plus fréquemment, à mesure que le traitement avance.

Une antre partie du travail, qui s'effectue ooDcurremment avec celles que nous venons de décrire, consiste à donner la ndne, c'està-dire à foire descendre le mhierai, de manière à en exposer successivement les diverses portions aux actions calorifiques et chimiques qui se passent dans la région inférieure du creuset. Cette opération , de même que les précédentes, a lieu à des intervalles déterminés et suivant certaiues règles que la pratique prescrit L'ouvrier qui donne la mine doit agir avec le ringard qu'il plonge dans le fourneau , tantôt d'un côté, tantôt d'un antre, et soccessiveDient dans des sens différents : il d<Ml agir aussi d'autant plus fréquemment que l'opération est plus avancée.

Ces phases du travail , renouvelées un certain nombre de fois, amènent enfin le terme du traitement, qui , dans les circonstances ordinaires, n'exige que cinq ou six heures. Durant la dernière période, on évacue très-fréquemment les scories , et à chaque fois on donne la mine, en ayant soin , sur la fin , de rapprocher de la tuyère les parties du fbr réduit qui se sont un peu carburées au contact du charbon :

on leur fait subir ainsi un affinage qui les ramène à Télat de fer doux.

Quand tout le minerai est épuisé et qu'il a subi le traitement complet que nous venons de décrire , on charge une dernière fois du combustil)le et on fait écouler les dernières scories : il ne reste plus alors dans le creuset que le fer réduit à l'état métallique. L'ouvrier le rassemble avec son ringard en une seule masse, et lorsque le charbon qui s'est afiaissé peu à peu est près de le hdsser à découvert il enlève rapidement le combu8tit»le embrasé. On détache enfin le massé (c'est le nom qu'on donné an fer aggloméré dans le creuset) de In sole , à laquelle il adhère ordinairement ; on le soulève hors du creuset, et on le fait glisser sur le sol de l'atelier jusqu'au marteau.

Ici commence l'opération du cinglage , immédiatement suivie de l'étirage. Le cinglage consiste à exposer le massé aux chocs répétés do marteau et a pour but d'exprimer les scories encore interposées entre h» particules du fer, comme ausai d'agréger celles-ci plus fortement. Dès que le cinglage est achevé , on divise la loupe , c'est-à-dire la masse roétalliqne qui en résulte , en plusieurs morceaux ou lopins f qu'on étire soccessivement. Le premier lopin passe tout de suite sous le marteau : les autres sont portés au creuset, où l'on recommence maintenant une opération semblable à celle que nous avons décrite, et on y réchauffe les lopins jusqu'au moment où ils subissent l'étirage.

Revenons maintenant sur l'opération, dont nous n'avons ex posé pour ainsi dire que la pratique , et faisons connaître les réactions qu'elle engendre et qui ont leur siège dans le fourneau. Un ouvrage récemment publié par M. François, qui a longtemps étudié les forges catalanes, nous servira de guide dans cette partie de notre travail.

Les minerais qu'on traite par la méthode catalane sont toujours, comme nous l'avons dit, des minerais riches et fusibles. Voici, d'après M. François , la composition moyenne de ceux qu'on emploie dans TAriége :

peroxyde de 1er 02,474

Peroxyde de mangaoèse 0,215

Chaux 2,790

Alumioe I,014

Magnésie. 0,545

Silice. 14,715

Eau 12,113

Perle. o,i37

Soumis dans le fourneau au traitement que nous avons décrit, ce minerai subit par places successives Faction de la chaleur et celle du combustible ; cette dernière représentant tout à la fois l'action propre do charbon et celle des gax carbures qu'il produit en brûlant.

FER

Void, à cet égard, lesphénomàDes observés par M. François, et décrits dans le Dictionnaire des arts et manufactures. Dans la partie supérieure du feu , le minerai perd son eau , les carbonates sont partiellement décomposés, et l'oxyde de fer passe successivement à rélat d'oxyde magnétique et d'oxyde des battitures. Plus bas, on reoruu'que autour des noyaux de minerai l'apparition de pellicules de fer métallique, et dans le voisinage de ces pellicules la formation de ntatières scoriacéeset boursouflées. Une réduction plus active , la soorification et la liquation des terres, an commencement de carburation , marquent la troisième région du feu à partir du sommet du mur du minerai La liquation s'opère toujours à l'état 4le silicate neutre, que l'on remarque partout où s'opère la réduction.

Enfin , dans la portion du mur la plus rapprochée de la tuyère, suivant la verticale, ta liquation continue à s'effectuer dans les proportions définies du silicate neutre, si l'allure est modérée ; de plus, la réduction s'achève et la carburation a lieu rapidement si l'allure est lente et soutenue.

Pendant la période de l'étirage la greillade et le charbon n^atteignent dans le feu qu'une hauteur de 0",50 au-dessus de la tuyère; dans la période suivante, au contraire, le foyer est entièrement rempli , et la greillade doit descendre d'une hauteur d'environ un nîètre pour arriver sous le vent : aussi la réduction se fait moins compléteoient dans la première période que dans la seconde, et les premières coulées de scories sont asseï basiques pour pouvoir être rejetées dans le fourneau si l'allure et le charbon le permettent. En général , on obtient des scories d'autant plus riches et un fer d'autant plus doux, que la rapidité avec laquelle on fait fondre la greillade est plus grande.

Lorsque la greillade arrive soos le vent, elle y donne naissance à un noyau mélalliqued'une forme concave, dit principe damassé, parce qu'il sert, en effet, à asseoir le massé , et que l'ouvrier nourrit pendant l'étirage et le travail eu donnant la mine.

Nous terminerons cet exposé en consignant ici la composition de quelques scories, provenant du traitement de minerais par la méthode catalane. Ces scories sont pesantes , plus ou moins boursouflées, d'un noir un peu métalloïde , tirant quelquefois sur le gris olivâtre. Elles présentent presque toujours une cassure cristalline , et souvent même des cristaux réguliers disséminés dans la masse. On y trouve fréquemment des particules de fer métallique. Elles sont composées essentiellement de silice et de protoxyde de fer, et renferment en outre, mais en petite quantité , de la chaux , de la magnésie al de l'alnmine, quelquefois une

proportion assez forte d'oxyde de manganèse. Voici, du reste, des analyses faites par M. Berthier 'sur deux échantillons de scories piises au commencement (i) et à la fin (2) d'une opération : ces écbantiUons proriennent des forges catalanes de Vicdessos (Ariége) :

SUioe. ; . . . 0,t90 o»a70 '•

Protoxyde de fer o,877 o,aea

— de manganèse. . o,i76 o,m

Chaux 0,08e o,i34

Magnésie. .......... o,oi6 o,oi8

. Alumine 0,032 0,010

Le fer produit par la méthode catalane est un fer dur et nerveux, de bonne qualité, mais difficile à travailler parce qu'il est toujours plus ou moins adéreux. Outre le fer, on obtient une proportion plus ou moins considérable d'acier qui se fange, dans le commerce, parmi les aciers naturels, et qui est particulièrement propreà la confection des outils agricoles.

Méthode des hauts fourneaux. Les considérations générales que nous avons présentées au sujet du traitement des minerais de fer ont déjà fait connsftre la nature du procédé que nous allons décrire. Il consiste essentiellement à fondre, en présence du charbon , le minerai proprement dit et la gangue qui l'accompagne; o|)ération qui exige en général l'addition d'un fondant convenable, déterminé par la composition de la gangue. Les produits immédiats du fondage sont, d'une part, la fonte où s'est concentré le fer du minerai, d'autre part, le laitier qui contient la gangue et le fondant vitrifiés. Ces deux produits, liquéfiés par Taction de la chaleur, se rassemblent dans la partie inférieure du fourneau , où ils ont pris naissance : là, ils se superposent par ordre de densité, le laitier surnageant la fonte, et il suffit pour les séparer d'une simple décantation.

Décrivons maintenant l'opération dont noue venons de nppeler Torigine et le tenne. Nous le ferons avec quelque détail, à canse de l'importance du sujet. Des travaux récente, dus à M. Ébelmen et résumés avec soin par M. Chevreul , nous permettent d'ailleura de rendre cette description complète et, nous l'espérons du moins, intéressante pour tout lecteur attentif.

La nature du combustible employé pour le traitement des minerais de fer introduit deux méthodes distinctes dans la méthode des hauts fourneaux. L'une est fondée sur l'usage du charbon de Irais : c'est celle qu'on suit, en France depuis longtemps, soos les noms de méthode comtoise; dans l'autre, quia pris naissance en Angleterre et qui est adoptée maintenant dans nos plus grandes usines dites forges à l'anglaise , on ne oonsommn.

aucootraire^que de la houille crue oo car- i bonifiée. Les appareils appropriés à ces deux sortes de combustibles , et les opératioos mêmes dont ils devieoneot le si^e dillèreot asses, dans l'une et l'autre métliode, pour quMl soit nécessaire de les envisager séparément. Mous commencerons par le traitement do minerai au charbon de bois.

A. — L'appareil qui caraclérise le mode général de traitement que nous exposons, et qui porte le nom de haut fourneau^ est destiné au fimdage du minerai : c'est un vaste fourneau ayant ordinairement, à l'extérieur, la forme d*une pyramide tronquée quadrangnlaireel atteignant dix à douze mètres de hauteur. Cette pyramide, adossée dans la plupart des cas à un escarpement, se trouve, par son sommet et par sa base, au niveau du sol, et cette disposition, quand elle est possible, facilite beaucoup le travail.

Le massif d'un haut fourneau se compose de deux parties : d'une maçonnerie qui forme Peoceîotey oo , dans le langage technique, la chemisa de la capacité inférieure; puis d'un revêtement ét>ais qui enveloppe cette première construction et donne au fourneau sa forme extérieure : oeluHsi figure au dehors, comme nous l'avons dit, une pyramide tronquée, tandis que la capacité inférieure est conique, an moins dans la plus grande partie. La chemise d'ailleurs, exposée durant le travail à nne température très-élevée, doit être cons« traite avec des matériaux réfractaires qui ne sont point nécessaires pour le revêtement L'appareil peut donc être figuré comme l'ensemble de deux creusets placés l'un dans Faotre : le premier» intérieur, à parois trèsrésistantes , représentant la chemise du four^ neau; le second, extérieur, plus grand par conséquent, et à parois beaucoup plus épaisses : c'est le revêtement. Lintervalle étroit que la construction laisse entre ces deux parties est rempli avec du sable mêlé de poussière de diarbon. Ainsi , le massif est assez épais pour prévenir lespertes de chaleur, et de plus il y a indépendance entre la chemise et le revêtement extérienr ; de sorte que la première peut se dilater sans que l'autre se fende. Cette disposition permet en outre de reconstruire les parois inférieures du creuset sans toucher au revêtement; or cette réparation est généralement nécessaire au bout de trois ou quatre campagnes. Un coup d'oui jeté sur la fig. i de te planche ( Koff. Y Atlas, Métallurgie, pi. V) et sur le tableau d-dessoos, qui l'explique, €iit comprendre aisément la description que nous venons de faire.

Examinons maintenant le fourneau propreprement dit, c'est-à-dire la capacité intérieure où vont s'accomplir les réactions entre le minerai , le combustible et le fondant.

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La partie supérieure, par laquelle on introduit les matières premières, porte le nom de gueulard : elle est surmontée d'tme cheminée cylindrique oo prismatique peu élevée, qui donue issue aux produits gazeux de la combustion. Au-dessous du gueulard commence la cuve, capacité qui a la forme d'un cône tronqué et dont la petite base se confond avec le gueulard. La cuve est reliée par la base inférieure à un autre cène également tronqué, mais renversé et d'une moindre hauteur , qui constitue les étalages ; et ce qu'on appelle le ventre du fourneau n'est au* tre chose que la partie de Tappareil comprise entre la cuve et les étalages, qui sont reliés, non

à arête vive, mais par une surface d'une petite hauteur ; c'est au niveau de celte surtace de raccord que se trouve la section maximum du fourneau. Viennent enfin, au-dessous des étalages, d'abord , Y ouvrage , capacité à peu près prismatique ou cylindrique ; plus bas , le creuset , capacité de même forme , mais on peu plus grande , destinée k recevoir la (onle et le laitier en fusion. Comme ces deux dernières parties du fourneau doivent supporter, pendant l'opération, la chaleur la plus intense, on ne peut pas les construire, comme les par^ ties supérieures , en simples briques réi^-actaires : il laut y employer des matériaux plus résistants, comme certains grès quartzeux qu'on trouve dans la nature sous forme de poudingues. Toute celle description deviendra plus claire pour le lecteur à l'inspection de la figure ddijà citée.

Fig, I . Haut fourneau au charbon de bols. A. Gueulard.

B« Cuve.