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ÉLECTROMÉTALLURGIE

En 1889, la production du cuivre électrolytique représentait le quart du cuivre rafliné total ; en 1891), le tiers et, en 1900, la moitié.

La production journalière est donc de près de 550 tonnes.

Le traitement des boues fournit par jour 1 340 kg d’argent, soit annuellement 500 tonnes, le tiers de la production de l’Amérique entière ; la production annuelle de l’or est de 5 tonnes.

Comme nous l’avons vu, cette industrie s’est également développée dans beaucoup d’autres pays, mais dans de moins grandes proportions. La production mondiale du cuivre en 1900 a été de 270 000 tonnes

Le tableau ci-contre donne, d’après deux mémoires de M. Titus Llke, parus en 1897 et 1901, la production des usines américaines en 1897 et 1900. On y remarque un certain nombre de chiffres incompatibles pouvant provenir de coque quelques usines, ne fonctionnant pas à pleine charge, ont changé la provenance de leurs minerais ou leur mode de fabrication. Les usines américaines sont au nombre de onze et l’on est frappé do la puissance colossale de quelques-unes.

Il est intéressant de noter que l’accroissement superficiel des usines n’a pas été en rapport avec l’accroissement de la production ; loin de là. On conçoit en effet que des usines qui, comme en Amérique, traitent jusqu’à lüü et 150 tonnes de cuivre par jour, doivent avoir un stock énorme, lequel représente un capital immobilisé considérable. 11 y a une douzaine d’années, ce stock représentait jusqu’à 75 et même 100 fois la production journalière. Grâce aux progrès réalisés dans le traitement et principalement en raison de l’augmentation considérable de la densité de courant, on a pu réduire ce stock à 15 ou 20 fois la production journalière, ce qui, pour les grandes usines, représente un chiffre de tonnes encore respectable.

En même temps que l’on cherchait ainsi à améliorer la fabrication, on a réussi, dans certains cas, à façonner directement des tubes, des lames, etc , supprimant ainsi la main-d’œuvre résultant de cette opération et créant entre l'affinage proprement dit et la galvanoplastie, en honneur depuis très longtemps déjà, une industrie intermédiaire, la galvanostégie, qui a pris un grand développement au cours de ces dernières années. Quant à la galvanoplastie, qui peut également se diviser en deux parties : la galvanoplastie proprement dite ou reproduction d’un objet, au moyen d’un moule, d’un négatif que l’on a obtenu, et le cuivrage électrolytique, elle ne s’est pas développée aussi considérablement.

Affinage du cuivre. — Principe de la méthode. — Les trois industries dont nous venons de parler procèdent de la même façon, au point de vue général de l’opération. On électrolyse une solution acide de sulfate de cuivre dans des conditions spéciales, de telle façon que le cuivre pur se dépose à la cathode, tandis que les impuretés restent à l’état solide, si les métaux ne sont pas solubles dans les conditions de l’opération ou demeurent en solution dans le bain s’ils sont solubles. Le bain s’enrichit peu à peu en matières étrangères qui modifient ses propriétés ; il faut donc de temps en temps le régénérer en enlevant ces impuretés ; c’est sur ce point que reposent tous les secrets de fabrication des usines. Naturellement, dans le cas de la galvanoplastie, les installations sont beaucoup trop réduites pour entreprendre cette régénération ; aussi ont-elles intérêt à utiliser des anodes en cuivre affiné. On renouvelle le bain lorsqu’il est par trop souillé, on se contente de faire cristalliser le sulfate de cuivre qui, même à l’état impur, est encore d’une vente très facile.

Dans l’affinage proprement dit, les usines opèrent d’une façon à peu près analogue; de simples dispositions de détail modifient leur manière de procéder. Ces dispositions de détail reposent sur la dimension des appareils, des électrodes, la concentration de l’électrolyte, la densité de courant; elles sont, en général, réglées par la composition du cuivre brut, qui peut être très variable suivant la provenance et le mode de fabrication.

Appareils. — Les cuves sont généralement en bois, garnies de plomb ou vernies sur leur face interne. Elles ont une contenance de 3 à 5 m3, quelquefois plus.

Les dimensions des électrodes sont très variables; en général l’anode et la cathode ont même surface; la largeur varie de 20 à 80cm et la longueur de 0,60 m à 1,40m. On ne dépasse guère ces dimensions, les électrodes trop grandes étant d’un maniement difficile.

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Les anodes sont le plus souvent en cuivre fondu ; leur épaisseur est de 2 cm environ, quelquefois plus, jusqu'à 5 dans les petites dimensions; les anodes épaisses ont l’avantage de donner un déchet relatif moins considérable ; par contre, elles immobilisent une quantité de métal beaucoup plus grande. Quelquefois les anodes sont laminées, comme à la Baltimore Smelting and Rolling C°, de Baltimore, qui traite ainsi environ le tiers de ses anodes ; cette opération exige des cuivres déjà purs permettant d'obtenir des plaques de 7 à 8 mm, de sorte que le stock est beaucoup plus faible.

Dans les plaques coulées, on ménage généralement des oreilles pour les suspendre.

Les cathodes sont naturellement en cuivre électrolytique pur ; elles peuvent être laminées ; mais,

comme il est assez difficile d’avoir de grandes lames régulières assez minces, on les prépare en déposant une couche de cuivre sur une feuille de papier ou de métal que l’on recouvre d'un enduit conducteur empêchant l'adhérence de la feuille déposée (plombagine seule ou mélangée à de la vaseline ou de la paraffine). Les feuilles obtenues ont 0,1 mm d’épaisseur.

Nous donnons ( fig . 72 à 87) les différents types d’électrodes employés dans l’affinage des métaux.

Les électrodes sont suspendues le plus simplement possible; lorsqu'elles n’ont pas d’oreilles, on emploie des barres transversales et des crochets passant dans des trous ménagés à leur partie supérieure ou des tiges directement fixées aux cathodes ou faisant corps avec les anodes.

Le courant est amené au moyen de barres de cuivre courant sur les côtés des cuves ; bien que la densité de courant soit assez faible, en raison de la dimension des cuves etdu nombre des électrodes, l'intensité est très considérable, aussi les conducteurs ont-ils jusqu’à 5 cm de diamètre, d’autant plus que, en raison de la faible tension employée dans les cuves, la perte en ligne relative est considérable. On calcule ces conducteurs à raison de0,4 à 2 amp : mm2de section.

Les barres auxquelles sont suspendues les anodes et les cathodes ou les oreilles des électrodes appuient seulement sur ces conducteurs et, en vertu du poids des électrodes, le contact est parfait. Ces conducteurs sont placés sur les parois des cuves montées en tension, les cathodes reposant sur une des extrémités des conducteurs et les anodes sur l’autre. Pour faciliter le montage, ils sont incurvés de telle façon que les parties cathodiques soient intérieures et plus basses que les parties anodiques ou réciproquement.

La distance entre les électrodes varie de 5 à 10 cm. On ne peut descendre au-dessous, car les parties insolubles, les boues, se détachant des anodes et tombant, pourraient s’accrocher aux aspérités des cathodes et être emprisonnées par le dépôt de cuivre.

Quelquefois, surtout lorsque ces boues sont abondantes, l’anode est emprisonnée dans une sorte de diaphragme formé d’un sac de toile qui retient les boues et les empêche de venir salir le métal pur.

Liant donnée la faible tension nécessaire, on a pensé utiliser les électrodes bipolaires, se

Fig. 7*2 à 87. — Différents types d’électrodes employés dans l'affinage des métaux avec leurs dimensions proportionnelles.

a. Anode. Nichols Chemical C°; — b et c. Anodes. Copper Queen Consolidated Mining; C° ; — d et e. Cathodes. Compagnie française des Métaux; — / et g Cathode. Fonderies et Laminoirs de Biache-Sl-\Vaast ; — g et h. Cathode*. Usine J. -K. NickolaetT ; — i. Cathode. Usine deZyrianowsk ; — j et /c. Cathodes. Kédabeck ; — /. Cathode en nickel. Orford Copper C° ; — m. Anode en nickel. Orford Copper C°; — n. Anode en nickel (vue de côté). Orford Copper C° ; — o et p. Anodes. Société des Cuivres de France.

ÉLECTROMÉTALLURGIE

dissolvant d’un côté et augmentant de l'autre ; mais ce procédé donne de mauvais résultats; ou il reste du cuivre impur, ou le cuivre raffiné se dissout à nouveau. La difficulté a été tournée aux mines d’Anaconda, où l’on a essayé des électrodes bipolaires formées en réunissant, au moyen de boulons, l’anode et la cathode qu’il n’est pas nécessaire de séparer par un isolant.

Electrolyte. — Densité de courant. - — 11 est formé d’une solution acide de sulfate de cuivre, dont la composition varie suivant la nature du cuivre brut. Celte composition oscille dans les lhnites suivantes :

Eau .

Acide sulfurique Sulfate de cuivre

70 à 80 parties 8 à 10 —

La température du bain peut varier de 25 à 35°, mais ne doit pas s’écarter de ces limites.

La densité de courant est également variable suivant les usines et dépend de la pureté du métal brut ; plus il est pur, plus la densité de courant peut être élevée. Mais, outre qu’une densité de courant élevée favorise le dépôt d’autres métaux, en même temps que celle du cuivre, elle facilite le dépôt d’oxydule de cuivre, qui donne au métal une couleur rouge spéciale ; enfin, plus la densité de courant est élevée, plus le dépôt est irrégulier et peu adhérent. Il acquiert même une consistance grenue et se détache sous la poussée du doigt.

Au contraire, si le dépôt est fait avec une bonne densité de courant, il est régulier, d’une belle couleur rose, homogène et compact.

Au point de vue commercial, la densité de courant a son importance. Nous avons vu, en effet, que le stock de cuivre immobilisé pendant l’affinage électroly tique est considérable ; or la rapidité du dépôt dépend de la densité du courant ; on peut calculer ce dépôt d’après la formule :

386 X N X De X M 6 ~ D X n X 1 ’

e, épaisseur du dépôt, en centimètres ;

Dc, densité de courant en ampères par mètre carré ;

M, poids atomique du métal ;

N, nombre d’heures;

n , nombre de valences rompues;

D, densité du métal.

Dans le début de l’industrie l’affinage du cuivre, la densité de courant était de 20 ampères par mètre carré; d’après la formule ci-dessus, il fallait donc environ cinq mois pour arriver à une épaisseur de 1 cm; actuellement on travaille de 70 à 150 et même 200 amp: m2, ce qui correspond à une durée de quarante à vingt et quinze jours par centimètre d'épaisseur.

Il y a lieu de remarquer, enfin, que plus la densité de courant est élevée, plus la tension aux bornes sera considérable et, en conséquence, le rendement mauvais. On fait donc choix d’une densité de courant moyenne conciliant les trois facteurs : vitesse de dépôt, pureté et qualités du métal, rendement.

Action des métaux etrangers. — Kiliani a étudié l’action sur la marche de l’clectrolyse des impuretés contenues dans le cuivre brut. Voici les grandes lignes de son travail :

L’or, l’argent et le platine se déposent simplement dans les boues et n’ont aucune action.

L’étain, l’antimoine et le bismuth se dissolvent dans le bain et sont rapidement transformés en sels basiques qui se déposent dans les boues; s’ils sont en grande quantité, ils passent dès le début à cet état. Leur action consiste donc à appauvrir le bain en cuivre, puisqu’une partie du cuivre équivalente à celle de ces métaux précipités se déposera à la cathode.

En outre, il y aura enrichissement d’une partie d’acide équivalente aux oxydes ou sels basiques précipités.

L'arsenic se dissout dans le bain à l’état d'acide arsénique. 11 y a donc appauvrissement de la liqueur en cuivre et enrichissement en acide sulfurique libre d’une quanlité équivalente à celle de l’arsenic.

Le plomb donne du sulfate de plomb insoluble; il enlève donc du sulfate de cuivre à l’électrolyte.

Le fer, le zinc, le nickel et le cobalt se dissolvent dans le bain en quantité équivalente à celle du cuivre déposé; ils ne changent pas la teneur moléculaire en sels, une quantité de sulfate de cuivre étant remplacée par la quantité équivalente de sulfate de ces métaux. En outre, ces métaux peuvent se dissoudre par simple action de l’acide sulfurique. De ce fait, ils diminuent l’acidité et augmentent la quantité de sels minéraux en solution.

Tous ces métaux ont donc pour effet d’appauvrir la solution en cuivre, quelques-uns appauvrissent en acide et d’autres enrichissent, ce dernier effet étant le plus considérable.

Ces actions sont contre-balancées par les suivantes :

Le cuivre renferme généralement de l’oxydule de cuivre qui, se dissolvant, enrichit la solution en cuivre et l’appauvrit en acide. Le cuivre lui-même se dissout dans l’acide en donnant du sulfate cuivreux.

Au contact de l’air, le sulfate cuivreux se transforme en sulfate de cuivre ordinaire. L’action de l'air favorise la seconde réaction ; c’est une raison pour laquelle les anodes se coupent à la surface du liquide. Les cathodes elles-mêmes sont légèrement attaquées.

Pour toutes ces raisons, la diminution de l’anode, même en tenant compte uniquement du cuivre, sera plus grande que l’augmentation de la cathode, cette dernière pouvant être plus faible que ne l’indique la loi de Faraday.

On cherche, dans certains cas, à augmenter celte solubilité des anodes en oxydant légèrement le cuivre avant de le couler.

Dans une installation importante, il sera donc nécessaire de suivre journellement la constitution de l’électrolyte : densité, analyse, dosage, etc.

Circulation de l'électrolyte. — Une circulation très active de l’électrolyte est nécessaire pour plusieurs raisons :

Il faut oxyder le sulfate cuivreux formé en cours d’opération.

Sous ces influences diverses, le liquide change de densité : dissolution du cuivre plus rapide en certains endroits, précipitation plus rapide en d’autres, influence de l’air à la surface, changement de composition du bain par suite de la dissolution des métaux étrangers, etc.

Pour ces raisons, le bain devient de plus en plus résistant lorsqu'il n’y a pas agitation, circulation et même brassage énergique au contact de l’air.

Plus la circulation de l’électrolyte est rapide, plus le dépôt de cuivre est beau et plus on peut augmenter la densité du courant et, par conséquent, la vitesse du dépôt, ce qui a son importance, comme nous l’avons vu.

Lorsqu'un bain n’est pas agité, il se décolore à la surface; cette partie supérieure s’appauvrit en cuivre, tandis que la concentration augmente à la partie inférieure de l’éleclrolyseur, au point que le sulfate de cuivre cristallise sur les parois et les électrodes, ce qui est mauvais pour la pureté du métal.

La circulation est obtenue en disposant les bacs en gradins et en remontant le liquide du dernier au premier au moyen d’une pompe. On peut également produire l’agitation par un courant d’air insufflé dans les cuves; mais ce procédé a l’ihconvénient d’agiter les boues qui se déposent sur les cathodes. Pour y remédier, on dispose une cuvette sous les électrodes pour recueillir les boues et l’on place dans les bains un tube coudé, dont une des branches, percée de trous, se trouve sous la cuvette et l’autre arrive le long de la paroi verticale au niveau du liquide. En insufflant de l’air dans cette partie du tube, le liquide s'échappe par-dessus ou par l’intermédiaire d'un autre tube horizontal percé de trous. La circulation est donc continue. Ce système

ÉLECTROMÉTALLURGIE 12-75

est employé notamment par la Guggenheim Smelting and Refining C° de Perth-Amboy (États- Unis).

Dépense d'énergie. — Dans l’électrolyse avec anode soluble, il n’y a pas de travail électrochimique proprement dit, la réaction produite à l’anode étant détruite par celle de la cathode. Il y a un simple transport du métal du pôle positif au pôle négatif. L’électrolyseur absorbera donc uniquement le travail nécessaire à ce transport, c’est-à-dire le travail nécessaire pour vaincre la résistance du bain. L’électrolyte est assez conducteur; sa résistivité varie, en général, de 20 à 25 ohms-centimètre. La tension aux bornes sera de ce fait excessivement faible. Pratiquement, elle est, en moyenne, de 0,5 volt, quelquefois moins, 0,25 volt, quelquefois plus, 0,35, 0,40, etc. Naturellement elle variera suivant la densité de courant utilisé.

En admettant que la quantité de cuivre déposé soit théorique et la tension de 0,25 volt, on trouve que :

1 watt-heure donne . 4,72 gr de cuivre

1 kilowatt-heure donne . 4,72 kg de cuivre

t kilowatt-jour . 113,5

Pour produire i tonne par jour, il faudra donc une puissance de 8,8 kilowatts ; en admettant une tension de 0,3 volt, il faudra 10,6 kilowatts et, pour 0,35, il en faudra 12,3.

11 y a lieu de remarquer, en outre, que la quantité de cuivre déposée n'est pas théorique. Les valeurs figurant au tableau de la page 70 correspondent à peu près à 20 kilowatts par tonne-jour; les services accessoires étant probablement compris dans cette valeur.

Certains chiffres diffèrent un peu, probablement par suite de ce que les usines ne travaillent pas à pleine charge pour les valeurs trop élevées (40) ou d’erreurs dans l’estimation de la puissance pour les valeurs trop faibles Les différences peuvent également dépendre de la densité de courant et, par conséquent, de la tension employée.

Régénération de V électrolyte. — La solution de sulfate de cuivre ne sert pas indéfiniment ; nous avons vu en effet, qu’elle se chargeait de sulfate de fer, zinc, nickel, etc..., aux dépens du sulfate de cuivre. La solution se charge également d’acide arsénique ; ce dernier est le plus gênant, car il augmente considérablement la résistivité du bain, d’où élévation de différence de potentiel aux bornes; de plus, l’arsenic risque à ce moment de se déposer avec le cuivre.

Naturellement, le procédé de purification varie suivant la nature des impuretés. Généralement la solution est filtrée sur de l’oxyde de cuivre qui précipite l’arsenic, le bismuth, l’antimoine et neutralise la liqueur; on délaye ensuite de l’oxyde de fer fraîchement précipité et l’on fait passer un courant d’air qui précipite tout le fer à l’état de sulfate basique de sesquioxyde. Le nickel ne peut être enlevé. D’ailleurs, si le produit traité renferme beaucoup de ce métal, il peut être traité par électrolyse, comme nous le verrons plus loin.

La solution purifiée est à nouveau acidifiée soit par électrolyse avec anodes insolubles, soit par addition d’acide sulfurique.

Lorsque les impuretés du cuivre brut ne sont pas très grandes et que, par conséquent, la purification ne porte que sur de faibles quantités d’électrolyte, on se contente de faire cristalliser le sulfate de cuivre, les premiers cristaux rentrent en fabrication, les autres sont vendus tels quels. C’est généralement ce qui se passe pour les usines françaises, le sulfate de cuivre ayant une assez grande valeur; il est vendu aux viticulteurs. L’inconvénient est que ce produit renferme de l’arsenic, mais, jusqu'à présent, cela n’a présenté aucun inconvénient.

Traitement des boues. — Suivant le cuivre brut employé, la quantité de boues anodiques est plus ou moins considérable; elle peut atteindre jusqu’à 2 et 3 0/0 pour des cuivres très impurs. Elles sont constituées principalement par du cuivre à l’état d’oxyde cuivreux et de l’argent métallique. La quantité d’oxyde cuivreux, et, par conséquent, la quantité totale des boues, est d’autant plus abondante que la densité de courant anodique est plus faible. Le reste est formé de sels basiques d’étain, antimoine, bismuth, de sulfate de plomb, de sulfures, etc...

La teneur moyenne des boues est la suivante :

Cuivre . . 15 à 30 0/0

Argent . 45 à 50 0/0

Arsenic . \

Antimoine . I

Tellure . . \ 20 à 25 0/0

Bismuth . i

Plomb . /

Letraitement adopté estle suivant : les boues sont traitées, pendant deux ou trois heures, dans une cuve en bois doublée de plomb, par de l’acide sulfurique dilué (1 tonne d’acide pour 4 d'eau); on chauffe par un courant de vapeur d’eau et on insuffle un violent courant d'air; de la sorte l’oxyde cuivreux se transforme en sulfate cuivrique. De même l’arsenic et l’antimoine se dissolvent avec la majeure partie des impuretés. 11 reste dans les boues tout l’or et l’argent, du sulfate de plomb, du tellure et un peu de bismuth et d’antimoine.

Les boues, lavées et séchées, sont fondues sur la sole d’un four d'affinage. On obtient une scorie renfermant environ 20 0/0 de plomb et 10 0/0 d’antimoine avec un peu d’or et d’argent, la scorie est coulée, brisée après refroidissement et fondue avec du plomb. Celui-ci prend les métaux précieux; on peut l’enrichir jusqu’à 60 0/0 d’argent par des traitements successifs.

Sur le métal fondu débarrassé de sa scorie, on projette un peu de salpêtre, il se forme une nouvelle scorie très riche en tellure au point que, seulement dans l'usine de la « Baltimore Electric Refining C° », où ce traitement est effectué, on pourrait recueillir par jour 3 kg de tellure, si ce produit avait un emploi. Les métaux précieux sont ensuite coulés et raffinés par électrolyse, comme nous le verrons.

Le cuivre dissous dans l'acide sulfurique est précipité par du fer, coulé en lingot et vendu comme cuivre impur ; on peut également l'affiner.

A l’usine Guggenheim de Perth-Amboy, on emploie un traitement analogue ; mais, après l'attaque sulfurique, les boues séchées sont directement fondues avec le plomb, qui enlève les métaux précieux et est ensuite coupellé.

L’usine de P « Anaconda Mining C° » utilise le procédé Thofern, consistant à employer les boues comme anodes dans un bain de chlorure ferrique avec un courant excessivement faible; tous les métaux se dissolvent, saufl’or et l’argent. On coupelle ensuite et on traite par électrolyse.

A côté de ces procédés mi-partie par voie sèche, mi-partie par voie humide, on utilise quelquefois uniquement la voie sèche.

Produits exposés. — Un grand nombre de fabriques avaient exposé ; mais, en général, les expositions étaient peu intéressantes; elles se composaient uniquement de cathodes et d’anodes. Une seule usine, celle de Zyrianowsk (Russie), faisait figurer les plans de son installation.

La Compagnie française des Métaux exposait en différents endroits : Mines et Métallurgie, Électricité, Électrochimie, un grand nombre de cathodes de 65 X 80 et 20 X 80 (fig. 72-87, d et e) ; des lingots affinés provenant de la fonte de plaques électrolytiques et des cassures sur lingots affinés, des bocaux de sulfate de cuivre provenant de l'atelier d’électrolyse et un lingot d’argent provenant du traitement des boues. L’affinage électrolytique a lieu dans les usines de Fromelennes et de Flohival, près de Givet, et le traitement des boues dans l’usine de Saint-Denis. La production du cuivre est de 2 500 tonnes par an (environ 7 tonnes par jour).

La Société des Cuivres de France fabrique, dans son usine d’Eguilles, par Sorgues (Vaucluse), du cuivre argentifère tenant 97 0/0 de cuivre. Ce cuivre est coulé en anodes de 85 cm de hauteur, 25 de largeur et 2 d’épaisseur {fit). 72-87, o et p). Deux pattes, introduites pendant la coulée, permettent de suspendre les anodes. La Société exposait un grand nombre de ces anodes, des cathodes et les métaux précieux (or et argent) correspondants; des boues, du sulfate cuivreux et du sulfate cuivrique.

L’usine produit annuellement 600 tonnes de cuivre et traite directement ses boues, qui donnent 3 tonnes d’argent et 50 kilogrammes d’or.

ÉLECTROMÉTALLURGIE

Les Fonderies et Laminoirs de Biache-Saint-Waast (Pas-de-Calais) exposaient des cathodes de 20 X 70 de 15 mm d’épaisseur {fig. 72-87, f] ; l’usine traite également ses boues.

La Russie était représentée par trois sociétés : l’usine de Zyrianowsk (Altaï du Sud), qui, outre les plans de son installation, exposait ses minerais, ses produits et des cathodes de 4 X 80 cm {fig. 72-87, i), et l’usine de J. -K. Nikolaeff, de Nijni-Novogorod, qui utilise deux séries de cathodes {fig. 72-87, g et h) dont les unes présentent des échancrures, exposaient dans le Palais des Mines et de la Métallurgie, tandis que l’usine de Kedabeck, près de Kalakend (Caucase), faisait figurer dans l’Exposition de l’Asie russe ses minerais et des échantillons divers de cuivre affiné. Cette usine a été montée par la maison Siemens et Ilalske, qui en est en partie propriétaire, et exposait également du cuivre affiné dans la Section russe du Palais de l’Electricité.

La Nichols Chemical C° (Voir p. 70) avait une exposition très importante dans la Section américaine des Mines et de la Métallurgie; elle exposait des anodes délit) X 25, des cathodes, des lingots, barres, fils, etc. Les produits résultant de 15 tonnes de minerai de la « Copper Queen Consolidated Mining C° », de Bibee (Arizona), soit une tonne de cuivre, 580 gr d’argent et 8 gr d’or, y figuraient en nature. Cette usine produit par jour 60 tonnes de cuivre élcctrolytique.

L'usine de Beszterczebanya (Hongrie) exposait également; elle produit près de 110 tonnes par an.

Galvanostégie. — • Le cuivre électrolytique, tel qu’il est livré par les usines, se présente en plaques de texture plus ou moins grenue, cristalline, à surface irrégulière, couverte de boutons, d’aspérités et même de cristaux; ces plaques ne peuvent être laminées directement et, à plus forte raison, transformées en tubes, fils, etc... 11 est nécessaire de les fondre et de les couler en lingots de formes diverses, suivant l’usage auquel le métal est destiné. Il y a ainsi une manipulation assez grande que l’on a cherché à éviter. 11 fallait pour cela trouver un procédé permettant d’avoir un métal de surface absolument lisse et de texture homogène non cristalline.

Parmi les procédés ayant donné jusqu’à présent les meilleurs résultats, il importe de citer : le procédé Elmore, dans lequel la structure cristalline, qui tend à se faire pendant le dépôt du cuivre, est transformée en structure fibreuse au moyen de frottoirs en agate animés d’un mouvement de va-et-vient le long de la cathode ; le procédé Cowper Coles, dans lequel le même résultat est obtenu en animant la cathode d’un mouvement de rotation extrêmement rapide; le procédé Dumoulin, etc...

Procédé Elmore. — Le but du procédé consiste, comme nous l’avons vu, à transformer la

structure cristalline, du cuivre électrolytique en structure fibreuse. Toute l’opération est mécanique.

La cathode {fig. 88) est formée d’un mandrin A, en acier. Pour prévenir l'adhérence, cette

Fio. 89. — Salle d'électrolyse de la Société française d’Électrométallurgie.

Usine de Dives-sur-Mer (Calvados).

et N pouvant tourner en sens inverse l'une de l'autre, au moyen d’une courroie droite et d'une courroie croisée, fixées sur le même arbre. L’embrayage et le désembrayage des poulies permettant ce double mouvement se produisent au moyen des deux taquets P et P' fixés sur la tige K et contre lesquels vient buter successivement la pièce fixée au support des brunissoirs, lorsque celui-ci est à bout de course.

On obtient, par ce procédé, des tubes ayant jusqu’à 2,5 m de diamètre et 3,5 mde longueur. Par étirage, on peut arriver à faire varier à volonté les dimensions. On fabrique ainsi directement des rouleaux de machine à papier et à impression et des pièces de toutes sortes ; le métal obtenu est très malléable et se travaille bien. On lui reproche cependant de se braser difficilement, probablement par suite de l’interposition, sous l’influence des brunissoirs, de traces de sulfate de cuivre.

On peut obtenir également du cuivre en planches en coupant les cylindres suivant une génératrice, et du fil en coupant le tube en un ruban hélicoïdal que l’on tréfile ensuite.

Deux usines exploitent actuellement ce procédé :

cathode est recouverte d’une mince couche de cuivre que l’on oxyde ensuite ; l’anode B, en cuivre brut, est coulée en forme d’U, de façon à régulariser le dépôt. La cathode-est animée d’un mouvement de rotation, grâce aux roues dentées C et D, recevant le mouvement de la poulie E; le courant est amené à la poulie F par le balai G. Le polissage est obtenu au moyen de brunissoirs en agate II, montés dans un support animé d’un mouvement de va-et-vient par l’axe fileté JJ, celui-ci tournant alternativement dans un sens et dans l’autre. Ce double mouvement est obtenu de la façon suivante : la tige K est articulée avec un levier L permettant, suivant que la pièce M est poussée à droite ou à gauche, d’embrayer ou de désembrayer les poulies O

Kl. E CT KO M ET A LL U R (il lî

La Société française d’Electrométallurgie, dont l’usine de Dives- sur-Mer (Calvados) peut produire par jour 10 tonnes de cuivre ainsi affiné. Cette usine, construite en 1891, occupe 4 hectares; la salle d’électrolyse a 100 m sur 00 m. Nous donnons {fi(j . 89) la photographie de celte salle;

L’ « Elinore Métal Àktien Gesellschaft », qui, dans son usine de Schladern-sur-le-Sieg, utilise une force motrice de 200 chevaux.

Ces deux Sociétés avaient chacune, la première à l'Électrochimie, la seconde dans la classe des Mines et de la Métallurgie, une exposition excessivement intéressante et par le nombre des échantillons et par leurs dimensions.

Procédé Cowper-Coles pour la fabrication des tubes de cuivre. — Nous avons vu que l’on pouvait augmenter la densité de courant et, par suite, la vitesse du dépôt, tout en conservant au cuivre scs qualités, en augmentant la circulation de l’électrolyte; mais la vitesse du liquide, dans ces conditions, ne peut jamais être considérable; de plus, elle est irrégulière; on a, au contraire, une action beaucoup plus régulière et une vitesse beaucoup plus grande si, au lieu de faire circuler l’électrolyte, on fait tourner la cathode.

Les avantages du procédé seront les suivants : On pourra opérer avec une densité de courant . très élevée, jusqu’à 20 amp : dm2, la tension nécessaire n’étant (pie de 0,5

à 0,7 volt. Le frottement du dépôt contre l’électrolyte est considérable, en raison

de la grande vitesse; on a ainsi un dépôt très compact et uni; sous l’influence de la force centrifuge, les boues sont projetées contre les parois de l’appareil ; le liquide est bien

homogène et il ne se produit pas de différences de concentration en certains points.

Comme l’on marche à forte densité de courant,, il peut se dégager de l’hydrogène à la cathode. Cet hydrogène est enlevé sous l’influence de la force centrifuge. I.a figure 90 montre en effet une cathode stationnaire; la figure 91, une cathode que l’on commence à faire tourner après être restée stationnaire; l’hydrogène, d’abord adhérent, se détache. Enfin, la figure 92 montre une cathode tournant depuis un certain temps. On ne voit même plus d’hydrogène ; non seulement celui qui tendrait à se former serait projeté au fur et à mesure, mais on peut même admettre qu’il ne s’en forme pas pour la même densité de courant, étant donné le renouvellement du liquide. On évite ainsi les conditions favorisant la production des nodules.

L’appareil employé pour la fabrication des tubes, et dont un modèle réduit se trouvait dans l’Exposition anglaise, groupe de l’Électricité, est le suivant {fig. 93 et 94) :

Une cuve de bois sert de récipient ; on y suspend les anodes en cuivre brut, coulées si possible en forme de gros tubes ou placées en cercle dans la cuve. La cathode est formée d’un cylindre en laiton B, légèrement graissé pour éviter l’adhérence du dépôt et permettre de la détacher facilement. Si l’on veut obtenir du cuivre en ruban, on enroule en hélice, sur la surface de la cathode, un fil en substance isolante, en faisant le pas de l’hélice égal à la largeur du ruban que l’on désire. Une fois l’opération finie, il est facile de couper le tube suivant cette hélice et de dérouler le ruban après avoir recuit le métal. Pour avoir des plaques, on coupe le tube suivant une génératrice. La cathode porte à la partie supérieure un anneau D en permettant la manœuvre facile et une large bague E sur laquelle frottent les balais F, reliés au pôle négatif de la source d’électricité. Le porte-balais G est mobile autour d’un axe, ce qui permet d’écarter les balais pour retirer la cathode. Au bas de la cathode se trouve un plateau H, à bord relevé, fait en matière isolante qui empêche la formation du dépôt à l’extrémité inférieure où il est généralement irrégulier et couvert de nodules.

L’électrolyte circule également; il est injecté dans la cuve iangentiellement aux parois, soit par le moyen d’une pompe, soit par le moyen de l’air comprimé; à sa sortie de l’électrolyseur, il est filtré pour en retirer les boues qu’il renferme.

L’électrolyte donnaut les meilleurs résultats a la composition suivante :

Eau . 74,36 0/0 en poids

Acide sulfurique . 10,77 0/0 —

Sulfate de cuivre . 14,87 0/0 —

L’ELECTIUCITÉ A

La proportion d’acide libre n’a qu’une faible elle agit considérablement, au contraire, sur la l fortement influencée et varie en raison inversi

influence sur la quantité de cuivre dissous; •nsion aux bornes de I ’électrolyseur, qui est ' de la quantité d’acide libre, principale-

Fio. 00, 91 et 92. — lnlluence de la rotation sur le dégagement d’hydrogène à la cathode.

ment à froid. Vers 70°, l’addition d’acide libre n’a pas d’influence sensible. Avec l’appareil indiqué, on emploie une densité de courant de 11 amp : dm2 et une vitesse périphérique de 2,5m par seconde, en employant comme électrolyte une solution de sulfale de cuivre à 200 gr par litre à 25°; on trouve que, si cet électrolyte ne renferme pas d’acide sulfurique, la tension est de 3,5 volts ; avec 12,5 gr par litre, 1,3 volt; avec 25 gr, 0,9 volt ; avec 50 gr, 0,75; avec