NICKEL

L’extraction du nickel de ses minerais se fait généralement par voie ignée; mais on tend de plus en plus à retirer ce métal de mattes nickelifères dont on ne peut guère séparer le cuivre que par voie éleclroly tique. Le nickel restant en solution, la méthode électrolytique est tout indiquée; on effectue également l’affinage de ce métal, mais la branche d’industrie qui, dans cet ordre d’idées, a eu le plus grand développement est évidemment le nickelage.

Extraction du nickel. — Procédé Titus XJlke. — Le Canada fournit à peu près la moitié du nickel du monde entier, exploité actuellement par les seules mines et usines de la Canadian Copper C°. Le minerai consiste en un mélange de pyrrhotine (pyrite magnétique) et de chalcopyrite (pyrite de fer et de cuivre) empâtées dans une diorite.

La teneur moyenne de ce minerai est de 2,5 0/0 de nickel et 2,5 à 3 0/0 de cuivre. Le minerai, après extraction, est concassé, grillé en tas à ciel ouvert, puis transformé en matte de fusion contenant de 18 à 19 0/0 de cuivre et 10 à 15 0/0 de nickel, le reste étant formé presque exclusivement de soufre et de fer. Le produit est expédié à la « Orford Copper C° », à Constable Ilook, New-Jersey (Etats-Unis), où la séparation plus complète des métaux est effectuée. En outre, la Canadian Copper C° a construit depuis peu, à Cleveland-Ohio (Etats-Unis), une usine pour le traitement direct des mattes Bessemer par le procédé Titus Ulke.

Ces mattes sont fondues en plaques pour former les anodes.

Leur composition est la suivante :

Cuivre . 43,4 0/0

Nickel . 40,0 0/0

Fer . 0,3 0/0

Soufre . 13,8 0/0

Argent . . 217 gr à la tonne

Or . . . 3 à 6

Platine....- . 15 —

Les cathodes sont formées par des feuilles de cuivre. Un dispositif analogue à celui déjà décrit (p. 74) permet l'insufllation de l’air dans les cuves.

L'électrolyte est préparé en dissolvant une certaine quantité de mattes dans l’acide sulfurique dilué. On acidifie le bain de telle façon qu’il renferme 8 0/0 d’acide libre et on ajoute du sulfate d’ammoniaque, pour éviter la précipitation de l’arsenic et de l’acide chlorhydrique,

fV , .

pour retenir plus facilement l’argent, dans les boues.

La première partie de l’opération est conduite comme s’il s’agissait d’affiner du cuivre les deux métaux entrent en solution ; mais, comme le cuivre seul se dépose, l’électrolyte s’appauvrit en cuivre et s’enrichit d’une quantité équivalente de nickel; en même temps, la différence de potentiel aux bornes des électrolyseurs augmente peu à peu. Lorsque l’on arrive à

É LECTROMÉT A LL U R G I K

0,5 volt, la teneur en cuivre est très faible. On retire la solution et on précipite le cuivre restant au moyen de 1 hydrogène sulfuré ou du sulfure de sodium. On sépare le fer par addition d'hydrate de fer et action d'un courant d'air et on précipite le nickel en solution neutre ou légèrement ammoniacale, en employant des anodes en plomb ou en charbon.

Les boues sont tamisées, traitées par l’acide sulfurique, filtrées, séchées, fondues et coulées en plaques.

Ces plaques sont affinées par le procédé Mœbius.

Affinage du nickel. — L’affinage éleclroly tique est peu employé par suite de la difficulté d’obtenir des plaques épaisses ne s’exfoliant pas. D’autre part, l’anode s’attaque très irrégulièrement, se casse dans le bain, de sorte que l’on est obligé de refondre près de la moitié de la masse traitée. Pour diminuer cet inconvénient, on doit employer des anodes en métal déjà relativement pur.

Deux usines font actuellement cette opération et produisent chacune environ une demitonne par jour. Ce sont la « Balbach Smelting and Refining C° », de Newark (New-Jersey), et la « Orford Copper C° », Constable Hook, New-Jersey (Etats-Unis). Celte dernière emploie des anodes à oreilles de 0,(50 m delargeur, 0,85 m de hauteur et 0,02 m d’épaisseur. Les cathodes ont même surface ; elles sont simplement recourbées à la partie supérieure pour être suspendues à des traverses servant à amener le courant. Des échantillons de ces électrodes figuraient dans l’Exposition des colonies anglaises, section du Canada (/?//. 72-87, l, m, n).

Les produits de ces deux usines ont la composition suivante :

Anodes Orford

Anodes Balbach

Cathodes Balbach

Nickel . 95 à 96 0/0 95 à 96 0/0 99,5 à 99,7 0/0

Cuivre . 0,2 à 0,6 0/0 0,5 à 0,6 0/0 0,1 à 0,2 0/0

Fer . 0,75 0,75 0,1

Silicium . 0,25 0,25

Soufre . 5,0 3,0 0,02

Carbone. . . . 0,45 0,45

Platine . 15 gr par tonne 0,0 0,0

L’électrolyte employé est un bain de cyanure double obtenu en ajoutant un excès de cyanure alcalin à un sel de nickel.

L’Exposition du Canada élait très importante ; elle comprenait la série complète des minerais, des produits intermédiaires, des matériaux obtenus et même des objets ouvrés.

Nickelage. — Nous rappelons pour mémoire les échantillons de galvanoplastie de nickel, exposés par la maison Delval et Pascalis et les clichés typographiques en nickel de la maison Boudreaux (Voir p. 88).

Le nickelage a pris, dans ces dix dernières années, un développement colossal. 11 s’applique surtout au dépôt sur fer, auquel il donne un éclat particulier et qu’il préserve de l'oxydation. Le développement de celle industrie a été arrêté pendant longtemps par suite de la difficulté d’avoir un dépôt adhérent, de consistance et de couleur convenable. Nous avons parlé plus haut de la difficulté d’obtenir ce métal en couche d’une certaine épaisseur.

Le traitement préalable du fer ne se rapproche nullement de celui du cuivre ; d'une façon générale, le décapage aux acides ne vaut rien. Pour le nickelage, il faut de toute nécessité employer le polissage : plus le polissage est fini, plus l’objet achevé est bien et moins l’avivage est nécessaire; le dépôt n’est adhérent que lorsque le fer est bien poli.

On arrive actuellement à de très bons résultats en cuivrant préalablement en bain de cyanure, passant ou non en bain de sulfate de cuivre et faisant enfin le nickelage.

Les bains de nickelage varient à l'infini : ils sont à base de sulfate de nickel, auquel on ajoute en général du sulfate d’ammoniaque. Le principal échec provient de ce que, l’anodesoluble se dissolvant difficilement, le bain s’enrichit en acide sulfurique, lequel donne un dépôt terne ; d’ailleurs, même avec une teneur faible en acide, le dépôt ne tarde pas à ne plus se pro-

L’ électricité a l’exposition

duire. Pour éviter ces inconvénients, on ajoute au bain du citrate d’ammoniaque ou un autre sel à acide organique ; et de temps en temps on neutralise cet acide, soit par de l'hydrate, soit par du carbonate de nickel.

La maison Delval et Pascalis exposait quelques pièces nickelées et la maison Zipélius-Gaiffe en présentait une série considérable.

Le nickelage des petits objets a pris, dans ces derniers temps, un développement considérable ; mais on conçoit que la main-d’œuvre en était excessive, en raison de l’arrêt nécessité par l'accrochage et l’enlevage de ces menus objets; aussi a-t-on cherché à supprimer ces manipulations en nickelant les objets directement placés en tas ; mais, pour éviter le non-recouvrement par le métal aux points de contact, il fallait agiter continuellement l’appareil ; encore n'avait-on qu’un résultat incomplet. On a alors imaginé le nickelage au tonneau. Dans ce procédé, les pièces à nickeler sont placées dans un tonneau tournant autour de son axe ; les avantages d’un pareil système sont que les pièces ainsi soumises à un mouvement de rotation les unes sur les autres sont uniformément recouvertes de métal ; de plus, elles subissent ainsi un polissage qui permet de supprimer l’avivage définitif, de façon que, lorsqu’elles sortent de l’appareil, elles ont simplement besoin d’être rincées et séchées et peuvent être livrées immédiatement. Un appareil de ce genre [fi g. 118) existait dans l’exposition des Etablissements Grauer et Cie. Il se compose essentiellement d’une caisse hexagonale percée de trous, traversée par un axe métallique, portée par des montants en bois. Le mouvement de rotation est donné par une courroie fixée directement sur le tonneau, d’une part; d’autre part, elle repose sur une poulie à laquelle on peut donner différentes vitesses. Le tout est fixé à une tringle métallique s’appuyant sur les montants de la cuve en pitchpin et est soutenu par un système de cordes et de poulies permettant de le retirer complètement du bain pour le remplissage.

Les objets à nickeler sont placés dans le tonneau, qui ne doit être rempli qu’à moitié. Le courant est amené, par la tringle de support, aune tige traversant les montants en bois, puis, par 1 axe du tonneau à une série de contacts placés à l’intérieur du tonneau. Les anodes sont placées sur les côtés de la cuve, comme dans le procédé ordinaire de nickelage.

Le bain employé doit être légèrement alcalin et avoir une densité de 8° à 10° Baumé ; sa température ne doit pas être inférieure à 15°-16°. Pour les petits objets, la vitesse de rotation est. de 53 tours par minute; dans ces conditions, ils sortent brillants, comme nous lavons vu; pour les objets à surface plate et de grandes dimensions, il ne faut pas tourner aussi vite; on se contente de 3 à 5 tours par minute, mais ces objets nécessitent alors l’avivage.

Les établissements Grauer présentaient un certain nombre d’échantillons d’objets nickelés

par ce procédé. . ' '

MM. Delval et Pascalis exposaient également des objets nickelés par un procédé analogue ; mais, pour éviter que les barres servan t à amener le courant n’agissent comme cathode d’une

Fig. 118. — Tonneau de nickelage de la maison Grauer.

ÉLECTROMÉTALLURGIE 12-105

façon continue, un commutateur spécial permet de ne mettre en circuit que celles qui sont recouvertes des objets à nickeler.

La figure 119 représente une vue d’ensemble de l’appareil : on voit à droite le commutateur

Fig. 119. — Tonneau de nickelage Delval et Pascalis. — Ensemble de l’appareil.

et à gauche la boîte renfermant l’engrenage qui permet de donner le mouvement de rotation au tonneau par l'intermédiaire de la poulie située en premier plan.

Fig. 120. — Tonneau de nickelage Delval et Pascalis. — - Coupe schématique.

La figure 120 représente la disposition schématique de l’appareil. A est le tonneau proprement dit, à neuf faces, mobile autour de l’axe B. Les anodes sontenC, la cathode est fournie par les objets à nickeler, E, auxquels le courant est amené par des barres D,, D2, D3, communiquant chacune avec une des touches d’un commutateur 1, 2, 3, etc., disposé de telle façon que trois de ces touches soient en relation avec le pôle négatif de la source, les touches 1, 2, 3, dans le cas présent, communiquant avec les barres D,, D2, D3. L’inspection de la figure montre que, le

tonneau continuant son mouvement de rotation, la touche 3 ne sera plus en contact la première, mais sera immédiatement remplacée par la louche 4, puis la touche 2 sera remplacée par la touche 5 et ainsi de suite. Naturellement, comme le représente E, les objets n’occupent pas exactement le fond du tonneau, mais sont entraînés en raison du mouvement de rotation.

La réalisation du commutateur a été faite de la façon suivante {fie/. 121 et 122). 11 se compose de trois bagues F, coupées en trois et placées sur un cylindre, en déplaçant chaque segment de 40° par rapport au segment de la bague voisine. Trois balais G, places dans le même plan

Coupe transversale. Vue de face, coupes partielles.

Fig. 121 et 122. — Tonneau de nickelage de la maison Delval et Pascalis. Détails du commutateur.

amènent le courant aux trois bagues et chaque segment communique avec une des tiges D(, D2, etc. Chaque balai G est muni d'un frottoir en cuivre maintenu par un ressort contre la bague correspondante. Naturellement ces dispositifs pourraient s’appliquer à d’autres genres de dépôt, par exemple à l’électro zincage.