DES MÉTAUX

XXVI — ÉLECTRO-HÉTAi-LORGiE — L'affinage des métaux ]

ET LA RÉDUCTION DES minerais.

On comprend sous le nom à} électro-métallurgie toute»! les opérations qui ont pour objet le traitement des métaux f par l'dlectricité. La dorure, l'argenture, le cuivrage, le4 nickelage, l'électrotypie, la gravure galvanique, la repro-1 duction des objets d'art, la galvanoplastie en général font! partie de l'électro-métallurgie ; mais cette dénominatioQ J s'applique plus particulièrement au traitement des mine- : rais, à l'affinage et à la fusion des métaux, quand ils sont J effectués à l'aide du courant électrique.

L'affinage des me'taux a lieu par voie humide. C'est v opération Identique à celles qui ont pour objet spécial la J galvanoplastie et qui sont basées sur l'électrolyse, c'est-à- 1 dire sur les effets chimiques du courant.

Les minerais se traitent de la même manière ; on obtient J ainsi des métaux purs.

La réduction des minerais réfractaires par voie sèche et] la fusion des métaux difficilement fusibles se pratiquent-! depuis peu. Ce procédé est basé sur les effets calorifiques du courant électrique.

Affinage des métaux. — On appelle électrolyse l'opération qui consiste à décomposer la dissolution d'un sel métallique en y faisant passer un courant. La dissolution

est un êlectrolj'tc. On homme ions les produhs dtconîpositmn ; on liisiingue ces produits en anions et en cations.

L'opération d'électrolyse la plus simple que l'un puisse faire consiste â plonger dans un vase rempli d'uno dissoluiion de sulfate de cuivre, deux lames de cuivre, l'une de celles-ci ^lant reliée au pôle positif d'une pile, l'autre au pôle négatif. La première de ces lames prend le nom d'ékclrode positive ou anode, la seconde celui d^e'tectrode négative ou cathode.

Des que le courant de la pile traverse la dissolution, le sulfate de cuivre commence à se décompi,ser. Le cuivre métallique se porte sur la cathode ei l'oxygène ainsi que l'acide sulfurique sur l'anode, qui prend aussi le noip d'électrode soluble, car l'acide qui se porte sur elle l'attaque ei la dissout. Le cuivre qui se porte sur la cathode et s'y dépose est remplacé dans la dissolution par une quantité équivalente de métal emprunté à l'anode.

Tel csi le principe essentiel des procédés employés pour extraire par électrolyse les métaux de leurs minerais et pour les affiner.

Dans une opération de ce genre bien conduite, le métal déposé sur la cathode est absolument pur; les métaux étrangers mélangés à celui qui fait l'objet du traitemeni et les impuretés restent dans le liquide ou dans les résidus de l'anode. De ces résidus, soumis ensuite à un traitement électrolytique approprié, on extrait successivement les autres métaux qu'ils contiennent.

Pour parvenir à ce résultat, il faut savoir que chaque métal, pour être transporté sur la cathode, exige un courant d'une certaine force électromoirice, qui est toujours la mcme, et que le bain, c'est ainsi qu'on appelle la dissolu-

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ÉLECTRO-MÉTALLURGIE l'aFFINAGE DES MÉTAUX 203

tion dans laquelle plongent les électrodes, doit êire composé, en proportions convenables, de sels des métaux à dlectrolyser. Cette connaissance constitue une des parties de la science de l'éleciro- métallurgiste.

L'usage de piles, en électro-miitallurgie, ne pourrait donner que de faibles résultats. Aussi cette industrie n'a-telk' pris naissance que depuis l'invention des machines dynamo-électriques, dont l'emploi est moins onéreux et la puissance beaucoup plus considérable. Les machines pour la galvanoplastie et l'électro-métallurgie sont d'une construction spéciale. Au lieu de fils, l'anneau est enveloppé de bandes de cuivre et chaque section de l'induit n'a qu'une seule épaisseur de spires. Les électro-aimants inducteurs sont garnis d'une seule lame de cuivre qui remplace les tils et couvre toute la longueur de chaque noyau, autour duquel elle ne fait qu'un petit nombre de tours. La force électromotrîce de ces machines est faible; mais la résistance des conducteurs et des circuits sur lesquels elles travaillent est très faible également et permet d'obtenir des courants de quantité très puissants. (1 y a des dynamos construites spécialement pour l'affinage du cuivre, d'autres pour la dorure, l'argenture, etc., car chacune de ces applications réclame des dispositions particulières.

C'est l'électro-métallurgie du cuivre qui, aujourd'hui, a acquis la plus grande importance. Dans les usines qui s'occupent de l'extraction de ce métal, les cuves sont remplies d'une solution concentrée de sulfate de cuivre. Aux électrodes qui correspondent au pôle négatif de la machine dynamo-électrique, on suspend de larges et minces feuilles de cuivre pur ; aux électrodes positives, on attache des récipients pleins de minerai préalablement grillé ou des blocs de mattes, c'est-à-dire des parties de minerais cui-

E repose mr Ix pn^mct^ , .

> iTéclutiffer les corps auûit^reiiiÊa; ^ et de le* poner ï riacandescence.

!.«* taiDpes à iocaodesceace o£«di on exemple en |

dt cet eSet calofïfiqae. Le coorani traversant on t

àe charbon VécbioSe et le pone au roug^ blanc. De a

que dans ce* lampes, le coorant agît, dans le foi

' employé à la rédaction des minerais, sur du cliarboa f

; A ràbti du contact de l'air.

Ce prooEd^, mi» en pratique depuis peu, I MM. Cuwles frères, de Clereland États-Umsj.

L» fig. 204 montre le fourneau Con'les; la fig. io5 |

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ppiffwni

est une coupe. Il est construit en briques refràctaires. La caisse qui le constitue est.remplie partiellement de charbon de bois en menus morceaux. En P est placé le minerai mélange à du charbon. Ce mélange est enveloppé de matières réfractaires non conductrices. Le courant, fourni par de puissantes machines, peut atteindre une intensité de plus de [,200 ampères sous une force électromotrice de 5o volts; il est amené au fourneau parles électrodes c c' et, en traversant le mélange, il porte à l'incandescence le charbon concassé et le minerai est réduit par le charbon sous l'influence de l'énorme chaleur développée. Des ouvertures a o' o", donnent issue aux gaz produits par la réaction.

Afin d'obtenir des courants plus puissants encore et, par suite, des résultats industriels plus considérables, la " Cowles Electric Smelting Company » de Lockporl (États-Unis), qui exploite ce procédé, vient de faire con-

struire par M. Brush, l'inventeur américain bien connu, une machine dynamo-électrique de dimensions colossales. Elle a 4 mètres 26 de longueur et i mètre 75 de hauteur; son poids est de 9,975 kilogrammes. Elle peui fournir 3,800 ampères sous une force électromotrice de 100 volts. C'est la plus grande et la plus puissante machine dynamoqui ail été construite jusqu'à ce jour. La fig. 206 représente cette dynamo; on voit également, au premier plan, la plus P petite des dynamos du même constructeur.

ÉLECTRO-MÉTALLURGIE l' AFFINAGE DES MÉTAUX 267

Le procédé Cowles est appliqué plus spécialement par ses inventeurs à la production de l'aluminium et de ses alliages. Ces métaux, dont l'usage était peu répandu, en raison de leur prix élevé, ont diminué beaucoup de valeur, la production étant désormais abondante et moins coûteuse.

CthzcrwtctJt

XXVII — Eclairage électrique — Le?

Arc voltalqae. — Quaad deux corps conducteur^ I reliés chacun à un pôle d'une pile puissante ou d'une inii< [■chine dynamo-électrique, sont mis au contact l'un di ■ l'autre, ils ferment le circuit et sont traversés par le coït Irant. Si on les éloigne ensuite faiblement, une étincem t Jaillit à travers l'espace qui les sépare. Cette étincelle pel [ siste, en formant un jet lumineux, tant qu'ils resta [ suffisamment rapprochés. Ce jei lumineux prend le no\ I d'arc voUaiqtie.'

Co nom vient de ce que le jei lumineux ou étinceli [■continue qui jaillit entre les extrémités des conductcuil

ÉCLAIRAGE ÉLECTHrQUE LES LAMPES A ARC 269

suite de réchauffement de !a couche d'air avoisinante, la forme indiquée par la figure 207. Lorsque les deus conducteurs sont placés verticalement, comme dans la fig. 208, le jet lumineux est vertical et reste rectiligne; il n'en a pas moins conservé le nom d'arc voltaïque.

L'arc voltaïque de'veloppe une chaleur considérable et c'est la plus puissante des sources lumineuses artificielles que l'on connaisse. L'appareil à l'aide duquel cei effet lumineux du courant électrique est utilisé pour l'éclairage, prend le nom de lampe à arc.

Lampe à. are. — La partie essentielle de la lampe â arc consiste en deux baguettes ou crayons de charbon, bons conducteurs de l'électricité, dont les extrémités sont très rapprochées l'une de l'autre. Pour que la lampe fonctionne, les baguettes doivent d'abord être mises en contact ; mais dès que le courant passe, un mécanisme spécial les oblige à s'écarter. L'étincelle qui jaillit entre les charbons, au moment de leur séparation, entraine avec fille des particules ténues de charbon qui, échauffées par le courant, deviennent incandescentes et produisent la lumière. Les baguettes éiani séparées, la chaleur produite et l'entraînement de nouvelles particules déterminent la formation de l'arc et empêchent le courant d'être interrompu.

Ordinairement les deus crayons de charbon sont placés l'un au dessus de l'autre et le courant passe du charbon supérieur dans le charbon inférieur. Quelquefois aussi les deux baguettes sont disposées horizontalement. Celle par laquelle arrive le courant est le charbon positif, l'autre est le charbon négatif. Les porte-charbons sont des tubes ^

métalliques auxquels s'adaptent les crayons au moyen

9yn L'ÉUKCTRicrTÉ

id'uno vit de xerragc. Dans ccnaines lampes, les pnnc-charbons sont mubilcs et peuvent s'abaisser ou a relever flom l'action du mécanisme: dans d'autres, le^ porie-ctiurbnn supérieur seul est mobile et s'abaisse ou *'tflfrvc, suivant le cas.

DCs que l'arc est formé, on remarque que le charbon potltif »c creuse ti présente l'aspect d'un cratère. En mÉmc temps, à l'cxtremiié du ne'gaiif il se forme une f ointe. \x irunspori par le courant des particules désagrégées du chnrbtin explique la formation de ce craiâre et d^ cette poinic.

La Hg. 308 montre en a le cratère du charbon positif e en b la pointe qui se forme sur le charbon négatif. L'a Occupe l'intervalle des deux crayons. On remarque, le pnsiiif ft Mirrnut sur le négatif, des aspérités sailJ lames. Ce sont des par-] celles de charbon qui onn Clé ramollies ou à moiij fondues par la chaleur co^ sidérable de l'arc.

l'influence de cette chalei^ les baguettes, fabriqua avec du charbon des coi> nues à gaz et exlrêmemencl dures, se transforment par- # lîellemeni en un charbon>J de nature particulière (gra^ï phite ou mine de plonUfim no, jg». — i.hnrbon-d! la ismpt art. jo^t On fait les crayons)'J| Cette transformation se produit surtout pour les granul» tîons qu'on observe sur le charbon négatif et qui sonâ du graphite pur.