CHAPITRE VI

Los métaux ne se rencontrent pas, en général, dans la nature à l'état de pureté; ils sont combinés avec d'autres corps, tantôt avec l'oxygène (oxydes), tantôt avec du soufre (sulfures); quelquefois aussi on rencontre leurs oxydes unis à l'acide carbonique et formant ce qu'on appelle des carbonates. Ces combinaisons diverses sont désignées sous le nom de mi7ierais métalliques^ et la métallurgie est l'ensemble des procédés suivis pour la transformation de ces minerais en métaux. C'est une des branches les plus importantes de l'industrie d'une nation, puisqu'elle est appelée à lui fournir les principaux matériaux employés dans la construction des machines. Elle a fait en France, depuis quelques années, des progrès considérables, surtout pour le fer, dont l'extraction constitue l'objet de la plus considérable de nos industries métallurgiques.

Le fer est avec la houille la plus grande richesse minérale de la France ; on l'y rencontre en assez grande abondance à l'état de minerai de composition et de qualités variables. Les variétés principales sont X oxyde de fer hydraté^ V oxyde roiuje^ Y oxyde magnétique et V oxyde de fer carbonaté.

Le minerai de fer qui, par l'importance de son extraction, occupe en France le premier rang, est un oxyde de fer hydraté, désigné, suivant les cas, sous les noms à!hématite^ de limonite. Ses gisements sont tantôt des couches et amas placés parallèlement aux couches des terrains stratifiés, tantôt des filons ou amas transversaux. Ce dernier

cas est le plus rare, et on le rencontre dans les mines de Vicdenos (Ariége) et de Ganizou ( Pyrénées -Orientales). Le premier mode de gisement est celui qui se présente le plus souvent. C'est h cet état qu'on trouve la variété d oxyde de fer hydraté dite minerai oolitJiiqiie^ qui donne lieu à une vaste exploitation dans les départements de la Moselle et de la Meurthe, aux environs d'Ottange, de Longwy, d'Hayange, d'Ars-sur-Moseile et de Frouard. Le département de Meurthe-et-Moselle a produit en 1875, d'après les derniers documents officiels, 894 563 tonnes, d'une valeur de 3 322807 fr.

La même couche est exploitée dans d'autres régions de la France, notamment à Vicherey (Vosges), à Jussey (Haute-Saône), à Villebois (Ain), à la Verpillière (Isère), et jusque dans l'Aveyron.

Citons aussi une couche qui est située à un étage plus élevé dans la série des terrains et a une grande importance métallurgique dans la Haute-Marne (Vassy, Saint-Di/ier, Eurville), dans l'Aube (Vandeuvre), dans la Meuse, dans les Ardennes (Grand-Pré), dans le Doubs (Métabief), et dans le Jura (Bnucherans). En 1875, la production de ces cinq départements a été de 222 201 tojuies; la Haute- Marne figure dans ce total pour 141 713 tonnes.

On rencontre aussi l'oxyde de fer hydraté en couches dans le département de Saôiie-et-Loire, à Mazenay et à Changé. Ces deux mines servent à l'alimentation des mines du Creuzot qui n'eniploient plus d'autre minerai indigène, mais qui consomment en même temps des minerais d'Algérie et de l'île d'Elbe. L'extraction s'est élevée, en 1875, à 161 540 tonnes.

On trouve dans plusieurs départements de la France une autre variété de fer hydraté qui a aussi une grande importance ; c'est V oxyde de fer en grains ou minerai pisolithiqiie. Il appartient aux terrains tertiaires. On l'exploite dans les départements du Cher, de l'Indre, du Doubs, de la Haute-Saône, de la Moselle, de la Côted'Or. Il ne forme pas de couches régulières comme les précédents : il remplit des bassins ou des poches dans lesquels il est ordinairement mélangé à l'argile. Il est en général de bonne qualité, mais d'un prix de revient souvent trop élevé pour les conditions actuelles de l'industrie du fer.

\J oxyde de fer roiige^ désig né sous le nom de fer oligiste^ se trouve en couche dans le département de l'Ardèche, aux environs de la Voulte et de Privas : à la Voulte, la puissance de la couche est de l/i mètres ; à Privas, elle est de S'^jôO ; la production de ce département a été en 1875 de 189 095 tonnes.

L oxyde de fer magnétiqtie constitue aussi un minerai depuis longtemps célèbre par les fers d'excellente qualité qu'il produit en Suède et dans l'Oural : il est à peine exploité en France dans les Pyrénées, mais depuis quelques années on supplée à son absence par l'importation de celui qu'on extrait en Algérie dans les environs de Boue; ces importations ont exercé la plus heureuse influence sur la fabrication du fer et de l'acier.

Le fe?' carbonaté offre deux variétés : la première, dite fer spatJiiqjie^ se trouve dans les Alpes françaises et s'exploite aux environs d'Allevard et de Vizille dans l'Isère, et à Saint-Georges d'Hurtières dans la Savoie; la seconde variété, dite fer lithoïde^ est ie principal minerai de fer en Angleterre; en France, elle est peu exploit 'G.

Pour donner la mesure de l'importance qu'a en France l'extraction des minerais, nous dirons que le poids de minerai extrait, ayant subi les opérations préparatoires dont nous parlerons plus loin, a été, en 1875, de 1556380 tonnes, d'une valeur de 7802992 fr. L'extraction et la préparation des minerais ont occupé 9038 ouvriers.

Les mines de fer, par leur nombre et par l'importance de leurs produits, occupent en France le premier rang après les mines de houille ; elles ne fournissent cependant pas la majorité du minerai employé par nos usines à fer. Les nombreux gisements superficiels, désignés sous le nom de minières^ concourent dans une plus large mesure à l'alimentation de nos forges.

Les détails que nous avons donnés sur les travaux exécutés dans les houillères nous dispenseront de revenir sur les travaux analogues ])ratiqiiés dans les mines de fer. Nous prendrons donc le minerai à la sortie de la mine et de la minière pour suivre les opérations qu'il va subir jusqu'à sa transformation en fer.

Les minerais de fer ne sont jamais soumis à des préparations préliminaires compliquées. Ils subissent ordinairement dans la mine un triage ayant pour but d'en séparer les matières stériles qui ont pu se mélanger avec lui pendant l'extraction : ces matières stériles sont employées pour faire les remblais.

Après le triage, les minerais de fer ne sont soumis qu'à un simple débourbage ; cette opération consiste à séparer par l'action de Teau les matières terreuses qui accompagnent le minerai. Dans le Berry, oîi Ton exploite un oxyde de fer en grains, formant des espèces de poches à une faible profondeur au-dessous du sol, on extrait généralement le minerai à ciel ouvert pendant l'été, et on l'accumule sur le bord

des trous où l'action des agents atmosphériques tend à désagrégei^ Targile; puis, au printemps suivant, lorsque les trous sont remplis d'eau, on y lave le minerai en le mettant dans un panier à clairevoia dit grappoir^ qui est suspendu à l'extrémité d'un levier à contrepoids, et que l'on fait osciller de haut en bas dans Teau. Le liquide pénétrant à travers la claire-voie désagrège les matières terreuses qui

se séparent, se déposent dans l'excavation qu'a produite l'exploitation et servent à la remblayer.

On emploie aussi pour le lavage des minerais des appareils appelés patoidllets^ qui se composent (fig. 69) d'une cuve ayant la forme d'un demi-cylindre dispose horizontalement, et dans laquelle coule un courant d'eau ; le minerai, constamment agité au milieu du liquide par l'action de bras courbes en fer , tournant autour d'un même axe, se sépare de l'argile qui l'enveloppe. L'eau bourbeuse s'écoule par un déversoir, et le fond de la cuve est muni d'une autre ouverture fermée par une porte que Ton enlève de temps en temps pour retirer le minerai lavé.

Lorsque le minerai est en roche au lieu d'être en grains, il doit, avant le débourbage, être concassé à l'aide d'appareils appelés bocards^ qui sont associés aux patouillets et se composent de pilons verticaux en bois, terminés à leur extrémité inférieure par des socles de fonte. Ces pilons sont disposés verticalement à côté les uns des autres : un arbre horizontal, armé de saillies appelées carnes^ tourne derrière eux d'une manière continue. Les cames rencontrent dans ce mouvement des saillies ou mentonnets placés sur les pilons, qui sont ainsi soulevés à une certaine hauteur, oii ils sont abandonnés pour retomber de tout leur poids sur le minerai placé dans des auges situées audessous d'eux.

Dans certaines régions, comme la Savoie et l'Aveyron, le minerai en roches est soumis à un grillage à l'air qui a pour but de le rendre

moins dur, plus poreux, d'expulser l'eau et l'acide carbonique qu'il renferme.

Les minerais étant préparés, il faut maintenant en extraire le fer. Il nous est impossible, dans un ouvrage comme celui-ci, de supposer connus du lecteur les principes de chimie sur lesquels repose la métallurgie du fer, et d'étudier avec détails les réactions auxquelles elle donne lieu. Nous ferons donc un exposé très-sommaire des uns et des autres.

Nous avons vu que les minerais employés à la fabrication du fer sont ou des oxydes de fer^ c'est-à-dire des corps formés par l'union intime du fer avec un g^az que les chimistes appellent oxygène^ ou un carbonate d'oxyde de fer^ c'est-à-dire un corps formé par l'union intime de l'oxyde avec un gaz nommé acide cai^bonique. Le but que se propose le métallurgiste est d'enlever le fer aux corps avec lesquels il est combiné. Pour simplifier l'explication, nous dirons tout de suite que, lorsqu'on chauffe le carbonate d'oxyde de fer, il laisse dégager Tacide carbonique et se transforme en oxyde de fer, de telle sorte que nous pouvons supposer les choses réduites au cas unique oii l'on emploie l'oxyde- Or, si l'on mélange de l'oxyde de fer avec du charbon, qu'on enflamme celui-ci et qu'on chaufle le tout dans un courant d'air actif, le charbon brûlera en produisant des gaz, qui, en s'élevant au milieu de la masse, prendront à l'oxyde l'oxygène qu'il renferme et le transformeront en fer métallique.

Mais le minerai employé n'est jamais pur : il est toujours mélangé à une quantité plus ou moins grande de matières terreuses que l'on a extraites du sol en môme temps que lui, que l'on désigne sous le nom de gangue^ et qui ne sont jamais séparées complètement par les préparations mécaniques dont nous avons parlé. 11 faut donc isoler cette gangue qui se trouve mélangée au fer et empêcherait les particules métalliques de se réunir. Voici comment on y arrive dans la méthode dite des hauts fourneaux. On ajoute au mélange de charbon et de minerai une substance capable de former avec la gangue un corps fusible appelé laitier^ qui surnagera au-dessus de la masse métallique et que l'on en séparera facilement (1). Mais, pour fondre le laitier, il faut arriver à une température très-clevée, à laquelle le fer se combine lui-même avec une partie du charbon et forme avec lui le corps que l'on désigne sous le nom de fonte. Aussi la fonte, dans la méthode des hauts fourneaux, peut-elle être considérée comme un intermédiaire

(1) Lorsque la gangue du minerai est argileuse, la substance ajoutée est du calcaire et s'appelle castiJie; quand au contraire la gangue est calcaire, la substance ajoutée est de nalure argileuse et s'appelle crbue.

91 INDUSTRIES EXTUAGTIVES.

entre le minerai et le fer. Cette fonte, après sa fabi'icatîon, sera traitée à nouveau dans des fourneaux spéciaux oîi elle sera fondue, et, pendant qu'elle sera liquide, on fera passer h sa surface un courant d'air actif qui brûlera le charbon qu'elle renferme et la transformera en fer. Cette seconde opération est appelée affinage de la fonte.

Dans les Pyrénées on suit une autre méthode, que Ton appelle méthode catalane^ et qui permet de fabriquer le fer en une seule opération sans faire de fonte. Cette méthode ne peut ôtre em[)loyée que dans le cas où Ton a de? minerais très-riches, parce qu'alors, au lieu d'introduire une substance destinée à fondre la gangue, on sacrifie l\ cet effet une partie de l'oxyde de fer lui-même. Mais le laitier fait avec la gangue et l'oxyde de fer étant beaucoup plus fusible que celui des hauts fourneaux, on n'est pas obligé d'élever autant la température, et le fer ne passe pas à l'état de fonte. On obtient ainsi une masse que Ton peut comparer à une éponge en fer ramollie et enfermant dans ses pores le laitier fondu; en battant ensuite cette éponge à l'aide de puissantes machines, on en exprime le laitier et l'on agglomère le fer. Li méthode catalane donne un métal d'excellente qualité, mais elle est peu employée : la Corse et les départements de l'Ariéi^e, des Pyrénées (Basses-, Hautes- et -Orientales), sont les seuls oîi elle soit mise en pratique; la production des hauts fourneaux est plus de dix fois plus considérable que celle de la méthode catalane. Nous ne décrirons avec détails que la méthode des hauts fourneaux.