NICKEL, COBALT ET CHROME

I. Nickel. — Gisements. — Procédés de traitement. — Traitement des minerais oxydés. — Affinage des mattes. — Procédés nouveaux de M. Manhès. ~ Fabrication du nickel pur. — Traitement des minerais cuivreux du Canada. — Emplois : nickel pur. — Alliages. — Monnaie de nickel. — Alliage avec le fer.

— Nickelage. — II. Cobalt. — Minerais sulfurés. — Minerais de la Nouvelle-Calédonie. — III. Chrome et Manganèse. — Préparation au four électrique. — Réduction par Taluminium.

— Dépôts galvanic[ues de chrome.

Le nickel et le cobalt forment avec le chrome, le manganèse et le fer une sorte de famille dont ce dernier serait de droit le chef par le rôle prépondérant qu*il a pris dans l'industrie. Tous ces métaux se trouvent dans la nature à l'état d'oxydes, souvent mélangés ensemble : ils ont des propriétés chimiques et physiques très analogues; ils peuvent s'allier presque en toute proportion sans cesser d'être malléables ; ils

s*allient au contraire plus difâcilemeat avec les autres métaux usuels comme le cuivre, le plomb, qui sont bien plus fusibles.

Dans cette famille le nickel et le cobalt sont deux frères jumeaux, ils se trouvent presque toujours ensemble, et on a peine à les distinguer comme k les séparer. Ce n'est que dans la couleur de leurs composés chimiques qu'ils présentent des différences tranchées, ceux du nickel étant verts, ceux du cobalt bleus ou roses.

Le nickel peut passer pour le cousin germain du fer. Nous les avons déjà vus se prêter une mutuelle assistance dans la fabrication des blindages, ils sont dans la famille les deux métaux qui se ressemblent le plus et qui forment les alliages les plus intéressants pour rindustrie ; ils se soudent l'un à Tautre à chaud, comme ils se soudent à eux-mêmes.

Par quelques-unes de ses propriétés, le nickel établit un trait d'union entre sa famille et celle du cuivre. Il se rencontre de préférence avec le cobalt dans les mêmes gisements que ce dernier métal (où il est alors à rétat de sulfure ou d'arséniure) et il forme avec lui des alliages intéressants. Il a du reste, aussi une grande affinité pour le soufre.

Il s'en faut que dans cette famille les fortunes aient été égales. Le fer, grâce à l'abondance de ses gisements, est devenu de bonne heure le roi du monde; les autres, rares et difficiles à extraire, sont restés ignorés : ce

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n'est que de nos jours qu'on a commencé à les connaître ; mais la plupart d'entre eux sont encore rares, coûteux et ne jouent qu'un rôle subordonné dans Tiiidustrie, par leurs alliages ou leurs combinaisons. On ne les emploie pas purs.

Le nickel seul, par suite de la découverte récente de gisements importants, a commencé à se faire une place notable et à trouver quelques applications par luimême, en dehors de ses alliages. Son prix, quoique relativement élevé n'est plus inabordable et on peut le ranger parmi les métaux usuels. S'il était plus répandu il pourrait disputer la première place au chef de la famille, car il vaut le fer par sa ténacité, il est suceptible des mêmes usages et a sur lui la supériorité de ne pas se rouiller. Mais son prix à l'état de lingots bruts est encore trente fois plus élevé que celui du fer ; sa production annuelle, quoiqu'elle aille toujours en croissant, n'atteint peut-être pas 8000 tonnes, contre 20.000.000 de tonnes de fer; si on réunissait tout ce qui existe de ces deux métaux dans un pays, le premier ne ferait pas plus grande figure qu'un tas de cailloux à côté d'une montagne.

h Nickel

Gisements. — Le nickel n'était jadis qu'un produit accessoire du traitement de certains sulfures complexes comme le cuivre gris où il se trouvait en très petite

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quantité avec d'autres métaux comme le cuivre, le fer, etc. Il fallait un grand nombre d'opérations pour concentrer peu à peu cette trace de nickel dans des produits de plus en plus riches. Aussi ce métal était-il très cher, il valait encore 18 francs le kilogramme en 1875. Son prix est tombé rapidement à 10 francs lors delà mise en exploitation des gisements découverts en Nouvelle-Calédonie, et il n'est plus aujourd'hui "que de 5 francs environ.

Ce minerai nommé garniérite, du nom de son inventeur, est un silicate hydraté de nickel et de magnésie, de couleur verte, qui se trouve en enduit ou en concression dans les fissures de la serpentine. Cette formation recouvre de grandes étendues, on l'exploite à ciel ouvert à peu de frais, la garniérite pure peut contenir jusqu'à 30 ou 40 pour 100 de nickel, mais elle est mélangée d'argile et la teneur moyenne du minerai extrait ne dépasse guère 6 à 8 pour 100.

Il y aurait un intérêt considérable à traiter sur place ces minerais pauvres, et à ne pas transporter en Europe un poids de matière stérile qui représente plus de dix fois le poids du métal.

Cependant après bien des essais qui n'ont peut-être pas été conduits avec beaucoup d'esprit de suite, on n'est pas encore arrivé à traiter couramment ces minerais en Nouvelle-Calédonie, et aujourd'hui encore, on en expédie la plus grande partie telle quelle en Europe. De ce seul fait le kilogramme de métal se trouve

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déjà grevé d'au moins 50 centimes de frais de transport.

De plus, ce tonnage considérable ne peut être confié qu'à des bateaux anglais, il en résulte que le minerai est surtout traité en Angleterre et en Allemagne beaucoup plus qu'en France.

Ainsi la découverte de ces beaux gisements n'a pas rendu à notre industrie nationale tous les services qu'on pouvait en attendre, et quoique la France ait pos sédé pendant quinze ans les seuls gisem^its de nickel productif connus au' monde, la métallurgie en est restée surtout aux mains des étrangers.

Aujourd'hui, la production paraît appelée à se développer rapidement, et il est probable qu'on va enfin traiter les minerais surplace, sinon pour faire du nickel, au moins pour fabriquer des mattes. Mais notre colonie n'aura plus le monopole de cette richesse minérale, car des gisements très puissants ont été découverts au Canada et sont déjà en exploitation active; d'autres découvertes analogues sont annoncées aux Etats-Unis. Procédés de traitement. — La garniérite fondue au haut fourneau, donne une sorte de fonte de nickel, où ce métal est allié à du carbone, à du fer et à un peu de soufre, provenant soit du minerai, soit des cendres du coke. Pour utiliser ce produit, il faudrait en éliminer ces divers corps étrangers. Mais on n'est pas arrivé encore à trouver un procédé d'affinage pratique ; on a surtout beaucoup de peine à enlever le soufre.

Aussi on paraît avoir renoncé pour le moment à la fabrication des fontes de nickel, bien que ce fût le moyen le plus simple de traiter le minerais sur place en Nouvelle-Calédonie.

On s'est décidé à extraire le métal à Tétat de mattes, en le fondant avec des matières sulfurées. On a ainsi un produit dont la fabrication est plus coûteuse, mais dont Taffinage ultérieur est plus facile.

Traitement des minerais oxydés. — En fondant le minerai au cubilot, avec des pyrites par exemple, le nickel se rassemble dans le creuset à l'état de sulfure complexe (en combinaison avec une partie du fer). Il n'y a pas besoin d'une température extrême, car cette matte est très fusible, et par suite de sa grande affinité pour le soufre et le nickel n'a pas de tendance à rester dans la scorie, dont la fusion est facilitée par la présence du silicate de fer.

On pourrait croire que les mattes, contenant plus de soufre seront plus difficiles que la fonte à purifier, il n'en est rien, on arrive plus aisément à enlever ce corps lorsqu'on a afiaire à un véritable suKure que lorsqu'on traite un métal qui n'en contient que quelques traces.

Le seul moyen par lequel on puisse l'enlever, c'est ce que l'on appelle le grillage à mort : on chaufie le sulfure au contact de Tair, jusqu'à ce que tout le soufre soit éliminé à l'état d'acide sulfureux, et le métal transformé en oxyde. Pour que ces réactions se fassent complètement, il faut un contact intime avec l'air

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qu'on n'obtient que si la matière est réduite en farine presique impalpable.

Le sulfure étant cassant se prête à cette pulvérisation préalable, tandis que le nickel impur est trop tenace pour être broyé.

C'est ainsi que, pour pouvoir enlever un peu de soufre, on est conduit d'abord à eh ajouter beaucoup, parfois même on en fait venir à grands frais de loin, pour l'incorporer au métal d'où il faudra le chasser plus tard ; les matières sulfurées étant rares en Nouvelle-Calédonie, on y importe souvent du soufre de Sicile pour la fabrication des mattes de nickel. Ainsi, ce soufre fait le voyage de Palerme à Nouméa pour y être combiné au nickel et, sous cette nouvelle forme, il revient en Europe pour y être séparé du nickel et déversé dans l'atmosphère à l'état d'acide sulfureux.

Quand on fabrique la matte en Europe, on fond plutôt le minerai avec du gypse (sulfate de chaux), qui se réduit par le charbon et fournit à la fois le soufre nécessaire à la constitution de la matte, la chaux nécessaire à la fusion des gangues.

Affinage des mattes, — L'affinage de la matte se fait toujours en Europe, parce qu'il exige des opérations assez complexes. Par une série de grillages et de fusions on oxyde et on scorifie le fer pendant que le nickel retenu par son affinité pour le soufre se concentre dans des mattes de plus en plus riches.

Dans quelques usinés, on simplifie cette partie du

traitement au moyen d'un procédé dû aux études de M. Manhès, dont nous reparlerons plus loin à propos du cuivre. On remplace ces opérations multiples par un traitement à la cornue Bessemer ; en insufflant de Tair comprimé à travers la matte fondue, le fer se brûle le premier et passe dans les scories, on obtient ainsi d'un seul coup du sulfure de nickel à peu près pur. Ce sulfure est broyé finement et grillé jusqu'à sa transformation complète en oxyde, puis l'oxyde pulvérulent est moulé en cubes avec de la farine, et réduit en le chauffant avec du charbon dans des creusets ou dans des fours à gaz. On obtient ainsi du nickel sous forme de cubes spongieux qu'il faut refondre^ pour avoir un métal compact.

Cette fusion se fait au creuset. Le nickel fondu est très sujet au rochage, c'est-à-dire qu'il dissout les gaz qui s'échappent pendant le refroidissement et rendent le métal huileux. On est arrivé à y remédier, en le raffinant comme on fait pour l'acier par l'addition de petites quantités d'un autre métal plus avide d'oxygène. On a employé d'abord le magnésium, on peut lui substituer l'aluminium.

Procédés nouveaux de M. Manhès. — On peut espérer qu'un jour la métallurgie du nickel se simplifiera, qu'on évitera de passer par l'intermédiaire du

^ On ne peut réduire le métal et le fondre en même temps, parce qu^à la température de fusion, il se combinerait au carbone.

il*

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sulfure et de l'oxyde, et qu'on arrivera à obtenir directement le métal fondu par Taffinage de la fonte de nickel, comme on le fait pour l'acier.

M. Manhès a montré qu'en poursuivant le soufflage au convertisseur, le nickel s'oxyde le dernier après le soufre et le cuivre, il semble donc que par ce procédé on pourrait affiner la fonte de nickel absolument comme la fonte de fer.

Cette méthode simple et séduisante n'a pas encore été l'objet d'expériences suivies. On lui oppose les objections suivantes : il est difficile d'éliminer les dernières traces de soufre, un soufflage trop prolongé oxyde partiellement le nickel et donne lieu à un déchet trop fort. Quand le nickel est à peu près pur, il ne se développe plus beaucoup de chaleur par la combustion du soufre, et le bain tend à se figer. D'autre part, le métal obtenu au convertisseur, et contenant encore un peu de soufre serait, comme je l'ai dit plus haut, très difficile à affiner.

Des essais récents, auxquels j'ai eu occasion de prendre part, permettent d'espérer que ces obstacles ne sont pas insurmontables. M. Manhès a trouvé un procédé simple pour afdner le nickel sulfureux, et ilestprobable que sa méthode permettra de transformer, en deux opérations, la fonte ou les mattes en nickel pur fondu. Peut-être même obtiendrait-on avec une seule opération au convertisseur, un métal suffisant pour la plupart des usages. Il serait donc facile de fabriquer sur place.

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en Nouvelle-Calédonie, un métal brut, dont le transport ne serait plus onéreux, et qui n'aurait à subir en Europe que l'affinage.

Ce ne sont peut-être pas les difficultés techniques qui ont contribué le plus à retarder les progrès de cette métallurgie : la véritable cause est un peu l'éloignement de notre colonie, qui rendait les expériences plus coûteuses et moins aisées à suivre, mais surtout le monopole créé par une compagnie qui, possédant à peu près toutes les mines exploitées, assez puissante pour décourager toute tentative de concurrence, se trouvait maîtresse du marché et pouvait se préoccuper assez peu de son prix de revient. Mais aujourd'hui qu'il faudra compter avec la concurrence du Canada, cette industrie ne pourra se maintenir qu'à condition de ne négliger aucun perfectionnement.

Fabrication du nickel pur. — Lorsqu'on veut obtenir du nickel très pur, on emploie encore quelquefois le traitement par voie humide, qui est plus coûteux. On dissout le minerai dans l'acide chlorhydrique ; on précipite le cuivre, s'il y en a, en le déplaçant par du fer métallique : puis on peroxyde les sels de fer avec du chlorure de chaux, et on précipite le sesquioxyde de fer en saturant la liqueur par du carbonate de chaux : après avoir décanté, on précipite l'oxyde de nickel à son tour, avec un lait de chaux.

On peut obtenir du nickel extra-pur par les procédés galvanoplastiques .

Fia. 51. -~ Graad balancier d'emboutiisage (Ui

, de MM. ChriUoJ. « B«iiUli.l, ' SuatD.™)-

202 MÉTALLURGHB DU NICKEL

En faisant passer le courant dans une dissolution de sulfate double de nickel et d'ammoniaque où les électrodes sont en nickel, le métal de la cathode se dissout et vient se précipiter à Tanode : il est absolument exempt de soufre et d'arsenic. Le nickel ^en anodes se vend environ 9 francs le kilogramme, tandis que le nickel en cubes ne coûte que 5 à 6 francs.

Traitement des minerais cuivreux du Canada.

— Les gisements du Canada, dont nos avons déjà signalé la récente découverte, sont des sulfures complexes de fer, cuivre et nickel, moins riches en nickel que les minerais de Nouvelle-Calédonie, mais placés peut- être dans des conditions plus favorables au point de vue de l'exploitation et du traitement. — On les fond sur place dans des fours à cuve (water jacket)^ et on obtient facilement une matte contenant tout le cuivre et le nickel. — L'affinage de cette matte, fait parles procédés ordinaires, donne sans peine des alliages de nickel et de cuivre. Mais la séparation de ces métaux est assez difficile et le problème n'est pas encore définitivement résolu.

On a proposé divers procédés par voie humide. Nous citerons celui de MM. Herrenschmidt et Pélatan qui a été essayé au Havre et qui est très ingénieux.

On dissout une moitié de la matte après grillage, de manière à former une solution neutre de cuivre et de nickel, puis on fait digérer cette solution avec le reste de la matte, qui est à l'état de sulfure double des deux