DE LA TONNE
francs.
fr. c.
Moyenne de cinq années. — (*) Moyenne de huit années.
De ces tableaux se dégagent les faits suivants: disparition du travail au charbon de bois; arrêt de la production du fer depuis une trentaine d'années, par suite de la concurrence des aciers fondus suivant les nouveaux procédés; réduction progressive des prix, avec fluctuations correspondant à celles du prix des fontes ; énorme développement de la production totale d acier, due tout entière aux convertisseurs et aux fours Siemens -Martin; remplacement du fer par lacier dans la fabrication des rails.
larSIHIMB lATlOIAU.
Les principaux départements producteurs sont: pour le fer, ceux du Nord (290,000 tonnes en 1900), des Ardennes (72,000), de la Haute- Marne (63, 000), de Meurthe-et-Moselle (87,000); pour les lingots d acier Bessemer et Martin , ceux -de Meurthe-et-Moselle (587,000), du Nord (32/4,000), de Saône-et-Loire (126,000), de la Loire (107,000), du Pas-de-Calais (97,000), de la Loire-Inférieure (89,000), du Gard (68,000), des Landes (56, 000); pour lacier ouvré, ceux de Meurthe-et-Moselle (271,000), du Nord (2/10,000), de Saône-et-Loire (96,000), de la Loire (88,000), du Pas-de-Calais (79,000), de la Loire-Inférieure (68,000), du Gard (53,000).
3. Métallurgie des métaux autres que le fer. — En 1827, Wôhler isolait, je lai déjà rappelé, Yaluminium sous forme d'une poudre grise ou de petits globules, par la réaction du potassium sur le chlorure d aluminium. A partir de i854, Sainte-Claire. Deville obtenait des masses assez importantes de ce métal , en substituant au potassium le sodium et au chlorure d aluminium le chlorure double d'aluminium et de sodium; il régularisait la réaction au moyen dun fondant spécial (la cryolithe), signalait la bauxite comme matière première et donnait une formule pratique pour la fabrication de Talumine pure. Le prix du kilogramme d'aluminium, qui était de 3 00 francs en 18 56, descendit lentement jusqu'à 100 francs environ. Une réduction beaucoup plus forte pouvait seule permettre le développement de la production. Plusieurs inventeurs proposèrent, en 1880 et pendant les années suivantes, divers procédés, les uns chimiques, les autres à la fois chimiques et électroly tiques. Finalement, la méthode qui a prévalu et qui porte le nom de Héroult ou de Hall est basée sur l'électrolyse au four de l'alumine dans un bain fondu de cryolithe, additionné, par exemple, de sel marin et de fluorure de calcium. La composition de l'électrolyte doit lui assurer une fusibilité presque égale à celle du métal et une densité un peu moindre. On introduit dans le bain, par étapes successives, l'alumine pure et calcinée. Il y a lieu de fondre d'abord le mélange dans une cuve spéciale et de séparer une petite quantité d'aluminium concentrant toutes les impuretés du
bain; le mélange fondu est ensuite transvase dans les cuves de la série normale, et le métal, réuni au fond de ces cuves, s'extrait à laide de cuillers.
L'alumine pure est tirée de la bauxite et généralement préparée aujourd'hui par le procédé Bayer. Préalablement broyée et calcinée, la bauxite subit l'attaque d'une solution de soude caustique dans des lessiveurs chauffés extérieurement à la vapeur d'eau et pourvus d'agitateurs; il se forme de l'aluminate de soude, dont on précipite l'alumine après fîltration; la présence de cristaux d'alumine hydratée favorise l'opération, qui est suivie d'une calcination.
On refond le métal brut, soit dans des creusets en graphite, soit dans des fours à réverbère avec sole magnésienne. La coulée se fait dans des moules en sable ou dans des lingotières en fonte; pour les lingots destinés au laminage, ces lingotières sont enduites de graphite ou de craie. Très accusée, la contraction du métal fondu atteint â p. 100 en moyenne.
Le forgeage peut être effectué à froid ou mieux à chaud, vers la température de carbonisation du bois dur. Ordinairement, le laminage est exécuté à froid.
Un des principaux débouchés de l'aluminium est fourni par la sidérurgie, qui emploie ce métal pour empêcher les soufflures de la fonte ou de l'acier et qui absorbe presque la moitié de la production.
Bien qu'ayant une conductibilité inférieure à celle du cuivre, l'aluminium offre dans certains cas, par suite de son faible poids spécifique, des avantages appréciables dans l'établissement des conducteurs électriques isolés. Une difficulté sérieuse réside dans la soudure du métal sur lui-même; M. Heraeus recommande de souder à basse température, beaucoup au-dessous du point de fusion, par simple martelage ou compression.
La corrosion de l'aluminium par l'eau de mer a déçu les premières espérances sur l'utilisation de ce métal pour la construction de bateaux légers. Au contraire, l'automobilisme en développe l'emploi seus forme de pièces moulées n'ayant à subir que des efforts mécaniques restreints.
D'après les statistiques du Ministère des travaux publics, la pro-
duction de 1900 a été de 3, s 63 tonnes aux Etats-Unis, de i,3oo tonnes en Suisse, de 1,036 tonnes en France, de 669 tonnes en Angleterre. Pendant la période 1871-1880, la production spéciale de la France ne dépassait pas 1 tonne 3 ; elle est passée à 7 tonnes 2 pendant la période 1881-1890 et à 61/1 tonnes pendant la période 1891-1900.
La métallurgie de VanUmoine se subdivise en trois branches, qui ont respectivement pour objet la production du sulfure liquaté, de loxyde et du régule. De ces trois fabrications, les deux premières ne constituent souvent que les préliminaires de la troisième.
Autrefois, la concentration du sulfure d antimoine par liquation était très répandue; ce mode de concentration n'est cependant applicable quà des minerais tenant plus de âo p. 100; d autre part, une certaine volatilisation se produit toujours au cours de la liquation, et le chauffage en vase clos nécessaire pour atténuer cette volatilisation ainsi que pour éviter loxydation partielle du sulfure liquaté entraîne de fortes dépenses.
La fabrication du. régule peut s'effectuer au moyen d'une précipitation par le fer; elle exige une fusion au creuset ou sur sole. Ce procédé ne convient qu'aux minerais riches d'une teneur de 3 p. 1 00 , si on opère au réverbère, ou de 5 o p. 100, si on opère au creuset.
Pour les minerais pauvres , plusieurs inventeurs avaient eu , dès 1 8 4 4, l'idée d'obtenir directement l'oxyde d'antimoine en grillant le minerai et en volatilisant le métal. Ce traitement est, aujourd'hui, réalisé suivant diverses formules. Les fours employés de préférence sont des fours à cuve, avec grille ordinaire ou grille à gradins, dans lesquels on charge le minerai mélangé d'une proportion convenable de coke et dont un ventilateur assure le tirage. Des chambres de condensation reçoivent les gaz qui y déposent de l'oxyde d'antimoine plus ou moins divisé. Sur les parois du carneau précédant les tubes de refroidissement se forment des croûtes d'antimoniate d'antimoine qu'on réduit au creuset ou sur sole, à l'aide de charbon de bois et avec un fondant (carbonate de soude, chlorure de sodium, etc.).
La production française d'antimoine (régule, sulfure ou oxyde)
n'atteignait pas loo tonnes pendant la période 1879-1880; elle est montée à 1,578 tonnes en 1900. Celle de quelques autres pays peut être évaluée ainsi : Allemagne, 3, 160 tonnes; États-Unis, i,459; Italie, 1,9 00; Autriche, 990; Japon, 3/io.
Il existe, pour l'extraction du cuivre y des procédés par voie humide et des procédés par voie sèche. Parmi ces derniers, lancienne méthode galloise fondée sur Temploi exclusif du four à réverbère n'est plus guère appliquée dans sa pureté primitive; après avoir eu dans TÂrizona une importance considérable, lors des débuts de Imdustrie minière et métallurgique en cette région de l'Amérique, la réduction des minerais oxydés au four à cuve a décru rapidement; presque toutes les formules en usage comportent un grillage , une fusion pour mattès au four à cuve , un affinage et un raffinage opérés au réverbère sans interruption. La transformation de la matte en cuivre présente d'ailleurs des variantes nombreuses; elle peut s'effectuer, par exemple, au convertisseur. Un appareil nouveau de ce genre, dû à M. P. David et dit sélecteur, mérite d'être mentionné. Le sélecteur, de forme sphérique, offre, près du gueulard, un renflement destiné à recueillir les parties les plus denses du bain liquide et évacuaAt par un trou de coulée spécial la fraction de la masse ainsi séparée. On oxyde d'abord la matte ; quand l'éclaircissement de la flamme accuse l'achèvement de la conversion en protosulfure, on élimine la scorie ferrugineuse, on continue le soufflage pendant quelques minutes et on détermine une première liquation de cuivre impur, contenant l'arsenic, l'antimoine, l'or et une petite partie de l'argent. Ce cuivre impur est reçu dans la poche du sélecteur et coulé. Le soufflage se continue ensuite jusqu'à ce que la coloration rouge sombre de la flamme et les projections de globules de cuivre indiquent le moment de la coulée définitive.
Presque partout aujourd'hui et principalement aux États-Unis, la métallurgie recourt aux procédés électrolytiques pour séparer les métaux précieux du cuivre brut.
Une innovation intéressante dans l'élaboration du cuivre est la fabrication des tubes et corps creux suivant la méthode Ëlmore. Les traits caractéristiques de cette méthode sont la précipitation éleclro-
lyliquo du cuivre sur des mandrins en fonte, ou mieux en paraffine enduile de graphife, et la compression simultanée du dëpôtau moyen de brunissoirs en agate presses par des ressorts. Des divergences d appréciation subsistent au sujet de la rësistance du mëtat obtenu par le procède Elmore.
Vers le commencement du siècle, la production annuelle du cuivre dans le monde était de 9,000 tonnes seulement; elle a dépassé 5oo,ooo tonnes en 1900. Le prix de la tonne est descendu de 6,000 francs à une moyenne de i,3oo francs pendant la dernière période décennale.
La production du monde en 1900 s'est répartie comme il suit : Etals-Unis, 278,000 tonnes; Grande-Bretagne et Irlande, 61,600; Espagne, 67,800; Allemagne, 3 1,000; Chili, 26,000; Japon, 25,700; Mexique, 22,600; Australasie, 20,200; Italie, 10,600; Russie, 8,900; Canada, 8,600; France, 6,600; Bolivie, 2,100; Norvège, i,3oo; Autriche-Hongrie, 1,060. Celle de la France a peu varié depuis trente ans : de 1871 à 1880, 5, 800 tonnes; de 1881 à 1890, 3,100 tonnes; de 1891 à 1900, 6,000 tonnes.
Jamais la fabrication de Yetain n'a été très importante. Quelques métallurgistes français en tirent une petite quantité de minerais étrangerspar un traitement et un raffinage au réverbère.
Les pays producteurs sont les Etats malais (63, 100 tonnes en 1900), les Indes néerlandaises (18,200), la Grande-Bretagne (9,010), la Bolivie (6,800), TAustralasie (6,110), TAUemagne (2,o3o).
Quoique assez répandu dans les roches de Técorce terrestre, le mfrcure se présente souvent en un état de dissémination qui rend l'exploita tien fort difficile. Les minerais subissent un grillage, pour lequel ou emploie des fours très divers : fours à moufles, fours coulants, fours a réverbère, fours à cascades, etc. Après leur sortie du four, les gaz sont refroidis dans des tuyaux, des serpentins et des chambres de condensation où le métal se dépose.
En 1900, la production du mercure a été de 3, 600 tonnes environ:
Espagne, 1,100 tonnes; Etats-Unis, 967; Autriche-Hongrie, 542 ; Mexique, 353; Russie, 3o4; Italie, 260.
Deux régions fournissent seules les minerais de nickel : la Nouvelle- Calëdonie et le Canada.
Les minerais nëo-calëdoniens, qui sont des minerais oxydés contenant 7 à 8 p. 100 de nickel à Tétat sec, viennent se faire traiter en Europe. Il faut d abord les fondre au four à cuve avec des matières sulfurées, puis concentrer la matle au réverbère ou au converlisseur pour obtenir du sulfure de nickel sensiblement pur, broyer le produit, le griller jusqu a élimination complète du soufre, enfin réduire en vase clos à une température qui provoque l'agglomération du métal en disques ou en grenailles.
Quant aux minerais canadiens, formés d'un mélange de pyrrhotite nickélifère et de clialkopyrite, ils subissent, en partie au Canada et en partie aux Etats-Unis, une longue séiîe d'opérations : grillage en tas; fonte dans des water-jackets; concentration de la matte au convertisseur pour éliminer presque entièrement le fer; passage de la matte mixte au four à cuve avec du sulfate de sodium; coulée dans des récipients coniques en fonte; démoulage des pains ; séparation de la partie supérieure, riche en cuivre, et de la parlie inférieure, constituée surtout par du sulfure de nickel; concassage des deux produits; lixiviation ; évaporation ; renvoi du résidu au traitement de la matte ; grillage du sulfure de nickel ; purification de l'oxyde et réduction sous forme de grenailles ou plaquettes. Le raffinage se fait par électrolys(*.
Pendant la période 1889-1900, la production totale du nickel s'est élevée de 85o tonnes h plus de 7,000. Le Canada a fourni, en 1900, 3,200 tonnes; la France, 1,700 tonnes; l'Allemagne, 1,376 tonnes. De 1881 à 1890, notre contingent annuel moyen ne dépassait pas 95 tonnes; de 1891 à 1900, il a atteint i,^48 tonnes.
Beaucoup de minéraux renferment du plomb. Mais le sulfure de plomb ou galène et, dans une moindre proportion, le carbonate sont seuls assez abondants pour servir de minerais.
On sait que les méthodes classiques de traitement des galènes
peuvent se ranger dans trois catégories : ia première, applicable aux minerais riches , consiste à griller ces minerais dans des fours à réverbère jusqu'à ce qu'il se soit formé une certaine quantité d oxyde et de sulfate, puis à donner un coup de feu et à déterminer une réaction dégageant l'acide sulfureux et mettant le plomb en liberté; une seconde méthode, appropriée aux minerais moins riches et moins purs, comporte le grillage intégral et la réduction par le charbon dans des fourneaux h manche ou des demi-hauts fourneaux ; enfin la dernière est celle de la fusion du minerai avec du fer, qui enlève le soufre, forme un sulfure de fer fusible et libère le plomb.
Souvent, le plomb d'œuvre ainsi obtenu renferme assez d'argent pour qu'il y ait intérêt à extraire ce métal précieux. L'extraction se fait par le procédé de la coupellation, qui a pour base la propriété du plomb de s'oxyder quand on le chauffe au contact de l'air, tandis que l'argent ne s'oxyde pas et se concentre indéfiniment dans le plomb resté à l'état métallique.
La coupellation directe ne peut être avantageuse que si les plombs d'œuvre sont suffisamment riches. Dans le cas où la teneur en argent est trop faible, il faut procéder à un enrichissement préalable, soit par la méthode de cristallisation dite pattinsonage (i83â), soit par lezingage dont l'idée première appartient à Karsten (iSiia). L'affinage par cristallisation repose sur le principe suivant : quand une masse de plomb argentifère fondu se refroidit lentement, les premiers cristaux ne contiennent que du plomb à peu près pur; la proportion d argent augmente ensuite progressivement; des opérations successives permettent donc d'avoir du plomb de plus en plus riche. Dans le second mode d'affinage, on ajoute un peu de zinc au bain de fusion, et ce métal monte à la surface entraînant avec lui presque tout l'argent. Les Américains ont mis à l'essai la désargentation du plomb par éioctrolyse.
Après le fer, c'est le plomb qui donne lieu à la plus grosse production dans le monde, 860,000 tonnes environ en 1900: Etats-Unis, 2 5 0,0 00 tonnes; Espagne, 179,600; Allemagne, 12 1,800; Mexique, 84,700; Australasie, 67,000; Grande-Bretagne et Irlande, 42,000; Canada, 29,000; Italie, 28,800; Belgique, 16,400; Grèce, 16,000;
France, i5,90o; Autriche -Hongrie, 19,700; Japon, 1,900; Suède, 1,49 4. Notre production annuelle moyenne a été de 7,100 tonnes pendant la période 1871-1880, de 6,000 tonnes pendant la période 1881-1890 et de 10,000 tonnes pendant la période 1891-1900.
Deux minerais sont utilisés pour la production du zinc : le carbonate ou calamine et le sulfure ou blende. Qu il s'agisse de calamine ou de blende, un grillage préliminaire s'impose. Si le minerai est de la blende, ce grillage peut se combiner avec la fabrication de lacide sulfurique : on broie la matière et on la calcine, par exemple, dans des fours à soles superposées, où elle chemine progressivement soumise à Taction d^un courant inverse d air chaud; les gaz passent dans des chambres, y déposent leurs poussières et vont à la tour de Glover, puis aux chambres de plomb.
Une fois ramené à Tétai d oxyde, le minerai est mélangé avec du charbon anthraciteux menu et subit une distillation réductrice en vase clos. Ce procédé étant très onéreux, des tentatives ont été faites, mais sans succès, pour opérer la réduction au four à cuve; on n obtient ainsi qu une poussière de zinc partiellement oxydée, dont la transformation en lingots exige une seconde dijstillation. Les seuls progrès récents sont des progrès de détail : fabrication mécanique des creusets ou moufles et chauffage au gaz avec récupération plus ou moins complète de la chaleur.
La production de 1900 dans le monde a été de 670,000 tonnes environ : Allemagne, 1 5 6,0 00 tonnes; Belgique, 119,000; Etats- Unis, 112,000; France, 3 6,3 00; Grande-Bretagne et Irlande, 94,900; Autriche-Hongrie, 6,700; Russie, 5,900; Espagne, 5, 600. Nos usines ont fourni une moyenne annuelle de 19,160 tonnes pendant la période 1871-1880, de 17,900 tonnes pendant la période 1881-1890, de 99,800 tonnes pendant la période 1891-1900.
A propos de la sidérurgie, j ai déjà cité des exemples nombreux d'associations de métaux. De tout temps, on a pratiqué des associations de cette nature pour produire des alliages doués de qualités spéciales. C'est ainsi que les anciens obtenaient du bronze en alliant le cuivre à
l'élain. Bien avant la découverte du zinc métallique, la calamine était mélangée au cuivre rouge fondu, avec addition de charbon, et ce mélange donnait du laiton. L'alliage du cuivre, du zinc et du nickel fournit le maillechort; celui du cuivre et du nickel, la silvérine; celui du cuivre et du cobalt, un produit analogue. Uni k laluminium, le cuivre procure des bronzes d'aluminium d'une ténacité, dune ductilité et d'une malléabilité remarquables ; Taddition de zinc à ces bronzes conduit aux laitons d'aluminium, dotés également d'intéressantes propriétés. Le bronze phosphoreux, dur et tenace, a trouvé des emplois dans la fabrication des pièces mécaniques; sa dureté et son élasticité augmentent considérablement sous l'action de l'écrouissage; d'heureuses applications en ont été faites aux fils télégraphiques et téléphoniques. Au lieu du phosphore, on peut unir le silicium au bronze et avoir des bronzes silicieux propres à certains usages. Certains alliages de cuivre et de manganèse , introduit sous forme de ferro-manganèse, se distinguent par leur haute résistance. Le métal Borna et le métal Delta ont eu leur célébrité : le premier est un bronze phospho-manganésé, ductile, malléable à chaud et à froid, inoxydable, ne prenant pas la trempe et atteignant la résistance de l'acier; quant au second, il résulte de la combinaison du cuivre avec un alliage de zinc et de fer, offre une belle couleur jaune d'or, est aussi peu oxydable que le bronze phosphoreux, se travaille aisément à froid et à chaud, résiste à la corrosion dans les eaux sulfureuses et acides.
Cette liste pourrait être singulièrement allongée. Elle suffît à établir la variété des ressources que l'union des métaux usuels entre eux ou parfois avec un métalloïde est susceptible d'apporter à l'industrie. Celle-ci dispose aujourd'hui de toute une série de corps complexes dont elle règle à volonté les éléments et les propriétés spéciales.
Les minerais d'or sont peu nombreux. Ils consistent surtout en or natif et en tellurures. Parmi les divers procédés de traitement, on distingue les procédés de voie sèche et les procédés de voie humide, qui, d'ailleurs, peuvent se combiner. Le rôle principal appartient toujours à l'amalgamation^ à la chloruration pour les concentrés et les matières exceptionnellement riches , enfin à la cyanuration pour les
minerais pauvres ou s'amalgamant mal. En nombre de cas, 1 or natif est uni à l'argent , ce qui complique les opérations.
Ne pouvant passer en revue toutes les méthodes, je me borne à quelques exemples.
Le plus souvent aujourd'hui, on procède par amalgamation directe dans les sluices pour les alluvions, dans les mortiers des bocards pour les minerais de filons. Quand ce dernier procédé est mis en œuvre, les résidus sont soumis à la coupellation.
Dans le cas de filons contenant avec lor d'autres métaux, le minerai est fréquemment traité pour l'obtention de ces derniers métaux, où lor se concentre. Les minerais de plomb donnent un plomb d'œuvre, dont on extrait par coupellation Tor allié à l'argent; les mattes cuivreuses se traitent par voie humide ou les cuivres bruts subissent félectrolyse.
À l'Exposition universelle de 1900 figurait un spécimen des exploitations du Transvaal et spécialement du procédé de cyanuralion. Les opérations se succèdent ainsi : triage du minerai brut et enlèvement de la partie stérile; broyage du minerai utile et amalgamation; à la suite de cette première extraction, reprise du minerai, concentration au moyen de la table à secousses, séparation par les Spitz kasten (appareils hydrauliques) des tailings, ou éléments granuleux et poreux, et des slimes ou argiles; cyanîiration des concentrés, des tailings et des slimes; filtration des tailings; agitation et décantation des slimes; précipitation par le zinc découpé en fils fins et additionné de plomb pour les slimes; traitement par l'acide sulfurique et fonte de l'or. Une variante des deux dernières manipulations, due à Siemens et Halske, est la précipitation électrolytique sur le plomb, suivie de la fonte et de la coupellation.
Lorsque l'or et l'argent sont unis , on peut les séparer par l'acide sulfurique concentré et chaud qui ne dissout que l'argent. Un dépôt contenant la plus grande partie de l'or se forme au fond de la chaudière. La liqueur décantée passe dans des chaudières en plomb renfermant les eaux mères de purification du sulfate de cuivre par .cristallisation et chauffées à la vapeur, où a lieu un dépôt d'or complémentaire. Une nouvelle décantation a lieu et la liqueur claire va
