CHAPITRE XIII

CORINDON ARTIFICIEL.

On a obtenu de l’alumine cristallisée sous forme de corindon par diverses méthodes et avec beaucoup de succès et les matières ainsi fabriquées présentent une grande variété de formes et de couleurs. Ce qui a d’abord et surtout amené à entreprendre cette fabrication, c'est le désir d'obtenir des pierres précieuses. Beaucoup des procédés qu'on emploie n'ont aucun équivalent dans la nature. On peut les diviser grossièrement en cinq C À

I. On fait cristalliser l'alumine tenue en solution dans divers flux tels que le borax, le carbonate de soude et le bichromate de potasse.

II. On décompose le chlorure ou le fluorure d'aluminium par l'eau à haute température. Cette méthode peut jeter quelque lumière sur la formation du corindon dans les roches métamorphiques ou comme produit de métamorphisme de contact.

III. On décompose par la chaleur les alumino-silicates; Vernadsky a obtenu de la sillimanite et du corindon en fondant la muscovite.

IV. On fait cristalliser l’alumine dans des magmas silico-aluminium artificiels.

V. Par fusion directe de la bauxite ou de l'alumine amorphe. Nous dépasserions beaucoup le but de ces présents rapports si nous décrivions, même succintement, tous ces procédés de fabrications, aussi choisirons-nous ceux qui semblent avoir un intérêt économique ou géologique. De plus les diverses méthodes qu'on a employées ont déjà été parfaitement et complétement résumées par Fouqué et Lévy, Bourgeois et Morozewicz.!

P. Hautefeuille et A. Perrey? ont décrit les formations des plaques hexagonales de corindon lorsqu'on dissout de l’alumine dans de la néphéline fondue. Au refroidissement la plus grande partie de la pâte vitreuse cristallise à l’état de corindon; la leucite donne un résultat semblable; mais une néphéline potassique artificielle a donné une réaction différente. Ces expériences permettent de comprendre beaucoup mieux la formation du corindon dans les roches riches en néphéline de l'Ontario central.

W. Bruhns? a obtenu des petits cristaux hexagonaux de corindon avec pointes de pyramide en chauffant de l’alumine pendant 10 heures

1 Synthèse des minéraux et des roches, Paris, 1882; Reproduction artificielle des minéraux, Frémy Encyclopédie Chimique, Vol. 2, Appendixe 1, Min. pet. Mitth. Vol. 18, 1898, p. 23.

4 Bull. Soc. Min. France, Vol. XIII, 1890, p. 147; Am. Nat. Nov. 1890, p. 1076.

3 Neues Jahrb. für Min. Vol. 11, 1889, p. 62; Am. Nat. July 1890, p.671.

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à 300° dans un tube de platine avec de l'eau contenant des traces de fluorure d'ammonium. À 250° il n'y a aucune cristallisation. Des expériences analogues ont donné de l'hématite, du Quartz, de la tridymite et de l'ilménite, Ces résultats semblant apporter une preuve nouvelle à la théorie que ce sont des composés du fluor accompagnant

les émanations volcaniques qui ont facilité la formation des divers oxydes dans la nature.

G. Friedel! a obtenu à la fois du corindon et du diaspore (HAIO;) en chauffant de l’alumine amorphe à 350 ou 400 degrés dans une solution de soude en tube fermé. Entre 530 et 535 degrés, le corindon seul se forme, mais à 400° on n'obtient que du diaspore. Quand l'alumine contient un peu de silice, on voit apparaître des cristaux de quartz; quand la soude contient un peu de carbonate d'aluminium et de calcium, on voit des cristaux de calcite accompagner le corindon. Dans la même série d'expériences on a obtenu des cristaux d'hématite en faisant réagir d'une façon analogue de l'oxyde ferreux sur une solution de soude.

Frémy dans sa “Synthèse du Rubis” (Paris 1891)? a décrit en détail les fabrications artificielles du rubis. Cet ouvrage est accompagné de nombreuses planches en couleur. Le meilleur procédé consiste à chauffer l'alumine avec une quantité plus ou moins grande de potasse, à une très haute température, dans un creuset de terre, avec du fluorure de baryum et du bichromate de Potasse qui apportent la couleur nécessaire. Le

corindon rubis obtenu Par cette méthode est bien cristallisé, clair, et de couleur vive.

les résultats obtenus par le D" Josef travaux de recherches sur la synthèse es roches, sont de beaucoup les plus Les ‘Recherches expérimentales les magmas ignés”s occupérent

roches suivantes: liparite, basalte à enstatite, basalte magmatite, augitite,

! Bull. Soc. Min. France, Vol. XIV, 1891, pp. 7-8. ? Voir aussi A. Verneuil. “Mémoire sur la reproduction artificielle du rubis par fusion.” Ann. Chim.

et de Physique 1904 Ser. 8 Vol. III pp. 20-48. Tirage à part, Paris, Gatuhier-Villars 1904, PP. 1-30 Min. Mag. 15, 153, 1908.

?Tscheramd's mineral und petrog. Mittheil. Vol. XVIII, 1898, pp. 1-90; 105-240; Review of same Journal Geol, Vol. VII, 1899, pp. 300-313.

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basalte à ménilite, basalte à hauynophyre, basalte à haütyne, andésite à cordiérite, basalte à spinelle, basalte feldspathique; basalte à néphéline, basalte à néphéline et corindon. La néphélinite à corindon est une matière trachytique grossièrement cristallisée, contenant du corindon à ancrthite et de la néphéline.

Ces travaux brillants font époque dans la géologie expérimentale; ils ont été conduits sur une beaucoup plus grande échelle et en se rapprochant beaucoup plus de la nature, et par conséquent ont une valeur beaucoup plus grande au point de vue géologie appliquée même que les grandes expériences de Fouqué et de Lévy publiées à Paris en 1882. Danis les travaux de Fouqué et de Lévy, les fusions furent faites en petit creusets de platine au four Fourquignon et les produits obtenus étaient en détails au microscope. Morozewicz, au contraire, employa de beaucoup plus grands récipients: c'étaient des creusets réfractaires destinés à la fusion; la cristallisation se faisait dans des creusets plus petits de 150 c.c. de capacité. Tous ces creusets étaient placés dans un coin d’un gros four Siemens d'une verrerie de Varsovie. Le four lui-même était chauffé par un mélange d'oxyde de carbone et d'air et la température variait de 500° à 1600 degrés C. Les variations de température s'obtenäient facilement en changeant la situation du creuset dans le four, ce qui permettait d'obtenir un refroidissement progressif. La cristallisation durait habituellement de une à trois semaines, mais dans certains cas, on la prolongea pendant 2 mois 3. Dans certaines expériences, Morozewicz employa es creusets contenant plus de cent livres de matériaux fondus; après refroidissement on analysait complètement les produits obtenus et on le ; examinait au microscope; certains mélanges étaient si grossiers qu'on pouvait faire à la main une séparation des éléments constitutifs. Ce qui nous intéresse particulièrement à notre point de vue dans le résultat, est la formation du corindon et de ses fidèles compagnons: le spinelle, la sillimanite et la cordiérite (iolite). C'est à la suite de ces expériences que Morozewicz put énoncer sa loi qui régit la formation de ces matériaux dans les magmas silico-alumineux. On sait que cette loi a beaucoup facilité l'étude et éclairé la compréhension de l’histoire naturelle de ces groupes intéressants de minéraux.

On obtient également du corindon artificiel comme sous-produit des procédés alumino-thermiques. Cette variété de corindon est particulièrement dure lorsque l’on part de l’oxyde de chrome, car le corindon contient alors des traces de chrome.

On a fabriqué du corindon de la façon suivante: on mélange 106 parties de borax pulvérisé et fondu, 100 parties de poudre d'aluminium et 125 parties de fleur de soufre qu'on chauffe dans un creuset avec un

1Synthèse des Minéraux et des Roches, Paris, 1882.

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par l'acide chlorhydrique; on obtient ainsi un rési globules d'aluminium, des écailles brunes de bore et une poudre cristalline

blanche qui est du corindon. On enlève les globules métalliques, on dissout le bore dans l'acide nitri

d'aluminium métallique. Le D: G. Düliner, de Rixdorf, a fait breveter en Allemagne un procédé de fabrication de corindon fondu, mâchefer, basé sur ce princi d'aluminium avec les oxydes, les

liques oxygènés, dans les creusets réfractaires

pour l'oxygène.

et se solidifie au refroidis-

Les métaux tels que le titane, le tungstèn etc., qu'il était autrefois très difficile ou

avec ou sans ciment. Le cori1don qu'on variables et qui dépendent beaucoup de l'oxyde métallique dont on s'est servi. Avec l’oxyde de chrome, on obtient le rou de nickel, le bleu: avec l'oxyde de titane le brun ganèse, le jaune ou le jaune verdâtre.

! A. Haenig; ‘“‘Emery and the Emery Industry," Londres 1912, p. 34.

? Le corindon fond à 2250°C. d’après H. Moissan. Comptes rendus, Vol. 115, 1892, p. 1034. Suivant W. Hempel la température de fusion est de 1880 degrés.

ge rubis; avec l'oxyde avec l’oxyde de man-

Il est bon de mentionner également un procédé qui a été breveté en Allemagne par F. Hasslacher de Francfort-sur-le Main, par lequel on transforme l'émeri natif en -orindon anhydre et sans fer. Comme nous l'avons dit plus haut l'émeri est un mélange de corindon et de certains oxy.'es de fer, surtout de magnétite. Certains émeris contiennent jusqu’à 35 pour cent d'oxyde de fer. C'est une impureté qui n’ajoute évidemment rien au pouvoir abrasif, mais sa présence est considérée comme bienfaisante, dans certains emplois auxquels on réserve l'émeri.

On mélange l'émeri naturel avec une certaine quantité de charbon de bois ou de coke pulvérisés, en se basant sur la proportion d'oxyde de fer contenu dans l’émeri. L'émeri contenant 25 pour cent d'oxyde de fer et demande 4 à 5 pour cent de carbone. Le mélange est alors soumis à l'arc d'un courant alternatif dans un fonr électrique; quand la température est atteinte, il fond; le carbone réduit l’oxyde de fer à l’état de fer métallique qui se rassemble généralement en grosses gouttes. L'émeri contient aussi une certaine proportion d'eau combinée, parfois jusqu'à 5 pour cent; cette eau amène beaucoup de perturbations dans la cuisson des disques d'émeri fabriqués à haute température. Le procédé que nous décrivons chasse l’eau et donne un corindon anhydre et complètement dépourvu de fer. Le fer qui se rassemble dans le four contient un peu d'alumine qu'on sépare en écrasant le métal et en triant à l’électroaimant. Le corindon ainsi obtenu est cristallin, presque incolore, quelquefois rouge rubis mat, ou bleu, avec un éclat ressemblant à celui du quartz. De temps en temps on trouve dans des petites cavités de la masse de magnifiques cristaux de saphir d'un bleu foncé et plus ou moins transparents. On peut employer pour ce piocédé un sousproduit parfaitement convenable, à bon marché, qui est de la poudre d'émeri provenant des ateliers de fabrication de l’émeri.

Au point de vue économique, la méthode la plus satisfaisante qu'on a imaginé jusqu’à présent pour la fabrication du corindon artificiel, est celle qui consiste essentiellement à soumettre la bauxite à une chaleur intense dans le four électrique. Cette méthode a pris naissance aux environs de 1900, à la suite d’une suggestion faite par le D:' T.S. Hunt de la Commission géologique du Canada, en 1861, dans un mémoire intitulé “Sur l'origine de certaines roches magnésiennes et alumineuses,” Le D' Hunt décrit dans ce mémoire le gisement de bauxite de “Baux” près d'Arles, en France, et fait remarquer que: on peut transformer par une chaleur intense cette substance amorphe en corindon cristallin ressemblant à l'émeri par ses caractères physiques.” Ce matériau artificiel de polissage qui est connu actuellement sous le nom d’alundum, fut mis pour la première fois dans le commerce en 1904, par la Cie Norton Emery Wheel, qui avait ‘abriqué à son usine du Niagara, New-York,

1 Am. Jour, Sc. 2ème Sér. Vol. XXXI:, 861, D. 288.

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3,612,000 livres de ce produit estimées à $252,480. La tauxite se présente en grains arrondis, sous l'aspect d'une substance terreuse ou . leuse. Sa couleur est variable; elle est blanche, grisâtre, jaunâtre, brune ou même rouge; l'intensité de la teinte dépend de la quantité de fer qui existe toujours à l'état d'impureté. Minéralogiquement la bauxite est une forme d'alumine hydratée. On donne généralement, pour représenter l'analyse, la ‘srmule; Al:0s:, 2H30 (Alumine 73.9; eau 26.1 ) mais d'autres analyses donnent la formule du diaspore Al:O;, Ha). D'autres analyses donnent enfin la formule Al,0, 3H,0. E. Everhart a trouvé que la bauxite du comté Wilkinson en Georgie, avait la composition suivante: Al:Os, 41-97-61 +77; F10s 0-96-18-24; SiO,, 0:97-17.50; H:0, 16:83-32.44; TiO», 1:84-3.65; humidité 0:35-2.-79. La plupart de la bauxite vient de l'Arkansas, les gîtes principaux se trouvant dans le comté Saline et Pulaski. D'après Mineral Industry, l'Arkansas a produit 150,000 tonnes de bauxite en 1913 et la Géorgie a produit 30,000 tonnes. On extrait de l’Arkansas 3 qualités de bauxite. La meilleure qualité contient aussi peu de fer que possible et 7 à 6 Pour cent de silice:

on l'envoie aux manufactures d'alundun. Une autre qualité qui contient

moins de 2 pour cent de fer, est utilisée par la fabrique de sels d'alu-

minium métallique. S. R. Stone a obtenu les résultats suivants en analysant une bauxite lavée et calcinée de l'Arkansas: Al:Os. 87:30: Fe:05, 1-43; SiOz, 6-40: TiO:, 3-99; H,0, 0.88.

La bauxite destinée à la fabrication de l’alundum résulte d’un choix très soigné car on n'emploie que la quantité la plus riche et le plus possible débarrassée de fer. Avant de l'envoyer au four électrique, on la lave soigneusement, on sèche, on chauffe et on calcine: de cette façon on chasse non seulement l'humidité, mais encore l’eau de composition, de

sorte que le produit qui entre dans le four électrique est un oxyde anhydre d’alumine.

section droite. On relève progress mesure que les matériaux fondus Consomme plusieurs centaines de chevaux et l'ensemble des fours de l'usine exige, paraît-il, 2,000 chevaux électriques. On y atteint une

Chaque four

température de 5,000 à 6,000 degrés F., ce qui est plus que suffisant pour fondre la bauxite qui recristallise à l'état de corindon. Les fours ont un revêtement de bauxite et sont refroidis par une chemise d'eau. Le lingot qui sort des fours a une Carapace extérieure le bauxite presque

! Min. : 1d Eng, World Vol. XXXVIT, Aug. 24, 1912, p. 342.

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inaltérée et pèse de 2 à 3 tonnes. Une partie du corindon artificiel ou alundum est bien cristallisé avec des formes hexagonales très semblables à celles qu'on obtient dans la réduction des oxydes métalliques par le procédé que nous avons décrit. Pendant la fusion la petite quantité de fer que contient la bauxite chargée est réduite. Ce fer qui contient de 5 à 12 pour cent de silicium est vendu aux fabricants d'acier. Lorsque la fusion est achevée on roule le four sous une grue électrique qui enlève les lingots solidifiés et les amène sur le plancher de refroidissement. Lorsque le refroidissement est suffisant, on casse toute la masse et on en jette les morceaux dans un concasseur. De là la matière passe dans un tambour qui enlève la poussière fine qu'on retourne au four pour être refondue, Le produit débarrassé des poussières passe sur une courroie de triage qui permet d'enlever toutes les substances inutilisables. Le produit restant est en blocs à peu près gros comme un poing et est expédié aux usines de la Compagnie Worcester, Mass. Arrivé dans ces usines on le broie et on le classe: le produit final est alors prêt à entrer dans la fabrication des meules d'alundum.

On s'est d'abord servi d’alundum comme abrasif et on en a fabriqué des meules qui devaient concurrencer les meules faites avec du corindon naturel; plus tard son emploi s'est étendu à la fabrication des pierres à aiguiser et on s'en sert maintenant aussi à l'état de sable. Les meules d'alundum sont de plus employées dans le polissage des glaces et dans l'industrie des lentilles. Depuis 1910, on s’en sert beaucoup pour fabriquer des produits réfractaires, notamment dans l'outillage des laboratoires sous forme de nacelles de combustion, de creusets de calcination, de creusets filtres, de gobelets d'extraction, de capsules, de moufles, de tubes, et de bouchons. L'alundum fond à 2050 degrés C.; le point de fusion des articles manufacturés, et par conséquent liés par un ciment, est à peine plus bas. D'après Mineral Industry on se serait servi à plusieurs reprises et sans accidents de creusets d'’alundum cimentés pour fondre du platine pur. On a essayé de faire des revêttments de fours travaillant à très haute température avec des plaques d'alundum, mais ces expériences n'ont eu qu'un succès modéré, attendu que l'alundum coûte évidemment beaucoup plus cher que les autres matériaux réfractaires habituels.!

La fabrication d’alundum qui date de 1904, atteint maintenant (1912) le chiffre extraordinaire de 13,266,486 livres par an, ce qui représente $795,989.

iL. E. Saunders, Trans. Am. Electrochem. Soc. Vol. XXI p. 333.

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