CHAPITRE m
Fabrication de la niatte bronze au four à cuve. Fabrication au four à réverbère.
La seconde opération que Ton rencontre dans la nétallurgie du cuivre est la fabrication de la matte bronze : nous avons vu qu'elle consiste à soumettre les minerais grillés à une fonte réductive, qui produit d'une part des scories silicatées, et d'autre part la matte bronze renfermant tout le cuivre et une partie du fer et du zinc contenus dans les minerais. Cette fonte réductive peut se faire, soit au four à cuve, soit au four à réverbère, suivant qu'on emploie la méthode dite allemande, ou la méthode dite anglaise. Chacune d'elles a ses partisans acharnés, et il est difficile de comparer leurs résultats économiques, attendu que les métallurgistes se gardent de divulguer le prix de revient de leurs
opérations. Cependant, dans la plupart des usines nou-j Tellement construites, on donne la préférence au four à, cuve, pour la première fusion des minerais.
Les fours à cuve sont des fours où le combustible et la, matière minérale sont réunis dans une même enceinte et réagissent directement l'un sur l'autre ; ils présentent les conditions les plus favorables pour une bonne utilisation de la chaleur, mais ne se prêtent qu'aux réactions réductives, qui sont d'autant plus prononcées, que la proportion de combustible est plus forte, par rapport à celle de l'élément minéral. Les réactions chimiques qui se produisent pendant la fabrication de la matte bronze sont donc essentiellement réductives; elles résultent principalement de l'action du carbone sur les sulfates et' les oxydes formés pendant le grillage des minerais. Elles peuvent se résumer par les formules suivantes :
2CuS0* H- 3G « Cu2S + SO» -f- 3G0«.
2GuO 4- 2FeS + SiO« + G = Gu«S + FeS + FeSiO^ + CO.
2GuO + 2Fe S + SiO» = Gu«S -f- Fe^SiO^
La première altération qu'éprouve le lit de fusion en partant du sommet du four est la transformation des sulfates en oxydes libres et en acide sulfureux, et la réduction des arséniates et antimoniates en acide arsénieux et oxyde d'antimoine, Plus bas, là où la tempéra-
ture atteint le rouge, le calcaire perd son acide carbonise, et les oxydes réagissent sur les sulfures incomplètement grillés. Le sulfure de fer, en présence de l'oxyde de cuivre et de la silice, se transforme en sulfure de cuivre et en oxyde de fer formé pur qui s'unit à la silice des gangues, tandis que le sulfure de cuivre se combine avec le sulfure de fer non décomposé ; il se produit une matte sulfureuse dense, et une scorie ferrugineuse qui s'en sépare d'autant mieux, qu'elle est plus légère. Cette scorie doit être assez pauvre en cuivre pour être considérée comme stérile et être jetée. Comme c'est le soufre qui est nécessaire pour préserver le cuivre de la scorification, on ne grille qu'incomplètement les minerais, de manière qu'ils contiennent du soufre en quantité suffisante pour transformer le cuivre et une partie du fer en suKures, qui constituent la matte. On cherche généralement à obtenir une matte contenant de 20 à 30 pour 100 de cuivre ; ce n'est qu'avec des minerais très purs, qu'on peut sans inconvénient l'enrichir davantage. L'action réductive que le carbone exerce sur les minerais est d'autant plus énergique, que la température est plus élevée. Comme l'oxyde de cuivre est facilement réductible, on règle la composition du lit de fusion, de manière que la masse tout entière puisse fondre à une température relativement modérée : dans ces conditions, les oxydes de fer, de manganèse, de nickel et de cobalt, ne sont désoxydés que partiellement, et passent en grande partie dans les scories. 11 y aurait inconvé-
nient à élever davantage la température du four, car le carbone réduirait du fer métallique, qui, en s'agglomérant, produirait des masses difficilement fusibles, connues sous le nom de loups et qui arrêteraient la marche du four.
Les oxydes d'arsenic, d'antimoine et de bismuth, contenus dans les minerais, sont réduits avec autant de facilité que le cuivre; ils se retrouvent en totalité dans la matte sous forme de sulfures, et, lorsque les minerais ne contiennent pas une quantité suffisante de soufre, ils se séparent de la matte, en entraînant de fortes quantités de cuivre, qu'il, est très difficile de purifier ultérieurement.
L'oxyde de zinc, qui se trouve souvent dans lea minerais de cuivre, est en partie réduit par le charboc dans les régions chaudes, mais le zinc volatilisé prend du soufre et de l'oxygène dans les parties hautes du foui et s'y dépose le long des parois, sous forme de poussières agglomérées, appelées cadmies, qu'on recueille pour en extraire le zinc.
La fusion de la matte bronze a été faite pendant ai longues années dans de petits fours à manche de 2 mètrei de hauteur, n'ayant qu'une seule tuyère dans la paro du fond. Avec de pareilles dimensions et un seul jet d'air, la température était loin d'être régulière ; en face de la tuyère, ily avait excès de chaleur, tandis que, le long des parois, la chaleur était insuffisante pour décomposer le minerai. Depuis trente ans, les fours pour
FABRICATION AUX USINES DU MANSFELD i43
[a fusion de la matte bronze ont été complètement Tânsformés ; on emploie maintenant de grands hauts fourneaux analogues à ceux dont on se sert pour la fabrication de la fonte ; ce sont surtout les Américains, lont Vindustrie était entravée par la cherté du combusible et de la main-d'œuvre dans leur pays, qui ont )erfectionn6 les méthodes anciennement employées en Suède et Allemagne.
