POTERIE ET PRODUITS RÉFRACTAIRES

Considérations générales. — En verrerie, il faut attacher une extrême importance à la fabrication des creusets, à la fabrication des briques et des dalles, des pièces servant à la construction des fours de fusion^ et même des fours de recuisson. Sans bons creusets, pas de hautes températures possibles dans le four de fusion, pas de beau verre. L'importance de ce sujet nous fait consacrer un chapitre spécial aux produits réfractaires. Nous avons exprimé ici le résultat d'une expérience de longues années, pendant lesquelles nous avons mis et vu mettre eu pratique le résultat des recherches et les conseils des Brogniard, Berthier, et de nombreux verriers compétents.

Nous avons puisé d'utiles renseignements dans le remarquable rapport fait à la suite de nos dernières Expositions universelles, par M. Chandelon, l'éminent professeur de l'Université de Liège. Nous avons pu constater combien sont rationnels, et combien ont déjà rendu de services les conseils que M. Chandelon donnait à cette époque.

Objets de prergière nécessité pour les usines métallurgiques, les verreries, les porcelaineries, en un mot, pour tous les établissements dont les travaux s'exécutent à une température très élevée, les produits réfractaires occupent une place des plus importantes dans l'industrie. Ils se fabriquent sur une grande échelle et sous les formes les plus variées, soit pour être employés, comme matériaux, à la construction des fours qui doivent résister à l'action d'un feu vif et de longue durée, soit pour servir, comme ustensiles, à contenir les substances qu'on veut mettre en fusion.

La consommation de ces produits est si considérable que c'est, en grande partie, de leur bonté et de leur résistance que dépend la prospérité d'un établissement. Aussi beaucoup d'industriels fabriquent eux-mêmes les objets réfractaires dont ils ont besoin, ne voulant s'en rapporter qu'à leur propre vigilance des soins qu'en réclame la confection. On ne peut nier qu'un tel système, fondé sur des appréhensions légitimes sans doute, ne soit de nature à enrayer les progrès de celle fabrication, car elle avancerait rapidement, si elle devenait l'objet de grands établissements distincts, dirigés par des hommes spéciaux, qui soumettraient à une étude approfondie les matières réfractaires à employer et leurs produits et qui rechercheraient les meilleures compositions

de pâtes, les procédés les plus économiques, et éclaireraient, en un mot, des lumières de la science, l'exploitation si importante de cette branche de la céramique.

On exige des produits réfractaires, des qualités spéciales suivant les différents usages auxquels on les destine. Les uns, tels que les briques, les carreaux, les dalles, etc., servant à la construction des fourneaux ou fours, ou du moins à leur revêtement intérieur, doivent supporter, sans se ramollir, l'action d'un feu violent et longtemps soutenu. Il en est de même des ustensiles qu'on chauffe progressivement jusqu'à la température à laquelle il faut les maintenir. D'autres, comme les creusets à fondre l'acier, doivent avoir en outre la propriété de résister à de brusques changements de température et de pouvoir également sortir des fours chauffés au rouge blanc et y rentrer sans se briser ni même se fêler. Enfin il en est, tels que les creusets de verrerie, qui, autant que possible, doivent être inattaquables par les matières vitrifiables en fusion.

L'infusibilité des produits réfractaires est due essentiellement à la nature des matériaux dont ils sont formés, tandis que leur résistance aux changements de température et à l'action corrosive des fondants dépend surtout de la texture de leur pâte et de la manière dont ils sont façonnés. Il est reconnu en effet et admis dans la pratique qu'ils résistent d'autant mieux aux brusques variations de la chaleur qu'ils sont plus poreux, et qu'ils sont d'autant moins corrodés que leur pâte est plus dense et plus compacte.

Si le potier peut produire à volonté toutes sortes de textures, depuis le grain le plus serré jusqu'à la pâte la plus lâche, et donner ainsi à ses produits la propriété de passer brusquement d'une température à une autre, ou de résister aux fondants, ce n'est souvent qu'à la suite de nombreux tâtonnements qu'il parvient à obtenir des pâtes infusibles. La difficulté provient surtout de la grande variété de compositions que présentent les argiles et qui est le résultat de leur origine et de leur mode de formation. On sait, en effet, que les argiles proviennent de l'altération des feldspaths, ou plutôt des roches primitives qui ont ces minéraux pour base ou pour partie dominante, et dont les détritus, entraînés par les eaux dans les cavités du sol, ont produit ces dépôts plus ou moins puissants qu'on rencontre dans presque tous les terrains stratifiés.

La variété des roches susceptibles d'éprouver l'altération qui les amène à l'état d'argile, la désagrégation plus ou moins complète dans laquelle elles se trouvaient au moment du transport, les nombreuses substances accidentelles que les eaux ont charriées en même temps et qui s'y sont mélangées, enfin la manière dont s'est fait le dépôt des matériaux tenus en suspension, expliquent, non seulement l'extrême variété de compositions et de qualités qu'on observe dans les argiles de diverses provenances, mais encore les différences que présentent les parties d'un même gisement, différences parfois tellement prononcées qu'elles en modifient les applications et l'emploi.

Cette variation incessante dans la qualité des terres exige des changements continuels dans la composition des pâtes céramiques et constitue la principale difficulté que le potier ait à vaincre pour maintenir .l'identité de ses produits.

HENRIVAUX. — LE VERRE.

Les argiles pures ou qui ne contiennent que du sable quartzeux et quelques centièmes de fer, sont infusibles à la plus haute chaleur de nos fourneaux ; il en est cependant qui subissent un commencement de ramollissement, décelé par l'aspect lustré qu'elles prennent dans leur cassure. Ce ramollissement a pour cause le rapport existant entre les quantités de silice et d'alumine contenues dans les silicates qui constituent ces argiles, ou plutôt dans les composés nouveaux qui se forment sous l'influence du feu.

On voit en effet par les expériences synthétiques de Berthier que les silicales :

APO'.2Si,03 A120^2Si,0»

Silice .^^^0^^ "~100

Alumine 5(166 37,77

« paraissent être les plus ramollissables de tous, et qu'on diminue leur fusibilité en y ajoutant soit de la silice, soit de l'alumiue ». M. Bischof, dans un travail récent, range également, sous le rapport de leur fusibilité relative, les silicates d'alumine dans l'ordre suivant :

A120\3Si,03 AP0^2Si,03 AP03, Si,03

Théoriquement, on pourrait craindre que des argiles très siliceuses ne pussent résister à l'action corrodante des substances vitrifiables. A ce point de vue, on est porté à donner la préférence aux terres riches en alumine. Mais, s'il est vrai que la silice libre est plus attaquable que l'alumine par les oxydes ou les sels en fusion, il n'en est probablement plus ainsi des silicates d'alumine, et nous citons, à l'appui, ce fait, que, à la cristallerie du Val-Saint-Lambert (Liège), un pot dont la pâte était composée d'un ciment contenant pour 100 de silice, 13,5 d'alumine, et d'un mélange de terres plastiques où il y avait 19 d'alumine pour 100 de silice, a servi pendant soixante-dix-sept jours, ce qui dépasse de beaucoup la durée moyenne.

Les argiles contiennent presque toujours du sable, qui s'y trouve tantôt en grains assez gros pour pouvoir en être extrait par un- simple délayage dans l'eau, suivi de décantation ; tantôt en grains tellement fins, qu'on ne peut l'en séparer que par des traitements alternatifs au moyen de l'acide sulfurique et de la potasse caustique, jusqu'à complète solution des principes constitutifs de l'argile.

Très souvent aussi on rencontre le gros sable et le fm réunis dans la même terre et parfois en quantités considérables. Beaucoup de chimistes n'ont pas distingué, dans les analyses, la silice combinée d'avec le sable quartzeux. Par cette confusion, ils ont attribué une même composition à des argiles différemment constituées et donné des compositions différentes à un même silicate d'alumine contenu dans divers échantillons d'un même gisement.

C'est ainsi qu'on a assigné aux argiles de Forges-les-Eaux et de Montereau les compositions presque identiques ci-après :

Forges-

les-Eaux. Monlereau.

Silice 0,650 0,644

Alumine 0,240 0,246

Oxyde de fer traces traces

Eau 0,110 0,100

Cependant elles ne peuvent avoir la même constitution, puisqu'on reconnaît à la première, pour faire les pots de verrerie, des qualités qu'on n'admet pas dans la seconde. C'est ainsi encore que deux échantillons provenant d'une même fosse (Samson-Lionnet, province de Namur), mais pris à des profondeurs différentes, ont d'abord donné à l'analyse :

Eau, etc 11,87 8,62

Silice 58,10 73,15

Alumine 26,30 15,70

Oxyde de fer 2,80 2,15

Chaux., 0,80 0,20

Perte 0,13 0,18

et qu'après en avoir dosé le sable séparément, on est arrivé à la composition suivante :

Eau 11,87 8,62

Silice 40,10 24,75

Alumine 26,30 15,70

Oxyde de fer 2,80 2,15

Chaux 0,80 0,20

Sable (gros) 1,45 10,10

Sable (fin) 16,55 38,30

Perte 0,13 0,18

Le calcul indique que, dans ces deux échantillons, il y a pour 100 de silice, 64 d'alumine : ce qui démontre que l'un et l'autre renferment le môme silicate, mélangé à 18 pour 100 de sable dans le premier et à 48 dans le second.

Le sable exerce sur les qualités des argiles une très grande influence qu'on a souvent attribuée à d'autres causes. Eu grains très fins et sous l'action d'une haute température, il entre en combinaison avec les éléments de l'argile, pour former, selon les proportions, des composés réfractaires ou ramoUissables.

L'argile la plus ramoUissable qui contient :

Sihce 100

Alumine 37,77

acquiert plus de résistance au feu par l'addition de 33,33 de sable fin, et devient

très réfractaire, si la dose en est doublée. Au contraire, une argile réfractaire composée de :

deviendra ramollissable si l'on y incorpore 100 de sable fin elle ramollissement arriverait à son maximum, si la quantité de sable ajouté élait de 200.

Lorsqu'il est en gros grains, le sable n'exerce qu'une action relativement très lente et on le retrouve disséminé dans la pâte, sous forme de points blancs très visibles; il y joue donc le rôle de matière dégraissante ou de ciment.

En examinant attentivement les fragments d'un pot de verrerie qui avait subi l'action d'un feu violent et de longue durée, nous avons pu y distinguer des grains de sable dont le diamètre pouvait varier de 0'"'",039 à 0""',070. Le sable extrait par lévigation des argiles dont le pot avait été formé, présentait au microscope des grains d'un diamètre de 0""",034 à 0""",085.

D'après ces chiffres, que nous ne donnons que comme approximation, la distinction' que nous avons faite entre le gros sable extrait par lévigation et le sable fin retiré par traitement chimique pourrait être admise au point de vue technique.

En résumé, l'analyse chimique représentant la composition réelle des argiles, distinguant, dans la roche, ce qu'elle contient à l'état de combinaison, de ce qui s'y trouve à l'état de mélange, et indiquant les proportions de sable gros et de sable fin, donne les indications les plus utiles au praticien. Elle lui fait connaître les qualités réfractaires de ses terres sans qu'il ait besoin de les soumettre à des essais pyrognostiques; elle le dirige dans le choix des matériaux dont il dispose, et lui donne les moyens de calculer les proportions des différentes matières qu'il doit réunir pour former des pâtes résistant au feu. Enfin, elle fait entrevoir la possibilité de créer artificiellement et à prix réduits, soit par l'association d'argiles de compositions déterminées, soit par l'incorporation d'une certaine quantité de sable fin, des mélanges jouissant de la même propriété réfractaire que celle des terres les plus renommées.

Peut-être l'analyse chimique en faisant connaître les proportions des matières dégraissantes contenues dans les terres, parviendra-t-elle un jour à résoudre un problème non moins important, celui de l'évaluation de la plasticité des terres. Si ce but pouvait être atteint, on supprimerait ou l'on diminuerait considérablement les épreuves empiriques auxquelles le praticien est forcé de se livrer pour apprécier la ténacité de ses pâtes, leur facilité de façonnage, leur retrait au feu, en un mot, toutes les propriétés physiques dont la connaissance lui est nécessaire pour conduire son travail à bonne fin

Peu de pays sont dans des conditions aussi favorables pour ce genre de fabrication que la Belgique. On trouve, en abondance, dans son sol, toutes les matières premières : argiles plastiques d'excellente qualité, sables purs, quartzite éminemment réfractaire; elle dispose enfin d'un combustible peu coûteux et de bonne qualité, et tous les centres de production de ces diverses matières, situés dans les localités très rapprochées, sont reliés entre eux par de nombreuses voies de communication.

Silice. . .

Alumine,

Ces précieux avantages permettent d'obtenir des produits réfractaires de qualité supérieure à des prix modiques.

Aussi cette industrie a pris une importance considérable en Belgique, où l'on compte aujourd'hui une trentaine de fabriques spéciales, sans y comprendre les poteries annexées à chaque verrerie et aux nombreuses fonderies de zinc.

Il y a en Belgique deux groupes principaux d'exploitation de terres réfractaires. Le plus important, celui d'où l'on tire les terres de qualité supérieure, comprend les gîtes nombreux qu'on rencontre sur la rive droite de la Meuse, entre Andennes et Namur. Le second appartient au Hainaut et à l'Entre-Sambre-et-Meuse : on y trouve les gîtes de Baudour, Châtelet, Mont-sur-Marchienne, Morialmé-Walcourt, etc., dont les terres quoique moins sableuses, moins plastiques et moins pures, que celles du canton d'Andennes, fournissent, bien employées, des briques réfractaires pour les fours à coke, les foyers de générateur, les fours de laminoir, enfin pour les usages qui n'exigent pas des matériaux de premier choix.

Les Anglais trouvent dans leur terrain houiller des argiles schisteuses à pâte fine, alternant avec les couches de combustible, et qui sont éminemment réfractaires. Ces argiles n'ont pas la plasticité qui caractérise les argiles supérieures aux terrains néocomiens et crétacés, et ne pourraient que difficilement se prêter au modelage des objets qui exigent une certaine délicatesse de contours ; ce n'est même que par une longue exposition à l'air qu'elles se désagrègent suffisamment pour être travaillées tout en se débarrassant, par sulfatisation, des * parcelles de pyrite disséminées dans leur masse.

Ces argiles schisteuses présentent, comme les autres, de très grandes différences de composition, à en juger d'après les analyses de M. le docteur Richardson, qui se rapportent à sept variétés provenant du bassin houiller de Newcastle-sur-Tyne, et employées dans la fabrique de M. Cower où on les mélange en diverses proportions, selon les produits à obtenir. L'argile du bassin houiller de Dudley, surtout celle qui est exploitée à Stourbridge, s'exporte dans une grande partie de l'Angleterre. Elle n'éprouve presque point de retrait au feu, ce que démontrent des échantillons formés de deux fragments, dont l'un a été cuit et l'autre est resté cru, et qui se raccordent parfaitement dans leurs cassures les plus irrégulières.

Les argiles du terrain houiller, qui ne se contractent pas lorsqu'on les cuit, renferment sans doute un ciment naturel ; elles peuvent donc former à elles seules des pâtes céramiques et être mises directement en œuvre. On fabrique à Goran (Glascow) des briques de haut fourneau d'une simple pâte d'argile schisteuse, délitée à l'air et broyée avec de l'eau jusqu'à consistance convenable, dans un moulin à meules à plateau tournant. Cependant, pour les cornues à gaz et les pots de verrerie, on y ajoute toujours du ciment provenant, soit de la même argile, soit de tessons de vieux pots dont on a enlevé toute trace de matière vitrifiée.

On voit sur les bords du Rhin, des argiles plastiques d'assez bonne qualité, mais qui généralement contiennent des alcalis.

Les argiles pures, ou contenant seulement du quartz, des matières charbonneuses ou bitumineuses, sont réservées le plus ordinairement pour la préparation

HENRIVAUX. — LE VERRE. 97

(les produits réfractaires, briques, moufles, creusets de laboratoire, creusets de

verrerie, etc.