VERRES DURS A BASE D’ALUMINE

Les verres durs à base d’alumine peuvent être employés avec avantage pour imiter les pierres précieuses. M. Feil a obtenu des verres très durs, à base d’alumine, de magnésie et de. chaux ; ces verres peuvent se colorer et se tailler ensuite de manière à être employés comme pierres précieuses artificielles.

MM. Fremy et Feil ont fait connaître à l’Académie des sciences, en 1877, les procédés qu’ils emploient pour produire de l’alumine différemment colorée et cristallisée, c’est-à-dire du rubis et du saphir, en masses suffisantes pour être employées dans l’horlogerie et pour se prêter à la taille des lapidaires.

Les méthodes que nous allons décrire pourront probablement s’appliquer à la production artificielle d’autres minéraux; sous ce rapport elle nous paraissent présenter un véritable intérêt scientifique.

Voulant se rapprocher autant que possible des conditions naturelles qui ont déterminé la formation du corindon, du rubis et du saphir, ces messieurs ont emprunté à l’industrie ses appareils calorifiques les plus énergiques, qui permettent de produire une température élevée, de la prolonger pendant longtemps et d’opérer sur des masses considérables ; en effet, ils ont agi souvent sur 20 ou 30 kilogrammes de matières chauffées, sans interruption, pendant vingt jours.

« C’est dans le four de l’usine Feil qu’ont été disposées les expériences qui exigeaient la plus haute température. Lorsque ces essais demandaient une calcination prolongée et une assez forte quantité de matières, on avait recours à un four à glaces de Saint-Gobain et dans ce cas ces essais étaient dirigés par M. Iienrivaux.

» La méthode qui a permis à MM. Fremy et Feil de produire la plus grande quantité d alumine cristallisée est la suivante:

» On commence par former un aluminate fusible et on le chauffe ensuite au

UENRIVAUX. — LE VERRE. 44,9

îouge vif avec une substance siliceuse; dans ce cas l’alumine se trouve dégagée lentement de sa combinaison saline en présence d’un fondant et cristallise » Nous attribuons la cristallisation de l’alumine à différentes causes : soit a a volatilisation de la base qui est unie à l’alumine, soit à la réduction de celte base par les gaz du fourneau, soit à la formation d’un silicate fusible qui par la combinaison de la silice avec la base, isole l’alumine, soit enfin à un phenomene de liquidation qui produit un silicate très fusible et de l’alumine peu usible: tous ces cas se sont présentés dans ces essais; mais le déplacement de 1 alumine par la silice paraît être le procédé le plus sûr pour opérer la cristallisation de l’alumine.

» Plusieurs aluminates fusibles se prêtent à ces différents genres de décomposition; celui qui, jusqu’à présent, a donné les résultats les plus nets est 1 aluminale de plomb.

» Lorsqu’on place dans un creuset de terre réfractaire un mélange de poids égaux d alumine et de minium, et qu’on le calcine au rouge vif pendant un temps suffisant, on trouve dans le creuset, après son refroidissement, deux couches differentes : l’une est vitreuse et formée principalement de silicate de

p omb, autre est cristalline, elle présente souvent des géodes remplies de beaux cristaux d’alumine.

» Dans cette opération les parois du creuset agissent par la silice qu’elles contiennent; elles sont toujours amincies et souvent percées par l’action de

oxyde de plomb : aussi, pour éviter la perte du produit, on opère ordinairement dans un double creuset.

» L’experience qui vient d’être décrite donne des cristaux blancs de corindon : lorsque l’on veut obtenir des cristaux qui présentent la couleur rose du rubis

on ajoute au mélange d’alumine et de minium 2 à 3 pour 100 de bichromate de potasse.

» On produit la coloration bleue du saphir en employant une petite quantité d oxyde de cobalt mélangé à une trace de bichromate de potasse.

)> Les cristaux de rubis ainsi obtenus sont ordinairement recouverts de silicate de plomb que l’on enlève de différentes façons, soit par l’action de 1 oxyde de plomb fondu, soit par l’acide fluorhydrique, soit par la potasse en fusion, soitpar une calcination prolongée dans l’hydrogène, et ensuite par l’action des alcalis et des acides ; mais, dans certains cas, on trouve, dans les géodes, des cristaux qui sont presque purs et qui présentent alors tous les caractères des corindons et des rubis naturels; ils en ont la composition, l’éclat adamantin la dureté, la densité et la forme cristalline.

» Ces rubis, en effet, rayent le quartz et la topaze; leur densité est de 4,0 à 4,1 : ils perdent, comme les rubis naturels, leur coloration rose lorsqu’ils sont fortement chauffés et la reprennent par le refroidissement : soumis à des lapidaires, ils ont été trouvés aussi durs que les rubis naturels, et souvent même plus durs: ils usent très rapidement les meilleures meules d’acier trempé; ces rubis, qui ont la forme de prismes hexagonaux, offrent dans leur intérieur une croix noire et des anneaux colorés sur les bords.

, » Voici la méthode qui a permis à MM. Fremy et Feil de produire les beaux échantillons de silicates cristallisés que ces messieurs ont mis sous les yeux de

EHCYCLOP. CHIM.

l’Academie; les expériences qui suivent se lient aux précédentes, car elles ont donné souvent des cristaux de corindon à côté des silicates cristallisés.

» C’est au moyen des fluorures que ces messieurs ont produit les corps cristallisés, dont il reste à parler. Soumettant à une température rouge, pendant plusieurs heures, un mélange à poids égaux de silice et de fluorure d’aluminium, on a constaté que, par la réaction mutuelle des deux corps, il se dégage du fluorure de silicium et l’on obtient un corps cristallisé qui paraît être du dysthène , c’est-à-dire du silicate d’alumine.

» Ce corps se présente en cristaux aciculaires biréfringents, qui éteignent la lumière obliquement par rapport à leurs arêtes ; ils appartiennent sans doute à l’un des systèmes obliques : au prisme oblique à base rhornbe ou au prisme doublement oblique. Ces cristaux ont offert la composition suivante:

Silice . 47, G6

Alumine . 51,85

Perte . 0,50

Cette composition se rapproche de celle du dysthène naturel.

» L’action du fluorure d’aluminiüm sur l’acide borique a donné un borate d’alumine cristallisé, qui correspond au dysthène.

» Nous exécutons une série d’essais dans lesquels le fluorure d’aluminium agira sur d’autres acides minéraux.

» Le fait important de la volatilité du fluorure d’aluminium, découvert par M. Henri Sainte-Claire Deville, a permis d’expliquer facilement les expériences suivantes :

» Lorsqu’on chauffe, à une température très élevée et pendant longtemps, un mélange à poids égaux d’alumine et de fluorure de baryum, dans lequel on a introduit deux ou trois centièmes de bichromate de potasse, on obtient une masse cristallisée, dont l’étude présente le plus grand intérêt.

» Si la calcination a été opérée dans un creuset recouvert d’un autre qui sert en quelque sorte de condensateur, on trouve dans les creusets deux sortes de cristaux: les uns, qui semblent s’être volatilisés, sont de longs prismes incolores qui ont souvent plusieurs centimètres de longueur et qui présentent l’aspect de fleurs argentines d’antimoine; les autres sont des cristaux de rubis, remarquables par la régularité de leurs formes et leur belle coloration rose.

:» Les longs cristaux prismatiques et incolores sont formés par un silicate double de baryte et d’alumine, qui présente cette composition :

Silice . 34,32

Baryte....... . 35,04

Alumine . 30,37

y> Dans ces essais, ce silicate double est venu souvent cristalliser eu prismes clinorhombiques assez courts, durs et transparents, qui ont la même composition que les longues aiguilles prismatiques et creuses.

» Ces longs prismes sont constitués souvent par quatre lames à faces parallèles foi ma nt les laces d un prisme creux ; ces lames sont minces, elles éteignent la lumière sous le microscope, ou plutôt elles laissent persister l’obscurité entre

HENRIVAUX. — LE VERRE.

deux Niçois, parallèlement à leurs intersections mutuelles ; le plan des axes optiques est parallèle à ces intersections, elles se coupent sous des andes de G0° 42' et 119° 18'.

» Il s est donc produit, dans cette réaction curieuse, du corindon et un silicate double cristallisé , ces deux substances cristallines résultent des transformations suivantes :

» Dans la calcination du mélange d’alumine et de fluorure de baryum, il s’est formé évidemment du fluorure d’aluminium et de la baryte.

» Le fluorure d’aluminium, une fois produit, a du agir de deux façons diffé rentes.

» Décomposé par les gaz du foyer, il a formé de l’acide fluorhydrique et du corindon qui a cristallise sous l’influence des vapeurs.

» Agissant en outre sur la silice du creuset, il a donné naissance à. du silicate d alumine qui, en s’unissant h la baryte, a produit les beaux cristaux de silicate double d’alumine et de baryte que nous présentons à l’Académie.

)) Telle est, selon nous, la théorie de la réaction.

» Qu’il nous soit permis actuellement d’insister ici sur les conditions qui

ont détermine la cristallisation des deux corps, celle du corindon et du silicate double.

» En jetant les yeux sur les échantillons de ces produits qui présentent des cristaux si nets, on est frappé de la place qu’ils occupent dans les creusets; ils semblent s être volatilisés, et cependant, en les exposant aux températures les plus élevées de nos foyers, on a reconnu qu’ils sont absolument fixes.

» C’est que les fluorures ne sont pas seulement des minéralisaleurs puissants, ce sont aussi des composés qui donnent, comme on le disait autrefois, des ailes* aux corps les plus fixes. Ne se rappelle-t-on pas, en effet, cette formation si remarquable du feldspath orthose produit artificiellement et trouvé dans la partie supérieure d’un fourneau à cuivre du Mansfeld ? L’emploi du fluorure de calcium dans le lit de fusion du fourneau qui a produit ce feldspath permet de croire que le fluor est intervenu, dans ce cas, comme agent de transport.

» C est ce fait qui s est présenté évidemment dans ces expériences, comme dans celles qui ont été exécutées si souvent par M. H. Sainte-Claire Deville; les agents de transport et de cristallisation du corindon et du silicate double sont également les composés fluorés que nous avons employés.

» Il était a présumer que cette action du fluorure de baryum sur l’alumine, en presence de la silice, qui forme un silicate double cristallisé, rentrerait dans un phénomène général se rapportant à la décomposition des fluorures par diffé .. rentes bases. C’est en effet ce que l’on a constaté. »