CHAPITRE IV

PRODUITS RÉFRACTAIRES MAGNÉSIENS

La communication de M. Schlœsing à l'Académie dos sciences, sur l'extraction de la magnésie des eaux de la mer, donne un grand intérêt à ce qui concerne l'emploi de ce corps comme produit réfractaire. Son prix élevé a seul, jusqu'à présent, réduit ses usages industriels. L'Engineering and Mining Journal vient de reprendre succinctement l'historique de la question.

Tessiô du Motay se servait, pour la fabrication de ses produits réfractaires qui ont fait grand bruit il y a quelques années, de la magnésie de l'île d'Eubée, donnant à l'analyse :

Silice 3,92

Oxyde de fer et alumine 0,98

Carbonate de chanx 6,84

Carbonate de magnésie 88,10

La teneur en magnésie est considérable ; mais elle est contre-balancée par une trop forte proportion de silice, pour être d'un bon emploi. Tessié du Motay s'en servit néanmoins pour fabriquer à Hœrde des briques ayant pour composition •

Silice 6,87

Oxyde de fer et alumine 1,86

Chaux 3,18

Magnésie 87,80

HENKIYAUX. — LE VEURE. 173

A Frankenstein (Silésie), Haup et Lange, de Brieg, ont fabriqué des briques répondant à la composition suivante :

Silice 9,65

Oxyde de fer et alumine 0,52

Chaux 0,78

Magnésie 89,78

Les usines de Witkowitz (Autriche) emploient des briques analogues dont la matière première se trouve en Styrie.

Closson, à Stassfurth, utilisant les eaux mères de potasse, a constitué des produits tenant :

Silice, oxyde de fer et alumine. . 1 ,05

Chaux 1,94

Magnésie 96,G9

Schcibler, de Berlin, calcine de la dolomie, et la traite en l'agitant avec une solution de mélasse à 10 ou 15 pour 100 de sucre. La dolomie se décompose, la chaux se dissout, et la magnésie se précipite par inégalité de densité. La solution de sucrate de chaux obtenue est décantée, puis décomposée par barbotage d'acide carbonique ; la solution claire qui reste sert au traitement d'une nouvelle quantité de dolomie calcinée.

Le magma magnésien résultant du procédé de Scheibler est formé de :

Silice, oxyde de fer et alumine. . 1,48

Chaux 2,18

Magnésie 95,Q9

Pour les briques de magnésie c'est le cas de conseiller, avec plus d'insistance encore que pour les autres matériaux réfractaires, de cuire ces produits à une température égale à celle à laquelle ils seront soumis par la suite.

Depuis quelques années l'emploi de la magnésie dans la fabrication des matériaux réfractaires à pris une extension considérable.

Une importante Société, la Société dos travaux publics et communaux d'Athènes s'est fondée en Grèce pour livrer la magnésie calcinée à divers degrés de température.

Cette Société exploite les gisements de giobertite d'Eubée, qui sont d'une puissance et d'une richesse exceptionnelles. Ainsi le filon Y Elaphossouralay près Mantoudi, a une puissance de 15 mètres et est reconnu sur plus de 300 mètres en direction. Il est en pleine exploitation, et les chargements qu'on expédie de ce filon en Europe contiennent de 97 à 98 pour 100 de carbonate de magnésie.

17* HENRIVAUX. — LE VERRE.

L'analyse donne comme composition moyenne :

Silice 0,45

Oxyde de fer 0,25

Alumine • 0,10

Carbonate de chaux 1,40

Carbonate de magnésie 97,80

La giobertite est vendue à l'état cru à diverses industries qui utilisent l'acide carbonique pour les eaux gazeuses et la magnésie à l'état de sulfate ou sel anglais. Le carbonate de magnésie est préféré au calcaire pour la fabrication de l'acide carbonique, parce que le sulfate de magnésie produit dans la réaction est soluble et qu'il a un écoulement facile soit comme produit pharmaceutique, soit dans l'apprêt des cotonnades.

Mais le minerai est surtout employé à l'état calciné, c'est-à-dire à l'état de magnésie.

On sait que la magnésie obtenue par la calcination du carbonate naturel jouit de propriétés spéciales à divers degrés de calcination.

Ainsi,calcinée au rouge sombre, elle est caustique, c'est-à-dire absorbe l'eau avec dégagement de chaleur et est en même temps hydraulique, c'est-à-dire durcit très rapidement après avoir été mouillée et est en général très propre aux diverses réactions chimiques utilisées dans l'industrie. C'est ainsi que l'on fabrique les meules d'émeri en .ayant recours aux propriétés agglutinantes des oxychlorures de magnésium.

Le même principe est appliqué à la fabrication des stucs magnésiens qui remplacent avantageusement ceux de plâtre. On a de même utilisé dans le procédé Ekman le bisulfate de magnésie pour séparer de la pâte de bois, dans la fabrication du papier, les résines et matières incrustantes du bois.

La magnésie calcinée a été aussi utilisée pour fixer à l'état de phosphate ammoniaco-magnésien l'ammoniaque contenu dans les eaux des égouts et produire ainsi des engrais excellents, tout en assainissant les égouts.

Briques de magnésie. — À des températures plus élevées, la magnésie se contracte et la contraction arrive à 40 pour 100 linéairement, si la température est suffisamment élevée, c'est-à-dire qu'une brique en magnésie caustique ayant 10 centimètres de longueur n'aura plus que 6 centimètres, si elle est suffisamment calcinée.

Cette contraction a été l'obstacle le plus considérable à la fabrication dos briques de magnésie, à cause des températures énormes nécessitées pour arriver au maximum de contraction, sans faire perdre à la brique sa solidité.

Il est d'ailleurs évident que si l'on parvenait à fabriquer couramment la brique de magnésie ayant subi le maximum de contraction, on aurait par là résolu le problème de la fabrication d'un produit éminemment réfractaire aux températures les plus élevées employées dans l'industrie.

Ce problème, qui avait été résolu par Tessié du Motay d'abord, mais sans résultat pratique, à cause des prix énormes que coûtait la fabrication, vient

d'être repris par la Société des Travaux publics communaux, qui est arrivée à fabriquer des produits d'une parfaite solidité, aussi bien contre les effets mécaniques que contre les effets des plus fortes chaleurs industrielles.

Pour faire comprendre la supériorité de ces briques, il suffit de faire remarquer qu'aux températures où elles sont produites, toutes les autres briques réfractaires, aussi bien en terre réfractaire qu'en silice, fondent avec la plus grande facilité.

Les hautes températures nécessaires à la cuisson sont obtenues dans un four à gaz à chaude méthodique alimenté par des gazogènes qui sont chargés avec un mélange de houille anglaise et de lignite du pays.

Les parois de ce four et les voûtes sont, bien entendu, construites avec les mêmes briques de magnésie, aucune autre brique ne pouvant résister à ces hautes températures

L'analyse de ces briques est la suivante :

Silice 1,50 à 2,50

Alumine et oxyde de fer. . 0,75 1,25

Chaux 1,50 3,00

Magnésie 96,25 93,25

Parmi les qualités que présentent les briques de magnésie, figure aussi celle de ne pas s'user au contact des flammes.

Personne n'ignore que les autels en briques de silice des fours à haute température finissent par disparaître sur l'action de la flamme. Beaucoup d'ingénieurs croient que c'est une espèce de volatilisation, sans passer par l'état liquide. Il n'en est rien cependant, la brique en silice finit par disparaître, parce qu'il se forme à ses dépens des gouttelettes très fluides qui bont emportées par les fumées. La brique finit par être ainsi rongée comme si elle était grignotée par une souris.

Les briques de magnésie infusibles aux températures industrielles ne sauraient donner lieu à ce phénomène et résistent ainsi indéfiniment au contact des courants de flammes les plus violentes. Mais dans leur emploi il leur faudra éviter le contact d'autres briques et de poussières surtout composées de silicates d'alumine et divers, avec lesquels la magnésie donnerait lieu à des silicates multiples très fusibles. Le contact des briques en silice pure i'$t moins dangereux tant que la température n'atteint pas le point de fusion de la silice : si la silice fondait, elle attaquerait la brique de magnésie. Il ne faut pas oublier que le silicate simple de magnésie est plus infusible que la silice.

Ciment magnésien» — Dans les constructions en briques de magnésie les joints sont faits avec un ciment magnésien qui n'est autre chose que de la magnésie calcinée et broyée.

Le ciment est employé comme coulis, c'est-à-dire qu'il est délayé dans de l'eau jusqu'à former une pâte bien liquide. Si par hasard, il a formé des grumeaux à cause de l'humidité, il faut remoudre les grumeaux, afin que le

coulis ne tienne pas d'une manière sensible sous les doigts, ce qui rendrait les joints trop gros; comme pour toutes les maçonneries réfractaires, celles en briques de magnésie réclament des joints fins, et plus ils sont fins, mieux cela est. Aussi conseille-t-on de frotter les briques les unes sur les autres, de manière à bien dresser les surfaces et faire les joints aussi fins que possible, particulièrement pour les voûtes.

On recommande aussi de faire monter la température après 48 heures de séchage à froid, le plus graduellement possible jusqu'aux plus hautes températures, afin de faire prendre le ciment solidement. Quatre à cinq jours pour arriver à la température de 1.600 degrés à 1.800 degrés ne paraissent pas un délai trop long. De cette manière on arrive à former un tout rigide avec les briques et le ciment.

Il est bien clair qu'à ces hautes températures les dilatations sont énormes et qu'il faut prendre dans la construction toutes les précautions recommandées pour les briques en silice, en laissant aux dilatations le jeu nécessaire pour éviter les dislocations.

Pour les réparations en marche, sans laisser les fours se refroidir, c'est-àdire pour les réparations aux températures de 1.500 degrés à 1.800 degrés, il faut faire du coulis au goudron et l'employer comme celui à la dolomie, ainsi que l'on fait dans les aciéries, mais les réparations à la magnésie ont sept à huit fois la durée de celles faites à la dolomie.

Cette question de l'emploi de la magnésie étant toute d'actualité et présentant un grand intérêt, nous avons pensé qu'il était intéressant de le présenter avec tous les détails qu'elle comporte.

A cet effet, nous reproduisons ci-après une note de M. P. Négris sur l'emploi des briques de magnésie.

La voûte de magnésie étant utilisée pour dépasser les températures que l'on obtient avec la voûte en silice, nous considérons comme désavantageux son emploi dans les fours qui ne sont pas complètement en briques de magnésie, du moins dans les parties exposées au contact direct de la flamme : car la présence de briques en silice dans ces parties empêchera d'atteindre le but que l'on se propose : il serait, en effet, fâcheux que le four fût mis hors de service à cause des parties en silice, tandis que la voûte serait encore en bon état.

Un point de la plus haute importance dans la construction des voûtes en magnésie (fig.81), est de laisser une libre dilatation aux briques, afin qu'elles puissent résister aux efforts énormes auxquels elles seront soumises à cause des dilatations. A ce sujet, nous signalons le fait suivant qui nous est arrivé au début de nos essais, lorsque nous n'avions pas laissé assez de jeu pour les dilatations dans notre four à cuire les briques de magnésie.

Nous entendions dans notre four comme des détonations d'armes à feu, provenant de la rupture des briques. Tous ces effets ont disparu, dès que nous avons permis aux briques de se dilater librement.

Pour cela, les précautions à prendre sont de laisser tous les mètres ou tous les 2 mètres, dans les voûtes, le long de la génératrice et transversalement à celle-ci, des fentes de 2 centimètres par mètre de longueur de génératrice.

Dans le sens rectangulaire, il faudra aussi permettre la dilatation au moyen de firts ressorts interposés dans les armatures, car dans ce sens on ne peut ménager de fentes. Nous considérons ces précautions plus importantes encore |.our les briques de magnésie que pour les briques en silice, car les briques on silice à 1.650 ou 1.700 degrés, commencent à prendre l'état pâteux, état que nos briques ne prennent qu'à 2.100 degrés, il faut donc les soulager du 1.650 à 2.000 degrés, autant que possible, par les artifices ci-dessus.

Nous considérons aussi comme indispensable de laisser au-dessus de la voûte en magnésie une distance de 5 à 10 centimètres de vide, et qu - ce vide soit recouvert d'une seconde voûte en briques réfraclaires (Kg. 81 et 82).

De cette manière, l'espace vide maintenu au-dessus de la voûte de magnésie,

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grâce aux fentes ménagées comme il a été dit précédemment, reste à une température très voisine de colle de l'intérieur du four. Cette température, nous la considérons comme très favorable à la bonne tenue des briques de magnésie, qui, étant mauvaises conductrices de la chaleur, doivent être chauffées aussi uniformément que possible.

Et cela pour la chambre de travail, comme pour les brûleurs; dans ce dernier cas, ces dispositions ne pouvant être appliquées, nous formons nos voûtes de brûleurs de petits éléments, suivant l'épaisseur de la voûte.

Nous donnons à la voûte une épaisseur de 10 à 11 centimètres, c'est-à-dire une largeur de brique ordinaire.

Si les brûleurs sont très larges, on pourrait faire une double voûte semblable. Nos brûleurs n'ayant que 2i à 35 centimètres de large, nous n'employons qu'une seule voûte.

Mais nous insistons spécialement sur la nécessité du laisser une libre dilatation aux briques et sur la double voûte avec vide interposé pour échauffer les briques de la voûte aussi uniformément que possible.

Remarque. — Nous préférons les fines pierrailles au sable, au-dessus de la voûte supérieure, dans la crainte qu'à la suite d'une cassure le sable no

vienne à couler sur la voûte en magnésie. La silice entrant en combinaison avec la magnésie, il en résulterait la destruction rapide de la voûte. Les armatures ne sont pas indiquées sur les figures ci-dessus mais elles sont indispensables. Aujourd'hui presque tous les iours Martin d'Allemagne, d'Angleterre, de Suède et d'Amérique, sont à armatures à sommiers portant des ressorts de wagon recevant les efforts de traction des tirants de ces armatures.

ftous devons signaler aux verriers, aux industriels qui se servent de fours chauffés à de hautes températures, l'emploi que l'on devrait tenter de ces gaizts des Ardennes, pour la fabrication des briques, ou pour celle des creusets. Pour les creusets on pourrait comprimer fortement la gaize de façon à en former des creusets de toute pièce.

L'emploi de la sléatite et des compositions réfractaires à l'oxyde de chrome ne devraient pas non plus être négligées, pas plus que celles à la bauxite dont le retrait a effrayé bien des céramistes, mais auquel on peut remédier connaissant sa composition en l'alliant à des terres maigres et en cuisant à une température très élevée et prolongée. Voici la composition d'une bauxite du Var> celte analyse a été faite par nous en 1881 :

Silice 49,00

Alumine 48,13

Peroxyde de fer 1,57

Chaux 1,20

Magnésie traces

Alcali 0,10

Eau totale avant calcination. . . . 13,64

Dans la fabrication des produits réfractaires on doit attacher une extrême importance à la dureté, à la densité des pâtes employées pour le moulage des pièces.

FlG. 83.

Depuis six années on fabrique à Ampsin et à la Société asturienne près Lille,

HEXRIVAtll. - LE VERftE. 119

îles creusets servant à la calcination des minerafs de zinc. Ces creusets sont fabriqués mécaniquement. MM. Simons, fabricants de produits céramiques, au

ISO HENRIVAUX. — J,E VERRE.

La terre, à l'état de pâte aussi consistante qu'un malaxeur peut la fournir, est déposée en quantité suffisante au fond d'un moule, composé de trois pièces, que la machine, pendant l'opération, tient solidement réunies: la table T (fig. 83), le moule M et le cercle C.

Le rapprochement de ce moule avec le piston creux, est effectué avec la force nécessaire, avec une vis, par une pression hydraulique. Le peu de terre qui pourrait se trouver en trop s'échappe par la fente annulaire, qui ex'ste entre le piston et le cercle C sans préjudice de la pression à laquelle la matière doit être soumise à l'opération.

Les gazettes ainsi faites sèchent très vite sans se fendre et se déformer et, au four, elles résistent beaucoup plus longtemps.

L'opération pour la confection d'une pièce dure en moyenne deux minutes et demie, y compris le démoulage, qui se fait mécaniquement. Pour la manœuvre de la machine il faut deux hommes, et quand nous aurons ajouté qu'on peut se passer d'ouvriers spéciaux, on comprendra les avantages de ce système de fabrication.

Bien des tentatives avaient déjà été faites pour fabriquer ces pièces à la machine, mais le système dont je viens d'expliquer le principe est le premier qui permette d'obtenir ces pièces complètement finies, avec de la terre soumise à une pression relativement considérable. Il est à remarquer que cette pression ne dure que pendant un temps excessivement court, quand le piston, un peu conique, est arrivé presque au bout de sa course.

On voit qu'en un moment donné la terre est enfermée de toutes parts, tout ea étant soumise à la pression voulue; c'est-à-dire que la presion et la fermeture complète s'établissent simultanément, grâce à l'anneau mobile C, qui, en arrêtant la terre, complète le moule à sa partie supérieure. La disposition des moules en trois pièces permet le démontage, qui dépose la gazette sur un rondeau en terre cuite ou en plâtre.

Pour la fabrication des grosses pièces, comme des pots de verrerie, des cornues à gaz et d'autres, on pourrait se servir delà presse hydraulique. La terre est employée avec beaucoup moins d'eau, presqueàl'élat sec, et les pièces sortent de la machine avec une consistance assez grande pour pouvoir être manipulées facilement sans se déformer. La dessiccation se fait rapidement et dans d'excellentes conditions.